CN112957021B - 一种心率健康预警系统及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种心率健康智能预警系统及实现方法。它包括便携式监测设备，所述便携式监测设备与手机终端无线连接；手机终端与后台监控系统无线连接；所述便携式监测设备负责心率指标的监测；所述手机终端负责上传监测的心率数据和作为信息显示平台；后台监控系统负责实现监测指标的数据库管理、监控评估、异常处理和预警模型的智能化学习调整。解决了现有技术的心率监控预警中，无法有效地识别、分离被监控人员心率变动的危害程度；以及现有技术的心率监控系统存在对心率指标的评估通用标准单一，无法进行客观的风险识别和有效的风险预警等技术问题。
Description
技术领域
本发明属于心率监测技术，尤其涉及一种心率健康智能化预警系统及实现方法。
背景技术：
所谓心率是指正常人安静状态下每分钟心跳的次数，也叫安静心率。现有技术认为正常成年人的标准心率范围是60~100次/分，中位数是75次/分。该标准是基于国内大样本健康人群的调查统计得到。因此，现有的心率监控系统中，对心率指标的监控主要采用标准心率范围60~100次/分作为评判标准。由于大多数被监控人群的心率指标客观上与标准心率范围60~100次/分，中位数75次/分存在个性化差异，现有的心率监控预警，将无法有效地识别、分离被监控人员心率变动的危害程度。因此，现有的心率监控系统对心率指标的评估标准单一，从而无法进行客观的风险识别和有效的风险预警。
发明内容：
本发明要解决的技术问题：提供一种心率健康智能预警系统及实现方法，以解决现有技术的心率监控预警中，无法有效地识别、分离被监控人员心率变动的危害程度；现有技术的心率监控系统存在对心率指标的评估标准单一，无法进行有效的风险预警等技术问题。
本发明技术方案：
一种心率健康智能预警系统，其特征在于：它包括便携式监测设备，所述便携式监测设备与手机终端无线连接；手机终端与后台监控系统无线连接；所述便携式监测设备负责心率指标的监测；所述手机终端负责上传监测的心率数据和作为信息显示平台；后台监控系统负责实现监测指标的数据库管理、监控评估、异常处理和预警模型的智能化学习调整。
所述数据库管理对监测上传的用户心率数据信息进行存储管理。
所述客户心率智能预警范围是将客户采样心率计算的稳定心率中位数与标准人群健康心率中位数相比较，根据两者的偏离度确定的客户心率的健康偏离度，分别确定心率的三级预警范围
所述监控评估是将监测的心率数据与客户个性化的稳定心率进行比较。如果监测心率数据持续超过稳定心率的上限或下限范围规定的时间，则判断监测心率异常。
所述异常处理是发生异常时结合客户个性化的分级预警范围，向客户或监护人发出对应的预警信息。
所述的一种心率健康预警系统的实现方法，它包括：
步骤1、使用便携式监测设备对客户的心率指标进行实时在线监测，通过蓝牙等无线通讯方式将心率监测数值上传到手机终端；
步骤2、手机终端一方面实时显示监测的心率指标；另一方面将相应的心率指标进行数据管理，按数据标准打包后，上传到后台监控系统；手机终端上传时采用Wi-Fi或其它移动通讯方式；
步骤3、在后台监控系统中，对心率指标数据进行数据库管理；并完成预警的逻辑分析评估和预警模型的智能化学习调整。根据心率变动范围识别危害程度。对存在的异常情况，按危害程度分为不同层级，并进行分级预警；相关预警的警示信息发送客户手机终端。
所述分级预警的分级方法包括：
针对静息心率：
一级预警为实测心率持续小于稳定心率下限，大于等于一级预警下限；或者实测心率持续大于稳定心率上限，小于等于一级预警上限。
二级预警为实测心率持续小于一级预警心率下限，大于等于二级预警下限；或者实测心率持续大于一级预警心率上限，小于等于二级预警上限。
三级预警为实测心率持续小于二级预警心率下限；或者实测心率持续大于二级预警心率上限。
针对运动心率：
一级预警为规定时间内实测心率大于最大运动心率；
二级预警为实测心率大于最大运动心率，持续超过规定时间。
所述预警模型的智能化学习调整方法包括：
稳定心率指标的优化：
客户按不同年龄周期进行心率采样，计算个体稳定心率中位数、健康偏离度，从而重新确定不同年龄周期个体稳定心率上限和个体稳定心率下限。同时，按新确定的稳定心率指标优化最大运动心率。
一级预警指标的优化：
①同一采样周期的优化：在规定的一级预警次数内，按监测心率和症状两个维度进行预警偏差分析，计算预警偏差概率。当预警偏差平均概率大于等于预警优化概率时，按相同数值对一级预警上限、下限分别进行优化，保存新的一级预警调整比例；
②不同采样周期的优化：在稳定心率指标重新采样后，按系统优化的一级预警调整比例确定一级预警指标上下限。
二级预警指标的优化：
①同一采样周期的优化：在规定的二级预警次数内，按监测心率、症状和预警效果三个维度进行预警偏差分析，计算预警偏差概率。当预警偏差平均概率大于等于预警优化概率时，按相同数值对二级预警上限、下限分别进行优化, 保存新的二级预警调整比例。
②不同采样周期的优化：在稳定心率指标重新采样后，按系统优化的二级预警调整比例确定二级预警指标上下限。
本发明的有益效果：
本发明主要是通过建立个性化的心率预警标准模型，实现有效、合理、实时的监控预警，解决因采用健康人群的统一标准心率，产生无法准确进行心率监测预警的问题。
本发明在日常的体征指标监测中，通过建立的个性化心率监测预警系统，可以有效地对被监测人员心率指标的变化进行实时、有效的评估，对出现的不同风险情况进行分级预警；解决了因为采用标准心率范围60~100次/分作为通用评判标准，对心率指标的评估标准单一，无法进行有效的风险识别、分离和预警等技术问题。
附图说明：
图1为本发明“健康偏离度”概念的示意图；
图2为本发明心率健康预警流程示意图；
图3为本发明心率指标预警模型示意图；
图4 为预警模型的智能化学习调整示意图。
具体实施方式：
本发明主要有三部分硬件设备构成：便携式监测设备、客户手机端和后台监控系统。其中：便携式监测设备负责心率指标的实时监测。客户手机终端负责实时上传监测的心率数据和作为信息显示平台。作为系统应用技术核心的后台监控系统负责实现监测指标的数据库管理、监控评估、异常处理和预警模型的智能化学习调整等4个功能。
数据库管理：对监测上传的用户心率数据信息进行存储管理。
监控评估：将监测的心率数据与客户个性化的稳定心率进行比较。如果监测心率持续超过稳定心率的上限或下限范围规定的时间，则判断监测心率异常。
异常处理：通过监控评估的结果，如果发生异常，则结合客户个性化的分级预警范围，分析判断监测心率处于预警状态。向客户或监护人发出对应的预警信息。
首先，本发明预警系统在首次使用时，需要按照相关采样监测要求，进行心率采样，并确定客户的个性化稳定心率指标体系的九项技术指标：个体稳定心率中位数、健康偏离度、个体稳定心率上限和个体稳定心率下限，一级预警上限、一级预警下限、二级预警上限、二级预警下限、最大运动心率（见图1、图3）。
个体稳定心率中位数是指客户经过心率采样所获得的客户在静态生活或工作的稳定的心率算术平均数，代表客户日常生活或工作时心率的相对稳定状态。
健康偏离度是评价客户心率健康水平的基本指标。根据客户稳定心率中位数与标准人群健康心率中位数的偏离度确定。本发明中确定七级偏离度。其中：
（1）健康偏离度为“1”时，代表客户稳定心率中位数与标准人群健康心率中位数一致；
（2）健康偏离度为“2”或“3”时，代表客户稳定心率中位数与标准人群健康心率中位数有5%或-5%的偏差；
（3）健康偏离度为“4”或“5”时，代表客户稳定心率中位数与标准人群健康心率中位数有5%～10%（含）或-5%～-10%（含）的偏差；
（4）健康偏离度为“6”或“7”时，代表客户稳定心率中位数与标准人群健康心率中位数有10%～15%（含）及以上或-10%～-15%（含）及以下的偏差；
个体稳定心率上限是根据个体稳定心率中位数上浮调整30%作为稳定心率上限。
个体稳定心率下限是根据个体稳定心率中位数下浮调整20%作为稳定心率下限。
一级预警上限是根据不同健康偏离度，选择的不同预警范围，后期根据客户个体指标优化进行动态调整浮动比例。健康偏离度为“1～3”时，预警范围为个体稳定心率上限上浮调整15%：健康偏离度为“4～7”时，预警范围为个体稳定心率上限上浮调整10%。
一级预警下限是根据不同健康偏离度，选择的不同预警范围，后期根据客户个体指标优化进行动态调整浮动比例。健康偏离度为“1～3”时，预警范围为个体稳定心率下限下浮调整10%：偏离度为“4～7”时，预警范围为个体稳定心率下限下浮调整5%。
二级预警上限是根据不同健康偏离度，选择的不同预警范围，后期根据客户个体指标优化进行动态调整浮动比例。健康偏离度为“1～3”时，预警范围为一级预警上限上浮调整15%：偏离度为“4～7”时，预警范围为一级预警上限上浮调整10%。
二级预警下限是根据不同健康偏离度，选择的不同预警范围，后期根据客户个体指标优化进行动态调整浮动比例。健康偏离度为“1～3”时，预警范围为一级预警下限下浮调整10%：偏离度为“4～7”时，预警范围为一级预警下限下浮调整5%。
最大运动心率是按如下公式计算确定，其中，运动系数为0.75。
最大运动心率=（210-个体稳定心率中位数-年龄）X运动系数+个体稳定心率中位数
其次，日常心率监测过程见图2，主要过程如下：
一是，使用脉搏血氧仪（比如：HC-801B）或贴片式心电仪等相关便携式监测设备对客户实时的心率指标进行在线监测。通过蓝牙等无线通讯方式将心率监测数值上传到客户手机端。
二是，在客户手机端一方面实时显示监测的心率指标；另一方面将相应的心率指标进行数据管理。按数据标准打包后，上传到后台监控系统。客户手机端上传时可以采用Wi-Fi或其它移动通讯方式。
三是，在后台监控系统中，对心率指标数据进行数据库管理。并完成预警的逻辑分析评估。根据心率变动范围识别危害结果，对存在的异常情况，按危害程度分离不同层级，并进行分级预警。相关预警的警示信息发送客户手机端。
本发明对静息心率监测，按三级预警进行设置如下，见图3：
1、一级预警：实测心率持续小于稳定心率下限，大于等于一级预警下限；或者实测心率持续大于稳定心率上限，小于等于一级预警上限。每10分钟预警一次。
2、二级预警：实测心率持续小于一级预警心率下限，大于等于二级预警下限；或者实测心率持续大于一级预警心率上限，小于等于二级预警上限。每5分钟预警一次。
3、三级预警：实测心率持续小于二级预警心率下限；或者实测心率持续大于二级预警心率上限。持续时间超过2分钟实施三级预警。
在运动心率监测时，对不同危害程度情况进行分级预警时，暂按二级预警设置。
1、一级预警为实测心率大于等于最大运动心率，每5分钟预警一次（最多预警2次）；
2、二级预警为实测心率大于等于最大运动心率，持续时间超过10分钟，每2分钟预警一次。
第三，在后台监控系统中，根据学习模型的启动条件，进行个性化稳定心率指标体系的调整优化分析，见图4，使客户个性化的预警心率偏离程度与客户心率指标的稳定情况相吻合，更加科学地判断识别和分离不同的危害程度，实施合理的分级预警。学习模型具体如下：
稳定心率指标的优化：
客户按不同年龄周期进行心率采样。60岁前每10年（不足10年，按实际年数）进行一次心率采样，计算个体稳定心率算术平均数作为中位数，确定健康偏离度。并重新确定个体稳定心率上限和个体稳定心率下限。60岁（含）及以上，每5年进行一次心率采样，并计算稳定心率指标。同时，重新优化最大运动心率。
一级预警指标的优化：
①同一采样周期的优化：在规定的一级预警次数内，按监测心率和症状两个维度进行预警偏差分析，计算预警偏差概率。规定每10个预警偏差概率作为一个优化周期。当预警偏差平均概率大于等于预警优化概率（取0.2）时，按相同数值对一级预警上限（减1）、下限（加1）分别进行优化，保存新的一级预警调整比例；
②不同采样周期的优化：在稳定心率指标重新采样后，按系统优化的预警调整比例确定一级预警指标上下限。
二级预警指标的优化：
①同一采样周期的优化：在规定的二级预警次数内，按监测心率、症状和预警效果三个维度进行预警偏差分析，计算预警偏差概率。规定每5个预警偏差概率作为一个优化周期；当预警偏差平均概率大于等于预警优化概率（取0.1）时，按相同数值对二级预警上限（减1）、下限（加1）分别进行优化, 保存新的二级预警调整比例；。
②在稳定心率指标重新采样后，按系统优化的预警调整比例确定二级预警指标上下限。
Claims (7)
1.一种心率健康智能预警系统的实现方法，其特征在于：所述系统包括便携式监测设备，所述便携式监测设备与手机终端无线连接；手机终端与后台监控系统无线连接；所述便携式监测设备负责心率指标的监测；所述手机终端负责上传监测的心率数据和作为信息显示平台；后台监控系统负责实现监测指标的数据库管理、监控评估、异常处理和预警模型的智能化学习调整；
所述实现方法包括：
步骤1、使用便携式监测设备对客户的心率指标进行实时在线监测，通过无线通讯方式将心率监测数值上传到手机终端；
步骤2、手机终端一方面实时显示监测的心率指标；另一方面将相应的心率指标进行数据管理，按数据标准打包后，上传到后台监控系统；手机终端上传时采用无线通讯方式；
步骤3、在后台监控系统中，对心率指标数据进行数据库管理；并完成预警的逻辑分析评估和预警模型的智能化学习调整；根据监测心率变动范围识别危害结果，对存在的异常情况，按危害程度分为不同层级，并进行分级预警；相关预警的警示信息发送客户手机终端；
所述预警模型的智能化学习调整方法包括：
稳定心率指标的优化：
客户按不同年龄周期进行心率采样，计算个体稳定心率中位数、健康偏离度，从而重新确定不同年龄周期个体稳定心率上限和个体稳定心率下限；同时，按新确定的稳定心率指标优化最大运动心率；
一级预警指标的优化：
同一采样周期的优化：在规定的一级预警次数内，按监测心率和症状两个维度进行预警偏差分析，计算预警偏差概率；当预警偏差平均概率大于等于预警优化概率时，按相同数值对一级预警上限、下限分别进行优化，保存新的一级预警调整比例；
不同采样周期的优化：在稳定心率指标重新采样后，按系统优化的一级预警调整比例确定一级预警指标上下限；
二级预警指标的优化：
同一采样周期的优化：在规定的二级预警次数内，按监测心率、症状和预警效果三个维度进行预警偏差分析，计算预警偏差概率；当预警偏差平均概率大于等于预警优化概率时，按相同数值对二级预警上限、下限分别进行优化, 保存新的二级预警调整比例；
不同采样周期的优化：在稳定心率指标重新采样后，按系统优化的二级预警调整比例确定二级预警指标上下限。
2.根据权利要求1所述的一种心率健康智能预警系统的实现方法，其特征在于：所述数据库管理对监测上传的用户心率数据信息进行存储管理。
3.根据权利要求1所述的一种心率健康智能预警系统的实现方法，其特征在于：所述客户心率预警范围的实现方法为：将客户采样心率计算的稳定心率中位数与标准人群健康心率中位数相比较，根据两者的偏离度确定的客户心率的健康偏离度，确定心率的三级预警范围。
4.根据权利要求1所述的一种心率健康智能预警系统的实现方法，其特征在于：所述监控评估是将监测的心率数据与客户个性化的稳定心率进行比较；如果监测心率数据持续超过稳定心率的上限或下限范围规定的时间，则判断监测心率异常。
5.根据权利要求1所述的一种心率健康智能预警系统的实现方法，其特征在于：所述异常处理是发生异常时结合客户个性化的分级预警范围，向客户或监护人发出对应的预警信息。
6.根据权利要求1所述的一种心率健康智能预警系统的实现方法，其特征在于，针对静息心率分级预警的分级方法包括：
一级预警为在一定时间内，实测心率持续小于稳定心率下限，大于等于一级预警下限；或者实测心率持续大于稳定心率上限，小于等于一级预警上限；
二级预警为在一定时间内，实测心率持续小于一级预警心率下限，大于等于二级预警下限；或者实测心率持续大于一级预警心率上限，小于等于二级预警上限；
三级预警为在一定时间内，实测心率持续小于二级预警心率下限；或者实测心率持续大于二级预警心率上限。
7.根据权利要求1所述的一种心率健康智能预警系统的实现方法，其特征在于，针对运动心率分级预警的分级方法包括：
一级预警为在规定时间内实测心率大于最大运动心率；
二级预警为实测心率大于最大运动心率，持续超过规定时间。
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