慢性心力衰竭智能管理云平臺(tái)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建*

任曉宇，王琳，李林俸，毛靜遠(yuǎn)

（1．山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院，太原 030001；2．天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，國(guó)家中醫(yī)針灸臨床醫(yī)學(xué)研究中心，天津 300381）

慢性心力衰竭（簡(jiǎn)稱慢性心衰）是各種心臟疾病導(dǎo)致心功能不全的一種綜合征，其預(yù)后差，病情易反復(fù)，患者生活質(zhì)量明顯下降[1]。慢性心衰患者在出院早期（2～3個(gè)月內(nèi)）為心衰易損期，容易發(fā)生死亡或再住院等事件，國(guó)內(nèi)有報(bào)道顯示約25%～30%的慢性心衰患者在易損期因心血管相關(guān)事件再次入院[2]，1年內(nèi)的累積再住院率達(dá)34．3%[3]。美國(guó)相關(guān)研究顯示，慢性心衰患者出院后60～90 d的死亡率為15%、再住院率為30%[4]。有調(diào)查表明，患者回歸家庭及社會(huì)后，因自我管理能力較低，并且與醫(yī)療工作人員之間缺乏全面、連續(xù)、系統(tǒng)的互動(dòng)機(jī)制，導(dǎo)致病情的延誤與惡化[5]。隨著信息互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和可穿戴設(shè)備的發(fā)展，可通過(guò)整合醫(yī)療監(jiān)測(cè)及提示信息，為疾病管理提供新的技術(shù)方法和前進(jìn)方向，但目前國(guó)內(nèi)開(kāi)展的相關(guān)研究規(guī)模較小，以模仿國(guó)外的模式為主，少有中醫(yī)藥因素的干預(yù)[6-8]。中醫(yī)學(xué)作為傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)，“治未病”理論具有悠久的歷史和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)慢病管理理論有很大的相似性，中醫(yī)的體質(zhì)學(xué)說(shuō)、情志致病理論、天人合一的養(yǎng)生理念以及藥膳食療在中國(guó)具有廣泛群眾基礎(chǔ)。因此，如果能在國(guó)外成功模式的基礎(chǔ)上，加入更多的中醫(yī)元素，探索具有中國(guó)特色的慢病管理模式，對(duì)于中國(guó)慢病的防治將起到極大的促進(jìn)作用。本研究嘗試通過(guò)設(shè)計(jì)、構(gòu)建慢性心衰智能管理云平臺(tái)，對(duì)慢性心衰患者進(jìn)行長(zhǎng)期、持續(xù)、有效的中西醫(yī)結(jié)合慢病管理，以期提高患者自我管理能力，改善其生活質(zhì)量及預(yù)后，進(jìn)而降低再住院率和病死率。

1 慢性心衰智能管理云平臺(tái)的設(shè)計(jì)

本研究主要以慢病自我管理模式為基礎(chǔ)，參考目前中醫(yī)慢病管理平臺(tái)的研究[9]，從提高慢性心衰患者的自我管理能力出發(fā)，依托信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，考慮需求及可行性，設(shè)計(jì)了適合中國(guó)慢性心衰患者管理的云平臺(tái)構(gòu)建方案。

1.1 需求分析 平臺(tái)構(gòu)建的需求分析是研究用戶對(duì)產(chǎn)品在功能、性能、可靠性、安全性、使用等技術(shù)規(guī)格方面的需求[10]，是平臺(tái)構(gòu)建過(guò)程中必不可少的步驟。

1.1.1 功能需求分析 對(duì)慢性心衰患者進(jìn)行長(zhǎng)期規(guī)范的健康指標(biāo)監(jiān)測(cè)，記錄病情發(fā)展具有重要意義[11]，所記錄數(shù)據(jù)應(yīng)具有精確化、多樣化、智能化、實(shí)時(shí)化特點(diǎn)，并適時(shí)預(yù)警提示病情波動(dòng)情況，使患者及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行自我管理。同時(shí)，所記錄的健康數(shù)據(jù)應(yīng)滿足規(guī)范化存儲(chǔ)、管理要求，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析、二次利用。

1.1.2 平臺(tái)性能分析 本平臺(tái)的目標(biāo)用戶是慢性心衰患者，其生活質(zhì)量普遍低下，發(fā)病人群以老年人為主，所以在平臺(tái)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)充分考慮到這一社會(huì)群體的特殊性，盡量提供便捷、友好的用戶界面和簡(jiǎn)易的操作方式，如取消直接輸入文字或數(shù)據(jù)，代之以藍(lán)牙技術(shù)的自動(dòng)傳輸功能，滿足實(shí)用性的需求。

1.2 技術(shù)可行性分析

1.2.1 藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) 藍(lán)牙技術(shù)（Bluetooth）以其傳輸速率快、安全性高以及不受網(wǎng)絡(luò)限制等突出優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板電腦、媒體播放器等數(shù)字設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)交換與資源共享[12]。本研究擬選用藍(lán)牙技術(shù)作為監(jiān)測(cè)設(shè)備與云平臺(tái)之間的無(wú)線接入。

1.2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù) 數(shù)據(jù)庫(kù)是系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心，是使系統(tǒng)中的各個(gè)模塊緊密結(jié)合起來(lái)的關(guān)鍵[13]。它把數(shù)據(jù)按一定規(guī)律儲(chǔ)存起來(lái)，使得用戶可以從中方便、及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取有用信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、維護(hù)以及檢索功能。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（MySQL）5．6是一種典型的客戶機(jī)/服務(wù)器體系架構(gòu)型數(shù)據(jù)庫(kù)，支持多種場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)遷移，無(wú)需手動(dòng)遷移數(shù)據(jù)庫(kù)，采用單節(jié)點(diǎn)架構(gòu)，底層數(shù)據(jù)采用云盤(pán)存儲(chǔ)，具備可伸縮性、操作簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)可靠性、可管理性等特點(diǎn)，可以很好地滿足本平臺(tái)的要求。

1.3 方案設(shè)計(jì) 經(jīng)過(guò)需求和可行性分析，初步完成云平臺(tái)構(gòu)建的方案設(shè)計(jì)。模塊設(shè)計(jì)從硬件（云服務(wù)器數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)與計(jì)算，智能可穿戴設(shè)備進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)，無(wú)線接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換）和軟件（醫(yī)生端、患者端、管理端進(jìn)行健康數(shù)據(jù)記錄、監(jiān)測(cè)與評(píng)估管理）兩方面出發(fā)，功能上涵蓋檔案管理、自我管理、健康教育以及預(yù)警提示等，強(qiáng)調(diào)該平臺(tái)的可行性，具體框架見(jiàn)圖1。

圖1 慢性心衰智能管理云平臺(tái)框架Fig.1 Intelligent management cloud platform framework for chronic heart failure

2 慢性心衰智能管理云平臺(tái)的構(gòu)建

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，與天津市電子計(jì)算機(jī)研究所協(xié)作完成慢性心衰智能管理云平臺(tái)的構(gòu)建。

2.1 硬件平臺(tái) 基于慢性心衰智能管理云平臺(tái)的配置需求，完成數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、云計(jì)算及管理需要配備云服務(wù)器、智能可穿戴設(shè)備及無(wú)線接入技術(shù)。

2.1.1 云服務(wù)器的選擇 該平臺(tái)用于慢病患者的管理，訪問(wèn)量較小，采用主機(jī)租用的成本低；目前國(guó)內(nèi)阿里云服務(wù)器具有品牌大、產(chǎn)品線全、自動(dòng)化程度高、售后服務(wù)質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，故選用阿里云作為該平臺(tái)的云服務(wù)器。

2.1.2 智能可穿戴設(shè)備的選擇 智能可穿戴設(shè)備的選擇，取決于需要監(jiān)測(cè)的健康指標(biāo)，常用于慢性心衰遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)管理的指標(biāo)有血壓、心率、體質(zhì)量、血氧飽和度和心電圖等[14]。臨床證據(jù)顯示，通過(guò)控制慢性心衰危險(xiǎn)因素有助于延緩或預(yù)防心衰的發(fā)生，而慢性心衰的病因復(fù)雜多樣，其中：1）高血壓病是慢性心衰最常見(jiàn)、最重要的危險(xiǎn)因素，積極有效的控制血壓可使慢性心衰風(fēng)險(xiǎn)降低50%，病死率亦明顯降低[15]。2）心率變化既是判斷慢性心衰是否控制的指標(biāo)，也可反映預(yù)后改善情況。通過(guò)對(duì)慢性心衰患者靜息心率的嚴(yán)格控制，可改善其心功能情況，提高患者的生活質(zhì)量[16-17]。3）容量超負(fù)荷是慢性心衰發(fā)生發(fā)展的重要病理因素，體質(zhì)量監(jiān)測(cè)是容量管理的便捷指標(biāo)。4）睡眠呼吸暫停在慢性心衰患者中常見(jiàn)，并與其嚴(yán)重程度和預(yù)后相關(guān)[18]，臨床常用睡眠時(shí)間、匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)量表（PSQI）和明尼蘇達(dá)心衰生活質(zhì)量量表（MLWHFQ）來(lái)描述慢性心衰患者的睡眠質(zhì)量。5）心臟康復(fù)作為慢性心衰重要的二級(jí)預(yù)防內(nèi)容日益受到重視，有學(xué)者認(rèn)為，在以藥物治療為主的前提下，輔以運(yùn)動(dòng)處方對(duì)慢性心衰的臨床結(jié)局有重要意義[19]。

本研究選擇血壓、心率、體質(zhì)量、睡眠時(shí)間和運(yùn)動(dòng)步數(shù)作為慢性心衰慢病管理的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。對(duì)比各種智能可穿戴設(shè)備的功能、優(yōu)缺點(diǎn)和性價(jià)比，最終選擇魚(yú)躍血壓計(jì)（YE650A）監(jiān)測(cè)血壓，華米健康手環(huán)（黃山1號(hào)版，Amazfit）監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)心率、運(yùn)動(dòng)步數(shù)和睡眠時(shí)間，小米體質(zhì)量秤（XMTZC04HM）監(jiān)測(cè)體質(zhì)量。

2.2 軟件平臺(tái) 為搭建醫(yī)生和患者之間穩(wěn)定的信息橋梁，實(shí)現(xiàn)信息的流轉(zhuǎn)，軟件平臺(tái)由醫(yī)生端、患者端和管理端3個(gè)部分構(gòu)成。

2.2.1 醫(yī)生端 1）添加患者模塊：為患者進(jìn)行賬號(hào)分配；添加患者姓名、性別、出生日期等基本信息；進(jìn)行慢性心衰病史以及高血壓、糖尿病、冠心病等其他合并病史的采集。2）患者管理模塊：根據(jù)實(shí)際需求篩查患者，對(duì)基本信息、健康數(shù)據(jù)和健康量表等信息進(jìn)行管理；并通過(guò)預(yù)警提示功能，提醒患者數(shù)據(jù)缺失、預(yù)警及隨訪進(jìn)度等。

2.2.2 患者端

2.2.2.1 個(gè)人中心模塊 填寫(xiě)姓名、性別、出生日期等基本信息和病史資料作為個(gè)人慢病健康檔案，并可在個(gè)人中心修改初始密碼。

2.2.2.2 健康數(shù)據(jù)模塊 患者通過(guò)智能可穿戴設(shè)備測(cè)量的健康數(shù)據(jù)經(jīng)藍(lán)牙技術(shù)自動(dòng)上傳至云平臺(tái)，并以當(dāng)日數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)及曲線圖等形式展示在個(gè)人界面。

2.2.2.3 慢病管理模塊 1）中醫(yī)癥狀：中醫(yī)癥狀可反映患者病情波動(dòng)與變化，通過(guò)辨證施治、整體調(diào)理，對(duì)患者進(jìn)行動(dòng)態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及慢病管理[20]。慢性心衰中醫(yī)診療專家共識(shí)[21]提出心衰的中醫(yī)證型可概括為氣虛血瘀、氣陰兩虛血瘀、陽(yáng)氣虧虛血瘀3種基本證型，均可兼見(jiàn)痰飲證，見(jiàn)表1?；诒孀C的準(zhǔn)確性，本研究選用氣短、喘息、乏力、心悸、水腫、自汗、盜汗、口渴或咽干、手足心熱、胃脘/腹/腰/肢體冷感、怕冷、口唇紫暗、咳嗽咯痰、小便不利、大便無(wú)力來(lái)評(píng)價(jià)患者中醫(yī)癥狀的變化。2）日常習(xí)慣：各種因素導(dǎo)致的心臟損傷均可能引起慢性心衰，目前已知的危險(xiǎn)因素約有300余種，大致分為兩類：遺傳因素和環(huán)境因素[22]，前者包括年齡、種族、家族遺傳史等，一般不可逆。后者如代謝性疾?。ㄌ悄虿　⒎逝?、血脂異常等）、吸煙、飲酒、缺乏體育運(yùn)動(dòng)、精神壓力等。研究顯示控制危險(xiǎn)因素，可有效控制疾病進(jìn)程[23]。參考2018年中國(guó)心衰診斷和治療指南[1]，本研究選擇低鹽飲食、控制飲水量、控制吸煙、控制飲酒、適當(dāng)運(yùn)動(dòng)、合理作息、按時(shí)服藥、控制情緒、預(yù)防感冒來(lái)評(píng)價(jià)患者的日常習(xí)慣。3）生活質(zhì)量：生活質(zhì)量常用于評(píng)估慢性心衰患者的病情。生活質(zhì)量量表可分為普適性量表和疾病特異性量表，前者最常使用的是36條簡(jiǎn)明健康問(wèn)卷（SF-36）及簡(jiǎn)版SF-12、歐洲五維健康量表（EQ-5D）[24]，慢性心衰特異性生活質(zhì)量評(píng)估工具較常使用的是MLWHFQ[1]。慢性心衰患者多數(shù)為老年人，考慮到量表的可行性、適用性以及操作的簡(jiǎn)便性，本研究選用歐洲五維健康量表來(lái)評(píng)價(jià)患者的生活質(zhì)量。4）自我管理：慢性心衰是一個(gè)慢性病程，大多數(shù)時(shí)間患者處于穩(wěn)定期、在家休養(yǎng)，此階段需要患者對(duì)自我身體情況有較好的認(rèn)識(shí)及管理，良好的自我管理可使心衰患者全因再住院率降低12%，住院及死亡聯(lián)合終點(diǎn)事件下降18%[25]。目前評(píng)價(jià)慢性心衰患者自我管理能力的測(cè)評(píng)工具主要包括心衰自我管理量表、歐洲心衰自我護(hù)理行為量表（EHFScBS）和心衰患者自我護(hù)理行為量表。其中，Jaarsma等[26]于2003年根據(jù)Orem自我護(hù)理理論設(shè)計(jì)完成，該量表包括12個(gè)條目，強(qiáng)調(diào)自我護(hù)理維持和管理，在臨床中應(yīng)用具有良好的信效度，本研究選用了EHFScBS評(píng)價(jià)患者自我管理能力。5）舌象采集模塊：舌診是望診的重要內(nèi)容，是中醫(yī)特色的診法之一。舌象的變化能較客觀準(zhǔn)確地反映病情，可作為診斷疾病、了解病情的發(fā)展變化和辨證的重要依據(jù)。隨著舌象研究的不斷深入和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)設(shè)備的發(fā)展，傳統(tǒng)中醫(yī)舌象的客觀化、定量化、標(biāo)準(zhǔn)化得到了廣泛的研究[27-28]，中醫(yī)可以利用數(shù)字化舌圖像獲取辨證信息，根據(jù)這些信息進(jìn)行辨證，從而提出符合患者情況的中醫(yī)指導(dǎo)建議。

表1 慢性心衰各證型的癥狀特點(diǎn)Tab.1 Chinese medicine syndrome characteristics of chronic heart failure

2.2.2.4 預(yù)警提示功能 患者健康指標(biāo)超出所設(shè)閾值或規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有數(shù)據(jù)記錄，管理端及云平臺(tái)自動(dòng)發(fā)送健康提示或就診建議。1）心率預(yù)警：慢性心衰患者運(yùn)動(dòng)具有一定危險(xiǎn)性，掌握合適的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度是為慢性心衰患者制定運(yùn)動(dòng)處方的關(guān)鍵，傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度以心率來(lái)確定，傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)心率是最大預(yù)測(cè)心率（HRmax）[HRmax=220-年齡（歲）]的 65%～75%，即65%～75%HRmax。指南建議慢性心衰患者的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)心率從50%～60%HRmax開(kāi)始[19]，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的指標(biāo)測(cè)定方法是平板運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)，在臨床中得到了廣泛的應(yīng)用，但在慢病管理中局限于定期的隨訪和個(gè)性化的運(yùn)動(dòng)處方制定，尚未運(yùn)用到慢病管理的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中。故對(duì)于慢性心衰患者，實(shí)時(shí)心率≥50%[220-年齡（歲）]次/min，本平臺(tái)發(fā)出預(yù)警提示。2）體質(zhì)量預(yù)警：若患者3 d內(nèi)體質(zhì)量突然增加＞2 kg時(shí)，應(yīng)考慮患者已有鈉、水潴留（隱性水腫），需要利尿或加大利尿劑的劑量，提示病情加重[1]，此時(shí)平臺(tái)發(fā)出預(yù)警提示。3）無(wú)數(shù)據(jù)提醒：中國(guó)高血壓防治指南2018年修訂版[29]建議血壓不穩(wěn)定高血壓患者每周連續(xù)測(cè)量血壓7 d，血壓控制平穩(wěn)且達(dá)標(biāo)者可每周自測(cè)1～2 d血壓，結(jié)合患者3 d內(nèi)體質(zhì)量突然增加＞2 kg時(shí)提示病情加重，本平臺(tái)決定患者連續(xù)3 d無(wú)佩戴設(shè)備記錄數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)發(fā)送提醒消息。

2.2.3 管理端 管理端負(fù)責(zé)平臺(tái)的總體管理，具有管理醫(yī)生端和患者端、平臺(tái)維護(hù)和數(shù)據(jù)管理的最高權(quán)限，包括為醫(yī)生分配賬號(hào)，統(tǒng)一管理（編輯、刪除、凍結(jié)等）；按照實(shí)際需求篩查、編輯患者信息，并為患者分配負(fù)責(zé)醫(yī)生。同時(shí)維護(hù)平臺(tái)穩(wěn)定性和可靠性、運(yùn)行過(guò)程中資源的消耗、運(yùn)行失效頻率、出現(xiàn)故障的恢復(fù)能力等。平臺(tái)構(gòu)建具體示意圖，見(jiàn)圖2。

3 討論

慢病智能管理平臺(tái)的建立，可實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)的互聯(lián)互通和信息共享，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)對(duì)居民健康和慢病管理的實(shí)時(shí)高效和對(duì)康復(fù)患者的隨訪跟蹤與健康指導(dǎo)，使居民享受方便、快捷的醫(yī)療服務(wù)，提升居民整體健康水平。田海銀[30]應(yīng)用基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的健康管理模式對(duì)2型糖尿病患者進(jìn)行管理，可以改善患者的血糖水平，并提高患者自我管理能力。王力等[31]對(duì)高血壓病患者進(jìn)行“互聯(lián)網(wǎng)+”慢病管理及干預(yù)，結(jié)果顯示高血壓病慢病患者的各項(xiàng)指標(biāo)改善、收縮壓和舒張壓降低、患者的并發(fā)癥發(fā)生率降低。

慢性心衰是中醫(yī)的優(yōu)勢(shì)病種，中醫(yī)的治未病思想是中醫(yī)防治慢病的核心理念，《難經(jīng)·七十七難》中“上工治未病，中工治己病者”最早提出了治未病思想，包括未病先防、既病防變、瘥后防復(fù)等多個(gè)方面的內(nèi)容，其中瘥后防復(fù)是治未病理論的重要組成部分，主要特點(diǎn)是控制復(fù)發(fā)，注重病后調(diào)理，符合當(dāng)今重大疾病防治重心戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移的要求。國(guó)家大力支持利用“互聯(lián)網(wǎng)+中醫(yī)”實(shí)現(xiàn)慢病管理，鼓勵(lì)衛(wèi)生服務(wù)機(jī)構(gòu)結(jié)合中醫(yī)治未病思想，利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)搭建具有長(zhǎng)期跟蹤、預(yù)測(cè)預(yù)警等個(gè)性化健康管理服務(wù)功能的公共信息平臺(tái)[32]。研究顯示運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)+中醫(yī)特色延續(xù)性護(hù)理模式治療首發(fā)中青年腦卒中患者，可以促進(jìn)患者康復(fù)，提高腦卒中治療效果及患者生存質(zhì)量[33]。本研究通過(guò)加入中醫(yī)癥狀、舌象采集和中醫(yī)科普等中醫(yī)元素，為“互聯(lián)網(wǎng)+中醫(yī)”慢病管理的實(shí)現(xiàn)提供了參考。

4 小結(jié)

本研究針對(duì)慢性心衰患者的健康管理現(xiàn)狀，結(jié)合目前理論和觀點(diǎn)，初步構(gòu)建了慢性心衰智能管理云平臺(tái)。硬件包括云服務(wù)器和智能可穿戴設(shè)備，其中云服務(wù)器選擇阿里云服務(wù)器，智能可穿戴設(shè)備選擇魚(yú)躍血壓計(jì)（YE650A）、華米健康手環(huán)（黃山1號(hào)版，Amazfit）和小米體質(zhì)量秤（XMTZC04HM）；軟件分為醫(yī)生端、患者端和管理端3個(gè)部分，醫(yī)生端包括添加患者和管理患者兩個(gè)模塊，患者端包括個(gè)人中心、健康指標(biāo)、慢病管理和科普宣教4個(gè)模塊，其中健康指標(biāo)和慢病管理模塊具有預(yù)警提示的功能，管理端具有管理醫(yī)生端、患者端和平臺(tái)維護(hù)的功能，本研究設(shè)計(jì)并構(gòu)建的慢性心衰智能管理云平臺(tái)為慢性心衰患者從醫(yī)院到家庭和社會(huì)護(hù)理的延伸提供了可能，具有良好的推廣價(jià)值及市場(chǎng)空間。