基于远程语音体征监测机器人的居家健康管理系统研究与设计

导读:通过机器人语音交互功能来实现居民居家健康管理。通过小型实体机器人的简单开机,启动语音体征录入功能,语音录入并上传到个人健康数据管理系统,实现个人体征的测量、上传、清洗与加载,形成个人居家健康管理档案。并实现通过机器人语音功能进行健康宣教与健康随访。解决传统通过蓝牙、无线等物联网技术连接智能设备不足,实现居家健康管理一体化、全程化与信息化,实现健康宣教、健康随访的智能化与语音化,改善用户体验、管理数据统计更加真实。

随着我国社会经济快速发展,人民生活水平迅速提高以及生活方式巨大转变,人民群众健康意识逐步提高,健康管理需求不断增加。人口老龄化加速,2017年末65周岁以上人口15831万人,占总人口的11.4%,养老问题亟待解决。

如何提高人均健康期望寿命,阻止、延缓发病或降低致残率,如何开展健康养老、医养老结合等,需要有效而可靠的健康管理。如何找到一种简单易行、体验良好、价格可接受的健康管理手段来管理健康人群、居家高危人群、慢病人群及老年人群成为信息工作者近期要突破的工作重点,也考验着管理者的智慧,影响着每一个和医疗、健康管理相关医疗机构、企业、专家和家庭的未来,因此健康管理信息技术,特别是互联网+、语音识别、人工智能与大数据等技术在健康管理中的作用成为新的关注热点。结合互联网+应用与国内知名厂商合作开发了语音体征录入机器人的居家健康管理系统,尝试了语音技术与人工智能技术在健康管理领域中的应用。

系统设计

长期以来,语音技术在医疗领域的已成功应用于进行影像识别、病历手写、智能咨询、设备控制,也有用语音做随访服务尝试。系统前端通过远程语音机器人监测居家居民的健康体征数据,上传存储于卫生健康管理机构,衔接居民健康管理中心、各级医疗机构、社区卫生服务中心、居民及行政主管部门,实现居民健康管理信息的居家采集、转换、上传、存储与加载,形成统一存储管理的个人健康数据中心,同时融合个人医疗康复数据后形成个人健康管理档案。语音功能替代人工进行健康教育与健康随访工作,实现个人健康管理信息系统的互联互通与数据共享。

系统功能

图1 语音体征录入系统功能架构

基于远程语音体征监测机器人的居家健康管理系统,具有语音体征录入模块、健康计划管理模块、健康状态智能辨识模块、健康教育模块、健康随访模块、健康手册电子版模块及健康管理档案模块。通过体重、体温、血压、心率、血糖等基础体征数据语音识别上传至数据中心,归档到个人健康管理档案中,居民通过个人健康手册电子版查看个人健康管理计划与记录,系统根据设定阀值自动匹配每次上传的体征数值进行健康状态辨识系统,对状态结果自动进行健康正常状态提示,对问题预警及紧急状态立即短信通知家庭医生及时进行跟踪随访(见图1)。

语音识别体征录入功能通过智能语音机器人中转实现血压、心率、体重、体温、血糖等基础个人健康体征数据的采集、识别、清洗与上传存储,实现体征数据的语音化录入,解决了居家或远程管理时基础体征数据获取难、体验差的困局。突破以往居家远程监测前端数据获取难的不足,解决传统蓝牙连接匹配困难、设备、型号、版本互不通用的缺点,实现不同健康体征设备统一数据上传方式,提升用户体验,使健康管理机构管理效果与居民健康保证得到双提高。

健康计划管理功能居民健康状态千差万别,管理计划也各不相同,系统会根据各人继往健康数据推荐健康管理计划,居民也可根据自身实际情况自定义个性化健康管理计划。语音机器人每天定时会按照计划内容进行播报提醒及反馈计划执行情况。提醒人们每天需按照管理计划进行运动、营养、睡眠计划及按时服药等,同时每天自动监测健康管理计划的执行结果,实现健康计划的管理闭环。

健康教育功能通过云平台与大数据技术,将老年保健知识、慢病保健知识、妇幼保健知识及常见病健康管理等集中云部署,实现知识互通与共享服务。系统通过语音机器人实现健康知识语音宣教功能,首先根据注册人员管理分类、管理阶段及管理计划等要求,定期推送健康管理知识到居家机器人终端,通过机器人的不断闪烁提醒人们去收听健康教育知识。当你回到家中,看到机器人在闪烁,轻触或语音唤醒机器人,选择播报推送消息,机器人通过语音方式将健康知识播放给你听,实现健康知识的自动宣教功能,同时系统会记录收听时长,用作后期评价分析管理人群的智能宣教情况。当然,也可自己选择想听的健康知识,进行个性化的自我健康知识收听教育。

健康随访功能社区、养老机构、医院及管理机构等经常需要各种随访工作,需要安排大量人员进行电话随访工作。一是工作量大,消耗资源大;二是被访人员可能因为外出等不方便接听时,就会错过随访机会;三是工作量统计存在人为因素误差。因随访采用表格式问题,容易实现自动随访任务,通过后台批量设置表格式随访表单,由后台推送消息到随访对象居家机器人上,通过语音交互实现随访表格语音录入与提交工作。系统后台自动进行语音识别、录入系统并统计随访结果。对不能识别的部分可提醒人工复核,提高系统准确率的同时又完善语音识别素材库。系统自动语音随访方式的实现,节约资源消耗、提高工作效率、统计数据更为真实可信。

健康状态智能辨识功能居民自助测量体征状态,通过设备播报或由被测者语音复述体征值,经过机器人语音识别,进行数据采集、清洗、采样、转换加载并上传至个人健康档案,系统将个人体征数据与健康模型阀值进行匹配辨识,自动判别体征数据的差异,并给出不同可能的健康状态,进而提供建议方案供测量者进行健康管理参考,或作为选择就医依据。实现健康状态的预测、预警功能。

项目已在孕产妇投入使用,由孕妇自行购买增值服务方式来实现。用在社区居民健康管理时可申请加入医保收费目录,以期为慢病患者及老年人更能接受。语音交互提升使用体验,既解决以往设备蓝牙连接重复匹配的麻烦,又简化使用门槛,消除包含老年人在内的不熟悉手机人群的使用障碍,为远程居家体征监测、健康随访及高危管理提供了强而有力的技术支撑,使远程健康管理数据更加有效、管理结果更加可信。居家健康管理、居家健康养老在信息技术支撑下会变得更加友好,从“供给侧”解决养老及健康管理信息技术支撑不足的问题。但语音识别存在距离短、识别率低及对地方口音支持差等问题,需要使用者靠近机器才能改善,完全解决这些困难需待语音识别技术进一步突破后才能得以完全克服。

文章来源:《中国数字医学》杂志2018年第10期,作者及单位:丁腊春,镇江市妇幼保健院信息中心。

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