CN1275179C

CN1275179C - 人体亚健康状态的计算机评测方法

Info

Publication number: CN1275179C
Application number: CN 02103836
Authority: CN
Inventors: 白净; 张永红; 孟兆辉; 李新胜; 杨德超
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: CN1448876A

Abstract

人体亚健康状态的计算机评测方法属于人体亚健康状态的定量评估领域，其特征在于：它可在个性化了的运动实验中测量并记录被测试者的心电图、脉搏波和血压；据此可得出最大收缩压值、静息平均心率、心率恢复时间、身高/体重2值和最大心率值这些特征生理参数，再把特征生理参数代入判别函数便可得到人体亚健康状态的评测值，进而把该评测值代入隶属函数，便可得出亚健康状态的评测分数，其值小于75分即为亚健康状态，否则即为健康状态。它可以客观而定量地对人体亚健康状态进行评测。相应地，它也提供了以多参数检测仪为主构成的计算机测量和评估系统，以实现测量和评估的计算机化。

Description

人体亚健康状态的计算机评测方法

技术领域

一种人体亚健康状态的计算机评测方法，属于预防医学、医学统计学、生理系统建模仿真、计算机信息管理的综合技术领域，特别涉及人体亚健康状态的定量评估领域。

背景技术

健康与疾病之间的状态称为“亚健康”，它一般是指无器质性病变的功能性改变，又被称为第三态或者灰色状态。研究发现，在我国健康的人和患病的人各占15％左右，而剩余的70％都或多或少地处于亚健康状态。

目前，对于亚健康状态的评测或者诊断的方法主要有以下几种：

1)通过普适性生存质量量表(SF-36或者WHOQOL量表)或者特定的亚健康相关量表问卷进行自我评测，其结果往往受到被测试者主观意志的影响。

2)常规身体检查。根据各项生化指标是否处于正常范围内的偏高状态来判别亚健康状态，其成本较高，时间也长，评测结果不直观。

3)按照《中国成年人体质测定标准》进行体质监测，但其偏重于身体素质，而不是偏重于身体机能方面，其适用性差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有亚健康状态评测方法之不足，提供一套人体亚健康状态的计算机评测方法。

本发明的特征在于它依次含有以下步骤：

1)初始化：

(1)输入被测试者身高和体重；

(2)输入区别健康与亚健康状态的标准score为75分，若被测试者心血管系统评测分score＜75，则为亚健康状态，否则为健康状态；

2)在个性化了的运动实验过程中测量并记录被测试者的心电图、脉搏波和血压(收缩压/舒张压)；

3)根据测量并记录到的被测试者的生理参数计算下述特征生理参数：最大收缩压值MSBP，静息平均心率RHR，心率恢复时间RTHR，身高/体重²值BMI和最大心率值MHR；

4)把上述特征生理参数代入下述判别函数式，求出被测试者心血管系统的评测值；

z＝a₁*MSBP+a₂*RHR+α₃*RTHR+a₄*BMI+a₅*MHR+a₆

其中a₁-a₆为与被测试者的每批测试人数有关的生理参数系数；

5)把上述评测值代入下述隶属函数求得被测试者心血管系统的评测分数：

score = \{\begin{matrix} 60 & z &GreaterEqual; 3 \\ 60 + 60 * {(\frac{z - 3}{6})}^{2} & 0 \leq z < 3 \\ 90 - 60 {(\frac{z + 3}{6})}^{2} & - 3 \leq z < 3 \\ 90 & z < - 3 \end{matrix}

6)根据区别健康与亚健康状态的标准判别被测试者的健康状态。

所述的心率恢复时间为心率-时间曲线图上出现最大心率值时刻与恢复到静息心率值时刻的时间间隔。

使用结果证明它达到了预期目的。

附图说明

图1为本发明所用的系统硬件原理框图。

图2为本发明提出方法的主程序流程框图。

图3为人体亚健康评测软件显示界面以及运动过程中各生理信号的波形显示图。

图4为健康者在评测过程中的心率变化趋势图。

图5为亚健康者在评测过程中的心率变化趋势图。

图6为运动实验的测量和记录人体生理参数的子程序流程图。

具体实施方式

大量实验结果表明：人体内部各生理系统之间(如循环系统、呼吸系统、神经系统)之间是相互耦合的。因此采集多种生理信号并综合分析各信号间的关系可以提供更加丰富的生理信息。而运动实验方法已经被证明是一种检测身体机能的有效手段。本发明提出的运动实验方法，使人体处于“应激态”，测量并记录人体从“应激态”恢复到“静息态”的生理过程，这可以从心电图、脉搏波等波形图中得到；本发明采用的运动实验方案为楼梯运动实验，也可利用平板、测力自行车等辅助运动工具或者快走、跑步、跳跃等辅助运动方式，同时测量并记录在运动过程中连续的心电图、脉搏波和血压变化的生理过程。本发明所述的个性化运动实验方案是指根据被测试者年龄、身高、体重状况设计运动实验过程中的运动量和运动节奏。

本发明实施例中采用的楼梯运动实验，其评测过程的步骤如下：

1)在保证运动过程中运动量即做功量相等的原则下，根据被测试者身高、体重计算出运动节奏，对运动方案进行个性化。

2)在被测试者的左、右胸部和左腹部各粘贴一次性电极，把多参数检测仪的导联线连接到电极上。同时从三导联线中得到连续心电图；

3)把血氧饱和度光电传感器套在被测试者右手食指上，从该传感器中可以得到血氧饱和度和光电容积脉搏波；

4)把袖带紧裹在被测试者左上臂，自动测量血压值(收缩压/舒张压)；

5)被测试者处于静坐状态，使输出的信号逐渐稳定后，记录心电图、脉搏波和血压；

6)每90秒测量一次血压，其他连续信号一直保持记录状态

7)测量三次静息状态下的血压后，开始楼梯运动实验；

8)被测试者做上、下台阶运动，台阶高度约为25cm，节奏由软件控制声音提示，运动时间为1分钟，运动期间停止血压测量，其他生理参数仍继续测量并记录；

9)1分钟后停止运动，声音提示被测试者恢复静坐状态，同时立刻开始测量血压，得到运动后的血压数据；

10)仍间隔90秒钟测量一次血压，直到血压完全恢复到运动前的水平，或者未恢复到运动前的水平，但已经不再下降；

11)停止数据记录，实验结束。

完成整个测试过程大约需要二十分钟时间，相关数据存储到数据库中。在运动过程中的生理信号波形如图3所示，相应的运动实验的测量和记录人体参数的子程序流程图见图6。

在本实施例中，标本量为145人，判别函数中的a₁-a₆分别为0.038，0.034，0.015，0.170，-0.035和-9.789。

本实施例的硬件系统主要采用中国发明专利申请号为99121908.2，名为多参数检测仪的专利产品。它主要用于多种生理参数的常规检查，包括标准肢体三导联心电图、脉搏、呼吸、动脉血压、血氧饱和度和体温。它和计算机数据采集卡的连接关系见图1。在本实施例中使用了其中同步采集心电图、脉搏波(血氧饱和度)以及测量血压的模块功能。其中的心电处理模块可以同时测量I、II、III导标准肢体导联心电图；血氧饱和度测量采用的是由美国IME公司提供的血氧模块，体积小、功耗低、操作方便，在测量血氧饱和度的同时，也可以得到脉搏波形和心率值。血压测量采用的是美国ALTA OEM公司生产的袖带式无创血压模块，对成人、儿童都适用。测量结果包括收缩压、舒张压、平均压及心率。模块提供标准的RS-232接口与计算机通讯，血压测量由软件控制，测量方式有手动(用户发测量指令)和自动(根据用户设置的时间间隔自动测量)两种。血压测量完毕后，模块把测量结果传输给计算机。测量过程中，可以根据需要在任一时刻发停止测量血压指令，模块收到停止测量指令后，立即排放袖带内的空气。根据模块指令，也可重新恢复测量过程。数据采集卡采用ATMEL89C51单片机对系统初始化设置、A/D转换、数据存储和数据传输等进行管理，以便在计算机控制下完成三导心电图和脉搏波等连续生理参数的同步采集。计算机通过ISA总线与采集卡上提供的8255并行接口扩展芯片实现与采集卡的通讯。A/D转换芯片采用的是MAXIM公司生产的MAX155。它具有8通道同步采样保持功能的高速模数转换器。随机存储器62256为采集卡提供32KB的数据缓冲区。锁存器为74LS373，地址译码器为74LS688和74LS138。

图4为健康者在评测过程中心率变化趋势图。图中A点对应的心率值为静息心率，B点对应的心率值为最大心率，B点和C点的时间间隔为心率恢复时间。该健康者的MSBP为144mmHg，BMI为22.86kg/m2，RTHR为76秒，MHR为152bpm，RHR为88bpm，经过评测系统计算得分为89分。图5为亚健康者在评测过程中心率变化趋势图。其心率恢复时间要明显比健康人的恢复时间长，这是因为在人体运动过程中，主要生理参数将离开静息状态，并通过以自主神经系统为主的一系列调节过程来控制相关生理参数的稳定，而处于亚健康状态的人体，其自主神经系统或多或少已经受到了影响，从而使得人体的心血管系统在运动后不能马上恢复到静息状态。因此在静息-运动-恢复的过程中，通过分析测试者心血管系统相关参数的变化情况，可以评测测试者自主神经的调控能力，进而从一个方面反映测试者的亚健康状态程度。如图5所示，经计算，该亚健康者的MSBP为176mmHg，BMI为24.77kg/m2，RTHR为94秒，MHR为170bpm，RHR为70bpm，经过评测系统计算得分为64分，比健康者的评分低。

由此可见，本发明的方法可从一个方面反映亚健康状态的程度。

Claims

1.人体亚健康状态的计算机评测方法，含有人体生理参数测量的步骤，其特征在于：它依次含有以下步骤：

1)初始化：

(1)输入被测试者身高和体重；

2)在个性化了的运动实验过程中测量并记录被测试者的心电图、脉搏波、收缩压和舒张压；

3)根据测量并记录到的被测试者的生理参数计算下述特征生理参数：最大收缩压值MSBP，静息平均心率RHR，心率恢复时间RTHR，身高/体重²值BMI和最大心率值MHR，心率恢复时间指运动后测试者的心率值恢复到运动前静息水平所需要的时间；

z＝a₁*MSBP+a₂*RHR+a₃*RTHR+a₄*BMI+a₅*MHR+a₆

其中a₁至a₆为与被测试者的每批次测试人数有关的生理参数系数，分别为0.038，0.034，0.015，0.170，-0.035和-9.789；

score = \{\begin{matrix} 60 & z &GreaterEqual; 3 \\ 60 + 60 * {(\frac{z - 3}{6})}^{2} & 0 \leq z < 3 \\ 90 - 60 {(\frac{z + 3}{6})}^{2} & - 3 \leq z < 0 \\ 90 & z < - 3 \end{matrix}

2.根据权利要求1所述的人体亚健康状态的计算机评测方法，其特征在于：所述的心率恢复时间为心率-时间曲线图上出现最大心率值时刻与恢复到静息心率值时刻的时间间隔。