整合多组分运动与个性化营养干预的居家预康复系统

本发明涉及医学康复工程与智能健康管理，具体涉及一种可居家使用的整合多组分运动辅助装置与个性化营养干预程序的衰弱患者预康复系统，尤其适用于老年或术前衰弱患者的身体机能提升与围术期风险干预管理。

背景技术：

1、衰弱是一种常见的老年综合征，其特征为机体多系统功能下降、代谢储备减少及对应激事件的耐受性减弱。衰弱患者更易合并活动能力下降、营养不良高风险、认知功能减退、跌倒高风险，导致生理储备下降明显，在遭遇外科手术、麻醉及感染等生理应激时，更易出现术后并发症、功能退化、住院时间延长及再入院率升高。

2、近年来，随着人口老龄化和手术人群复杂度的增加，衰弱患者在大型外科手术后的不良结局问题日益突出。在骨科领域，高龄患者接受脊柱融合术或关节置换术后，术后并发症（如肺部感染、深静脉血栓、谵妄及功能恢复延迟）的总体发生率可达 25%–40%，且术后独立行走能力下降显著；在结直肠外科手术中，衰弱患者术后吻合口瘘、感染及再手术风险较高，术后 30 天并发症发生率可达 30% 以上，住院时间显著延长；在神经外科中，接受脑血管取栓术或周围神经减压手术的患者往往伴随运动功能障碍或肌力下降，术后康复进程缓慢，功能重建依从性低。

3、临床研究表明，患者在术前进行针对性的身体功能强化、营养支持及心理调适，可明显降低术后并发症，缩短康复周期，并改善长期生活质量，这一过程被称为预康复，其核心在于通过术前主动干预提升患者的生理和心理储备。

4、现有的预康复方案通常包括运动训练、营养干预、心理支持和呼吸训练等多种成分，但目前多数方案需要在医院或康复中心完成，依赖专业设备与医护监督，患者在出院后或术前等待期间难以持续执行，导致干预依从性和实际效果受限。例如，公开号为cn116328262a 的中国专利申请公开的预康复术前辅助活动设备仅用于术前肢体运动辅助；公开号为 cn116130063a 的中国专利申请介绍的数字化预康复治疗系统尽管引入了运动、营养和心理的干预，但相关干预方案介绍不足，未能对个性化和智能化管理的方式进行有效解析；近期公开的一种面向运动、心理与营养的预康复干预装置和方法（公开号cn118430847a）仅构建了针对结直肠外科手术预康复管理，未能结合患者生理状态个性化地给予运动和营养干预。

5、另一方面，现有的家庭康复设备多为单一功能，如下肢踏步训练器或呼吸训练器，缺乏与患者生理数据相结合的智能反馈机制，也无法根据个体化指标调整运动或营养处方。营养干预部分常依赖营养师线下指导，缺乏可量化的摄入评估和依从性监测。因此，亟需一种可在家庭环境中安全、高效地实施的整合型预康复系统，能够在运动训练、营养干预和健康监测之间形成闭环，以提升衰弱患者的身体功能储备，优化术前状态并改善术后结局。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种整合多组分运动装置与个性化营养干预程序的居家预康复系统，该系统能够在家庭场景中实现运动处方指导、实时监测、生理数据采集和基于患者的日常饮食摄入种类、能量-蛋白摄入目标进行个性化营养干预计划制定和营养水平的监测，从而提高患者的预康复依从性与干预效果；通过构建有效的居家预康复，实现衰弱患者生理储备能力，提升抗打击能力，从而缩短患者住院时间，提升患者肌力和行走功能，降低围术期并发症的额发生。

2、根据本发明，提供了一种整合多组分运动与个性化营养干预的居家预康复系统包括：主控单元、多组分运动训练装置、个性化营养干预程序模块、可穿戴监测模块、人机交互与远程管理平台；其中，多组分运动训练装置将用户的运动参数反馈至主控单元；可穿戴监测模块连续监测患者的生命体征，并将生命体征数据传输至主控单元；个性化营养干预程序模块利用智能营养指标算法基于用户的个性化参数生成个性化营养处方，并且将个性化营养处方发送给主控单元；主控单元基于用户的运动参数、生命体征数据和个性化营养处方，针对用户将要进行的手术时间以及手术类型，使用人工智能算法模型生成并向人机交互与远程管理平台发送个体化预康复处方。

3、优选地，个体化预康复处方包括：手术之前每天利用多组分运动训练装置进行训练的类型、强度和时间，手术之前每天的营养补充建议。

4、优选地，多组分运动训练装置包括：用于力量训练的阻力训练模块、用于耐力训练的有氧训练模块、平衡训练模块及呼吸训练模块；其中，阻力模块通过可调节负荷的弹力阻尼结构实现上肢或下肢肌力训练；有氧模块采用可折叠式踏步机或靠墙快速行走进行训练；平衡训练模块用于进行脚跟-脚尖行走训练、跨越障碍物训练、以及8字行走训练；呼吸模块包括吹气球或设有阻气阀结构的训练器。

5、优选地，多组分运动训练装置和可穿戴监测模块用于在初次门诊时评价患者的运动耐力和可执行运动方案，并通过主控单元和人机交互与远程管理平台实现数据的存储和分析。

6、优选地，人机交互与远程管理平台用于在初次门诊时记录患者日常饮食摄入种类和摄入水平，结合营养不良风险筛查量表输入为多模态数据，在个性化的营养干预程序模块中初步制定推荐饮食摄入。

7、优选地，人机交互与远程管理平台包括用于用户接受和/或发送各种信息的用户端模块和医护人员模块；医护人员通过医护人员模块实时掌握用户对个体化预康复处方的执行情况，进行在线干预与处方调整。

8、优选地，个性化营养干预程序模块结合患者基础信息，利用人工智能算法生成个性化营养补充方案，指导蛋白质、能量及微量元素的摄入；通过用户端模块提供每日饮食建议与依从性提醒。

9、优选地，个性化营养干预程序模块包括智能膳食记录终端，用于实时记录患者的饮食，通过语音或图像识别辅助分析实际摄入量，并给出营养补充建议。

10、优选地，整合多组分运动与个性化营养干预的居家预康复系统的各种数据以及用户后续手术之后的术后恢复数据进一步被用于训练主控单元使用的人工智能算法模型。

11、优选地，主控单元根据个体化预康复处方的执行情况、以及用户身体指标变化情况，定期使用人工智能算法模型重新制定个体化预康复处方。

12、<本发明的有益效果>

13、1、多组分整合设计，强化预康复效果：本发明首次将力量训练、有氧耐力训练、平衡训练及呼吸训练集成于一体，通过主控单元统一调度，实现多维度身体功能强化。该设计符合当前临床上“多组分预康复”的理念，可在术前有效提升患者肌肉力量、心肺储备和平衡能力，为围术期康复提供综合支持，相较于单一功能的康复设备，能更全面地改善患者身体机能。

14、2、个性化与智能化干预机制：系统通过采集患者的基础特征（如年龄、bmi、基础体能、实验室指标、营养风险评分等），经算法模型计算后生成个体化运动与营养处方，并可根据实时监测数据动态调整干预强度。相较于传统的 “固定处方式” 康复方案，本系统实现了 “实时评估 — 自适应干预 — 效果反馈” 的闭环智能管理，大幅提升了干预的科学性与个体匹配度，能更好地满足不同患者的个性化需求。

15、3、营养干预与运动监测的协同优化：通过将运动数据与营养摄入数据进行整合分析，系统可评估患者的能量消耗与蛋白质利用情况，自动提示摄入不足或超量的风险，指导患者合理进食。该协同机制使运动处方与营养计划相互补充，从源头上改善衰弱相关的能量负平衡与肌肉量下降问题，提高预康复效果。

16、4、居家可执行与远程可管理性强：本系统适配家庭场景，多组分运动训练装置结构轻便、模块化设计便于拆装，使用者可根据康复阶段自由调整训练组合，无需依赖医院或康复中心的专业设备和场地。同时，医护人员可通过远程管理平台实时掌握患者的执行情况，进行在线干预与处方调整，显著提高了家庭康复的依从性与安全性，解决了患者出院后或术前等待期间难以持续进行预康复的问题。

17、5、实时安全监控与预警机制完善：系统集成心率、血氧等生命体征监测模块，一旦检测到异常生理参数（如心率超阈、运动强度过高、血氧下降等），会自动触发语音或移动端警报，并记录事件日志，供医护人员复核。该机制在居家环境下保障了训练安全，减少突发风险，让患者和医护人员都能更安心。

18、6、可扩展性与数据可追溯性：所有训练、营养及生理数据均可加密存储并上传至云端，形成患者的长期预康复档案，便于追溯患者康复过程。系统具有良好的可扩展性，可与医院电子病历系统、可穿戴设备或第三方健康管理平台互联，实现连续化健康数据追踪与大数据分析，为精准康复研究提供基础数据支持，具有较高的科研价值和推广潜力。而且，数据进一步可用于训练主控单元使用的人工智能算法模型。

19、7、显著的临床与社会应用价值：本发明尤其适用于术前衰弱、老年慢病及长期卧床患者，可用于骨科、结直肠外科、神经外科等多种术种的术前功能强化管理。在提高患者术前准备充分性、降低术后并发症、缩短住院时间及改善术后生活质量方面具有广泛的推广价值，能有效减轻医疗负担，提高医疗资源利用效率，产生良好的社会经济效益。