文摘
了解卫生保健的运动员膝关节,实时监测人体膝关节的健康根据云。系统使用深度相机收集数据信息的人类下肢校准和获得的空间坐标位置通过深度学习人体下肢对齐;然后分析和处理人类下肢的视频序列对齐,包括下肢对齐信息的小波函数分解和重建,最后,监测结果的膝关节评分方法。系统已完成软件和硬件的设计和实现的方法提取的主要联合点坐标信息的基于神经网络的人体。健康监测算法最终获得了受试者的膝关节健康状况评价体系。通过比较研究对象的实际健康状况,验证了该研究工作的可靠性。实验表明,该监控系统的误差小于10%,和整体误差仅为6%。KSS评分标准的受试者是符合系统的监测和评价,和得分的趋势基本上是相同的。的情况下系统的总体得分低于KSS标准,后与骨科专家沟通和分析。人们猜测它可能是由于受试者的主观估计在测量KSS、和系统监测算法相对严格,更客观。 It is proved that the system designed in this paper can effectively monitor the health of athletes’ knee joint.
1。介绍
如今,大规模发展的运动加剧了国与国之间的竞争,尤其是世界奥林匹克运动的不断发展,竞技体育带来了日益激烈的竞争,所以,在高新技术的快速发展,有必要做好运动员的有效培训,逐步提高运动员的整体运动能力,使运动员更好的运动结果。至于监测运动员体能指标,主要的测试和开发促进身体健康。科学数据训练和分类的过程中,不断提高身体健康的有效测试指标监测数据库系统和缩短差距的运动员的体能储备。的过程中显示体育运动员的竞争性能,有必要刺激运动员的热情培训,充分了解运动员的身体状况,并调整运动员的训练计划(1]。
传统领域的膝关节健康监测,主要研究技术是步态分析,该方法通过研究病人的下肢力线(臀部、膝盖和脚踝)行走的过程中动力学参数的变化,然后量化骨骼系统的健康状况和神经系统的调节能力,它反映了病人的健康。然而,传统的设备笨重的磨损和操作困难,和身体之间有直接接触和监控设备,影响监测结果的主题监测过程在一定程度上。尽管有许多研究对人类构成估计目前基于深度学习,缺乏研究人工膝关节健康通过监测人类下肢力线。聪明的医学发展迅速。在互联网的帮助下,云计算,医疗大数据,等新一代信息技术,建立智能医疗设备系统和平台,通过智能终端上传个人生理健康数据,迅速获得医生的远程指导,传统的医疗服务延伸到社区和家庭健康管理和预防慢性疾病。系统的整体架构如图1。考生的数据不同的体格检查和测试后在互联网/社区医院,如身高、体重、血氧,血常规,心电图可穿戴心电图测量的数据监控装置设计摘要均匀传播到中间件设备。中间件集成所有信号数据,并将其转发给云平台和移动应用程序通过无线传输协议。云平台上的数据是为医生诊断和提出的健康建议。用户和授权的亲戚可以查看自己和亲戚的测试结果通过智能手机应用程序(2]。医疗设备资源和应用程序之间的节点中间件并完成设备和应用程序之间的数据转发。中间件进行接口转发和数据处理在转发的过程中不用担心数据返回的问题。浏览器和Java一起使用节点。js的中间件。节点调用Java后端,发布的接口和HTTP接口节点可以发布到浏览器。前后分离结束,当地的前端开发调用接口将有跨域问题。建立一个本地HTTP服务器节点。js和转发的时候判断URL的访问接口,完全解决了跨域问题在当地的发展。中间件系统位于各种医疗硬件设备,它可以管理多个医疗器械和协调设备资源的调度。同时,中间件系统位于应用程序,它可以响应调用请求的多个应用程序同时意识到调用者的医疗设备的操作和实时健康监测数据的采集,以及HTTP / HTTPS通信技术的访问模式不仅可以使应用程序的平台,兼容各种主流平台,如windows和Android (3]。医学智慧得到快速发展,借助互联网、云计算、等大型医疗数据的新一代信息技术、建筑智能医疗设备系统和平台,通过智能终端上传个人生理健康数据,快速得到医生远程教学,传统的医疗服务延伸到社区和家庭健康管理和疾病预防。
2。文献综述
金和其他设计和实现一个代理系统,可以监控血压,脉搏,呼吸,体温,和其他生命体征,连接到无线传感器(4]。巴普蒂斯塔等人设计和实现远程视频医疗诊断系统,依靠物联网技术,实现医生和医学诊断过程有多功能模式,如在线咨询和视频对话(5]。Shaw和中士设计并开发了一个心电图监测和实现远程监控的智能终端与Android系统(6]。Srba等人认为,通过建立医疗管理系统,基本上可以保证人们的健康问题,然后每个人都可以治疗。随着科学技术的发展,它影响了人们的生活在各方面。为了人民的健康,许多高科技测量仪器(一个接一个出现7]。Kuwabara等人相信这些测量仪器采用先进测量传感器,可以测量和检测人的心率、体温,和睡眠状态,记录人们的生活轨迹,了解人们的健康状况。这种类型的测量仪器通常有蓝牙功能,可以将检测到的数据发送到移动终端,移动终端可以分析接收到的数据,并生成一个更直观的曲线(8]。Wadugodapitiya等人认为,随着移动技术的发展,移动终端设备变得越来越受欢迎,而且价格非常低。目前,手机已成为人们生活的重要组成部分[9]。Knapik和资金认为Android技术的建议,许多手机开发人员已经开始开发Android手机,华为和小米等。健康管理系统设计和开发基于Android平台,以实现基于移动终端的健康管理。同时,该系统还可以处理接收到的数据来分析人体的健康状况(10]。拉等人认为,尽管这些现有的方法在人类健康中发挥一定作用的管理,他们需要花很多时间和金钱,这是难以实现的经济能力较差11]。汽巴等人相信,在体检的概念的发展,在美国超过70%的居民可以享受健康管理服务。卫生服务机构在美国早就提出了健康管理平台相对完美的功能,它不仅可以管理电子病历也预约和购买药物(12]。Selistre等人提出了一套先进的健康管理系统。系统穿一个小型医疗传感器对人体,然后,人类健康数据可以通过移动终端收集。然后,移动终端将分析收集到的数据和判断人体的健康13]。人类的膝盖健康监测系统的总体框架如图2。
在这种背景下,我们设计了一个智能健康监测系统可以实时监测人类生命体征参数的,持续了很长一段时间,开发了一种便携式心电图监测实时监控和分析人类的心电图信号,改善现有的ecg信号的nonreal-time传播健康监测平台。本文所设计的智能健康监护器平台可实时持续监测人类生命体征参数的很长一段时间和传送数据到云平台和移动应用在实时。医生可以监视云平台的数据并将结果反馈到用户的智能手机应用程序显示和保存。用户可以查看自己的健康历史数据通过一个应用在手机上。当一个用户的某些重要特征参数异常,云平台和手机应用程序可以提供实时预警,以便用户能得到及时治疗,具有重要的历史意义的长期监测慢性疾病。
3所示。云平台软件功能流程设计
系统设计使用多服务器分布式体系结构,每个节点是松散耦合的,依赖的基础产品的可靠性和可用性降低,和可伸缩性更好。特别是在应用规模的扩张,边际成本会降低。为了解决资源浪费的缺点和不良的热部署的灵活性,我们使用可伸缩的热部署方法,它可以部署web服务器而不中断的操作,大大提高了开发效率。智能监控系统的主要功能设计在本文中包括接收实时监控数据,动态显示数据,分析的合法性验证数据,历史数据的查询等功能模块,它可以提供一个全面的健康状况检测报告的测量结果显示不同数据的标准参考价值生命体征数据在正常范围内(14]。
3.1。系统需求
Oracle数据库的建设需要澄清的多个功能需求的系统应用环境。的过程中身体健康指数监测,结合体育球的功能特征,我们应该搞好体育球能源的有效的评价指标体系。在体能训练的过程中,教练应该确保一个合理的数据收集、数据,进行综合分析,实现身体健康指数监测数据的有效存储。分析运动员的信息需求,我们应该搞好运动鞋的需求的分析,结合体育球爱好者的实际需要,并实现数据的有效的测试。
3.2。参数设置
运动员信息设置如图3。
运动员的设置个人信息需要确定的姓名,照片,和运动员的来源,以及运动员的年龄和运动水平。身体健康指数监测指数的确定主要是结合一种运动员的竞技能力特征,反映运动员的优点和缺点的物理储备,优化运动员的设置科目。和动员体能发展的过程中,结合一种日常训练的教练,做一份好工作在反映身体健康指标的监测指标。
3.3。数据处理和监测算法
3.3.1。小波分解和重建
由于不可控因素的干扰抖动和环境等人类运动的过程中,髋膝踝关节角度获得的信息进行一定程度的错误,有一个伟大的对膝盖健康监测算法的准确性的影响。为了获得准确的髋膝踝关节运动信息,提高算法的鲁棒性,小波分解是用来过滤运动数据和独立的真正的运动信息的复杂环境。小波分解过程如图4。
小波分解和重建后的原始人类髋膝踝关节运动信号,噪声对有用的运动信号的干扰可以有效地预防,这有助于高精度的分析主题的膝关节健康。
3.3.2。模型建设和监控算法
髋膝踝关节的角度数据显然会改变人体的运动期间,和时间序列的变化可以直接反映膝关节的健康状况。在动态条件下,人体有速度,加速度,周期和频率,它受到其他因素的影响如重心而相互影响,和反映人体的运动过程(15]。简化的人体运动模型由这个系统对人类髋膝踝关节如图5。
在图5人体的躯干由OA表示,人体是由薄熙来的股骨,胫骨的人体是由公元前人工髋膝踝关节的运动状态可以表示为夹角Bo和BC之间夹角树干之间,纵轴代表重心的变化在人类的运动。和可以表示由方程(1)(2)。
在哪里纵轴的单位向量。
人体仿真模型的建设有助于提取奠定基础和适当的运动指标的准确监测算法的实现。膝盖分数是一个直观的指数来评估膝盖受伤的程度,选择治疗方案,评价治疗效果。这是一个问卷评估。研究对象根据其具体情况填写表格;最后,这是交给医生的健康状况作为评价的重要基础课题的膝关节。
系统采用美国膝盖协会评分(KSS)作为参考和指导系统的监测算法。标准评估的整体功能和形状通过膝关节评分和膝关节功能评分,解决了其他膝关节评分标准的缺陷,如不完备和不敏感,更准确地评估自我条件的联合;它能反映主体的实际健康状况的膝关节最大程度(16]。
指KSS标准并结合非接触系统的特点,本文提取和整合了弯曲变化,在扩展,髋膝踝关节运动角度,加速度,和其他相关的动态参数监测算法和获得的指数函数监测系统评价膝关节的健康状况,如公式(所示3)
在哪里是锻炼的持续时间,练习完成的数量吗时间,是加速度的运动过程,和相关的评分方法的监测系统,是最后的监测结果评分,系统根据KSS评分分为四个水平标准:< 60点很穷,≥60 ~≤69点是可以接受的,≥70 ~≤84点是好的,和≥85 ~≤100点是优秀的。
根据科学knee-scoring标准,系统设计一个监控算法符合医学理论实现量化的目标健康程度的膝关节是传统的可穿戴方法。最后,健康监测算法获得的视觉反馈给受试者(17]。
4所示。实验结果和分析
为了验证人体膝盖健康监测系统研究了可以监视膝盖健康,本文测试系统。为了尽可能减少外部干扰,削弱其他因素可能影响监测结果,测试网站在洁净室具有良好的光18]。在测试中,受试者需要遵循模拟走健康的人体模型,蹲,腿弯曲,和其他相关运动和保持一致的运动模型尽可能。考虑人类的健康状况差异膝关节不同的年龄和性别,本文将测试几个随机选择的主题和一些科目的信息如表所示1。
在表1主题1和6没有主题相关的膝盖疾病,都有日常锻炼的习惯;没有主题。2有偶尔的不舒服症状在他老年膝关节由于平时很少参与体育锻炼活动;科目3 ~ 5没有良好的体能和膝盖疾病相关,但也缺乏日常锻炼。上述科目没有其他与健康有关的疾病,能够过上正常生活之外的测试周期。
通过相关测试受试者的膝盖健康监测表1多个组的数据波形的主题。现在,髋膝踝关节运动数据的1和2是摘录,如图5和6。数据5和6显示对象的膝盖健康监测过程1和2,分别的波形代表了运动的重心,也就是说,运动变化之间的夹角铅垂线和主干;B代表运动信号小波分解和重建后取得的;C代表了实时运动信号的膝关节,所形成的夹角的运动主题的臀部、膝盖、脚踝;D代表运动信号小波分解和重建后的C。它可以发现信号小波分解和重建平滑后,减少了信号的抖动和毛刺,也就是说,它可以有效地抑制噪声干扰产生过程中运动(19- - - - - -21]。
根据数据之间的比较6(b)和7(b),可以看出信号峰值图6(b)更加稳定,这表明主题1的重心可以协助在监控过程中髋膝踝关节运动;比较图6与图(d)6(d),可以看出,髋膝踝关节运动信号图6(d)比在图平滑7(d)。通过两个学科的简单运动波形的分析,结果表明,运动完成课题1膝盖并期间优于2。课题完成后的测试膝盖健康监测系统,有些科目的膝关节健康监测结果,如表所示2(22- - - - - -24]。
在表2,匹配度之间的运动符合主题和仿真模型。与系统的监测结果相比,它的评价结果可以看出主题1和主题6高,主题2最低的评价结果,虽然科目3 ~ 5的评价结果是相对稳定的,分数是在正常范围内,这是高度一致的每个主题的膝盖健康状况(25]。在上述六个科目进行KSS标准自测和比较系统的监测情况,结果如图8。从图8,可以看出系统监控误差在10%,整体误差仅为6%,KSS评分标准的受试者是符合系统的监测和评价,和得分的趋势基本上是相同的。的情况下系统的总体得分低于KSS标准,通过交流与骨科专家和分析,推测它可能是主体的主观估计的结果在测量KSS、和系统监控算法相对严格的和更客观的26]。专家们还指出,只要偏差控制在5%左右,系统的监测结果可以取代传统的评价方法。总结,评价结果的非接触人体膝盖健康监测系统设计摘要非常类似于KSS标准,可以很容易地,迅速、有效地获得主体的膝盖健康状况,从而提供了一个新的工具来监控人类膝盖健康(27]。
5。结论
通过研究人工膝关节的健康状况,提出了一个运动员膝关节健康监测系统基于云计算。系统完成软件和硬件的设计,实现了人体主要关节的坐标信息提取方法点基于神经网络,关注的是小波分解和重建髋膝踝关节运动数据,研究和设计了人类的膝盖健康监测算法,最后获得主体的膝盖健康状况评价体系。的可靠性验证本研究通过比较受试者的实际健康状况,因此系统可以作为评价参考医务人员或自己的膝盖健康监测。在未来,在当前研究的基础上,通过长期数据的收集和积累,风险预测因素与潜在疾病事件的函数可以进一步扩大开发智能健康监测系统的应用领域,提供科学有效的依据慢性病的预防和治疗。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。