信息技術在老年人虛弱中應用研究進展

姜茹鑫 王西鴿 李慧敏 曹琴琴 李 峰

(吉林大學護理學院，吉林 長春 130021)

據報道，2015年我國人均預期壽命已達76.34歲〔1〕。然而長壽不一定代表健康，因此，常用健康預期壽命表示人們能夠在健康狀態下生存的時間。目前，我國健康預期壽命與人均預期壽命之間仍存在一定的差距，這表明大部分老年人在生命的最后階段處于失能狀態，完全依賴于他人的照護〔2〕。老年人身體功能的下降是一個逐漸的過程，在最終發展為失能之前通常經歷虛弱的過程。失能在導致老年人自身生活質量下降的同時，也給家庭和社會造成了巨大的醫療照護負擔。因此，關注虛弱的老年人群，及早識別虛弱和進行有效干預是預防老年人失能，提高老年人健康壽命的關鍵。目前，我國的養老服務從業人員缺乏〔3〕，尚難以滿足失能老年人群的需求，而對于虛弱老年人群的關注更是處于空白狀態。本文將從評估、康復、跌倒預防三個方面對已經應用于老年人虛弱的信息技術現狀進行闡述。

1 老年人虛弱

虛弱被認為是健康和疾病處于危險且不穩定的平衡狀態。虛弱的老年人容易發生跌倒、殘疾、住院、死亡等不良事件〔4〕。目前，對虛弱的定義主要有兩種：認為一種定義虛弱是一種綜合征，是由多種原因導致的生理機能儲備及抗壓能力降低。虛弱包含一系列的臨床癥狀，主要有體重減輕、自我報告的疲勞感、握力下降、步行速度減慢、身體活動水平降低。當老年人滿足5項中的任意3項時，則提示存在虛弱，只滿足1～2項則表明處于虛弱前期。另一種是認為虛弱是個體健康赤字的累積，通過計算所有健康測量指標中不健康指標所占的比例構建虛弱指數評價老年人的虛弱狀態〔5〕。由于年齡相同的老年人健康狀況有很大差異，所以，與實際年齡相比，虛弱程度更能真實地反映老年人健康狀態，更準確地預測老年人跌倒、殘疾、死亡等風險的發生〔6〕。此外，虛弱是一個可逆的動態過程，會隨時間不斷地變化。對處于虛弱前期和虛弱階段的老年人進行早期診斷和干預，能夠有效改善老年人的虛弱癥狀，減少不良事件的發生，延緩失能的發生，甚至重新達到健康狀態〔7〕。通過信息技術進行養老服務創新是指：憑借先進的技術即時收集、傳遞老年人的需求信息，同時預測風險，并進一步采取行動來解決問題。不僅降低了養老服務的人為風險，并且彌補了人力資源不足的缺陷〔8〕。信息技術的應用不僅滿足老年人多元化需求，還為老年人提供更專業的服務。在老年人中，使用互聯網的人數逐年上升，這為信息技術在養老服務中的普及奠定了良好的基礎〔9〕。信息技術在虛弱老年人中有很大的應用前景，通過客觀精確的評估、遠程的干預、跌倒檢測等來改善老年人的身體狀況，提高生活質量，維持獨立性〔10〕。

2 信息技術在老年人虛弱中的應用現狀

2.1在老年人虛弱評估中的應用

2.1.1目前在老年人虛弱研究中最常用的評估工具是Fried的五種軀體表現型〔11〕，但由于評估內容繁瑣且部分指標受到老年人主觀性的影響，因此，臨床實用性較差且無法用于大量人群的篩查。研究證實，利用單一的客觀參數，如步速、握力，計時起立-走測試等也能準確進行虛弱的評估。傳感器技術在老年人的虛弱評估中是應用較廣的信息技術。利用傳感器對老年人的步態、平衡，身體活動等進行分析，將復雜的動作量化，構建虛弱評估參數，提供更多可靠的指標，具有客觀準確、快速便捷、長期穩定的特點。

2.1.2步態、平衡及身體活動參數的測量 Schwenk等〔12〕的研究利用可穿戴傳感器對老年人的步態、平衡、身體活動進行監測。其中步態和平衡監測是通過將五個包含三軸加速度計，磁力計和陀螺儀的小型慣性傳感器的硬件連接到老年人兩側的脛、大腿和腰部，同時利用軟件提取老年人活動中的步態和平衡參數。步態評估是指參與者在家中以自己選擇的速度走過4.57 m的距離。平衡評估是指參與者閉上眼睛，雙腳并在一起站立15 s。結果分析發現，步速和髖關節擺動是鑒別老年人虛弱前期較敏感的參數，而步長和雙向支撐時間能夠區別老年人的虛弱程度。此外，將運動傳感器植入襯衫監測老年人24 h的身體活動，主要為老年人每日躺、坐、站、走的持續時間。結果表明，與健康老年人相比，虛弱的老年人的身體活動復雜程度降低，更長時間處于靜坐狀態。因此，每日的步數可鑒別是否處于虛弱前期，而步行持續時間可區別虛弱程度。

2.1.3上肢動力學參數的測量 步態參數是常用診斷虛弱的指標，但是不適用于臥床老年人的評估。一項探討創新型上肢虛弱評估的研究將可佩戴式陀螺儀傳感器分別連接于老年人肱二頭肌和腕部，指導老年人分別進行左右上肢20 s的肘屈曲運動，中間休息10 s。結果發現不同虛弱程度老年人肘屈曲運動的速度、力量和急動度參數有明顯差異。與Fried標準相比，基于肘屈曲動力學參數的上肢運動評估虛弱的靈敏度為94%，特異性為98%，不到一分鐘便可完成對老年人評估〔13〕。

2.1.4姿勢轉換參數的測量 Parvaneh等〔14〕的研究將可穿戴的PAMSys TM 傳感器置入老年人的襯衫的胸骨部位，對無人監督下的社區老年人自發的日常身體活動姿勢(坐、走、站)之間的轉換進行檢測，結果發現當老年人處于虛弱狀態時，身體開始出現活動減少，更傾向于久坐，每日姿勢轉換的數量和快速坐的次數明顯少于不虛弱的老年人，因此可將其作為評估虛弱的指標。此外，老年人每日姿勢轉換總數量及走轉坐，坐轉走的數量能夠用來識別老年人是否存在步速慢和疲乏的虛弱軀體表現型。

2.1.5計時起立-走(TUG)測試 老年人TUG測試的完成時間是常用的虛弱評估指標，而目前有研究將慣性傳感器與TUG測試相結合：將包含三軸加速度計和三軸陀螺儀的無線慣性傳感器安裝在老年人脛骨部位，獲得老年人完成TUG過程中的時間步態參數，空間步態參數，三軸角速度參數和轉彎參數，利用各參數進行虛弱的評估。結果發現，對老年人進行性別分層后使用傳感器數據評估虛弱的平均精確度為75.20%，高于以往利用TUG測試的完成時間〔15〕。

2.1.6虛弱信息自動管理系統 通過傳感器對老年人進行長期的監測有助于醫務人員預測老年人早期的虛弱風險并制定針對性的康復措施。Chang等〔16〕研究應用無線傳感器和人工神經網絡技術建立了一套老年人個體化的虛弱信息自動管理系統。該系統首先將多種電子測量儀器整合到家用燈、椅子、地毯，衣架等家具中，監測老年人的反應時間和緩慢程度、體重、平衡、伸展能力等參數。之后，通過家庭信息門戶收集、記錄和分析數據。最后，利用人工神經網絡的退化趨勢分析模型，評估老年人的健康退化水平。結果發現，與專家評估相比，該系統預測老年人虛弱的敏感性和特異性分別可達79.71%和86.25%。

2.2在老年人虛弱康復治療中的應用

2.2.1運動和營養相結合是治療虛弱的最佳康復方案 雖然體能訓練能夠增強老年人身體機能，改善虛弱癥狀，降低跌倒、死亡等不良事件的發生風險〔7〕，但是單純的體能訓練對改善老年人力量、平衡能力、靈活性的平均效果較小，且并不適用于所有老年人。有研究表明，攝取優質蛋白質、維生素D類的營養飲食不僅能夠提高老年人的營養狀況，還能改善肌力增強體能訓練的效果〔17〕。因此，當前虛弱的最佳康復治療方案是運動和營養結合，主要包括耐力訓練及攝取富含亮氨酸和維生素D類食物的營養支持〔18〕?，F在的老年人更喜歡居住在自己熟悉的家庭環境中，因此，和統一標準的團體訓練相比，個體化的居家身體活動計劃更適合于老年人。然而由于缺乏專業的指導和適當的激勵，老年人依從性的不足往往使訓練的效果大打折扣〔19〕。當前，針對老年人虛弱康復治療的信息技術主要有居家康復平臺及輔助老年人進行運動的機器人康復輔具。

2.2.2信息技術提高了康復訓練的依從性 信息技術打破了面對面指導的空間限制，提高老年人的依從性。傳感技術監測有利于針對性的反饋和指導，提高老年人的訓練效果。在一項旨在提高老年人訓練依從性的研究設計中，利用傳感器和平板電腦技術，憑借微型混合的項鏈式運動傳感器記錄老年人的日?；顒铀?。該傳感器主要包含三維微電子機械系統(3D-MEMS)加速度計，大氣壓力傳感器及存儲交換數據的微型SD卡。用平板電腦向老年人提供鍛煉內容的視頻，并將傳感器記錄的老年人當日活動數據與既往或健康人群的表現相比較，以圖表的形式反饋每日的活動。專業人員通過平板電腦進行遠程的鍛煉指導〔18〕。同樣的，另一項有關老年人虛弱的康復治療研究設計中，為了提高老年人對身體活動干預的依從性，利用先進的活動觀測儀activPALTM記錄老年人每日的身體活動，便于研究人員及時提供個性化的建議和反饋〔20〕。

2.2.3信息技術提高了康復訓練的趣味性和質量 輔助型的設備不僅提高訓練的趣味性，而且保證了訓練的質量。在一項針對老年人虛弱運動訓練的研究中，應用了高科技的平衡運動輔助機器人BEAR。老年人由倒立擺系統控制，呈站立姿態。通過兩個輪轂電機移動老年人的重心，完成模擬網球比賽運動。將個人計算機與BEAR連接，控制機器人，提供適合老年人的運動任務，并由感測裝置檢測老年人的運動速度和身體梯度數據來調整運動難度。在針對老年人姿勢策略和肌肉力量改善的有效性研究中，將BEAR輔助性運動與常規的強化肌肉和站立姿勢訓練方式相比較，結果發現，BEAR對老年人的步態速度及髖關節和踝關節周圍的肌肉力量改善要明顯優于后者。此外，和一對一的常規訓練指導相比，老年人對BEAR的接受程度更高〔21〕。

2.3在虛弱老年人跌倒的檢測和預防中的應用

2.3.1虛弱老年人跌倒的危害 研究發現，虛弱是老年人發生跌倒的獨立風險因素，虛弱老年人發生跌倒的風險是正常老年人的1.16～3.6倍〔22〕。除了內在的虛弱外，外在環境因素在老年人跌倒風險因素中所占比例高達41%，如，不夠充足的燈光，濕滑的地板，浴室缺少門把手等〔23〕。虛弱的老年人外出活動減少，在家中的時間較長，因而住宅環境可能是影響跌倒的主要因素。老年人跌倒后常發生骨折、腦損傷等，造成活動能力下降，嚴重影響生活質量〔24〕。其次，有跌倒史的老年人常出現心理方面的跌倒恐懼，由于害怕再次跌倒而主觀的限制了日?；顒拥姆秶?，減少社交活動，出現自信心下降等心理問題〔24〕。即使跌倒未造成直接的身體損傷，如果未獲得及時救助，長時間的平躺也會導致老年人出現低體溫癥、脫水、支氣管肺炎、壓力性潰瘍等〔25，26〕。因此，通過建立居家跌倒檢測系統及健全住宅環境安全輔助設施來預防虛弱老年人跌倒，確保老年人獲得及時的救助及增強老年人的安全感十分必要。目前，老年人跌倒檢測和預防的相關信息技術已有了很多研究。Igual等〔25〕將跌倒檢測技術分為基于環境的情境感知系統和可佩戴設備。前者最常見的是攝像機、地板傳感器、紅外傳感器和壓力傳感器等，后者分為體佩或置于智能手機中的微型傳感器(主要為加速度計和陀螺儀)。

2.3.2基于環境的情境感知系統的跌倒檢測技術 一項研究通過室內設備及遠程輔助中心相結合的方式檢測、預防虛弱老年人的跌倒，其中，室內設備主要為光路。光路是安裝在老年人床旁的設備，在感知老年人夜間起床后自動開啟，為老年人提供適應性燈光預防老年人夜間跌倒。遠程輔助包括遠程對講系統和電子手鐲。在發生跌倒時老年人可以利用電子手鐲來向遠程輔助中心報告危險情況或請求援助，中心根據老年人狀況組織和實施必要的行動或利用遠程對講提供遠程協助。時長一年的隊列研究結果表明，與沒有安裝該技術的對照組相比，干預組老年人的跌倒發生率及跌倒后住院的風險明顯降低，大大減少了醫療花費。此外，老年人對該設備的接受程度達97.3%〔27〕。

2.3.3基于可佩戴設備的跌倒檢測技術 可佩戴設備簡單易安裝，隨身佩戴的特點克服了情境感知系統的空間局限性，保證了隨時隨地的跌倒檢測。作為獨立且硬件軟件皆成熟的設備，內置微型傳感器的智能手機可操作性強，具有較廣的普及性。然而由于類似跌倒的日?；顒?如坐在沙發或躺在床上)常造成虛假警報，且部分老年人排斥將智能手機放于固定的位置。為解決以上問題，有研究針對識別產生虛假警報的活動加速度信號，設計新型的濾波技術，通過固定安裝外部傳感器，從而允許老年人將智能手機隨意放置。其在志愿者中的測試結果顯示該系統區分跌倒和類似跌倒活動的特異性達100%〔28〕。另有研究發現，安裝于腰部的跌倒探測器在老年人跌倒發生時能夠自動聯系社區報警控制中心，這樣的跌倒自動檢測報警系統能夠提高虛弱老年人的獨立性和安全感〔29〕。

3 小 結

如今，各種慢性疾病、骨骼肌減少癥、抑郁等都會導致老年人出現虛弱。虛弱是老年人失能的前期階段，也是提高老年人身體狀況，延長健康壽命，減少照護依賴的關鍵階段。將信息技術應用于老年人虛弱的評估和康復治療等不僅能夠提供個體化、準確性、實時性的服務，提高老年人健康狀況，保障老年人的生命安全，利用信息技術向照護者提供相關的支持教育，能夠有效降低照護者的抑郁和焦慮〔30〕，提高照護者的生活質量，因此信息技術在關注老年人虛弱，提高老年人的晚年生活質量方面有很大的應用前景。

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