基于可穿戴智能手表的健康管理技术及方法研究

认知机器人3（2023）1-7基于可穿戴智能手表陈晓勇a，杨伯雄b，赵帅a，丁杰c，孙鹏d，甘霖（a三亚大学健康管理产业学院，中国b三亚大学信息智能工程学院，中国三亚c加拿大艾伯塔省艾伯塔大学医学和牙科学院外科系d中国三亚市三亚人民医院脑血管病科aRT i cL e i nf o保留字：健康管理可穿戴智能手表5G互联网大数据分析午夜月亏a b sTR a cT在卫生管理和应用中还存在着数据不充分、技术手段有限、缺乏具有医学理论的医师专业评价方法等问题。在这项研究中，一种智能方法是基于对可穿戴智能手表收集的生理大数据的分析。首先，通过佩戴智能手表，连续收集个人的脉搏、心率和血氧等生理数据，并将数据数字化传输。其次，通过窄带物联网将传输的数据发送到健康管理平台。分析数据，医生通过智能数学模型评估个人情况。最后，通过智能手机APP将结果反馈给个人，经过多年研究创造的智能健康管理方法和技术已得到验证，并将为健康管理提供新的有效策略。1. 介绍以现代健康理念、先进医学模式和中医治未病理论为指导，以健康医疗为基础，利用信息化手段，建立一系列完整、周到、个性化的服务医疗技术将维护和改善人类健康，帮助人们建立健康的生活方式，降低疾病风险，远离疾病。一旦出现一些临床症状，人们可以去看医生，及时得到治疗，恢复得很快[1]。健康管理是一种追根溯源的预防医学，旨在调动个人和团队的积极性。它有效地利用有限的资源，并取得最佳效果。通过对个人和群体的健康监测，评估与生活方式相关的危险因素，从而提供个性化干预措施，降低疾病风险，提高人类生活质量[2]。新型冠状病毒疫情在人们生活中的方方面面健康管理通过对疾病尤其是传染病的危险因素进行监测和评估，帮助人们在疾病发展之前进行有针对性的预防和干预，从而阻断延迟，甚至阻止疾病的发生和发展，达到保持身体健康的目的[4*通讯作者。电子邮件地址：1294410346@qq.com （C. Xiao-Yong），博Xiongyang@sanyau.edu.cn（Y. 博雄）， 576177963@qq.com （Z. 帅）djie1cn@gmail.com（D. Jie），635423928@qq.com（S. Peng），missmissganlin@qq.com（G. Lin）。https://doi.org/10.1016/j.cogr.2022.12.003接收日期：2022年11月27日;接收日期：2022年12月19日;接受日期：2022年12月22日2022年12月27日在线提供2667-2413/© 2022作者。Elsevier B. V.代表KeAi Communications Co. Ltd.提供的出版服务。这是CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）可在ScienceDirect上获得目录列表认知机器人期刊首页：http://www.keaipublishing.com/en/journals/cognitive-robotics/C. Xiao-Yong，Y. Bo-Xiong，Z. Shui等人认知机器人3（2023）122. 当前挑战2.1. 与健康有关的指标目前，生理指标过于单一，包括体温、脉搏、心率、步数等，这可能是技术有限和健康知识缺乏的结果[7]。众所周知，导致疾病的因素是内部和外部的。除了常规传感器监测的生理指标外，健康大数据还需要收集生活环境的数据，如空气质量、生活噪音、饮食习惯、地理位置、气候条件等。前者可以通过改变自身行为，如不合理饮食、缺乏运动、吸烟、饮酒等不良习惯来控制后者是不可控的，如年龄、性别、家族病史等，因此，有必要收集更多与健康相关的信息，以解决数据的单一性。2.2. 数据收集方法对于健康管理，群体健康监测是第一步，通过个人生理信息（脉搏、体温、心率等）。和环境条件实时采集、保存并发送到数据中心。要做到这一点，一个有效的方法是使用具有5G互联网的设备，这些设备可以通过佩戴接触人体，但手表、眼镜、手环、戒指等设备可以长时间佩戴，成为智能可穿戴生理数据采集器[9]。低功率和长距离传输是该设备需要解决的两个技术难题。随着5G互联网[10]和快速充电技术的广泛应用，结合功能、美观、便携、舒适和品味的最佳设计，这些问题都得到了解决。这些设备可以在一天的大部分时间（包括夜间）工作，这使得监测经常在夜间发生的心肌梗死和中风成为可能，并发出早期警告[11]。2.3. 健康相关指标与疾病第三个困难是如何确定与健康有关的指标与疾病之间的关系。健康管理已成为医疗卫生体系的重要组成部分未来健康管理的方向将是从医疗保健预防疾病和提高自我健康管理的意识[12]。一般来说，疾病的发展是一个长期的过程，从健康、低危、高危、早期病变、临床症状、体征发展到疾病，持续几年、十几年甚至几十年。它与个体遗传、社会、自然环境、医疗条件、生活方式等因素密切相关。有些因素的变化是难以察觉的。因此，为了解决健康相关指标与疾病的相关性，需要有经验的医生、营养师、健康管理专家或使用人工智能技术构建的人工智能机器人的参与和合作它将提供终身健康监测和管理，而不是互联网公司生产的装饰手镯和戒指。2.4. 对与健康有关的信息和人的主动性的反馈在健康监测和维护过程中，我们可以及早发现疾病风险并向个人发出警告。同时，长期监测和信息收集有利于建立个人日常健康档案。在没有正常生活的情况下，健康管理专家诊断，干预，并帮助及时指导个人的饮食，运动，心理和营养，或将他们转介给医生。积极干预（饮食、营养、心理、运动）、自我保健和治疗（按摩、药物）可以降低医疗成本，提高医疗效率，从而提高人类生活质量[14]。3. 关键技术和方法3.1. 健康相关监护仪适应症现代医学研究表明，许多疾病主要不是由生物因素引起的，而是与不良的生活方式、心理和环境有关这是一个新的医学概念，称为因此，监测指标应是全面的、综合的，在条件允许的情况下，应是足够的。目前的可穿戴传感器技术可以感知心率、脉搏、血氧、血压和血糖，然后将信息数字化可利用北斗卫星/全球定位系统/移动基站定位和收集地理信息空气质量信息可以从当地公共服务部门获得中医季节信息可由健康大数据平台直接提供我们最终招募了监测指标（表1）。3.2. 及时监测健康状况5G互联网是一项可以在全球范围内广泛使用的新技术，支持低功耗设备中的蜂窝数据传输它具有覆盖范围广、连接多、速度快、成本低、功耗低、设计优良等特点[16]。电池C. Xiao-Yong，Y. Bo-Xiong，Z. Shui等人表1认知机器人3（2023）13监测健康大数据中招募的指标时空数据生理数据生活环境数据位置、日期、高度、节气脉搏体温心率血压血氧，血糖，睡眠质量温度，湿度，气压，噪音、天气状况、空气质量图1.一、利 用 5G 互 联 网 收集和传输健康数据。表2基于时间序列的脏腑数据采集时间器官症状健康建议23：00-1：00胆道头晕，口吐苦水睡眠1：00-3：00肝胸闷、疲劳、黑眼圈深度睡眠3：00-5：00肺咳嗽、哮喘、喉咙深度睡眠或深呼吸5：00-7：00大牙痛，脖子喝温开水，促进排便7：00-9：00胃腹胀、肠鸣、消化不良吃早餐9：00-11：00脾舌强、头晕、心悸喝水11：00-13：00心脏喉咙干燥，头痛，口渴吃午饭，休息13：00-15：00小肠喉咙痛，肩膀痛，手臂痛调肠15：00-17：00膀胱头痛，眼睛痛，脖子痛喝水，运动17：00-19：00肾四肢冰凉，腰酸背痛，耳鸣休息19：00-21：00心包胸痛，心律不齐，手灼热吃饭，散步21：00-23：00三焦听力损失，喉咙痛放松，睡觉5G互联网设备的寿命最长可工作10年，蜂窝数据覆盖范围内的所有地方。5G互联网技术为可穿戴生理信息采集器传输数据提供了一种高效的技术（图1）。①的人。3.3. 数据收集方法当前的健康监测设备随机地收集生理信息。随着新技术的发展，这些设备将持续收集信息或在身体出现异常（心率异常、跌倒）时开始实时强化监测它可以更好地识别异常情况或快速诊断突发疾病。现代时间生物学证明，人类的生命现象和精神活动都有相对稳定的时间节律，包括季节和昼夜，也称“生物钟”。它反映了人与自然的密切关系。在长期的中医实践中，月亏理论和独特的疗效得到了证实和保留[17]。结合中医子午流注的午时养生法，可根据脏腑的工作规律，有针对性地采集生理信息，并与临床症状进行对比[18]。通过可穿戴健康设备，将生理信息记录在每个单元（2小时）中，以构建时间依赖的十二器官监测样本（表2）。《黄帝内经》中的《太阴落》资料（表2以24小时为周期，在子时（23-1），阴气达到最盛，然后阴气开始下降，阳气开始上升，因此子和吴代表了昼夜和阴阳消长的关键点。通过它，补偿机制对健康C. Xiao-Yong，Y. Bo-Xiong，Z. Shui等人认知机器人3（2023）14表3健康档案和管理。个体数据住院信息证候文本数据姓名、性别、年龄、国籍、种族、所在地、职业、电话号码、婚姻、工作诊所名称、医师姓名、就诊日期、节气、月亏主诉（症状、病史、用药史、家族病史、接触史）诊 断 （ 疾 病 或 诊 断 不 明 确 的 疾病）治疗（药物、风险评估、治疗总结）并重建《月半落潮》的器官时序，为《月半落潮》的器官时序重建提供参考和依据中医药对健康的帮助3.4. 卫生档案和管理健康管理正朝着精细化、个性化的方向发展[19]。大数据技术可以帮助建立个人健康档案，评估健康状况，特别是制定个人健康管理计划[20]。健康管理专家将提供面对面的咨询，并在之后进行随访，让客户在社会、心理、环境、营养、运动等方面得到健康护理的全面维护和保障，健康档案除了日常的生理信息外，还需要一般的个人信息、体检、医疗家族史、既往病史，甚至生活习惯、来自家庭和社会的幸福感等，健康管理专家将帮助维护、改善和恢复客户的健康。已经设计了健康档案（表3）。4. 健康管理实施计划利用5G互联网将中医子午流注理论、大数据和人工智能技术相结合，为每一个人配备一个保健智能专家，构建健康-亚健康-疾病三级保健（图2）。健康监测期将收集个人健康相关信息，评估健康状况，预测疾病风险;健康干预将帮助客户通过必要的行动控制疾病风险，旨在实现一级预防疾病，二级早期诊断疾病，三级治疗和预防并发症5. 试验和测试例如，我们的研究设计和方法已通过ANDUN健康观察多年来收集的生理信息，下文简要介绍了一些具体应用5.1. 生理信息收集随着心脏的收缩和舒张，血容量会发生变化。红色血液对LED绿光的吸收最大。所反射的绿光随着血容量的变化而变化。LED接收模板将光信号转换为电信号，分析并监测血容量变化规律，最终达到监测心率的目的。氧合血红蛋白和还原血红蛋白具有强吸收和强散射的特点。分析光谱将精确测量氧气浓度，血AND智能监控手表就是基于这种机制为可穿戴手表设计的（图3）。智能手表高频率采集脉搏、心率、血压、血氧等所有生理数据，并将数据实时传输至健康管理大数据服务平台5.2. 健康管理后台和医生诊断健康云服务平台接收到大数据后，将数据传输给专业医师。医生根据其专业经验进行健康评估（图4）。通过动态监测，健康、亚健康或疾病的概念，为进一步的干预提供了理论依据5.3. 通过智能手机APP每个智能手表都连接到客户的智能手机。健康云服务平台将采集的数据和健康评估通过APP发送给客户，每天制作健康档案和报告（图5）。如果数据异常到达早期预警的级别，客户通过他/她的手机上的弹出窗口或短信通知C. Xiao-Yong，Y. Bo-Xiong，Z. Shui等人认知机器人3（2023）15图二、健 康 管 理 实施计划。图三. 可穿戴智能手表。C. Xiao-Yong，Y. Bo-Xiong，Z. Shui等人认知机器人3（2023）16见图4。 由专业医师进行健康评估。图五、 健康信息电话终端反馈。C. Xiao-Yong，Y. Bo-Xiong，Z. Shui等人认知机器人3（2023）176. 结论与讨论针对目前健康监测指标有限、生理信息单一、医学证据缺乏等问题，从可穿戴智能手表采集生理信息、5G互联网数据传输、健康大数据档案管理、中医子午流注循证等方面提出了一种综合健康管理方法。通过专业的健康管理团队和手机APP，构建健康大数据服务平台。实现了个体健康监测、评估和预警。根据个体作息时间的变化和身体适应性，中医子午流注养生与相应器官的关系，需要借助大数据赋予的强大数据分析和数据修正功能，进一步进行科学的循证研究。它有助于建立基于先进中医学的器官模型，提供早期预警服务，并为后大流行时代的健康管理提供新的思路和方法。筹资报表本文得到了海南省科技专项基金（ZDYF2021SHFZ240）和海南省重大科技计划项目（ZDKJ202004）的资助。竞争利益作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作引用[1] T. Zhen，Z.Yi，X.平角，澳-地飞跃角Huanyi，Z.薛勤，徐晓青，Y.博湖，澳-地丁，Y.中国卫生管理体系的发展现状与未来展望 J. Soc. Med. 39（03）（2022）247[2] H.东庆湖英华角李平，多学科协同健康管理模式在健康管理中心的应用，中国临床护士。14（07）（2022）408-411。[3] W. Lili，P.秦燕，中医健康理论与康复措施在患者健康管理中的应用，J。 中医药管理 30（07）（2022）190-191。[4] Wu Xianguang，C. Di，X. Fang，Fu Yumeng，Z.孟氏T.修齐，发展康复事业，推动“健康中国2030”目标的实现，中国康复。理论实践28（01）（2022）6[5] D. 作者：王玉源，吴冬梅，李兵，“健康中国2030”医疗相关指标体系研究，中国临床医学杂志。Res. 34（05）（2021）717-720。[6] Z. Ximei，Y.Lu，N.袁，疾病预警在健康大数据管理平台中的应用，J。 Med. 告知。 42（02）（2021）49 -52 + 65。[7] G. Lina，G.元里湾Jo，W.苗，W.林，Z. Yiru，H.于湖，加-地严进，中国卒中高危人群健康管理的经验：一项定性研究，Nurs。Open（2022），doi：10.1002/nop2.1327.[8] C. 秋原、山核桃Z.延湖，澳-地云奇，可穿戴式血糖仪的发展现状，中国。Chem. Lett. 32（12）（2021）.[9] C.O. Avila，Apple Watch 4获得3导联心电图和检测心脏缺血的新用途，Perm。 J. 23（2019）19-025.[10] C. Jia，Y.Haima，Li Fufeng，Z.Xiaofang，Z.Dawei，何世敬，W.Chaobin，S.Zhichao，F.丁，可穿戴式脉搏监测手环的设计与分析。指南21（04）（2022）137[11] Z. Mehdi，T. J. S，压缩和小型小区部署对NB-IoT设备覆盖范围和能耗的影响，具有现实模拟模型，传感器21（19）（2021），doi：10.3390/S21196534。[12] 葛伟涛。印发中医药发展战略规划纲要实施监测方案。传统。下巴Med. 经理。26（22）（2018）163.[13] T. 敏，H.蒙廷湾胡安，人工智能在医学领域的应用现状与思考，Mod.下巴博士 60（22）（2022）72-75。[14] Z.严华，李阳，鞠胜勇，B. Jie，Yu Xiaoping，D.严兵，以健康管理者为核心的健康干预模式效果评价，江苏省卫生管理。33（08）（2022）1129-1132。[15] LiCandong，C. Jing，T.兰芳，中医健康管理与大数据，中国。 J. 传统。下巴Med. 34（09）（2019）4134-4137。[16] 徐自远，吴文，C. Yanna，S.于静玲，基于窄带物联网技术的新型可穿戴多生理参数监测支具在骨折患者治疗中的研究，中国医学科学院。设备19（03）（2022）1[17] J. Juan，G. Mingjia，Z.李志宏，子午流注理论治疗冠心病的研究进展，现代中医药杂志。J.积分传统。下巴西方Med. 31（02）（2022）284[18] W. Yuting，吴贝贝，C.Ying，Ye Ran，L.发才，《论子午流注五音疗法的机理》，中国。 J. 传统。下巴Med. 35（10）（2020）4884[19] F. 魏娟，关于建立居民电子健康档案的建议 J. 卫生监督员 26（01）（2019）97-99。[20] L. Xuejiao，F.岳林、W.林生，《后疫情时代中国健康管理产业升级的思考》，《健康经济研究》，第38卷（03期）（2021）6-9页。