CN108766576A - 一种健康储备评估方法、装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种健康储备评估方法，其包括以下步骤：系统将接收到的人体脉搏搏动信号、心音信号、心电信号转换为点过程信号数据；系统将所述点过程信号数据进行健康储备数值的复合变量分析，并构成一反映健康储备状态的单调函数；系统根据人群的健康储备数值的统计分布参数，进行人体健康的定性和定量判定。一种健康储备评估系统/装置，其包括：数据采集单元、数据转换单元、数据分析单元、健康状态评估单元；以及健康储备评估应用。本发明的健康状态及其变化的评估方法简单可靠，容易实现，可以反复不断进行测量和评估，可广泛用于广大人群的健康评估、健康指导、运动康复指导等众多领域。

Description

一种健康储备评估方法、装置及其应用

技术领域

本发明涉及健康状态评估领域，具体为健康储备评估方法、装置 及其应用。

背景技术

定量健康管理需依赖于健康储备量化评估，其应用极其广泛。对 于健康人群，能够保持健康、预警意外、提示消耗性代谢问题；对亚 健康人群，能够恢复健康、调整生活方式、提高预期寿命、提示消耗 性代谢问题；对于慢性病人群，能够改善健康指标、减少或避免临床 治疗、提示心脑血管意外的风险、提示消耗性代谢问题；对于心脏病 人群，能够评估康复效果、确立康复方案、监测病情变化，降低意外 风险；对于癌症人群，能够早期提示消耗性代谢问题，协助进行癌症 分级，辅助制定治疗方案，进行预后生存期限，评估康复效果，指导 康复方案，监测复发可能性。

目前市场上常见的健康管理、健康养生、健康指导、疾病预警、 健康风险评估等众多大健康产业普遍存在盲目依靠传说、迷信、习惯、 主观判断等方法来获取健康信息，并对个人的日常健康生活方式包括 药膳等饮食方式、每天运动量、心理疏导等进行指导和管理，不仅其 健康信息难以准确，健康指导的效果也难以评估。部分基于医学生理 学指标的大健康产业则依赖于生理生化指标、影像学检查、基因组学 测定等客观指标，也由于其创伤性和潜在风险，难以实现经常性检查， 同时，这些指标虽然客观，但主要用于临床疾病状态的评估，对于社 会人群的健康状态的精确评估无能为力。

且目前与健康储备相关的公开技术应用仅见有心脏储备评估方 法，例如最常见的左心室射血分数评估，但仅适用于心脏储备明显下 降的心功能衰竭患者，在无心功能衰竭的人群中没有显著差异，并且 测量过程需要在实验室中使用多普勒超声等设备，同时注射多巴酚丁 胺增加心脏输出也有一定风险。另一种方法是心音强度分析，利用心 音幅值的变化趋势来间接评估心力储备，需要在特定实验室内才能完 成检查，抗干扰能力较差，容易受到环境噪声以及人体活动的影响， 难以推广应用。

现有运动训练剂量的评估主要是根据运动员的运动表现和主诉 感觉，以及千篇一律的平均心率+运动时间的粗略估计，无法针对运 动过量、过度疲劳、睡眠缺乏、饮食不良、疾病状态等进行精确定量 的调整。对于专业运动员，创伤性的血液生化检查如血液乳酸水平、 血清肌酸激酶、血尿素等，对人体有伤害，不仅有感染风险，也不适 合反复测量。

然而，目前在全球范围内，尚且没有任何公开发表的无创、动态、 定量地测量评估人体健康储备值及其变异度的技术和手段。

发明内容

本申请旨在一定程度上解决上述技术问题之一，为此，本发明的 一个目的是提供一种可以进行无创、动态、定量地测量分析评估健康 储备的技术和手段，能够为人体健康状态及其动态变化提供定量描述 的健康储备评估方法、装置及其应用。

本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种健康储备评估方法，其包括以下步骤：

获取人体脉搏搏动信号/心音信号/心电信号，并转换为点过程信 号数据；

将所述点过程信号数据进行健康储备数值的复合变量分析，并构 成一反映健康储备状态的单调函数；

根据人群的健康储备数值的统计分布参数，进行人体健康的定性 和定量判定。

进一步地，所述步骤将所述点过程信号数据进行健康储备数值的 复合变量分析，具体包括对所述点过程信号数据进行时间域、频率域、 非线性域的复合变量分析。

进一步地，所述方法还包括根据测量计算所获得的多时段的所述 健康储备数值的统计分布，计算健康储备变化程度，用以评估个人健 康状态的活跃度。

进一步地，根据积累的所述健康储备数值和活跃度的时间变化 率，判断个人健康和生命储备的变化趋势及其预期时间的健康状态。

进一步地，所述方法还包括将个人健康储备数值传输至健康管理 专家系统，健康管理专家系统通过互联网对所述个人健康储备数值和 活跃度以及自主平衡值的累积数据进行分析评估与健康管理。

本发明还提供一种健康储备评估装置，其包括：

数据采集单元，用于执行步骤获取人体脉搏搏动信号/心音信号/ 心电信号；

数据转换单元，用于将所述的采集信号转换为点过程信号数据；

数据分析单元，用于执行步骤将所述点过程信号数据进行健康储 备数值的复合变量分析，并构成一反映健康储备状态的单调函数；

健康状态评估单元，用于执行步骤根据人群的健康储备数值的统 计分布参数，进行人体健康的定性和定量判定；

其中，所述数据采集单元的输出端与所述数据转换单元的输入端 连接；所述数据转换单元的输出端与所述数据分析单元的输入端连 接；所述数据分析单元的输出端与所述健康状态评估单元的输入端连 接。

进一步地，所述装置还包括指示输出单元，所述指示输出单元的 输入端与健康状态评估单元的输出端连接，用于在采集心脏搏动信号 作为健康储备评估时，输出声音、颜色、文字或图像，以引导用户跟 随所述指示输出单元中的内容发生相应的行为改变。

另一方面，本发明还提供一种健康储备评估装置在健康好转、健 康恶化、疾病风险、以及健康进程预后评估中的应用，具体包括：

对来自心脏搏动信号数据计算的健康储备数值和活跃度以及自 主平衡值的数据，根据记录时间进行累积和计算，获得健康储备数值 的变化趋势和时间变化率及其活跃度的时间变化率，并根据所述变化 趋势和时间变化率进行健康好转、健康恶化、疾病风险、以及健康进 程预后的评估。

以及一种健康储备评估装置在运动量评估中的应用，具体包括：

分别记录个人运动前和运动后的健康储备数值，并测量运动后的 健康储备数值恢复至运动前水平所需的时间；若健康储备指数的恢复 时间低于预设值，则判定运动量不足；若健康储备指数的恢复时间高 于预设值，则判定运动训练过量。

一种健康储备评估装置在健康状态评估中的应用，具体包括：

根据测量计算所获得的多时段的健康储备数值和活跃度，以及人 群中根据所述健康储备数值和活跃度的生物年龄分布特征，对个人的 健康状态进行相对应的健康年龄描述，并采用健康年龄和生物年龄的 差值表达其健康状态。

本发明的有益效果是：

本发明提供的健康储备评估方法、装置及其应用，通过获取人体 脉搏搏动信号/心音信号/心电信号，并进行数据处理及分析，得到一 反映健康储备状态的单调函数，通过该函数及人群的健康储备数值的 统计分布参数，可进行人体健康的定性和定量判定。其克服了现有技 术中评估人体健康储备值及变异值需要对人体进行相应伤害或手术 等侵入式方法获取人体相关参数信息的缺陷，实现了用户在日常生活 不被干扰的条件下，获得健康储备数值及其动态变化，进而对用户健 康进行指导及管理的效果。

另外，心搏信号可以通过非侵入式方法获得，且个人在日常生活 不被干扰的条件下就能通过可穿戴设备方便采集，其能够连续不断地 监测，长时间的动态变化趋势能够反映出微小变化，通过人群的大数 据分析就可以实现个人健康的精准指导，并且对许多疾病风险能够在 早期就实现预警。

通过对心脏搏动信号进行时域、频域、非线性域的统计信号分析， 并获得健康储备数值及其动态变化，尤其能够用于健康状态评估、运 动训练与康复指导、慢性代谢性疾病管理、心脏意外早期预警、癌症 筛查和分期、生存期预后估计等领域的健康状态动态跟踪。

本发明的健康储备评估方法简单可靠，容易实现，能反复不断进 行测量和评估，可广泛用于广大人群的健康评估、健康筛查、健康指 导、运动员筛选和训练、运动康复指导、疾病预警、治疗剂量和疗程 调整、复发早期发现等众多领域。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明一实施例的健康储备评估控制流程图；

图2是本发明一实施例的实时每搏心率趋势图；

图3是本发明一实施例的个体基于一天中不同时间的记录分析 结果示意图；

图4是本发明一实施例的CRI随年龄的分布示意图；

图5是本发明一实施例的基于不同年龄的CRI数值结果示意图；

图6是本发明一实施例的健康储备评估系统示意图；

图7是本发明一实施例的系统示意图；

图8是本发明另一实施例的系统示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例 中的特征可以相互组合。

现有研究发现，健康储备受到如下因素影响：过度劳累、睡眠不 足、运动过量、不良饮食、血糖过高、血压过高、急性感染、突发创 伤、消耗性疾病、药物控制或中毒等都会降低健康储备函数，此时， 在健康管理的层面，应当及时调整饮食处方、运动处方、睡眠处方；健康储备提高后则需要相应提高运动剂量以及饮食搭配，以进一步巩 固康复效果。在临床诊疗层面，应当及时纠正病理性失代偿、抗御感 染、愈合创伤、终止消耗、解毒排毒等措施。

在进行定量健康管理的整个过程中，健康储备是动态变化的，并 且可能会发生改变。因此，高质量的定量健康管理需要根据健康储备 状态，随时调整处方并指导其行为。

基于此，本发明提供一种健康储备评估方法，参照图1，其包括： 系统将接收到的人体脉搏搏动信号或心音信号或心电信号转换为点 过程信号数据；心率数据为典型的点过程数据，来自对心电波形的 QRS峰值提取，即将采集到的心电图等信号如基于时间分布获得一系 列离散的点集；系统将上述点过程信号数据进行健康储备数值的复合 变量分析，并构成一反映健康储备状态的单调函数；系统根据人群的 健康储备数值的统计分布参数，进行人体健康的定性和定量判定。

健康储备即心脏储备，定义为心脏输出量CO从静息增加到最大 值的能力。CO直接与HR成正比，其受自主神经控制，因此，心率变 异程度也反映CR，可以成为CR的定量估计的候选者。多个心率变异 性HRV参数受植物神经控制的影响，但函数关系和程度各有不同，不同的干扰因素对参数的影响程度也不一样。这些参数中，有些与交感 神经活跃性关系密切，另一些与迷走神经活跃性关系密切。采用多变 量积分来分别估计交感神经和迷走神经的活动，用以评估自主神经功 能状态，并准确反映健康储备(心脏储备)能力。

具体地，心电数据采集使用如DiCare-mlCC型微型心电记录仪 (Dimetek DigitalMedical Tech.，Ltd.，Shenzhen，China)，信 号带宽设置为0.6-40Hz，采样率为200sps，采样精度24bit。用于 年龄分布分析的心电记录时间为3min，其中通常含有心搏大约200 个。记录状态为安静坐位。部分记录时间长达15分钟，用户佩戴心 电记录设备后坐在健身单车上，连续记录心电波形，覆盖整个运动前 中后过程。另有一部分记录来自相同个体的不同时段和不同活动状 态，例如静息状态和运动状态，以及每天的不同时段，并不限定活动。

在心电数据采集后必须先进行R波提取才能得到RRI时间序列。 R波自动提取算法主要有：阈值法、模板匹配法、小波变换法、神经 网络法、数学形态学算法等。本方案优选采用一种基于高斯近似的自 适应QRS模板构造算法，并以该模板为基础完成R波的提取。基于RRI时间序列的各种分析，要求受试者的心率必须为窦性心率。当受 试者出现偶发漏搏或者早搏时，RRI时间序列就会出现奇异点，因此 在分析之前还要消除这些奇异点，以减小对分析结果的误差影响。对 于出现漏搏的情形，需要把该异常的RRI数值除以2，再插入一个相 同的数值；对于出现早搏的情形，需要把两个异常的RRI值数相加并 作为一个值，同时剔除原来的两个异常值。

其中数据分析使用了ECGAN软件(Dimetek Digital Medical Tech.，Ltd.，Shenzhen，China)，编写语言为Visual C++。数据筛 选中，剔除有明显心律失常的记录，以及有过多干扰的记录。对于偶 发早搏的心电记录记录，手动调整RR间期，以减小对分析结果的误 差影响。心率数据为典型的点过程数据，来自对心电波形的QRS峰值 提取。RR间期用于心率变异性HRV分析。

其中，心率变异性HRV有多个分析参数，包括RR、HR、SDNN、 ASDNN、RMSSD、SD50、TP、LF、HF等。HRV频域分析中，LF反映交 感控制张力，HF反映迷走控制张力。通常测量这两种控制是采用频 率域分析方法，其仅仅适合稳定周期过程，一过性瞬态变化过程如心 率加速或减速趋势性变化，分析效果则变差。此时交感活动和迷走活 动可能不存在稳定的周期性改变。另一种评估心率缓慢变化和较快变 化的方法是通过时间域方法分析RR间期及其非线性的每搏RR间期标 准差SD1和对角RR间期标准差SD2。这种分析虽然对非稳态不敏感，但受偶发性RR间期跳动的影响较大。将频域分析参数和时域分析参 数同时用来综合计算缓慢心率变化和较快心率变化，能够降低误差， 提高分析结果稳定性，更加客观反映植物神经活动状态。

其中，基于HRV时域分析，应用数理统计方法对RRI序列进行统 计学分析可以得到HRV时域参数，主要有全部正常窦性RRI均值Mean RR、全部正常窦性RRI标准差SDNN、相邻RRI之差的均方根RMSSD 等。其中，SDRR的计算公式如下：

N为样本总数。

基于HRV频域分析，频域分析即进行功率谱密度(power spectral density，PSD)分析，一般以基于快速傅里叶变换的经典谱或者是基 于自回归(auto-regressive，AR)模型的现代谱估计得出，主要指 标有总功率(TP)(0～0.4Hz)、低频功率(LF)(0.04～0.15Hz)、 高频功率(HF)(0.15～0.4Hz)、标准化的LF功率(LF norm)、标 准化的HF功率(HFnorm)以及低频功率与高频功率的比值(LF/HF) 等指标。

对于非线性分析，其是建立在非周期混沌力学理论基础上的分析 方法，主要有Poincaré散点图、去趋势波动分析、熵分析、幂律分 析等方法。本方案优选使用Poincaré散点图SD1和SD2两个指标。 Poincaré散点图是建立横轴为x、纵轴为y的二维坐标系，轴的数值 代表间期，轴的数值代表紧随其后的间期。多数的研究者采用椭圆拟 合的方法分析Poincaré散点图，以及每搏RR间期标准差SD1和SD2。 其公式为：

其中，

其中，N为样本总数。

其中，用多变量积分来估计交感神经和迷走神经的活动，能够更 加稳定和有效地反映受试者的交感神经和迷走神经的活动。通过心率 变异性(HRV)分析获得交感和迷走活动的状态，实际上反映了植物神 经控制心脏输出的有效性，以及心脏泵血输出量随之变化的能力。根 据这些参数的变化特征研究开发出一个单调变化的函数，能更真实地 反映心脏活动状态，这个函数值为Cardiac Reserve Index(CRI)。 系统能够通过分析人群年龄相对应的CRI及其变异性，来评估个人的 健康状态和疾病风险，用于个人健康管理和行为指导。

进一步地，用于计算健康储备指数CRI的参数包括：总功率TP (端点符号P)、低频功率LF(端点符号F)、高频功率HF(端点符号 M)、RR间期正交标准差SD1(端点符号V)、RR间期标准差SDNN(端 点符号H)、RR间期反交标准差SD2(端点符号S)，交感神经活动值 SA和迷走神经活动值VA；其中，

其中健康储备指数CRI为SA和VA的矢量和：

所述方法还包括系统根据测量计算所获得的多时段的所述健康 储备数值的统计分布，计算健康储备变化程度，用以评估个人健康状 态的活跃度。

基于运动对健康储备函数的影响：

通过实验发现，如图2，其为一个典型健身单车上运动前、运动 时、运动后的连续实时每搏心率趋势图。在运动前0.15-0.4Hz高频HF活动清晰可见。在开始运动后HF成分在30秒内消失，代之以平 滑的不稳定低频成分，同时心率显著增快，在运动大约3.5分钟后达到平衡。运动停止后30秒内HF成分逐渐恢复，在2分钟后恢复至接 近运动前幅值。通过多人的记录分析数据显示心率及其LF和HF成分 各异，随运动增加的速度各有不同，运动停止后HF恢复时间也不一 致。

个体不同状态对CRI的影响：

在记录的所有健康人中，个体的日常活动显著影响心脏储备CRI 值，在不同时间的记录分析结果会有较大差异。参照图3，为其中一 个实例，由图可见白天活动(9:00-11:30)相比较夜间睡眠 (11:00-7:00)和午间休息(11:45-14:00)，CR显著较大，但也会 随时变化。在白天活动期间，其值较小，同时变异性也变小。个体心 脏储备变异函数即为个体心脏储备值的标准差，本实例达到10.19。 夜间睡眠期间CRI呈周期性逐步变化趋势，与以往研究一致。

基于年龄对CRI的影响：

CRI随年龄的分布如图4所示。虽然各年龄组CRI均存在明显的 变异，总的趋势是心脏储备函数随着年龄增大而变小，其相关系数 r＝-0.545，男女分布基本重叠。图中可见，最小CRI和最大CRI均随 着年龄增大而降低，其中，年轻组的CRI降低更加显著。

基于年龄对个体间CRI变异函数的影响：

通过将数据根据年龄组15-24岁、25-34岁、35-44岁、45-54 岁、55-64岁、65-74岁、75-84岁进行划分，计算平均CRI值，显 示与年龄呈精确负相关，r＝-0.974，即平均CRI随年龄增加而降低。 以此作为相应年龄的期望ECRI，可以计算指定年龄的ECRI。ECRI的 标准差作为其变异程度的一个估计，也与年龄有较高的负相关性(r ＝-0.856)，即心脏储备值的变异程度随年龄增大而减小，结果见表1。

表1年龄对个体间CRI变异函数的影响

个体自身的心脏储备值也可在不同时段发生改变，在12小时记 录数据中，其变异的标准差达10.19(图3)。但相对于同年龄的期望 SD值17.99，明显较小。这个结果提示自身日常活动引起的CRI变化， 倾向于小于个体间的静息CRI差异。

根据表1的数据，ECRI为指定年龄下的CRI期望正常值，其变 异程度决定统计正常值的范围，参照图5，以期望标准差ESD衡量， 95％区间约为2ESD。ECRI之上至ECRI+2ESD之间为超正常范围，ECRI 之下至ECRI-2ESD之间为亚正常范围。低于ECRI-2ESD为弱CRI 范围，超过ECRI+2ESD为非稳定范围。

本方案还包括将个人健康储备数值传输至健康管理专家系统，健 康管理专家系统通过互联网对所述个人健康储备数值和活跃度以及 自主平衡值的累积数据进行分析评估与健康管理。

如对于病情稳定没有并发症的糖尿病人，1小时以上的数据记录 对于准确评估病人健康储备和日常行为有很大帮助。数据记录通过互 联网传输至远程数据分析中心，由分析中心提供健康储备评估结果， 以最大限度监测病人健康储备能力的康复情况，同时让病人操作最简 单化和透明化。病人需要租用/购买生命储备分析终端设备，每天在 指定时间段进行记录，数据自动上传，要求家庭环境内有互联网。远 程数据分析中心进行数据分析并给出评估报告，并转交健康管理专 家。这种方式的特点是数据充分，评估准确，健康指导精准有效。

根据所述来自心脏搏动信号数据计算的健康储备值和活跃度以 及自主平衡值与人群正常值范围对照，用以判断阴阳虚实抑制亢进、 身体疲劳程度、运动后恢复速度、康复效果判断、心脏意外风险、癌 症发生概率、癌组织生长分期、癌症生存期、癌症复发可能性。

系统还根据测量计算所获得的多时段的所述健康储备数值的统 计分布，计算健康储备变化程度，用以评估个人健康状态的活跃度。 活跃度低于人群统计分布的平均值的一个标准差以上判定为活跃度 异常。

根据积累的所述健康储备数值和活跃度的增大或降低的时间变 化率，判断个人健康和生命储备的变化趋势、及其预期时间的健康状 态。健康储备值逐渐增加的和/或活跃度逐渐增加的变化趋势判断为 健康改善；健康储备值逐渐降低的和/或活跃度逐渐降低的变化趋势 判断为健康恶化。

作为本方案的一应用，如一种用于癌症筛查、癌症治疗评估和癌 症预后评估、癌症复发风险评估的方法，其包括对所述的来自心脏搏 动信号数据计算的健康储备值和活跃度以及自主平衡值的数据根据 记录时间进行累积和计算，以获得健康储备值的变化趋势和时间变化 率及其活跃度的时间变化率，并根据所述变化趋势和时间变化率进行 癌症病人筛查、癌症治疗剂量控制、癌症发展程度和预后评估、癌症 康复效果评估、癌症复发风险评估。

具体地，癌症发生可以通过生命储备值的趋势变化来早期发现和 预警，治疗和康复也能通过生命储备变化来进行有效指导，癌症复发 则可以通过持续监测生命储备趋势来及早发现。

1、人群筛查和癌症早期发现

如果有不明原因的生命储备值的持续下降，应当高度怀疑消耗性 疾病，包括癌症。这是因为，癌细胞的快速增殖会消耗身体的大量养 分，表现为生命储备值受损。随着癌细胞总数不断增加，这种消耗也 相应增加，表现为生命储备值持续降低。癌细胞总数往往与其侵犯身 体的范围成正比，因此，生命储备值的降低程度能够反映癌症分期阶 段，与TNM分期进展是一致的。癌症TNM分期是根据癌细胞浸润和转 移来进行的：原位T、淋巴侵犯N、远处转移M。标值越大，发展越 晚期，表示癌细胞总数越多，癌细胞对周围组织的破坏也越大，预后 通常也越差。

疾病会显著降低生命储备值，如急性感染、突发创伤、消耗性疾 病、药物控制或中毒等。但这些情况的生命储备动态曲线与癌细胞增 殖导致的动态曲线变化有明显不同。比如急性感染和自身免疫性疾 病，生命储备值会在几天内陡然下降。慢性代谢性疾病也会显著降低 生命储备值，但过程漫长而变化缓慢，可达数年之久。恶性程度高的 癌症通常其生命储备值在1-3个月范围内持续稳定下降至很低的水 平，同时也反映其临床分期在不断进展。

生命储备值的动态变化虽然不是一个高特异性和高敏感性的癌 症筛查手段，但评估过程简单无创，可以长期反复使用，而且不受组 织学检查的漏诊影响，也不受影像学确认占位性包块或结节的困扰。 特别是可以在病理学确诊前作为一项有价值的辅助性检查，如果检查 结果为阴性，而影像学提示占位性病变，应当高度怀疑影像学检查的 结果；如果检查为阳性，则生命储备值可以作为癌症分期的一个非创 伤性浸润程度估计，至少应当在治疗前进行连续监测作为诊断参考， 以辅助制定治疗方案。

2、癌症病人放化疗过程监测、疗效评估、剂量调整

在癌症放化疗的疗程中，患者的生命储备值每天持续降低，其下 降速度要快于癌症发展速度。患者生命储备值的动态改变趋势分析可 以预测患者的预期终末日期，而治疗剂量和治疗期限必须考虑患者的 承受能力，用预期终末日期可以作为一个重要参考，将治疗剂量和治 疗期限控制在患者生命可承受范围。因此，在癌症病人放化疗的过程 中，应当持续监测其生命储备值的动态变化和趋势，这项工作通常是 在医疗机构中进行。

3、癌症幸存者的康复管理和复发预警

癌症康复必须从饮食、保健、运动、心理等多方面进行定量的和 有效的管理，才能帮助癌症患者度过难关，恢复健康。

治疗后的癌症患者的生命储备值大多非常低，许多人接近临终状 态。恢复者的一个特征就是生命储备值得以逐步提高，因此，可以通 过监测生命储备值的动态变化来验证康复处方的有效性和幸存者的 生存预期。

刚刚结束治疗后，生命储备值的大小能直接反映患者的近期存活 概率，能够据此决定：

1)是否接受成为康复会员；2)制定什么样的康复计划；3)提 供哪种康复器械和药品；4)监测生命储备动态变化的频度。

在整个癌症康复管理过程中，动态调整饮食处方、运动处方、心 理处方，以及保健药品处方，其应当是根据客观测量的生命储备值的 动态变化。如果生命储备值逐步增大，说明康复管理方案有效，应当 维持和相应适当调整剂量；如果生命储备值没有变化，说明康复管理 方案无效或尚未出现效果，应当谨慎考虑康复处方是否正确；如果生 命储备值不断降低，提示可能康复管理方案错误，或者癌细胞已经开 始增殖，需要立即验证和处理。

另一方面，癌症幸存者普遍存在过度衰老表现，其实质上也是由 于健康年龄远远大于生物年龄所致。通过康复与健康管理，能够实现 年龄逆生长，表现为：客观上生命储备值恢复至健康范围甚至超过同 龄人，主观上精力充沛思想敏捷行动迅速，外在仪容逆生物年龄。因 此，长久持续监测生命储备的动态变化并指导康复管理和健康管理， 将有效地帮助建立精准康复处方、跟踪康复效果、纠正康复偏差、体 现康复价值。

癌症幸存者的复发风险远远高于普通人群的癌症发生率，达1/3 以上，随着生存期延长而逐步降低，但5年后仍有1/6以上的癌症幸 存者出现复发。生命储备值的动态持续降低能及时提示癌组织快速增 殖趋势，因此，长期持续的生命储备值监测是所有癌症幸存者的早期 察觉异常的唯一敏感客观有效的途径。

作为本方案的另一应用，一种评估运动不足或过量的方法，其包 括：健康储备评估装置分别记录个人运动前和运动后的健康储备值， 并测量运动后的健康储备值恢复至运动前水平所需时间。如果恢复时 间过短，则运动量不足；如果恢复时间太长，则运动训练过量。

运动康复和训练中，最常用的测量参数就是心率。虽然心率可以 作为运动剂量调整的一个参考指标，但实际上，由于心率所反映的信 息过于简单，对运动剂量指导笼统而并非个性化的运动处方，许多人 运动后，或者训练剂量不够，或者感觉劳累而过量。因此，心率不是 一个准确的运动剂量评估指标。研究数据分析显示，运动降低健康储 备值，停止运动后逐步恢复，但部分人的健康储备不能很快恢复，虽 然心率已经恢复。普遍认为，运动后15-30分钟恢复至运动前状态是 普通人群合适的运动剂量，从健康储备值来看，表现为恢复至运动前 水平。如果运动后健康储备值不能在2小时内恢复，提示运动剂量过 大。许多因素如饮食睡眠等会降低健康储备，影响对运动剂量的耐受 和恢复速度。另一方面，如果恢复过快，提示运动剂量过小，达不到 运动康复的最佳效果。如表2、表3所示。

因此，在制定运动处方过程中，应当将健康储备值的恢复时间作 为调整运动剂量的重要参考指标。

表2健康储备值与运动剂量关系的参考表

健康储备值	建议运动剂量
		＜5.0	微量
5.0-9.9	小量
		10.0-19.9	中等
20.0-39.9	大量
		40.0-	运动员

表3健康储备恢复时间与运动剂量调整建议参考表

健康储备恢复时间	运动剂量调整建议
		＞600m	停止运动
＞60m	减少运动
		30-60m	适量运动
＜30m	增大运动

作为本方案的第三应用，一种用于评估身体健康状态的方法，其 包括：根据测量计算所获得的多时段的所述健康储备值和活跃度，以 及人群中所述根据所述健康储备值和活跃度的生物年龄分布特征，对 个人的健康状态进行相对应的健康年龄描述，并且用健康年龄和生物 年龄的差值表达其健康状态。根据健康储备值和活跃度的人群统计数 据对个人的健康状态进行相对应的健康年龄描述，用健康年龄和生物 年龄的差值表达其健康状态：健康人群表现为其健康年龄逆生长而小 于生物年龄；非健康人群表现为其健康年龄老化而大于生物年龄；临 终人群表现为其健康年龄接近生命极限。这个技术使得个人对于健康 目标更加有方向和动力，更容易操作，并且可以随时了解自己的健康 年龄处境。

参照图6，本发明还提供一种健康储备评估装置，其包括：

数据采集单元，用于执行步骤获取人体脉搏搏动信号/心音信号/ 心电信号；

数据转换单元，用于执行步骤系统将接收到的人体脉搏搏动信号 或者心音信号或者心电信号转换为点过程信号数据；

数据分析单元，用于执行步骤系统将所述点过程信号数据进行健 康储备数值的复合变量分析，并构成一反映健康储备状态的单调函 数；

健康状态评估单元，用于执行步骤系统根据人群的健康储备数值 的统计分布参数，进行人体健康的定性和定量判定。

所述装置还包括指示输出单元，所述指示输出单元的输入端与健 康状态评估单元的输出端连接，用于在采集心脏搏动信号时，输出声 音、颜色、文字或图像，以引导用户跟随所述指示输出单元中的内容 发生相应的行为改变。

其中，数据采集单元可以为心脏搏动信号采集单元，如心率表或 微型心电/心音监测单元或微型脉搏记录单元。

基于现有技术中用户想要了解自身健康状况时，必须到专门的医 院或机构进行具有创伤性的手术等操作，其对用户身心具有创伤性； 因此本方案还提供一种健康储备检测系统，通过对人体内部信息进行 外在的检测，并对数据进行处理分析，进行评估，以便用户随时随地 就可以了解自身当前健康状况；进一步，针对上述评估结果，本方案 提供的系统，还可以给出相应指导，有助于用户进行健康储备恢复， 提高了用户体验。

具体地，参照图7，本发明还提供一种健康储备检测系统，包括： 心脏搏动信号采集单元、数据转换单元、数据处理单元(数据分析单 元)、健康状态评估单元；所述心脏搏动信号采集单元的输出端与所 述数据转换单元的输入端连接；所述数据转换单元的输出端与数据处 理单元的输入端连接；所述数据处理单元的输出端与所述健康状态评 估单元的输入端连接。

其中数据处理单元可以为微处理器或者单片机等具有处理功能 的部件，心脏搏动信号采集单元用于采集人体心脏搏动信号，具体地， 所述心脏搏动信号采集单元为心率表或微型心电/心音监测单元或微 型脉搏记录单元，用于采集人体心率/心电/心音信号或者脉搏搏动信 号等；数据转换单元用于将心脏搏动信号采集单元采集的人体心脏搏 动信号转换为点过程信号数据，数据处理单元将点过程信号数据进行 健康储备数值的复合变量分析，并构成一反映健康储备状态的单调函 数；然后将处理后的健康储备数据传输给健康状态评估单元，健康状 态评估单元对上述数据进行评估，如判断个人健康和生命储备的变化 趋势及其预期时间的健康状态，其对心脏搏动信号进行定量的健康状 态分析和评估。其中健康状态评估单元可通过现有的健康储备(心脏 储备)算法进行计算评估。

进一步地，所述系统还包括结果显示单元，健康状态评估单元的 输出端与结果显示单元的输入端连接，用于显示评估结果，以便用户 直观的查看。其将当前健康状态及其变化趋势显示出来，并对个人的 生活方式进行建议指导和潜在疾病风险进行早期预警。

作为该技术方案的改进，所述系统还包括通信模块，所述通信模 块与数据处理单元连接，用于实现远程数据交换。所述系统还包括： 远程健康服务单元和健康管理专家系统，所述远程健康服务单元通过 通信模块将个人健康储备数据传输至所述健康管理专家系统，所述健 康管理专家系统通过对获得的个人健康储备数据进行分析评估，给出 健康指导、健康预警、养生指导、疾病提示、诊疗建议和健康管理的 建议。如将数据处理单元输出的个人健康储备数值通过通信模块传输 至远程健康服务单元和健康管理专家系统，健康管理专家系统通过互 联网可对所述个人健康储备数值和活跃度及自主平衡值的累积数据 等进行分析评估与健康管理。

如对于病情稳定没有并发症的糖尿病人，1小时以上的数据记录 对于准确评估病人健康储备和日常行为有很大帮助。数据记录通过互 联网传输至健康管理专家系统，由健康管理专家系统提供健康储备评 估结果，以最大限度监测病人健康储备能力的康复情况，同时让病人 操作最简单化和透明化。病人每天在指定时间段进行记录，数据自动 上传，由健康管理专家系统进行数据的进一步处理分析，并转发至健 康管理专家。该实施例具有数据充分，评估准确，健康指导精准有效 的优势。

进一步地，所述系统还包括声音输出单元，所述声音输出单元的 输入端与数据处理单元的输出端连接，用于输出声音，以引导用户跟 随所述声音节奏调整呼吸。其可用于引导受试者的呼吸，其引导吸气 的时间和频率及其组合、引导呼气的时间和频率及其组合、引导呼吸 的周期时间、声音节奏和音效配器均分别可调。如也可在进行心搏信 号记录的同时，声音输出单元播放引导呼吸的声音内容，引导受试者 跟随调整吸气和呼气的速率和节奏。具体地，所述声音输出单元可以 为扬声器或耳机或音箱等，其均可以输出声音，此处并不限制声音输 出单元的具体形式。

进一步地，所述系统还包括图形显示单元，所述图形显示单元的 输入端与数据处理单元的输出端连接，用于输出图像，以引导用户跟 随所述图像显示的信息进行相应健康状态改善。如在用于引导受试者 的呼吸时，其引导吸气的时间、引导呼气的时间、引导呼吸的周期时 间均分别可调。在进行心搏信号记录的同时，图形显示单元可进行动 态显示动画内容，引导受试者跟随调整吸气和呼气的速率和节奏。

其中，该实施例的结果显示单元、声音输出单元、图形显示单元 可集成为指示输出单元，用以在采集心脏搏动信号时，输出声音、颜 色、文字或图像，以引导用户跟随所述指示输出单元中的内容发生相 应的行为改变。

本方案还提供一种可穿戴设备，其包括所述的健康储备评估系统 /装置；其中该如可穿戴设备可以为智能手环、智能手表、智能项链 等。其均可以实现便携、方便的获得人体健康储备数值，实时监测管 理人体相关信息。

参照图8，本实施例提供的健康储备评估系统，包括：心脏搏动 信号采集单元、点过程信号数据分析单元、健康储备数值计算单元、 健康状态评估单元，其中心脏搏动信号采集单元的输出端与点过程信 号数据分析单元的输入端连接，点过程信号数据分析单元的输出端与 健康储备数值计算单元的输入端连接，健康储备数值计算单元的输出 端与健康状态评估单元的输入端连接。

其中，本实施例的点过程信号数据分析单元与健康储备数值计算 单元可集成为一单元，具体的，其可以为微处理器、单片机等其他数 据处理单元。

心脏搏动信号采集单元将来自脉搏搏动信号或心音信号或心电 信号等转换为点过程信号数据，并将转换数据传递至点过程数据分析 单元以进行健康储备数值的复合变量分析；

点过程数据分析单元，对所述点过程信号数据进行时间域、频率 域、非线性域的复合变量分析，并将分析结果用于健康储备数值分析；

健康储备数值计算单元，对两个以上的时间域、频率域、非线性 域的变量数值进行多变量参数分析，以构成一个反映健康储备状态的 单调数值，和反映交感神经以及迷走神经相对平衡活动正负值的单调 变化的自主平衡值；

健康状态评估单元，根据人群的健康储备数值的统计分布参数， 进行正常或异常的定性和定量判定。如设定健康储备数值低于人群统 计分布的平均值的一个标准差以上则判定为健康状态异常。

其还包括结果显示单元，用于显示评估结果，并对个人的生活方 式进行建议指导和潜在疾病风险进行早期预警。

优选的，还设有指示输出单元。指示输出单元用于引导受试者的 呼吸，其引导吸气的时间、引导呼气的时间、引导呼吸的周期时间分 别可调。在进行心搏信号记录作为健康储备评估的同时，指示输出单 元进行动态显示声音或动画内容，引导受试者跟随调整吸气和呼气的 速率和节奏。

如所述系统还包括声音输出单元。声音输出单元用于引导受试者 的呼吸，其引导吸气的时间和频率及其组合、引导呼气的时间和频率 及其组合、引导呼吸的周期时间、声音节奏和音效配器分别可调。在 进行心搏信号记录的同时，声音输出单元播放引导呼吸的声音内容， 引导受试者跟随调整吸气和呼气的速率和节奏。

优选的，还设有远程健康服务单元和健康管理专家系统，所述远 程健康服务单元通过通信模块将个人健康储备数据传输至所述健康 管理专家系统，所述健康管理专家系统通过对获得的个人健康储备数 据进行分析评估，给出健康指导、健康预警、养生指导、疾病提示、 诊疗建议和健康管理的建议。

本实施例克服了现有技术中存在的必须到专门的医院或机构进 行具有创伤性的手术等操作的不足，实现了用户随时随地就可以了解 自身当前健康状况的效果，提高了用户体验，既方便又安全，且有益 用户身心健康。

作为另一实施例，一种用于评估健康状态和疾病状态的健康储备 评估装置，其包括：

1)心脏搏动数据采集单元，其将来自脉搏搏动信号或心音信号 或心电信号转换为点过程信号数据，并将转换数据传递至点过程数据 分析单元以进行健康储备数值的复合变量分析；

2)点过程数据转换单元，对所述的采集信号进行转换，以获得 点过程信号数据；

3)复合变量数据分析单元，对所述点过程信号数据进行时间域、 频率域、非线性域的复合变量分析，并将分析结果用于所述健康储备 数值分析；

4)健康储备数值计算单元，对两个以上的所述时间域、频率域、 非线性域的变量数值进行多变量参数分析，以构成一个反映健康储备 状态的单调数值，和反映交感神经以及迷走神经相对平衡活动正负值 的单调变化的自主平衡值；

5)健康状态评估单元，根据人群的健康储备数值的统计分布参 数，进行正常或异常的定性和定量判定。健康储备数值低于人群统计 分布的平均值的一个标准差以上判定为健康状态异常。

本方案能够对健康人群、亚健康人群、慢病人群、心脏病人群、 以及癌症人群进行健康状态及其动态变化的定量评估，对于正确指导 和定量评估健康管理、健康养生、疾病预警、疾病康复等有着重大应 用价值。

其采用完全没有创伤的数据分析手段获得综合人体健康状态的 定量评估，能够在日常生活中持续获取数据，并且能在医疗机构实验 室外进行反复无创的个人健康状态监测，同时也完全避免了侵入式检 查带来的潜在风险和操作复杂性。且客观反映受试者在不同时段的健 康储备变化程度及其健康活跃程度，用以指导健康生活方式，比如运 动量和睡眠时间。

本发明所获取的个人健康储备大数据还可以通过互联网远程传 输至健康管理专家系统，后者对个人提供专业的健康状态评估和健康 管理指导，并且可以与人群统计分布特征进行对照，用以判断阴阳虚 实抑制亢进、身体疲劳程度、运动后恢复速度、康复效果判断、心脏 意外风险、癌症发生概率、癌组织生长分期、癌症生存期、癌症复发 可能性。

本发明的健康状态及其变化的评估方法简单可靠，容易实现，可 以反复不断进行测量和评估，可广泛用于广大人群的健康评估、健康 筛查、健康指导、运动员筛选和训练、运动康复指导、疾病预警、治 疗剂量和疗程调整、复发早期发现等众多领域。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不 限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提 下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在 本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种健康储备评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取人体脉搏搏动信号/心音信号/心电信号，并转换为点过程信号数据；

将所述点过程信号数据进行健康储备数值的复合变量分析，并构成一反映健康储备状态的单调函数；

根据人群的健康储备数值的统计分布参数，进行人体健康的定性和定量判定。

2.根据权利要求1所述的健康储备评估方法，其特征在于：所述步骤将所述点过程信号数据进行健康储备数值的复合变量分析，具体包括对所述点过程信号数据进行时间域、频率域、非线性域的复合变量分析。

3.根据权利要求2所述的健康储备评估方法，其特征在于：所述方法还包括根据测量计算所获得的多时段的所述健康储备数值的统计分布，计算健康储备变化程度，用以评估个人健康状态的活跃度。

4.根据权利要求3所述的健康储备评估方法，其特征在于：根据积累的所述健康储备数值和活跃度的时间变化率，判断个人健康和生命储备的变化趋势及其预期时间的健康状态。

5.根据权利要求1或4所述的健康储备评估方法，其特征在于：所述方法还包括将个人健康储备数值传输至健康管理专家系统，健康管理专家系统通过互联网对所述个人健康储备数值和活跃度以及自主平衡值的累积数据进行分析评估与健康管理。

6.一种健康储备评估装置，其特征在于，其包括：

数据采集单元，用于执行步骤获取人体脉搏搏动信号/心音信号/心电信号；

数据转换单元，用于将所述的采集信号转换为点过程信号数据；

数据分析单元，用于执行步骤将所述点过程信号数据进行健康储备数值的复合变量分析，并构成一反映健康储备状态的单调函数；

健康状态评估单元，用于执行步骤根据人群的健康储备数值的统计分布参数，进行人体健康的定性和定量判定；

其中，所述数据采集单元的输出端与所述数据转换单元的输入端连接；所述数据转换单元的输出端与所述数据分析单元的输入端连接；所述数据分析单元的输出端与所述健康状态评估单元的输入端连接。

7.根据权利要求6所述的健康储备评估装置，其特征在于：所述装置还包括指示输出单元，所述指示输出单元的输入端与健康状态评估单元的输出端连接，用于在采集心脏搏动信号作为健康储备评估时，输出声音、颜色、文字或图像，以引导用户跟随所述指示输出单元中的内容发生相应的行为改变。

8.如权利要求6或7所述的健康储备评估装置在健康好转、健康恶化、疾病风险、以及健康进程预后评估中的应用，具体包括：对来自心脏搏动信号数据计算的健康储备数值和活跃度以及自主平衡值的数据，根据记录时间进行累积和计算，获得健康储备数值的变化趋势和时间变化率及其活跃度的时间变化率，并根据所述变化趋势和时间变化率进行健康好转、健康恶化、疾病风险、以及健康进程预后的评估。

9.如权利要求6或7所述的健康储备评估装置在运动量评估中的应用，具体包括：

分别记录个人运动前和运动后的健康储备数值，并测量运动后的健康储备数值恢复至运动前水平所需的时间；若健康储备指数的恢复时间低于预设值，则判定运动量不足；若健康储备指数的恢复时间高于预设值，则判定运动训练过量。

10.如权利要求6或7所述的健康储备评估装置在健康状态评估中的应用，具体包括：

根据测量计算所获得的多时段的健康储备数值和活跃度，以及人群中根据所述健康储备数值和活跃度的生物年龄分布特征，对个人的健康状态进行相对应的健康年龄描述，并采用健康年龄和生物年龄的差值表达其健康状态。