一种基于物联网的糖尿病病人健康监测方法及系统与流程

本发明涉及健康监测，具体为一种基于物联网的糖尿病病人健康监测方法及系统。

背景技术：

1、随着数字医疗的不断发展，物联网技术在医疗健康领域中的应用已成为智慧医疗体系建设的重要方向；物联网通过传感器网络、边缘计算和无线通信技术，实现了对患者生理状态的实时感知、远程传输与智能分析，推动医疗服务从传统的以医院为中心向以患者为中心的连续健康管理转变；在这一大背景下，慢性病管理成为物联网医疗应用中的核心子领域，特别是针对病程复杂、并发症高发的糖尿病患者，其长期、连续的生理数据监测需求尤为迫切；糖尿病并发症中，糖尿病足作为一种严重的周围血管病变，其发病率高、隐蔽性强、进展迅速，成为导致截肢与致残的主要诱因之一；因此，围绕糖尿病足部血液循环状态监测与动脉功能评估，开发可穿戴、实时、智能化的监测方法与系统，成为糖尿病智能管理中一个关键的研究方向。

2、目前市场上用于糖尿病患者足部健康监测的设备普遍存在功能单一、监测指标片面的问题，往往仅停留在足部温度检测或血糖数据上传阶段，缺乏对足部血液微循环状态与动脉响应迟滞的综合分析能力；此外，传统的医院内检测手段，如超声血流评估或动脉压测，依赖专业设备与人员，难以实现连续、实时和居家场景下的健康管理；这些不足限制了糖尿病足部并发症的早期识别和预警能力，患者往往在血管病变明显或组织坏死后才被动就医，贻误最佳治疗时机；因此，构建一种具备多模态感知能力、可穿戴、自动评估并生成健康报告的糖尿病病人健康监测系统，成为现有技术亟待突破的方向。

3、上述现状的根源在于现有监测方法未能将多源生理数据进行深度融合分析，且缺乏对足部局部血液循环动态变化的响应机制建模；糖尿病患者由于血管基底膜增厚引发局部血液流动受阻及毛细血管通透性下降的病理改变，前期常伴有足部供氧不足及温度分布不均的早期微循环障碍；然而传统手段难以对这些生理变化做出高灵敏度、实时性的捕捉和量化分析，导致在无明显临床症状时难以评估风险水平；一旦出现延迟响应，轻则发展为足部溃疡，重则引发感染坏疽甚至截肢，严重影响患者生活质量并加重医疗负担。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于物联网的糖尿病病人健康监测方法及系统，解决了上述背景技术中的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于物联网的糖尿病病人健康监测方法，包括以下步骤，

3、s1、通过在糖尿病患者足部佩戴集成式足部智能设备，结合物联网通信技术，将集成式足部智能设备与本地数据管理平台进行无线连接，经过对采集的原始信号数字转化与时钟同步后进行时间对齐与存储；

4、s2、通过佩戴的集成式足部智能设备，对糖尿病患者足底多处特征位置的温度状态及足部组织的含氧状态进行监测，分析糖尿病患者足部血液微循环运行水平，以触发足动脉监测预警；

5、s3、在接收到足动脉监测预警后，对糖尿病患者进行体位变化测试，实时监测足动脉压力波动情况，分析糖尿病患者在体位变化过程中的足动脉功能响应迟滞水平；

6、s4、根据糖尿病患者足部血液微循环运行水平与足动脉功能响应迟滞水平，综合分析糖尿病患者因足部血管基底膜增厚引发局部血液流动受阻的潜在风险程度，生成相应等级的健康指导报告。

7、优选的，s1具体步骤包括：

8、s11、通过在糖尿病患者足部佩戴集成式足部智能设备，结合物联网通信技术，将集成式足部智能设备与本地数据管理平台进行无线连接，在对集成式足部智能设备采集的原始信号进行数字转化后，结合全局时钟同步机制，将转化后的各类数字信号进行时间对齐，并存储于本地数据管理平台；

9、其中，集成式足部智能设备包括压力传感器、热敏电阻型温度传感器、近红外光学传感单元、nb-iot模组及soc芯片，soc芯片用于对采集的原始信号进行数字转化、时间戳标定及数据初步预处理操作。

10、优选的，s2具体步骤包括：

11、s21、对糖尿病患者足底多处特征位置的温度状态进行监测，分析糖尿病患者足底温度分布的差异程度，具体包括：

12、s211、通过集成式足部智能设备中的热敏电阻型温度传感器，对糖尿病患者足底多处特征位置的温度状态进行监测，获取糖尿病患者的各处足底温度值；

13、其中，足底多处特征位置包括前足位置、中足位置及足跟位置；

14、s212、根据糖尿病患者的各处足底温度值，结合统计学求均值算法，确定糖尿病患者的足底平均温度值；

15、s213、将糖尿病患者的足底平均温度值与各处足底温度值相关联，经无量纲处理后，分析糖尿病患者足底温度分布的差异程度，确定足底温度差异系数，具体为：；式中，表示足底温度差异系数，表示足底平均温度值，表示第i处的足底温度值。

16、优选的，s2具体步骤还包括：

17、s22、通过集成式足部智能设备中的近红外光学传感单元，对糖尿病患者足部组织的含氧状态进行监测，获取糖尿病患者的第一波段反射强度及第二波段反射强度，其中，第一波段的波长为850nm，第二波段的波长为750nm；

18、s23、将糖尿病患者的第一波段反射强度与第二波段反射强度相关联，分析糖尿病患者足部微循环的供氧能力，确定足部供氧能力系数，具体为：；式中，表示足部供氧能力系数，表示第一波段反射强度，表示第二波段反射强度。

19、优选的，s2具体步骤还包括：

20、s24、根据获取的足底温度差异系数与足部供氧能力系数相关联，经无量纲处理后，分析糖尿病患者足部的血液微循环运行水平，确定微循环运行指数，具体为：；式中，表示微循环运行指数，表示足部供氧能力系数，表示足底温度差异系数；

21、s25、通过糖尿病患者在健康状态下足部的血液微循环运行水平预设的微循环健康参考值与微循环运行指数进行比对，若微循环运行指数未超过微循环健康参考值，说明此时糖尿病患者足部的血液微循环运行异常，此时触发足动脉监测预警，反之，则说明糖尿病患者足部的血液微循环运行正常，此时不触发额外的足动脉监测预警。

22、优选的，s3具体步骤包括：

23、s31、接收到足动脉监测预警后，在糖尿病患者仰卧状态下，将集成式足部智能设备中的压力传感器贴合于糖尿病患者足动脉位置，在设定的采样时段内，以固定采样频率实时监测足动脉压力波动情况，获取糖尿病患者在采样时段内各监测时间点的足动脉压力值；

24、s32、对糖尿病患者在采样时段内各监测时间点的足动脉压力值进行数模分析，以足动脉压力值为纵坐标，以时间为横坐标，由此构建糖尿病患者在采样时段内的足背动脉压力波形图；

25、s33、对采样时段内的足背动脉压力波形图进行分割，获取若干个足动脉压力周期的波形图，经特征识别后，提取各足动脉压力周期内的峰值压力、波形上升时长、波形下降时长及相邻峰值间隔时长，结合统计学求均值算法，计算糖尿病患者在采样时段内初始足动脉压力周期的初始峰值压力、初始波形上升时长、初始波形下降时长及初始相邻峰值间隔时长，并构建糖尿病患者的初始体位动脉压力数据信息；

26、其中，分割方法是将足背动脉压力波形图中的各顶点标记为峰值点，以两个相邻峰值点的时间跨度作为分割周期，以两个相邻峰值点之间的波形段作为足动脉压力周期的波形图。

27、优选的，s3具体步骤还包括：

28、s34、在预设的体位变化时段内，对糖尿病患者进行体位变化测试，并以固定采样频率实时监测糖尿病患者在体位变化过程中的足动脉压力波动情况，结合初始体位动脉压力数据信息的构建过程，获取变化体位动脉压力数据信息，变化体位动脉压力数据信息包括糖尿病患者在体位变化时段内变化后足动脉压力周期的变化后峰值压力、变化后波形上升时长、变化后波形下降时长及变化后相邻峰值间隔时长；

29、其中，体位变化过程是指糖尿病患者从仰卧体位变化为坐起体位的过程；

30、s35、将初始体位动脉压力数据信息中的初始峰值压力与变化体位动脉压力数据信息中的变化后峰值压力进行做差计算，确定糖尿病患者在体位变化过程中的峰值压力差值，将峰值压力差值与体位变化时段的时长进行比值计算，分析糖尿病患者在体位变化过程中所引起的压力幅度的变化速度，确定糖尿病患者在体位变化过程中的动脉压力变化系数。

31、优选的，s3具体步骤还包括：

32、s36、将仰卧状态下的初始体位动脉压力数据信息与体位变化过程中的变化体位动脉压力数据信息相关联，并结合糖尿病患者在体位变化过程中的动脉压力变化系数，经无量纲处理后，分析糖尿病患者在体位变化过程中的足动脉功能响应迟滞水平，确定足动脉功能迟滞指数，具体为：；式中，表示足动脉功能迟滞指数，表示糖尿病患者在仰卧状态下的初始峰值压力，表示糖尿病患者在仰卧状态下的动脉波形迟滞特征因子，表示糖尿病患者在仰卧状态下的初始相邻峰值间隔时长，表示糖尿病患者在体位变化过程中的动脉压力变化系数，表示糖尿病患者在体位变化过程中的峰值波形延迟时差；

33、其中，糖尿病患者在仰卧状态下的动脉波形迟滞特征因子具体通过初始波形上升时长与初始波形下降时长的比值计算获取，糖尿病患者在体位变化过程中的峰值波形延迟时差具体通过初始峰值压力所在时间与变化后峰值压力所在时间的时差计算获取。

34、优选的，s4具体步骤包括：

35、s41、在触发足动脉监测预警的基础上，将确定的微循环运行指数与足动脉功能迟滞指数相关联，经无量纲处理后，分析糖尿病患者因足部血管基底膜增厚引发局部血液流动受阻的潜在风险程度，确定血管阻塞综合风险指数，具体为：；式中，表示血管阻塞综合风险指数，表示足动脉功能迟滞指数，表示微循环运行指数，表示微循环健康参考值；

36、s42、将血管阻塞综合风险指数与预设的风险阈值进行比对分析，判断当前糖尿病患者是否处于局部血液流动受阻的风险，并生成相应等级的健康指导报告，具体包括：

37、若血管阻塞综合风险指数超过风险阈值，则说明当前糖尿病患者处于局部血液流动受阻的风险，并发出一级健康指导报告，内容包括：建议尽快前往医疗机构接受进一步的血流动力学检查；

38、若血管阻塞综合风险指数未超过风险阈值，则说明当前糖尿病患者未处于局部血液流动受阻的风险，并发出二级健康指导报告，内容包括：建议定期体检，同时继续保持当前的生活方式管理，包括合理饮食、规律运动、控制糖脂摄入及避免吸烟与久坐。

39、一种基于物联网的糖尿病病人健康监测系统，包括部署模块、微循环监测模块、足动脉监测模块及健康报告生成模块；

40、部署模块用于通过在糖尿病患者足部佩戴集成式足部智能设备，结合物联网通信技术，将集成式足部智能设备与本地数据管理平台进行无线连接，经过对采集的原始信号数字转化与时钟同步后进行时间对齐与存储；

41、微循环监测模块用于通过佩戴的集成式足部智能设备，对糖尿病患者足底多处特征位置的温度状态及足部组织的含氧状态进行监测，分析糖尿病患者足部血液微循环运行水平，以触发足动脉监测预警；

42、足动脉监测模块用于在接收到足动脉监测预警后，对糖尿病患者进行体位变化测试，实时监测足动脉压力波动情况，分析糖尿病患者在体位变化过程中的足动脉功能响应迟滞水平；

43、健康报告生成模块用于根据糖尿病患者足部血液微循环运行水平与足动脉功能响应迟滞水平，综合分析糖尿病患者因足部血管基底膜增厚引发局部血液流动受阻的潜在风险程度，生成相应等级的健康指导报告。

44、本发明提供了一种基于物联网的糖尿病病人健康监测方法及系统，具备以下有益效果：

45、（1）本发明提出了一种基于物联网的糖尿病病人健康监测方法及系统，具备可穿戴、多模态感知、智能预警和自动评估能力，有效克服了现有技术中存在的监测维度单一、预警机制缺失、响应延迟及居家难以实施的问题；通过构建以足部为核心监测部位的集成式智能设备，并融合足底温度分布特征、组织供氧能力、动脉压力波动数据的多源生理信息，实现了对糖尿病足部血液微循环状态和足动脉功能响应迟滞的全面感知与动态建模；进一步通过构建微循环运行指数、足动脉功能迟滞指数与血管阻塞综合风险指数的多层级评估指标，能够科学量化患者局部血液流动受阻的潜在风险水平，生成分级健康指导报告，显著提高糖尿病足等并发症的早期识别率与干预时效性；整体上具备可扩展性强、适配居家场景、无需依赖医院专业设备的优势，推动糖尿病慢病管理向实时、连续、主动化方向迈进，具有广阔的应用前景和重要的临床意义。

46、（2）在足部血液微循环状态监测方面，突破了现有技术仅能单一采集足部温度或血糖数据的局限，通过引入热敏电阻型温度传感器与近红外光学传感单元，实现了足底多区域温度差异与组织含氧状态的同步监测；在此基础上，采用统计学均值算法与无量纲差异分析方法，构建足底温度差异系数与供氧能力系数，进一步融合形成微循环运行指数；这种融合式指标体系不仅能反映局部微循环障碍的早期征兆，还能通过与健康参考阈值的比对，触发精准的足动脉监测预警机制；相较于传统技术难以感知微循环动态变化的弊端，能够灵敏捕捉足底早期温度不均与供氧不足的潜在异常，实现微循环异常的前置识别与实时干预契机；此外，通过nb-iot模组无线传输至本地处理平台的设计，有效保证了数据的高时效性与稳定性，为居家场景下连续健康管理提供技术支撑，提升了慢病监测的普适性和可达性。

47、（3）针对传统技术中缺乏足部动脉功能响应机制建模的问题，提出了一种结合体位变化测试与动脉压力波形周期分析的创新策略，实现对糖尿病患者足动脉功能响应迟滞水平的动态量化建模；通过对仰卧状态与坐起状态下足动脉压力值的实时采集与波形处理，构建初始体位动脉压力数据与变化体位动脉压力数据，并提取如峰值压力、波形上升与下降时长、相邻峰值间隔的关键生理参数；进一步引入动脉波形迟滞特征因子与峰值波形延迟时差，构建足动脉功能迟滞指数，科学反映动脉在血流调节方面的响应迟缓程度；最终将微循环运行指数与足动脉功能迟滞指数进行融合，生成血管阻塞综合风险指数，并与设定的风险阈值进行比对，实现糖尿病足部局部血流障碍的分级风险预警；通过融合静态与动态、多源与时间序列数据，不仅弥补了现有监测手段难以量化动脉响应延迟的短板，还建立了基于生理机制的全链路风险评估体系，提升了糖尿病足早期病理变化的识别能力。