慢性心力衰竭智能管理云平台的设计与构建*

任晓宇，王琳，李林俸，毛静远

（1．山西医科大学第一医院，太原 030001；2．天津中医药大学第一附属医院，国家中医针灸临床医学研究中心，天津 300381）

慢性心力衰竭（简称慢性心衰）是各种心脏疾病导致心功能不全的一种综合征，其预后差，病情易反复，患者生活质量明显下降[1]。慢性心衰患者在出院早期（2～3个月内）为心衰易损期，容易发生死亡或再住院等事件，国内有报道显示约25%～30%的慢性心衰患者在易损期因心血管相关事件再次入院[2]，1年内的累积再住院率达34．3%[3]。美国相关研究显示，慢性心衰患者出院后60～90 d的死亡率为15%、再住院率为30%[4]。有调查表明，患者回归家庭及社会后，因自我管理能力较低，并且与医疗工作人员之间缺乏全面、连续、系统的互动机制，导致病情的延误与恶化[5]。随着信息互联网技术和可穿戴设备的发展，可通过整合医疗监测及提示信息，为疾病管理提供新的技术方法和前进方向，但目前国内开展的相关研究规模较小，以模仿国外的模式为主，少有中医药因素的干预[6-8]。中医学作为传统医学，“治未病”理论具有悠久的历史和丰富的实践经验，与现代医学慢病管理理论有很大的相似性，中医的体质学说、情志致病理论、天人合一的养生理念以及药膳食疗在中国具有广泛群众基础。因此，如果能在国外成功模式的基础上，加入更多的中医元素，探索具有中国特色的慢病管理模式，对于中国慢病的防治将起到极大的促进作用。本研究尝试通过设计、构建慢性心衰智能管理云平台，对慢性心衰患者进行长期、持续、有效的中西医结合慢病管理，以期提高患者自我管理能力，改善其生活质量及预后，进而降低再住院率和病死率。

1 慢性心衰智能管理云平台的设计

本研究主要以慢病自我管理模式为基础，参考目前中医慢病管理平台的研究[9]，从提高慢性心衰患者的自我管理能力出发，依托信息网络平台，考虑需求及可行性，设计了适合中国慢性心衰患者管理的云平台构建方案。

1.1 需求分析 平台构建的需求分析是研究用户对产品在功能、性能、可靠性、安全性、使用等技术规格方面的需求[10]，是平台构建过程中必不可少的步骤。

1.1.1 功能需求分析 对慢性心衰患者进行长期规范的健康指标监测，记录病情发展具有重要意义[11]，所记录数据应具有精确化、多样化、智能化、实时化特点，并适时预警提示病情波动情况，使患者及时准确地进行自我管理。同时，所记录的健康数据应满足规范化存储、管理要求，以便进行数据挖掘分析、二次利用。

1.1.2 平台性能分析 本平台的目标用户是慢性心衰患者，其生活质量普遍低下，发病人群以老年人为主，所以在平台的设计和开发过程中应充分考虑到这一社会群体的特殊性，尽量提供便捷、友好的用户界面和简易的操作方式，如取消直接输入文字或数据，代之以蓝牙技术的自动传输功能，满足实用性的需求。

1.2 技术可行性分析

1.2.1 蓝牙数据传输技术 蓝牙技术（Bluetooth）以其传输速率快、安全性高以及不受网络限制等突出优势，被广泛应用于手机、平板电脑、媒体播放器等数字设备中，实现了数据交换与资源共享[12]。本研究拟选用蓝牙技术作为监测设备与云平台之间的无线接入。

1.2.2 数据库存储技术 数据库是系统的基础和核心，是使系统中的各个模块紧密结合起来的关键[13]。它把数据按一定规律储存起来，使得用户可以从中方便、及时、准确地获取有用信息，实现数据的存储、维护以及检索功能。关系型数据库管理系统（MySQL）5．6是一种典型的客户机/服务器体系架构型数据库，支持多种场景下的数据库自动迁移，无需手动迁移数据库，采用单节点架构，底层数据采用云盘存储，具备可伸缩性、操作简单、数据可靠性、可管理性等特点，可以很好地满足本平台的要求。

1.3 方案设计 经过需求和可行性分析，初步完成云平台构建的方案设计。模块设计从硬件（云服务器数据收集、存储与计算，智能可穿戴设备进行健康监测，无线接入技术实现数据交换）和软件（医生端、患者端、管理端进行健康数据记录、监测与评估管理）两方面出发，功能上涵盖档案管理、自我管理、健康教育以及预警提示等，强调该平台的可行性，具体框架见图1。

图1 慢性心衰智能管理云平台框架Fig.1 Intelligent management cloud platform framework for chronic heart failure

2 慢性心衰智能管理云平台的构建

根据设计方案，与天津市电子计算机研究所协作完成慢性心衰智能管理云平台的构建。

2.1 硬件平台 基于慢性心衰智能管理云平台的配置需求，完成数据的收集、存储、云计算及管理需要配备云服务器、智能可穿戴设备及无线接入技术。

2.1.1 云服务器的选择 该平台用于慢病患者的管理，访问量较小，采用主机租用的成本低；目前国内阿里云服务器具有品牌大、产品线全、自动化程度高、售后服务质量稳定等优点，故选用阿里云作为该平台的云服务器。

2.1.2 智能可穿戴设备的选择 智能可穿戴设备的选择，取决于需要监测的健康指标，常用于慢性心衰远程监测管理的指标有血压、心率、体质量、血氧饱和度和心电图等[14]。临床证据显示，通过控制慢性心衰危险因素有助于延缓或预防心衰的发生，而慢性心衰的病因复杂多样，其中：1）高血压病是慢性心衰最常见、最重要的危险因素，积极有效的控制血压可使慢性心衰风险降低50%，病死率亦明显降低[15]。2）心率变化既是判断慢性心衰是否控制的指标，也可反映预后改善情况。通过对慢性心衰患者静息心率的严格控制，可改善其心功能情况，提高患者的生活质量[16-17]。3）容量超负荷是慢性心衰发生发展的重要病理因素，体质量监测是容量管理的便捷指标。4）睡眠呼吸暂停在慢性心衰患者中常见，并与其严重程度和预后相关[18]，临床常用睡眠时间、匹兹堡睡眠质量指数量表（PSQI）和明尼苏达心衰生活质量量表（MLWHFQ）来描述慢性心衰患者的睡眠质量。5）心脏康复作为慢性心衰重要的二级预防内容日益受到重视，有学者认为，在以药物治疗为主的前提下，辅以运动处方对慢性心衰的临床结局有重要意义[19]。

本研究选择血压、心率、体质量、睡眠时间和运动步数作为慢性心衰慢病管理的监测指标。对比各种智能可穿戴设备的功能、优缺点和性价比，最终选择鱼跃血压计（YE650A）监测血压，华米健康手环（黄山1号版，Amazfit）监测实时心率、运动步数和睡眠时间，小米体质量秤（XMTZC04HM）监测体质量。

2.2 软件平台 为搭建医生和患者之间稳定的信息桥梁，实现信息的流转，软件平台由医生端、患者端和管理端3个部分构成。

2.2.1 医生端 1）添加患者模块：为患者进行账号分配；添加患者姓名、性别、出生日期等基本信息；进行慢性心衰病史以及高血压、糖尿病、冠心病等其他合并病史的采集。2）患者管理模块：根据实际需求筛查患者，对基本信息、健康数据和健康量表等信息进行管理；并通过预警提示功能，提醒患者数据缺失、预警及随访进度等。

2.2.2 患者端

2.2.2.1 个人中心模块 填写姓名、性别、出生日期等基本信息和病史资料作为个人慢病健康档案，并可在个人中心修改初始密码。

2.2.2.2 健康数据模块 患者通过智能可穿戴设备测量的健康数据经蓝牙技术自动上传至云平台，并以当日数据、历史数据及曲线图等形式展示在个人界面。

2.2.2.3 慢病管理模块 1）中医症状：中医症状可反映患者病情波动与变化，通过辨证施治、整体调理，对患者进行动态的风险评估及慢病管理[20]。慢性心衰中医诊疗专家共识[21]提出心衰的中医证型可概括为气虚血瘀、气阴两虚血瘀、阳气亏虚血瘀3种基本证型，均可兼见痰饮证，见表1。基于辨证的准确性，本研究选用气短、喘息、乏力、心悸、水肿、自汗、盗汗、口渴或咽干、手足心热、胃脘/腹/腰/肢体冷感、怕冷、口唇紫暗、咳嗽咯痰、小便不利、大便无力来评价患者中医症状的变化。2）日常习惯：各种因素导致的心脏损伤均可能引起慢性心衰，目前已知的危险因素约有300余种，大致分为两类：遗传因素和环境因素[22]，前者包括年龄、种族、家族遗传史等，一般不可逆。后者如代谢性疾病（糖尿病、肥胖、血脂异常等）、吸烟、饮酒、缺乏体育运动、精神压力等。研究显示控制危险因素，可有效控制疾病进程[23]。参考2018年中国心衰诊断和治疗指南[1]，本研究选择低盐饮食、控制饮水量、控制吸烟、控制饮酒、适当运动、合理作息、按时服药、控制情绪、预防感冒来评价患者的日常习惯。3）生活质量：生活质量常用于评估慢性心衰患者的病情。生活质量量表可分为普适性量表和疾病特异性量表，前者最常使用的是36条简明健康问卷（SF-36）及简版SF-12、欧洲五维健康量表（EQ-5D）[24]，慢性心衰特异性生活质量评估工具较常使用的是MLWHFQ[1]。慢性心衰患者多数为老年人，考虑到量表的可行性、适用性以及操作的简便性，本研究选用欧洲五维健康量表来评价患者的生活质量。4）自我管理：慢性心衰是一个慢性病程，大多数时间患者处于稳定期、在家休养，此阶段需要患者对自我身体情况有较好的认识及管理，良好的自我管理可使心衰患者全因再住院率降低12%，住院及死亡联合终点事件下降18%[25]。目前评价慢性心衰患者自我管理能力的测评工具主要包括心衰自我管理量表、欧洲心衰自我护理行为量表（EHFScBS）和心衰患者自我护理行为量表。其中，Jaarsma等[26]于2003年根据Orem自我护理理论设计完成，该量表包括12个条目，强调自我护理维持和管理，在临床中应用具有良好的信效度，本研究选用了EHFScBS评价患者自我管理能力。5）舌象采集模块：舌诊是望诊的重要内容，是中医特色的诊法之一。舌象的变化能较客观准确地反映病情，可作为诊断疾病、了解病情的发展变化和辨证的重要依据。随着舌象研究的不断深入和现代医学设备的发展，传统中医舌象的客观化、定量化、标准化得到了广泛的研究[27-28]，中医可以利用数字化舌图像获取辨证信息，根据这些信息进行辨证，从而提出符合患者情况的中医指导建议。

表1 慢性心衰各证型的症状特点Tab.1 Chinese medicine syndrome characteristics of chronic heart failure

2.2.2.4 预警提示功能 患者健康指标超出所设阈值或规定时间内没有数据记录，管理端及云平台自动发送健康提示或就诊建议。1）心率预警：慢性心衰患者运动具有一定危险性，掌握合适的运动强度是为慢性心衰患者制定运动处方的关键，传统运动强度以心率来确定，传统运动目标心率是最大预测心率（HRmax）[HRmax=220-年龄（岁）]的 65%～75%，即65%～75%HRmax。指南建议慢性心衰患者的运动目标心率从50%～60%HRmax开始[19]，运动强度的指标测定方法是平板运动试验，在临床中得到了广泛的应用，但在慢病管理中局限于定期的随访和个性化的运动处方制定，尚未运用到慢病管理的远程监测中。故对于慢性心衰患者，实时心率≥50%[220-年龄（岁）]次/min，本平台发出预警提示。2）体质量预警：若患者3 d内体质量突然增加＞2 kg时，应考虑患者已有钠、水潴留（隐性水肿），需要利尿或加大利尿剂的剂量，提示病情加重[1]，此时平台发出预警提示。3）无数据提醒：中国高血压防治指南2018年修订版[29]建议血压不稳定高血压患者每周连续测量血压7 d，血压控制平稳且达标者可每周自测1～2 d血压，结合患者3 d内体质量突然增加＞2 kg时提示病情加重，本平台决定患者连续3 d无佩戴设备记录数据时自动发送提醒消息。

2.2.3 管理端 管理端负责平台的总体管理，具有管理医生端和患者端、平台维护和数据管理的最高权限，包括为医生分配账号，统一管理（编辑、删除、冻结等）；按照实际需求筛查、编辑患者信息，并为患者分配负责医生。同时维护平台稳定性和可靠性、运行过程中资源的消耗、运行失效频率、出现故障的恢复能力等。平台构建具体示意图，见图2。

3 讨论

慢病智能管理平台的建立，可实现异构系统的互联互通和信息共享，实现医疗机构对居民健康和慢病管理的实时高效和对康复患者的随访跟踪与健康指导，使居民享受方便、快捷的医疗服务，提升居民整体健康水平。田海银[30]应用基于互联网平台的健康管理模式对2型糖尿病患者进行管理，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]对高血压病患者进行“互联网+”慢病管理及干预，结果显示高血压病慢病患者的各项指标改善、收缩压和舒张压降低、患者的并发症发生率降低。

慢性心衰是中医的优势病种，中医的治未病思想是中医防治慢病的核心理念，《难经·七十七难》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、既病防变、瘥后防复等多个方面的内容，其中瘥后防复是治未病理论的重要组成部分，主要特点是控制复发，注重病后调理，符合当今重大疾病防治重心战略转移的要求。国家大力支持利用“互联网+中医”实现慢病管理，鼓励卫生服务机构结合中医治未病思想，利用云计算、大数据等技术搭建具有长期跟踪、预测预警等个性化健康管理服务功能的公共信息平台[32]。研究显示运用互联网+中医特色延续性护理模式治疗首发中青年脑卒中患者，可以促进患者康复，提高脑卒中治疗效果及患者生存质量[33]。本研究通过加入中医症状、舌象采集和中医科普等中医元素，为“互联网+中医”慢病管理的实现提供了参考。

4 小结

本研究针对慢性心衰患者的健康管理现状，结合目前理论和观点，初步构建了慢性心衰智能管理云平台。硬件包括云服务器和智能可穿戴设备，其中云服务器选择阿里云服务器，智能可穿戴设备选择鱼跃血压计（YE650A）、华米健康手环（黄山1号版，Amazfit）和小米体质量秤（XMTZC04HM）；软件分为医生端、患者端和管理端3个部分，医生端包括添加患者和管理患者两个模块，患者端包括个人中心、健康指标、慢病管理和科普宣教4个模块，其中健康指标和慢病管理模块具有预警提示的功能，管理端具有管理医生端、患者端和平台维护的功能，本研究设计并构建的慢性心衰智能管理云平台为慢性心衰患者从医院到家庭和社会护理的延伸提供了可能，具有良好的推广价值及市场空间。