基于普适计算的中医髋关节个性化康复服务的研究

曹红珍 骆晓艳

(广州中医药大学,广东广州 510000)

基于普适计算的中医髋关节个性化康复服务的研究

曹红珍 骆晓艳

(广州中医药大学,广东广州 510000)

基于普适计算的中医髋关节个性化康复服务研究的总体目标,设定具有情境感知意义的重点参数之一角度数据作为中医髋关节康复疗效判定指标,研究一种基于嵌入式和传感器监测的脚踏转过的角度实时显示系统,根据相关设备的情境感知,识别髋关节患者的多个体征和行动模式,提供一种个性化康复辅助服务。

普适计算 髋关节康复 个性化

1 研究意义

医疗卫生服务关系千家万户的幸福，是重大的民生问题。近年来，国家医疗体制改革的重点是建立以社区卫生服务为基础的新型城市卫生服务体系，推行“小病进社区，大病进医院，康复回社区”的卫生保健模式和就医格局，为居民提供安全、便捷、经济的公共卫生和基本医疗服务，解决群众看病难、看病贵的问题。但在社区开展相应的中医康复服务发展并不顺畅，为缓解资金短缺造成服务机构数量较少、人手紧缺等服务量低、服务面窄的问题，最大程度地体现中医康复医疗服务的人性化、个性化、及时性和交互性，使更多的居民充分地享受社区医疗康复服务，进行社区康复服务的信息化和智能化建设势在必行。

本文是根据中医髋关节康复疗效指标，提出一种个性化康复辅助服务，即通过相关设备的情境感知，识别髋关节患者的多种体征和行动模式，进行中医康复服务的个性化主动推荐、推送和交互的研究。该研究有利于中医康复学、无线传感技术等多学科的交叉融合，并形成独特的中医特色学科体系；有利于有效合理地利用医疗卫生资源，解决医疗资源与需求冲突的问题，为提高社区诊疗手段和水平提供借鉴；同时也符合中医药强省建设、“智慧广东”建设的要求，及中医药进社区、进农村、进家庭的目标。

2 总体研究目标

根据社区中髋关节康复的特点和需求，对髋关节康复治疗和疗效判定的数据，设定6个具有情境感知意义的重点参数，通过情境感知识别髋关节患者的多个体征和行动模式，进行中医康复服务主动推荐、推送和交互服务的研究。

总体设计系统框图如图1。

图1

图2

在应用层归类分析髋关节中医康复智能社区提供的主动推荐服务；在情境感知分析层确定服务所需的传感信息；在传感器数据层，解决传感器的参数获取和传递。重点探索髋关节康复疗效判定参数的选取，康复设备传感数据互联感知处理和触发模型，推荐机制的设计，康复服务的主动推荐和推送的实验设计、测试，以及优化以及实现数据的云存储。

图2

图3

具体研究方法如下：

(1)髋关节康复疗效判定参数的选取。根据常用的髋关节中医康复疗效的症候体征，结合Harris评分标准等判定方法，根据对附属医院的近年来髋关节康复治疗和疗效数据进行深度挖掘的结果，设立6个具有情境感知意义的重点参数，即角度数据、速度数据、脉搏数据、压力数据、温度数据集影像数据。

(2)康复服务主动推荐机制。通过患者身份的上下文感知、行为时间的上下文感知、活动范围的上下文感知、个性化需求的上下文感知的定义和判断，设定相应的程序，实现相关参数的存储、传递、接收和转换。

(3)设备情境感知原理和模型设计。通过嵌入式编程控制智能空间中分布的各类传感器，将数据发送给管理模块，一个传感器节点可以控制获取一类或多类上下文感知数据，并有进行数据通信的能力，同时能进行一定程度的数据封装。

(4)云存储数据。建立一个集成平台，把所有文档传送至平台，当医院、社区、个人在需要文档时再从平台上获取文档，协同完成医疗服务流程，医疗机构及病人通过基于标准的电子健康档案来共享和交换信息。实现“无缝覆盖、弹性应用、快速部署、降低投资”，充分满足不同机构的差异化需求。

(5)个性化康复信息的自动发送。定时将髋关节患者在社区的康复疗效数据，结合病人的个性化需求，通过电子邮件和信息发布等方式，发送髋关节康复知识和最新服务机构和康复服务信息，对病人进行指引和服务。

3 角度实时显示系统的研究

3.1 研究内容

基于普适计算的中医髋关节个性化康复服务的研究的总体研究目标，选择6个具有情境感知意义的重点参数之一 “角度数据”作为主要研究对象。

以嵌入式和传感器监测的脚踏转过的角度为目标，根据中医髋关节康复的特点和需求，研究一种实时显示系统。该系统整合下肢康复训练器的脚踏角度监测模块、嵌入式终端和手机实时显示脚踏转过的角度两大部分，涉及电子信息、无线通信、计算机技术、医疗健康等多个领域。(如图2)

(1)脚踏角度监测模块的研究。由STC89C52处理器、三轴加速度传感器以及NRF905无线传输模块组成脚踏角度监测模块，主要实现：三轴加速度传感器检测与采集角度，采集角度信息经过单片机处理之后再通过NRF905无线模块传输到嵌入式终端系统。主要研究内容包括加速度传感器数据采集、物理角度计算、按键清零角度处理。

(2)嵌入式终端的研究。采用GEC2440开发板作为核心，外围分接NRF905无线传输模块以及无线路由，主要是用于接收脚踏角度监测模块发送的角度信息。研究内容主要包括：嵌入式操作系统在S3C2440上移植过程、驱动程序的设计、应用程序的设计。

3.2 研究结果

实现一种基于嵌入式和传感器监测的脚踏转过的角度实时显示系统。该系统：

(1)提供专业的康复恢复训练。髋关节康复练习，由于需要掌握专业知识，一般要求护理人员按照遵循循序渐进、被动加主动的原则，对患者的康复练习进行专业的指导，保持关节稳定性，恢复关节活动度，进一步提高肌力。通过该角度实时显示系统，患者可以在医院、社区甚至家里遵医嘱进行康复训练，护理人员根据系统显示数据进行康复疗效的判定。 因此，该系统以全新的理论方法和技术手段协助髋关节康复患者进行康复恢复训练。同时，具有广阔的推广应用前景，显著的经济效益和社会效益。

(2)体现医疗服务的人性化和个性化。该项目有利于有效合理地利用医疗卫生资源，解决医疗资源与需求冲突的问题；有利于低成本开展更多更好的社区中医康复服务，最大程度地体现中医康复医疗服务的人性化、个性化、及时性、随时性、交互性，使更多的居民充分地享受社区医疗服务，对社区和谐发展、缓解医患关系、构筑和谐社会具有重要促进作用。

(3)投入的成本低。该研究属于国家政策优先支持的范围，也是广东省政策优先支持的领域。目前的技术使得移动终端、传感器等硬件成本非常低，而社区室内、家庭都可以借助的网络环境具有数据传输速率高、传输容量大、通信费用低、实时在线等特性，设备和人员可以随时随地互联互通，为项目的继续开展，实现总体目标奠定了基础。

3.3 系统的使用

(1)启动开发板电源，打开下位机角度测量模块电源。启动后开发板LCD出现如下界面(如图2)。

(2)根据临床数据，为不同身高、不同体型的患者设定与训练器对应的距离以及不同的座位，按下“开始”按键，通过对膝关节屈15°～30°，髋关节屈45°～60°活动，即可显示脚踏运动器转动实时物理角度，在任何位置按下“清零”按键后，开发板LCD显示将变成0°，重新显示脚踏运动器所转过的角度；当按下“复位”按键时，将会恢复显示脚踏运动器转动物理角度；“停止”按键可以停止角度的动态显示。

(3)手机上安装wifiAngle.apk应用软件，同时打开wifi连接，连接上与开发板连接的无线路由器。打开wifiAngle应用软件，设定Ip地址，点击进入按钮，出现如下界面(如图3)。

界面显示脚踏运动器转动实时物理角度，同时有两按键，两个按键的功能与开发板界面的“清零”与“复位”按键功能一样。

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广东省中医药局科研课题“基于云应用的中医髋关节康复普适医疗服务的研究”(编号20121233)。

曹红珍(1981-),女,汉族,江西九江,副研究员,硕士,研究方向:医学信息。