有效
针对冠心病重建患者的远程康复监控及管理系统、方法
杨鹏、肖响、李天力、赵琳、刘梦如、高桐、李宪伦、姜红、柳翼、顾焕、王巧、刘思博、董可
中日友好医院(中日友好临床医学研究所)
杨
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肖
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李
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赵
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刘
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高
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李
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董
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摘要
本发明公开了针对冠心病重建患者的远程康复监控及管理系统、方法。其中系统包括用户端与服务端。用户端设有第一监测模块,获取患者的第一监测数据和执行初始运动计划时的第二监测数据;第二监测模块,采集患者执行初始运动计划各运动组时的图形数据;第一通信模块,将第一、二监测数据传输至服务端。服务端包括第二通信模块,接收上述数据;第一处理模块,依据第一监测数据生成含多个运动组的初始运动计划;第二处理模块,结合第二监测数据和图形数据处理预设指标并判断是否符合初始规则;比较模块,计算第一、二评价指标;判断模块,根据评价指标生成评价信息和第二运动计划。该系统可实现对患者康复的远程监控与个性化管理,提升康复效果。
1.针对冠心病重建患者的远程康复监控及管理方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤S1:通过可穿戴式监测设备获取患者的第一监测数据,基于所述第一监测数据生成包含多个运动组的初始运动计划,每个运动组的动作、运动时长及间隔时长根据患者的心率变异系数、心肺谐振指数动态设置;步骤S2:在患者执行初始运动计划时,同步采集第二监测数据及运动组图形数据,通过计算机视觉处理提取运动执行特征,计算预设指标与初始规则的偏差值生成第一评价指标,根据所述第一评价指标生成关于所述初始运动计划的指导信息,同时比对第二监测数据与预期监测数据的差值;步骤S3:建立动作组序列优化模型,执行:构建动作类型对生理指标的关联矩阵,筛选影响值低于风险阈值的安全动作集合;其中,矩阵中每个元素表示特定动作类型对心率变异系数、心肺谐振指数、血氧饱和度的量化影响值;约束相邻动作间的代谢当量变化率不超过预设阈值,且单动作组强度匹配当前心肺功能等级;生成满足目标康复时长误差的候选序列,选择风险概率最低的作为第一运动计划;步骤S4:根据恢复周期划分阶段性监测周期,包括:急性期采用高频监测周期;稳定期采用中频监测周期;维持期采用低频监测周期;步骤S5:在每个监测周期结束时,计算包括如下动态调整系数的第二评价指标:动作完成度系数α=实际完成动作组数/计划动作组数;生理耐受系数β=Σ(实时监测值/安全阈值)的归一化值;恢复速率系数γ=Δ心肺功能指标/时间;步骤S6:根据[α,β,γ]系数组合匹配预定义调整策略库,当α<0.8且β>1.2时降阶调整运动强度,当α>1.2且γ>基准时进阶增加代谢当量,并同步更新运动组间的强制休息间隔为(新动作组总代谢当量/基准代谢率)×补偿系数;步骤S7:将调整后的运动参数反馈至第一运动计划,根据第二评价指标生成与当前康复阶段适配且调整后的动作组、运动时长及动作顺序的第二运动计划,循环执行直至患者生理指标达到目标水平。
2.针对冠心病重建患者的远程康复监控及管理系统,用于执行权利要求1所述的针对冠心病重建患者的远程康复监控及管理方法,其特征在于,包括用户端和服务端;所述用户端至少包括:第一监测模块,被配置为获取患者的第一监测数据,同时被配置为获取患者执行初始运动计划时的第二监测数据;第二监测模块,被配置为采集患者执行所述初始运动计划中的各运动组时的图形数据;第一通信模块,被配置为通信传输来自第一监测模块的第一监测数据、第二监测数据和来自第二监测模块的图形数据;所述服务端至少包括:第二通信模块,被配置为通信连接至所述第一通信模块,接收所述第一监测数据、所述第二监测数据和所述图形数据;第一处理模块,被配置为接收所述第一监测数据,生成初始运动计划,所述初始运动计划中包括多个运动组,各运动组中的动作、运动时长及间隔时长根据所述第一监测数据设置;第二处理模块,被配置为接收所述第二监测数据和所述图形数据,根据第二监测数据和所述图形数据处理所述患者执行所述初始运动计划的各运动组时的预设指标,判断所述预设指标是否符合初始规则;比较模块,被配置为根据患者执行所述初始运动计划时的预设指标与初始规则之间的差值得到第一评价指标,并且根据在当前的预设指标下的第二监测数据与与其监测数据之间的差值得到第二评价指标;判断模块,被配置为根据所述第一评价指标生成评价信息至所述用户端,同时被配置为根据所述第二评价指标生成第二运动计划至所述用户端,所述第二运动计划包括多个与所述初始运动计划不同的多个运动组,或相同的多个运动组之间的动作、运动时长、间隔时长、动作顺序中任一设置为不同。
3.根据权利要求2所述的针对冠心病重建患者的远程康复监控及管理系统,其特征在于,所述第一监测模块被设置为可穿戴式监测设备,被配置为至少监测患者的心率及心肺谐振指数。
4.根据权利要求3所述的针对冠心病重建患者的远程康复监控及管理系统,其特征在于,所述第二监测模块被设置为随所述可穿戴式监测设备设置的运动监测组件和/或视觉监测模块,所述视觉监测模块被配置为以预设的监测距离监测患者执行所述初始运动计划和所述第二运动计划的图形数据,所述运动监测组件被配置为监测患者执行所述初始运动计划时的速度及加速度参数。
5.根据权利要求4所述的针对冠心病重建患者的远程康复监控及管理系统,其特征在于,还包括告警模块,所述告警模块设置于所述可穿戴式监测设备和/或所述视觉监测模块上,被配置为接收所述第一评价指标时,生成关于所述第一评价指标对应所述初始运动计划的指导信息,还被配置为接收所述第二评价指标时的告警信息。
6.根据权利要求2-5任一项所述的针对冠心病重建患者的远程康复监控及管理系统,其特征在于,还包括训练模块,所述训练模块被配置为执行如下步骤:获取第一样本集和第二样本集,其中所述第一样本集为采用常规康复训练方法的对照组样本集,所述第二样本集为采用如权利要求2-5任一项所述系统的实验组样本集;获取第一样本集与第二样本集之间第一监测数据之间的差值;将所述第一监测数据差值在预设阈值内的样本作为样本对照集合,设置样本对照集合中对第二样本集的各运动组的组合和/或各所述运动组之间的动作、运动时长、间隔时长、动作顺序,得到第一标准运动计划;根据所述第一标准运动计划对第二样本集的样本进行训练后反馈。
7.根据权利要求6所述的针对冠心病重建患者的远程康复监控及管理系统,其特征在于,所述训练模块还被配置为执行如下步骤:生成第一标准运动计划后,获取第一样本集和第二样本集中第一监测数据在预设阈值范围内的样本,根据所述第一样本集的周期性康复计划获取第二监测数据,并根据第二样本集的第一标准运动计划获取第二监测数据;获取第一样本集与第二样本集之间第二监测数据之间的平均差值;将所述平均差值反馈至所述第一标准运动计划中,调节所述标准运动计划中的各运动组的组合和/或各所述运动组之间的动作、运动时长、间隔时长、动作顺序的设置;执行至第一样本集与第二样本集的所述第二监测数据之间的平均差值至预设阈值内,生成第二标准运动计划;重复执行至患者的第一监测数据到达目标监测数据水平,将当前的第二标准运动计划作为该第一监测数据的样本对照集合的初始运动计划。
8.根据权利要求7所述的针对冠心病重建患者的远程康复监控及管理系统,其特征在于,所述预设指标包括代谢当量变化率、动作强度等级、目标康复时长误差,所述初始规则包括代谢当量变化率不超过预设阈值、动作强度等级与患者当前心肺功能等级匹配、目标康复时长在预设范围内;生成动作组时,生成动作组序列,具体包括如下步骤:建立动作组与生理指标的关联矩阵,矩阵中每个元素表示特定动作类型对心率变异系数、心肺谐振指数、血氧饱和度的量化影响值,并同步建立动作组与标准动作图形参数的映射关系,所述图形参数包括主要关节角度范围、运动轨迹吻合度;根据当前阶段患者的风险等级阈值,在关联矩阵中筛选动作类型影响值低于风险阈值的安全动作集合,并基于所述图形数据采样患者执行动作时的实时关节角度及运动轨迹,计算与标准动作的偏差值,当偏差值超过预设安全阈值时,将该动作类型从安全动作集合中排除;约束所述动作组中各动作的序列,设置相邻动作之间的代谢当量变化率不超过预设阈值,设置单动作组内动作强度等级与患者当前心肺功能等级匹配,且基于历史图形数据动态调整动作组内各动作的关节角度允许偏差范围,当连续N次动作的轨迹偏差值超过阈值时,降低该动作组的强度等级;生成多个动作组序列后,计算每个动作组序列的第一评价指标,第一评价指标=Σ(预设指标偏离度×权重系数),且选择第一评价指标在预设范围内且患者执行所述动作组序列的最小风险概率作为第一运动计划。
9.根据权利要求8所述的针对冠心病重建患者的远程康复监控及管理系统,其特征在于,执行所述第一运动计划至所述第二运动计划之间,还包括如下步骤:划分康复阶段监测周期,急性期采用的高频监测周期,稳定期采用的中频监测周期,维持期采用的低频监测周期,其中各监测周期均位于预设的监控时间区间内;在每个监测周期结束时,计算以下包括如下动态调整系数的第二评价指标:动作完成度系数α=实际完成动作组数/计划动作组数;生理耐受系数β=Σ(实时监测值/安全阈值)的归一化值;恢复速率系数γ=Δ心肺功能指标/时间;得到关于系数组合[α,β,γ]匹配预定义的调整策略库,将调整策略库中的值与预设库中的值对比,调节第二运动计划中运动组,或运动组之间的动作、运动时长、间隔时长、动作顺序的设置。



