基于物聯(lián)網(wǎng)的中醫(yī)居家健康系統(tǒng)搭建＊

楊啟城，陳 菊，楊 濤，周一博，樊霞霞，李 陽，溫川飆＊＊

（1. 成都中醫(yī)藥大學(xué)智能醫(yī)學(xué)學(xué)院 成都 611137；2. 廣東省新黃埔中醫(yī)藥聯(lián)合創(chuàng)新研究院 廣州 510700）

中醫(yī)藥作為中國古代科學(xué)的瑰寶，也是打開中華文明寶庫的鑰匙，為中華民族的繁衍昌盛做出了重大貢獻。在黨和政府的關(guān)心支持下，改革開放40年來中醫(yī)藥事業(yè)快速發(fā)展?！丁笆奈濉敝嗅t(yī)藥發(fā)展規(guī)劃》提出要加強中醫(yī)藥信息化能力提升，促進新興信息技術(shù)與中醫(yī)藥結(jié)合應(yīng)用研究項目。支持中醫(yī)醫(yī)院應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)、5G、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等新型信息技術(shù)。2018 年10 月習(xí)近平總書記在橫琴粵澳中醫(yī)藥科技產(chǎn)業(yè)園調(diào)研時指出“要深入發(fā)掘中醫(yī)藥寶庫中的精華，推進產(chǎn)學(xué)研一體化，推進中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)化、現(xiàn)代化，讓中醫(yī)藥走向世界”，為新時代中醫(yī)藥傳承創(chuàng)新指明了方向。由此，中醫(yī)藥優(yōu)勢與現(xiàn)代科技成果結(jié)合，研發(fā)適合中醫(yī)藥特點的技術(shù)裝備已經(jīng)成為中醫(yī)藥現(xiàn)代化的研究熱點。

以家庭為場景的居民個人飲食、運動作息、環(huán)境、常用生理指標(biāo)數(shù)據(jù)可以使中醫(yī)的診斷與干預(yù)更具完整性與動態(tài)持續(xù)性。中醫(yī)家庭健康數(shù)據(jù)將以Zigbee、WiFi、藍(lán)牙技術(shù)為接入網(wǎng)，以5G 和以太網(wǎng)為核心網(wǎng)，有效的應(yīng)對中醫(yī)智能終端（檢測設(shè)備、監(jiān)測設(shè)備、理療設(shè)備、干預(yù)設(shè)備等）的互聯(lián)互通及數(shù)據(jù)量劇增問題。基于大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將中醫(yī)智能終端數(shù)據(jù)實時傳送到互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療云平臺，完成數(shù)據(jù)采集、健康評估、制定干預(yù)計劃、執(zhí)行方式、效果評估等。中醫(yī)智能終端物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備搭建有效提升數(shù)據(jù)傳輸效率、終端執(zhí)行效率及大健康數(shù)據(jù)管理效率[1]。

物聯(lián)網(wǎng)的提出源于1999 年美國麻省理工大學(xué)進行射頻識別技術(shù)的研發(fā)。2005 年國際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union）發(fā)布了《ITU 互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，將射頻識別技術(shù)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入式技術(shù)相結(jié)合使物聯(lián)網(wǎng)得到更廣泛的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上智慧醫(yī)療概念誕生，2009 年IBM 提出智慧地球戰(zhàn)略，并指出其在中國的六大推廣領(lǐng)域，包括智慧電力、智慧醫(yī)療、智慧城市、智慧交通、智慧供應(yīng)鏈、智慧銀行。2020年9月，斯坦福大學(xué)李飛飛在《Nature》上發(fā)表了研究論文，在醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上建立了醫(yī)療環(huán)境智能的概念，并運用現(xiàn)代信息技術(shù)助力醫(yī)療在養(yǎng)老、醫(yī)院治療等方面的發(fā)展[2]。

目前，物聯(lián)網(wǎng)在我國醫(yī)療領(lǐng)域的多個方面得到了應(yīng)用，涵蓋了智慧醫(yī)院、醫(yī)院設(shè)備智能化管理、藥品溯源、便攜式設(shè)備、智慧護理等諸多領(lǐng)域[3-7]。隨著5G 技術(shù)、邊緣計算、體域網(wǎng)等新一代通信和計算技術(shù)的發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)的家庭醫(yī)療服務(wù)也進入了發(fā)展的快車道[8-10]。本文以醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)在中醫(yī)和西醫(yī)方面的發(fā)展動態(tài)線索歸納總結(jié)中醫(yī)物聯(lián)網(wǎng)的研究進展、應(yīng)用進展和面臨的挑戰(zhàn)，提出一種基于中醫(yī)物聯(lián)網(wǎng)的家庭端數(shù)據(jù)采集與干預(yù)模型，為中醫(yī)物聯(lián)網(wǎng)在家庭端的進一步研究與應(yīng)用提供參考。

1 醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)在西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用

近年來，隨著5G 技術(shù)、邊緣計算、體域網(wǎng)、柔性傳感器等技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸速度、數(shù)據(jù)安全、便捷性等方面的進步使健康數(shù)據(jù)采集與管理、健康預(yù)警、健康監(jiān)護、遠(yuǎn)程干預(yù)等一系列醫(yī)療健康服務(wù)得到了飛速的發(fā)展[11-13]。

在國內(nèi)，謝玲等[14]設(shè)計了一種醫(yī)用體溫感受識別式腕帶。胡宏毅[15]設(shè)計了一種血糖檢測數(shù)據(jù)自動采集設(shè)備。唐華等[16]設(shè)計了一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程血壓采集和查詢系統(tǒng)。尚佐旭[17-18]開發(fā)了人體運動排汗檢測及運動狀態(tài)檢測的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。陳翔等[19]發(fā)明了一種以智能床墊為中心的物聯(lián)網(wǎng)健康檢測方法。安全性方面，竇富賢等[20]采用偏移碼本（OCB）認(rèn)證加密模式滿足了體域網(wǎng)安全要求。在國外，Saisakul等[21]提出了一種基于多傳感器識別，用于日常生活活動監(jiān)測，包括刷牙、鍛煉、閱讀、行走等。Bedón-Molina 等[22]則提出了一種以患者家庭為核心的智能健康生態(tài)系統(tǒng)。本文對近十年家庭端醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和系統(tǒng)進行了統(tǒng)計，如表1所示。

表1 家庭端醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和系統(tǒng)統(tǒng)計

患者在家居生活中的時間最多，作為所有醫(yī)療健康服務(wù)的“最后一公里”，家庭的醫(yī)療健康服務(wù)的完善與否成為了展現(xiàn)醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)效果的關(guān)鍵。Islam 等[23]指出，更大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)整合是必然的趨勢，特別是全球健康系統(tǒng)顯然正在向家庭健康護理方向發(fā)展。

綜上所述，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，目前圍繞個人醫(yī)療健康服務(wù)已發(fā)展為以個人為中心的同心圓結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)由基礎(chǔ)傳感器、智能穿戴設(shè)備、智能家居、便攜式醫(yī)療檢測設(shè)備等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備組成，外環(huán)以家庭為中心，由醫(yī)院、監(jiān)管機構(gòu)、公共衛(wèi)生服務(wù)機構(gòu)、制造機構(gòu)、商業(yè)機構(gòu)及醫(yī)保機構(gòu)組成，如圖1 所示。為患者提供全時段、多角度的醫(yī)療健康服務(wù)，并且正在走向個性化、多元化、智能化。

圖1 個人醫(yī)療健康服務(wù)結(jié)構(gòu)

1.2 物聯(lián)網(wǎng)在中醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用

醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)不僅能有效貫徹中醫(yī)因時制宜、因人制宜、因地制宜的治療理念，利用傳感器網(wǎng)絡(luò)和智能設(shè)備來采集用戶生活中的四診信息，還能獲取大量需要在醫(yī)院進行以及醫(yī)生通過問答才能采集到的數(shù)據(jù)。將包括問診在內(nèi)的四診信息的采集下沉到用戶家居生活進行。使數(shù)據(jù)的覆蓋時間延長，客觀性增加，減少人為原因?qū)е碌乃脑\信息采集誤差，增加辨證的準(zhǔn)確性。因此，利用現(xiàn)代技術(shù)使四診信息的采集實現(xiàn)客觀化、標(biāo)準(zhǔn)化是實現(xiàn)中醫(yī)現(xiàn)代化的必要基礎(chǔ)。四診信息的采集是通往中醫(yī)“辨證”的橋梁，目前學(xué)界針對四診信息的采集已陸續(xù)開發(fā)出相應(yīng)的現(xiàn)代化設(shè)備和智能化技術(shù)[24]。其中對于脈診儀與望診儀的研究較多[25]，聞診方面，馮前進[26]、鄭哲洲等[27]研究通過聲物理技術(shù)和電子鼻技術(shù)來采集聞診數(shù)據(jù)。

關(guān)于中醫(yī)“寒熱”的觀測也有學(xué)者通過紅外熱成像證明不同體質(zhì)的人在督脈、任脈、神闕、腎與命門等部位熱度差值呈現(xiàn)規(guī)律性變化[28]。厚磊等[29]對平和體質(zhì)、單一偏頗體質(zhì)以及兼夾體質(zhì)的人員選取上焦、中焦、下焦的臟腑進行紅外熱成像，發(fā)現(xiàn)個人體質(zhì)不同熱像分布也有區(qū)別。關(guān)于中醫(yī)在家庭端執(zhí)行健康干預(yù)的研究則偏向于中醫(yī)裝備，如可用于居家環(huán)境的按摩椅，帶有穴位康復(fù)、灸療、中醫(yī)按摩等功能[30-32]。張殿全等[33]開發(fā)了針灸椅，以及具有中醫(yī)護理、藥浴、按摩等功能的沐足盆等等設(shè)備[34-35]，如表2 所示，統(tǒng)計了近十年中醫(yī)裝備基本信息。

表2 中醫(yī)裝備統(tǒng)計

通過對上述文獻進行綜合分析及總結(jié)，發(fā)現(xiàn)中醫(yī)裝備的研發(fā)已持續(xù)較長時間，針灸以及四診方面取得了較多的研究成果，但仍存在以下需要關(guān)注及研究的問題：

（1）中醫(yī)特色醫(yī)療裝備起步晚、品類較少，難以與中醫(yī)臨床進行聯(lián)動的診療服務(wù)。

隨著我國老齡化問題越來越突出，居家養(yǎng)老及慢性病管理問題亟需解決。具有中醫(yī)特色的物聯(lián)網(wǎng)裝備進入家庭可以讓中醫(yī)在疾病預(yù)防、診斷、治療、康復(fù)全病程中進行數(shù)據(jù)采集與干預(yù)。中醫(yī)裝備的種類主要體現(xiàn)在脈診儀、舌診儀、面診儀。這些設(shè)備均需專業(yè)醫(yī)護人員操作，以醫(yī)院為應(yīng)用場景。家庭端中醫(yī)類監(jiān)測設(shè)備種類不足，且未與家電、傳感器、可穿戴設(shè)備互聯(lián)互通，健康數(shù)據(jù)采集手段不足，難以對用戶的日常健康狀態(tài)形成一個屬于中醫(yī)的立體認(rèn)知。

現(xiàn)有居家中醫(yī)裝備只能在家庭端實現(xiàn)藥浴、艾灸等少量中醫(yī)干預(yù)手段，且大多不具備接入物聯(lián)網(wǎng)的功能，缺乏可拓展性和數(shù)據(jù)交互，因此同一場景下不同類的中醫(yī)裝備無法聯(lián)動系統(tǒng)性的采集中醫(yī)四診數(shù)據(jù)和執(zhí)行個性化的中醫(yī)診療。研發(fā)適用于家庭端的中醫(yī)四診信息采集設(shè)備與電針儀、艾灸儀、膝蓋理療儀等干預(yù)設(shè)備，構(gòu)建中醫(yī)智能裝備網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)采集模型，形成和中醫(yī)臨床的聯(lián)動診療是當(dāng)下亟需突破的瓶頸。

（2）生活數(shù)據(jù)向中醫(yī)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化存在瓶頸，如何將用戶生活中大體量的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為中醫(yī)臨床可用、可信的數(shù)據(jù)成為難點。

中醫(yī)問診存在一定的模糊性，如寒熱、睡眠、二便等往往都缺乏量化指標(biāo)。當(dāng)前借助智能手環(huán)、體溫槍等便攜式穿戴設(shè)備已能在居家場景實現(xiàn)部分監(jiān)測，如何將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯為中醫(yī)可用的數(shù)據(jù)，以及單個零散的數(shù)據(jù)如何在一個系統(tǒng)性的框架里轉(zhuǎn)化為可信的中醫(yī)數(shù)據(jù)是當(dāng)下需要解決的問題。

居家生活中的數(shù)據(jù)具有大體量、多源異構(gòu)的特點。以患者為中心動態(tài)即時的處理大體量數(shù)據(jù)對通信技術(shù)有著很高的要求，多源異構(gòu)的特點又對數(shù)據(jù)的清洗、歸一化提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的中醫(yī)居家健康數(shù)據(jù)采集與處理

2.1 技術(shù)路線

中醫(yī)居家健康以便攜式醫(yī)療設(shè)備、基礎(chǔ)傳感器、智能家電設(shè)備、智能穿戴設(shè)備為感知層，將生活數(shù)據(jù)分為環(huán)境、飲食、運動作息、生理數(shù)據(jù)四類?；谥嗅t(yī)理論將四類數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為中醫(yī)臨床可用的診斷數(shù)據(jù)，將診斷數(shù)據(jù)帶入依據(jù)中醫(yī)辨證體系建立的中醫(yī)智能辨證算法內(nèi)，將算法結(jié)果發(fā)送至具有權(quán)限的醫(yī)療機構(gòu)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程無感的健康監(jiān)控，如圖2所示。

圖2 技術(shù)路線圖

2.2 數(shù)據(jù)采集與傳輸

物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模大、感知節(jié)點密度高、業(yè)務(wù)流程復(fù)雜，現(xiàn)有研究主流仍是以物為中心，基于傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)來設(shè)計。如應(yīng)俊等[36]設(shè)計的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)中，整體構(gòu)架分為了四層，分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層、云平臺、應(yīng)用層。Bedón-Molina 等[37]設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能居家健康系統(tǒng)，將IoT 架構(gòu)分為傳感器層、網(wǎng)絡(luò)層、服務(wù)層、接口層。

2.2.1 數(shù)據(jù)采集

本文借鑒上述物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，結(jié)合中醫(yī)診斷與干預(yù)的需求，形成了中醫(yī)居家健康物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖3所示，一共劃分為6 層。在采集層上不再以單一的傳感器為基礎(chǔ)，設(shè)計了中醫(yī)特色的便攜式醫(yī)療設(shè)備、智能家電、可穿戴設(shè)備、基礎(chǔ)傳感器四大類硬件構(gòu)成的感知系統(tǒng)。該系統(tǒng)將居家數(shù)據(jù)分類為飲食、運動作息、居家環(huán)境、常用生理指標(biāo)四類進行采集。

圖3 中醫(yī)居家健康物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

（1）便攜式醫(yī)療設(shè)備：體溫槍、血壓計、血糖儀、舌診儀、脈診儀

體溫槍與血壓計采用海信家電提供的便攜式醫(yī)療箱提供的設(shè)備，目前與改設(shè)備數(shù)據(jù)接口已撰寫完畢。

目前脈診儀主要基于壓力、光電、聲音、超聲多普勒四項技術(shù)采集橈動脈寸關(guān)尺3個部位的信號。中醫(yī)脈診主要考慮脈力、脈位、脈數(shù)、脈管壓感四方面特征，光電技術(shù)對于壓感、脈力的信息會有所丟失，基于聲音傳感器的脈診儀對壓感、脈力數(shù)據(jù)有丟失，超聲多普勒對于壓感、脈位有所欠缺，目前應(yīng)用最廣的還是基于壓力傳感器的脈診儀。脈診儀采用中科院微系統(tǒng)研究所李昕昕團隊所研究的三部九候中醫(yī)對照采樣儀。

本研究在脈診儀方面采用中科院微系統(tǒng)研究所李昕昕團隊所研究的三部九候中醫(yī)對照采樣儀。該儀器基礎(chǔ)陣列式薄片壓力傳感器采集橈動脈寸關(guān)尺數(shù)據(jù)，目前已初步建立標(biāo)準(zhǔn)化模型，并在廣東省中醫(yī)藥新黃埔中醫(yī)藥聯(lián)合創(chuàng)新研究院進行設(shè)備數(shù)據(jù)與中醫(yī)驗證實驗。

脈診儀選用主要考慮以下兩個因素：①與中醫(yī)診斷的一致性：脈診儀不僅僅要做到數(shù)據(jù)的客觀化，傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成中醫(yī)數(shù)據(jù)后與中醫(yī)診斷的一致性是能否得到推廣的關(guān)鍵，本研究的采用的脈診儀基于中科微系統(tǒng)研究生已有的壓力傳感器技術(shù)，對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化這部分進行了大量的醫(yī)生驗證實驗，設(shè)備輸出的脈象結(jié)果支持?jǐn)?shù)據(jù)溯源功能，以求貼合臨床。②便攜性：脈診數(shù)據(jù)屬于信息密集型數(shù)據(jù)，對微型控制芯片（MCU）的運算能力要求極高，因此目前業(yè)內(nèi)采用的脈診儀體積過大，不適合家庭端使用?；谠撏袋c，本研究采用了具有邊緣計算能力的網(wǎng)關(guān)，以及嵌入中醫(yī)算法的大數(shù)據(jù)平臺，將脈診數(shù)據(jù)的計算分為三部分。即脈診儀數(shù)據(jù)采集與噪音數(shù)據(jù)過濾、網(wǎng)關(guān)進行數(shù)據(jù)清洗與融合的數(shù)據(jù)預(yù)處理，大數(shù)據(jù)平臺對數(shù)據(jù)進行中醫(yī)轉(zhuǎn)化。通過此方案使脈診儀體型縮小，成本降低，有利于家庭端的使用。

舌診儀主要包括兩個部分，即圖像采集和舌像特征處理。其關(guān)鍵技術(shù)難題在于光線差異對處理結(jié)果的影響。本研究認(rèn)為圖像采集的關(guān)鍵在于建立一個標(biāo)準(zhǔn)化的光照背景，對于不同場景下采集的圖像由算法進行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化光線處理。

本研究采用的是清華大學(xué)陳虹團隊研制的舌診儀，其優(yōu)勢在于智能化的對圖像光線進行削減、補足，達(dá)到在同一標(biāo)準(zhǔn)下對比的目的。同時在圖像特征提取環(huán)節(jié)，對舌部進行分區(qū)特征提取與圖像識別。

脈診、舌診兩項檢查為中醫(yī)的基礎(chǔ)檢查，與西醫(yī)的血糖、血壓、體溫有著類似的效果，都是基礎(chǔ)指標(biāo)。脈診、舌診診斷意義的普適性是成為基礎(chǔ)指標(biāo)的核心，這兩項檢查成本低、速度快、操作簡單也是關(guān)鍵。因此本研究認(rèn)為脈診儀和舌診儀未來的發(fā)展會朝著小型化、家庭化發(fā)展，同時也會降低使用壁壘，使居民能快速上手操作。

（2）智能家電

本研究智能家電選型為空調(diào)、空氣凈化器、智能馬桶、冰箱、抽油煙機、飲水機、睡眠儀。涉及品牌有美的、方太、涂鴉等公司，且均已打通數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)跨平臺數(shù)據(jù)接入。智能家電執(zhí)行數(shù)據(jù)采集與干預(yù)操作，分別對環(huán)境、飲食、二便、睡眠進行監(jiān)測與干預(yù)。

（3）可穿戴設(shè)備

研究計劃采用手環(huán)作為可穿戴設(shè)備監(jiān)測用戶的運動、血氧、睡眠等數(shù)據(jù)，目前尚未打通該項設(shè)備的數(shù)據(jù)接口。

（4）基礎(chǔ)傳感器

本研究基于涂鴉物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)采用了運動傳感器、光照傳感器、毫米波傳感器、溫濕度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器分別監(jiān)測居家環(huán)境、個人活動數(shù)據(jù)。

2.2.2 數(shù)據(jù)傳輸

多類硬件的接入要求傳輸層使用的通信技術(shù)更加多元化以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，因此在傳輸層先以藍(lán)牙、NB-Iot 技術(shù)構(gòu)建以患者為中心的體域網(wǎng)，對于家庭端硬件以Zigbee、藍(lán)牙、WiFi為接入網(wǎng)。以5G、以太網(wǎng)和核心網(wǎng)，以此來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時動態(tài)傳輸。

考慮到居家健康數(shù)據(jù)多模態(tài)、大體量的特點，本研究在中間層加入了智能健康網(wǎng)關(guān)。該網(wǎng)關(guān)具有以下3 個功能：①中控：居家健康場景集成了智能家電、便攜式醫(yī)療設(shè)備、傳感器、可穿戴設(shè)備多方面跨平臺硬件裝備，其連接方式、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都具有差異性，該網(wǎng)關(guān)對場景下硬件進行統(tǒng)一管理以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。②邊緣計算：居家數(shù)據(jù)具有時間長、體量大、維度多等特點，在網(wǎng)關(guān)搭載邊緣計算技術(shù)，作為連接接入網(wǎng)與核心網(wǎng)的橋梁對居家數(shù)據(jù)進行初步清洗，篩選掉臟數(shù)據(jù)、涉及個人隱私的數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)融合?？梢杂行p少請求響應(yīng)時間、提升電池續(xù)航能力、減少網(wǎng)絡(luò)帶寬同時保證數(shù)據(jù)的安全性和私密性。③信息安全：網(wǎng)關(guān)強化了內(nèi)網(wǎng)的安全防御壁壘，對于惡意入侵行為，使其接觸目標(biāo)更難。以零信任模型為例，強化了客戶端的認(rèn)證，對于非合法認(rèn)證過的用戶，網(wǎng)絡(luò)層就會攔截其訪問，也就意味著隱藏。實際提供服務(wù)的入口，減少了攻擊面，將安全的弱點轉(zhuǎn)移到了人的一側(cè)。

系統(tǒng)架構(gòu)如圖3 所示，采集層數(shù)據(jù)可基于系統(tǒng)架構(gòu)經(jīng)傳輸層與中間層存儲至數(shù)據(jù)層，在平臺層進行數(shù)據(jù)標(biāo)記、分析等業(yè)務(wù)，應(yīng)用層可調(diào)取平臺層數(shù)據(jù)進行具體應(yīng)用的開發(fā)。

2.3 數(shù)據(jù)標(biāo)記

數(shù)據(jù)采集并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)層后，將在廣東省中醫(yī)藥聯(lián)合創(chuàng)新研究院自主研發(fā)的中醫(yī)大數(shù)據(jù)平臺中把之前采集的飲食、運動作息、居家環(huán)境、常用生理指標(biāo)四類數(shù)據(jù)進行中醫(yī)轉(zhuǎn)化處理，調(diào)研聯(lián)創(chuàng)明醫(yī)醫(yī)院10名中醫(yī)師意見后，依據(jù)不同的中醫(yī)辨證模型對數(shù)據(jù)進行標(biāo)記。表3 為以九大體質(zhì)居家數(shù)據(jù)特征舉例，本研究已有設(shè)備與中醫(yī)體質(zhì)的特征標(biāo)注方式表。

表3 居家數(shù)據(jù)中醫(yī)特征標(biāo)記表

不同體質(zhì)的人在體型體格、活動、寒熱、飲食、二便等多個方面會呈現(xiàn)不同的特征。燥邪會導(dǎo)致皮膚、爪甲干枯少津，皮膚油性能反應(yīng)濕邪、熱邪的情況。個人聲音響度、頻率與往常值比較的波動可以有效反應(yīng)用戶情緒波動。室內(nèi)運動軌跡、活動強度可以反應(yīng)用戶的勞逸情況。飲水量、水溫可以一定程度上反應(yīng)個人津液情況以及寒熱陰陽情況。

中醫(yī)“天人合一”的理念認(rèn)為人和環(huán)境是有機統(tǒng)一的[38]，本系統(tǒng)也從環(huán)境角度，通過環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)的采集來反應(yīng)個人的生活狀態(tài)。圖4為設(shè)備采集的環(huán)境數(shù)據(jù)關(guān)系圖。

圖4 設(shè)備采集的環(huán)境數(shù)據(jù)

“外感六淫”“內(nèi)生五邪”與季節(jié)性有強關(guān)聯(lián)關(guān)系，如空氣濕度長期過大導(dǎo)致的風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎頻繁發(fā)作、室內(nèi)空調(diào)溫度長期過低導(dǎo)致的陽虛癥狀、以及室內(nèi)空氣流動率過高導(dǎo)致的外感疾病等。采集這些數(shù)據(jù)在中醫(yī)理論上可以有效支撐臨床對于病因的診斷。

3 實踐案例

本模型目前已在廣東省新黃埔中醫(yī)藥聯(lián)合創(chuàng)新研究院形成應(yīng)用場景，搭建了物聯(lián)網(wǎng)云平臺、大數(shù)據(jù)平臺、居家健康管理平臺，形成了硬件數(shù)據(jù)、生活數(shù)據(jù)、中醫(yī)數(shù)據(jù)、算法語言、干預(yù)指令的生態(tài)閉環(huán)，初步建立基于物聯(lián)網(wǎng)的中醫(yī)居家健康應(yīng)用場景。

3.1 數(shù)據(jù)采集與管理

（1）大小便數(shù)據(jù)采集

本研究利用智能采集了人物居家場景下的大小便的時間與次數(shù)，同時通過飲食量表的方式記錄了用戶的飲食種類。圖5為實地采集的大小便次數(shù)圖，圖6為飲食記錄量表圖。

圖5 大小便次數(shù)

圖6 飲食量表

（2）睡眠數(shù)據(jù)采集

基于睡眠儀對用戶睡眠進行了跟蹤測試，采集了用戶居家場景下用戶睡眠數(shù)據(jù)。中醫(yī)物聯(lián)網(wǎng)云平臺對物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點進行管理，通過物聯(lián)網(wǎng)邏輯網(wǎng)絡(luò)圖實時監(jiān)控每個節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸情況。在本平臺上對生活數(shù)據(jù)進行第一步清洗，篩除掉重復(fù)性高對個體健康意義不大的數(shù)據(jù)，減輕算法程序工作量。圖7 為睡眠數(shù)據(jù)監(jiān)測圖。圖8為物聯(lián)網(wǎng)云平臺界面圖。

圖7 睡眠數(shù)據(jù)

圖8 物聯(lián)網(wǎng)云平臺（硬件數(shù)據(jù)管理）

3.2 設(shè)備數(shù)據(jù)歸類為生活數(shù)據(jù)

居家健康管理平臺將之前的硬件數(shù)據(jù)分類為環(huán)境、飲食、作息、生理四大類生活數(shù)據(jù)，并根據(jù)家庭實際情況生成圖形，定位每個數(shù)據(jù)產(chǎn)生的地點與時間，形成用戶居家生活的數(shù)據(jù)鏈。圖9為居家健康管理平臺生活數(shù)據(jù)展示界面。

圖9 居家健康管理平臺（生活數(shù)據(jù)）

3.3 生活數(shù)據(jù)標(biāo)記為中醫(yī)數(shù)據(jù)

居家健康管理平臺健康監(jiān)測界面將之前的生活數(shù)據(jù)代入中醫(yī)知識模型，如“精氣神”、“九大體質(zhì)”、“經(jīng)絡(luò)模型”，建立生活數(shù)據(jù)與中醫(yī)知識模型的關(guān)聯(lián)關(guān)系。得出用戶健康狀態(tài)結(jié)論，同時將結(jié)論與臨床專家診斷結(jié)果進行比對驗證一致性，通過算法的迭代優(yōu)化使之與真實世界進一步貼合。圖10 為居家健康管理平臺中醫(yī)數(shù)據(jù)展示界面。

圖10 居家健康管理平臺（中醫(yī)數(shù)據(jù)）

4 總結(jié)

本文從中醫(yī)的特點及醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)外的發(fā)展進程論證了研究基于中醫(yī)物聯(lián)網(wǎng)的家庭端數(shù)據(jù)采集與干預(yù)模型的必要性，以物聯(lián)網(wǎng)在中醫(yī)和西醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用對比，發(fā)現(xiàn)了中醫(yī)物聯(lián)網(wǎng)缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口和管理平臺標(biāo)準(zhǔn)，中醫(yī)智能裝備數(shù)量和種類的研究還需突破的問題，并基于此提出了一種中醫(yī)物聯(lián)網(wǎng)家庭端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以期打通智慧醫(yī)療在家庭端的的“最后一公里”。

本系統(tǒng)的意義在于提出了從物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測的角度建立生活數(shù)據(jù)與中醫(yī)癥狀之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并初步提出了從設(shè)備數(shù)據(jù)到中醫(yī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的技術(shù)路線圖，以及生活數(shù)據(jù)與中醫(yī)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，提供了完整的數(shù)據(jù)采集、清洗、標(biāo)注、分類思路。

不足之處在于目前采集的數(shù)據(jù)量還不足以建立生活數(shù)據(jù)與中醫(yī)癥狀之間的函數(shù)印射模型。生活數(shù)據(jù)中包含了文字、數(shù)字、圖片、符號等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，如通過對大便進行圖像識別，建立與中醫(yī)醫(yī)生判斷的大便粘滯、大便干結(jié)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過對個人飲食譜進行分析建立其與食少納差、飲食偏嗜之間的關(guān)系。其中所要進行的工作體量還非常大，這個是團隊之后會繼續(xù)研究的方向。

5 展望

模型的搭建能有效地彌補中醫(yī)臨床診斷數(shù)據(jù)采集的局限性，有利于提高中醫(yī)診斷的準(zhǔn)確率，并通過對用戶生活的數(shù)據(jù)跟蹤以及健康干預(yù)，使患者能更好的執(zhí)行醫(yī)囑，保持健康。同時對于我國醫(yī)療資源不足地區(qū)的居民，本系統(tǒng)可以使醫(yī)生能同時監(jiān)控更多的患者，對數(shù)據(jù)變化異常的用戶進行提前干預(yù)，從而降低發(fā)病風(fēng)險。但是目前基于中醫(yī)理論開發(fā)出來的智能辯證算法多以臨床數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，當(dāng)下學(xué)界還缺少關(guān)于生活數(shù)據(jù)的中醫(yī)算法研究。中醫(yī)的生命力在于臨床，更在于萬家燈火，讓中醫(yī)借助現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入千家萬戶的生活，從而對目前大量的慢性病患者進行有效的追蹤與干預(yù)，是本團隊下一步研究所考慮的問題，也是每一個中醫(yī)從業(yè)人員都需要思考的問題。