“互联网+”智能化辅助器具评估与适配服务体系构建研究

董理权，李晞，徐进，胡建民，戴连君，谢甘霖

1.中国残疾人辅助器具中心，北京市100050；2.西安交通大学生物医学信息工程教育部重点实验室，生命科学与技术学院，生物医学工程研究所，陕西西安市710049；3.福建医科大学附属第二医院眼科，福建泉州市362000；4.中国残疾人联合会信息中心，北京市100034

辅助技术是卫生技术的一个分支，涉及辅助器具以及相关的系统和服务[1]，是功能障碍者康复、教育、就业和参与生活的重要手段之一，目的是使他们能够过上健康、独立和有尊严的生活，减少对常规卫生服务和支持性服务以及长期照护的需求，并促进卫生和福利费用的合理化。

我国现有8500万残疾人和2.4亿老年人。第四次中国城乡老年人生活状况抽样调查结果显示，失能、半失能老年人约4063万人，有着巨大的辅助器具服务需求，但我国辅助器具服务体系刚刚形成，服务需求和供给之间存在较大差距[2]。近年来，互联网、移动互联网、大数据、人工智能等新一代信息技术急速发展，正在深刻地改变着人类生活与现实世界，成为驱动制造业产业变革的核心力量[3]。随着网络信息技术的迅猛发展，智能感知、类脑计算、深度学习、机器视觉、虚拟/增强现实等在医疗卫生等领域的应用创新层出不穷。在此基础上，探索建设我国辅助器具服务体系，应用互联网、大数据、人工智能等新一代信息技术，在远程智能化功能障碍评估和辅助器具适配应用上取得突破，建立“互联网+”智能化辅助器具评估与适配服务体系，是未来发展的趋势之一，也是推进和完善我国辅助器具服务体系的重要内容。

1 建立辅助器具评估与适配服务体系是现代健康服务的重要组成部分

健康服务业是以维护和促进健康为目的，主要由提供健康服务的消费性服务业和相关生产性服务业组成，是健康产业的重要组成部分，本质是健康产业与服务业的融合[4]。消费性健康服务业向个人及家庭提供面向服务终端的最终消费品服务，其中就包括康复及辅助器具服务，与医疗预防、健康管理等共同覆盖全生命周期。生产性健康服务业主要包括与健康服务密切相关的生产性服务业，同时以药品、医疗器械等相关制造业作为外延支撑[4]。2013年，国务院出台《关于促进健康服务业发展的若干意见》，明确提出促进健康服务业发展的主要任务包括培育健康服务业相关支撑产业，支持残疾人专用保健用品、康复辅助器具研发生产。因此，辅助技术(涵盖与提供辅助器具和服务相关的系统与服务)发展及产业是健康服务业的有机构成。

辅助器具可以维持或改善个人的功能活动和独立性，并因此促进福祉[5]。为使功能障碍者尽可能获得适合自己的辅助器具，需要提供相应的个性化辅助器具专业服务，而不仅是简单的商品购买使用。辅助器具天然就具有服务属性。个性化的辅助器具需要专业性很强的技术服务。为此美国于1998年颁布《辅助技术法案》，并将辅助技术服务定义为：“直接帮助功能障碍者来选择、获取和使用辅助器具所做的任何服务”[6]。从辅助器具服务流程着手，建立标准化、专业化的辅助器具评估与适配服务体系，是现代健康服务的重要组成部分，将显著提高我国辅助器具服务能力，满足功能障碍者辅助器具需求，对残疾人、失能和半失能老人的康复，参与社会生活，创新服务模式，应对老龄化，实现全民健康覆盖等都具有重要意义。

2 从全民健康覆盖高度构建“互联网+”智能化辅助器具评估与适配服务体系

辅助器具服务属于健康相关服务，从实现全民健康覆盖目标的高度建立辅助器具评估与适配服务体系，有助于系统性地提供辅助技术，提升服务的可及性、有效性，有助于实现“康复2030”的要求，也是世界卫生组织(World Health Organization,WHO)启动全球辅助技术合作项目(Globe Cooperation on Assistive Technology,GATE)[7]构建全球辅助技术服务体系的重要组成部分。

辅助器具服务流程主要包括评估-适配-训练-跟踪。首先，需要进行综合评估。WHO颁布的《国际功能、残疾和健康分类》(International Classification of Function，Disability and Health,ICF)，作为一种健康和健康相关状态的分类标准，从身体功能和结构、活动和参与及背景因素(环境因素和个人因素)共同构成对残疾的定义，建立了一个多维度、通用、连续、相互作用、包容、语言中立的现代综合性残疾模式[8-9]。基于ICF架构构建包括身体结构、功能以及活动和参与情况，并包含人体生活背景和意愿等因素的评估，有别于仅从某一个或多个身体功能和结构出发的单维评估，是将个体功能障碍置于社会背景下、交互的、易实现标准化的综合评估。然后需要进行辅助器具适配。适配建立在评估基础上，通过选配辅助器具甚至进行部分改装，从而最大限度地满足功能障碍者需求，强调运用辅助器具解决人的功能障碍相关问题的专业化行为和过程[10]。在适配完成后，需要进入使用训练、适应训练乃至康复训练，以使辅助器具发挥最大作用。最后，需要进行定期或不定期的跟踪随访，对所适配的辅助器具实际使用效果加以评定并对需要调整或改进之处提出建议。

全民健康覆盖健康服务体系的所有要素，涉及服务提供系统、人力资源、设施或交流网络、技术、信息系统、质量保障机制以及治理等方面[11]。围绕这些要素，结合服务流程，构建辅助器具评估与适配服务体系，涉及以下几个方面。

2.1 辅助器具服务提供系统

围绕评估-适配-训练-跟踪全服务流程，以ICF理念为框架，提供全面标准来描述功能、残疾，可以保证数据进行国际间的比较[12]；针对肢体、视听等功能障碍，从个体身体结构、身体功能等角度获取多源功能障碍特征信息，结合机器学习技术，实现对功能障碍的智能评估及自动识别。在辅助器具与功能障碍多源特征相关性研究的基础上，基于人工神经网络建立辅助器具适配模型，结合患者的活动和参与需求、环境因素等，基于模糊理论进行个性化参数弥补，制定辅助器具个性化适配方案及康复训练策略。建立辅助器具适配效果指标评价体系，完成典型辅助器具的适配效果的跟踪评价。以“去中心全面发展”现代康复服务理念为指引，建立基于互联网的智能化功能障碍评估与辅助器具适配系统(图1)，最终实现功能障碍评估、辅助器具适配、康复训练方案制定、适配效果跟踪评价等环节的远程、移动、智能一体化连续服务，提高功能障碍评估准确率和辅助器具适配、康复训练成效，为功能障碍者提供更加便捷、专业、精准的服务。

图1 基于互联网的智能化功能障碍评估与辅助器具适配系统

2.2 辅助器具服务人力资源

当前我国辅助技术专业服务人员不超过万人(包括假肢与矫形器制作师)，专业服务人员短缺现象严重，基层辅助器具服务人员服务能力亟待提升，资源配置呈现东西失衡、城乡失衡等。在培训专业服务人员的同时，依靠远程服务系统进行远程专家协助指导，突破空间限制，线上线下服务相结合，实现不同层级服务机构专业服务人员的资源共享，提升基层服务水平，有助于减少资源尤其是人力资源总量不足、分布不均带来的痛点。

2.3 设施及网络信息系统

目前，我国有国家、省(自治区)、市(县)和社区残疾人辅助器具服务机构近3000个，初步形成了覆盖城乡的残疾人基本辅助器具服务网络雏形[8]。研发建立涵盖评估与适配服务等多功能模块的支撑云平台，与线下服务网络相结合，实现远程专家协助指导系统、辅助器具产品系统、智能化用户验证系统、评价追踪回访系统、大数据统计分析模型构建及辅助决策系统和信息无障碍交互系统等多个业务系统，以模块化形式接入各种不同类型的功能障碍评估和辅助器具适配子系统，提升平台的可扩展性，依托平台形成长期、可持续的在线辅助器具评估适配服务模式。

2.4 关键技术

基于多源信息的功能障碍特征提取与分类技术，是从多维度、全面、准确地反映功能障碍的特征，将主观检测和客观检测相结合，将临床常用的功能量表检测与生理信号测量方法相结合；基于机器学习的辅助器具个性化适配技术，是指进行智能分类和模糊匹配分类和优化，建立基于ICF框架下身体功能和功能、活动和参与、环境因素、个人因素的残疾人、失能和半失能老人的辅助器具的个性化适配模型；基于无障碍计算的自适应跨平台、多终端交互技术，是指包括服务端语音推送技术、交互式智能语音技术、手语表达理解和转换技术、自适应网页设计技术等。见图2。

2.5 质量保障机制

WHO“康复2030：呼吁采取行动”会议强调“采集功能、残疾和康复数据”的重要性和任务[11]。建立辅助器具连续服务系统，将包括大量行为、数据和信息，如果没有统一的标准，将难以互通共享，也缺乏质量保证。因此，辅助器具连续服务系统从开发设计阶段就需要对辅助器具服务、机构建设、数据共享、交互标准规范等方面进行规范，形成统一标准。为增进辅助器具服务管理的规范化和标准化，提升功能障碍评估、辅助器具适配和康复训练等服务能力、规范服务流程，以辅助器具连续服务系统的功能实现路径为中心，基于基础共性标准建立辅助器具服务的标准体系，主要包括辅助器具服务保障标准体系和服务提供标准体系。辅助器具服务保障标准包括人员从业资格标准、机构准入标准、机构管理和工作标准、机构等级评定规范、其他标准等。辅助器具服务提供标准包括机构服务标准、规范化管理流程与制度、服务机构综合质量评价标准等。

图2 关键技术构成图

3 基于互联网的智能化辅助器具评估与适配服务体系核心内容研究

构建基于互联网的智能化辅助器具评估与适配服务体系，核心是将新一代信息技术与现有辅助器具服务体系相结合，提供线上线下相结合的辅助器具服务，既能够充分利用远程服务的优势，又不脱离线下服务。当前国内外信息技术与辅助技术融合应用主要体现在数据库、远程服务和智能评估三个方面。全球两大辅助器具数据库(美国AbleData和欧洲Eastin)可进行6万余种产品的展示与信息交流，但并未利用辅助器具服务大数据进行管理。美国康复医学统一数据库(Uniform Data System For Medical Rehabilitation,UDSMR)是康复治疗患者功能评价和随访记录的数据管理系统[13]。中国残疾人辅助器具中心等机构也开发了一些辅助器具数据库，但功能少、规模小。

远程服务多集中于单一类别产品服务研究应用：法国rodin4D公司、德国GeBioM公司研发的假肢矫形器CAD-CAM技术可远程设计加工假肢矫形器[14-15]；格伦罗斯康复医院和阿尔伯塔大学对轮椅座位和姿势适配的远程康复与面对面康复作对照研究[16]；此外，脑卒中、偏瘫、人工耳蜗植入、老年生活助理等针对性的远程康复均有大量研究[17-21]。智能评估方面，美国华盛顿数字战略与在线服务的Khan[22]提出用机器学习的方法实现辅助器具适配；西安交大研制了远程个体化高适配矫形鞋垫制造与评价系统[23]；Eikelboom等[24]、魏佩芳等[25]分别研发自助听力测评系统并进行初步临床评估。构建提供多类别、综合性服务的辅助器具服务体系，应在现有面对面服务体系的基础上，重点研究“互联网+”、智能化服务的嵌入，使得评估-适配-训练-跟踪全服务流程实现闭环、连续、一体化。

3.1 “互联网+”融合辅助器具服务

基于互联网的辅助器具评估与适配服务体系以支撑云平台为核心，包括：①远程专家协助指导系统，利用远程通讯技术实现专家远程协助指导解决方案，通过图文、语音、视频等技术展现现场人物、实物空间形态，专家在线诊断及指导操作，解决基层工作者的突发难题；②辅助器具产品系统，建设辅助器具产品库，涵盖普适产品和个性化产品，建立12大类超过5000种辅助器具产品，以图文、视频以及3D、虚拟现实等技术全方位展示辅助器具产品；③智能化用户验证系统，依托海量数据分析，实时更新特征模型，系统感知威胁智能切换验证难度，自动采集浏览器设备信息，有效监控攻击行为，针对用户产生的行为轨迹数据进行机器学习建模，结合访问频率、地理位置、历史记录等多个维度信息，快速、准确地返回人机判定结果；④评价、追踪、回访系统，制定完整的评价、追踪、回访体系，在精准评估适配后，常态关注辅助器具的使用情况并进行效果跟踪服务；⑤大数据统计、分析模型构建及辅助决策系统，整合挖掘各类残疾人静态和动态数据资源，应用数理统计模型分析、解读数据，使用可视化技术形成辅助决策图表系统；⑥信息无障碍交互系统，研究信息无障碍交互关键技术，并转化为无障碍交互平台，提供信息无障碍核心服务支撑平台及服务示范，包括服务端语音推送技术、交互式智能语音技术、手语表达理解和转换技术、场景听力补偿关键技术等；⑦制定数据共享、交互标准规范，针对平台多接口、各种研究成果的集成，制定数据共享、交互标准，对数据共享范围以及更新方式与机制做出规范。

3.2 人工智能赋能辅助器具服务

人工智能应用于辅助器具评估与适配服务体系主要体现在智能化评估与智能化适配，二者均基于机器学习。智能化评估，研究肌力、角度、轨迹、听觉、视觉等多源信息的采集技术，信号去噪、分频等预处理技术，特征提取、优化及筛选技术，建立功能障碍的多源特征集；结合机器学习方法，研究适用于功能障碍的自动分类识别技术，确定分类器模型结构及学习训练算法，最终完成功能障碍类型、程度的自动分类识别。智能化适配，结合现有辅助器具适配评估量表，融入个体使用需求、生活方式等因素，基于机器学习的智能分类和模糊匹配分类和优化技术，建立基于ICF框架下身体结构和功能、活动和参与、环境因素、个人因素的功能障碍者辅助器具个性化适配模型。

4 小结

互联网、大数据和人工智能等新一代信息技术与辅助器具服务融合的趋势凸显。因此，运用新一代信息技术，构建基于互联网的智能化辅助器具评估与适配体系，提供线上线下相结合的辅助器具服务，既能够充分利用远程辅助器具服务的优势，又不脱离线下服务，将大大提高功能障碍评估的准确率和辅助器具适配的效率，有利于提升辅助器具服务能力，增进获得辅助技术，满足残疾人、失能和半失能老人等功能障碍者的个性化需求。