基于智能結構的BIA人體健康測評系統研究與設計

（寶雞文理學院,寶雞,721016）

基于智能結構的BIA人體健康測評系統研究與設計

盧 虎

（寶雞文理學院,寶雞,721016）

建立人體健康測評系統，其涉及的人體數據指標多、影響因素大。因此，運用智能特征建模與專家系統相結合的方式，建立人體健康的評價系統，同時運用生物 電阻抗技術，對相關指標的成分進行計算分析，從而得出人體的相關生理參數，在通過智能系統，分為決策和測評兩個不同的層次，在決策層則通過定義有限的狀態，從而最終確定系統所處的狀態。

智能結構；健康測評系統；生物電阻抗

1 健康測評系統模型構建

通過BIA技術，采用對人體進行全段、分段測量相結合的方式，從而測定人體整體的無機鹽、脂肪和蛋白質含量以及脂肪在不同部位的分布等指標。

如圖1 所示，根據人群的不同的特征，按照性別分為男、女；按照年齡分為中、青、老。通過人體健康測評系統，測定不同人體蛋白質、脂肪、無機鹽等的含量，從而得出人體的健康狀況和健康的趨勢。

因此，需對上述變量進行定義:

①T代表人體健康評價的肥胖程度、人體健康狀態以及營養狀態。

T=(TT=(T1,T2,T3)

其中T1代表肥胖程度，

T2代表營養狀況，

T3代表健康變化趨勢。

②P代表 人體健康評價的子因素集

在系統的設計中，根據測定因素的不同，設定不同的子因素集。而該系統子因素集主要包含人體BMI、脂肪分布、無機鹽含量、人體脂肪含量、蛋白質含量、營養元素變化、脂肪含量變化。

P=（P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7）

同時，人體的肥胖因素主要取決于BMI值、脂肪含量和脂肪的分布值；人的營養狀態主要與無機鹽和蛋白質的含量有關；人體健康指標主要與脂肪分布和營養元素的變化有關。

③對人群的特征進行定義

B=（B1，B2）

B1代表年齡，B2代表性別

其中B1中的年齡又分為老、中、青。B2則分為男、女。

2 智能結構健康測評模型構建

圖2 智能測評模型結構圖

基于人體健康測評系統基礎上，運用專家系統進行智能結構模型構建。

構造智能結構的健康測評模型，主要是將模型分為功能層和運行層。而作為系統基礎的知識庫、規則集以及相關的數據庫我們則劃分為決策層和測評層進行分層遞 階并行 耦合方式 。

通過對模型構造圖，對決策層，主要通過MR A監測器對基本信息元的輸入，通過知識庫K B A，推測得出測評所適合的測評方式，對模式進行最后的選擇，如人群分類；對測評層則主要通過決策層的策略方案的選擇，對相關的數據進行定性和定量的分析，從而提取出人體的多評價模式的特征，如人體脂肪變化等值。

3 基于智能結構的BIA人體健康測評系統設計

對整個系統采用整體法和分段測量的方式結合進行，從而通過生物電阻測量技術，按照現階段的對人體健康的評價指標建立上述模型。同時將整個系統分為五個步驟：

狀態1 ：等待檢測

狀態2 ：運用生物電技術進行測量，并計算出人體的成分、B MI值以及脂肪比例；

狀態3： 進行分段的生物電阻抗實驗測量，從而計算得出人體內脂肪和皮下脂肪的比例。

狀態4：進行時序分析，從而得出人體的成分的變化。

狀態5 ：結束測試

最后通過狀態的轉換從而實現決策層和測評層的耦合，而決策層和側評層每部分的構建原理如下：

3.1決策層

（1）MRA監測器功能定義

其主要的功能是通過對評價對象的定義，向系統輸入相關信息進行測評適合的模式的選擇并將其投入到評價器中。其定義評價對象特征為：S=P*B (1)

（2）KBA功能定義

該功能主要是通過構造有限狀態機，同時根據監測器和評價器的結果的輸出，從而實現健康測評系統的狀態轉移以及策略的選擇。按照定義，可以將其定義一個五元組：

M=(Q,Σ,δ,q,F)

其中Q表示橫坐標中的①-⑤ 的全部過程，包括信號開始到測評結束；Σ表示縱坐標中的全部過程，包括測評信號開始到人體營養狀態趨勢再到測評結果輸出；δ表示狀 態轉移函數；q 表示等待測評 ；F表示測評結束。

（3）ERA功能定義

該模塊主要是將決策層和測評進行轉換，從而獲得測評層需要輸出的相關的狀態機輸入的信息，其中一個則將人群的基本信息映射到測評層中的知識庫，用于專家庫的最后選擇；另外的則映射到評價層中的監測器中，用于測定人體的成分的模式選擇。

3.2測評層功能定義

根據上述的測評層其所處的不同的五個狀態，進行具體的執行，通過測量分析，將信息反饋到決策層，同時輸出測評的結果，并根據現代醫學的評價的指標進行健康的評價。

(1) 監測器MBB：

該模塊主要是根據決策層的信息，對基本信息進行測量分析，從而將結果輸入到KBB中。

(2)知識層KBB

該模塊主要是運用模糊的層次結構進行分析，同時運用定性和定量的方式將其結果進行分析，從而實現多目標的人體健康評價問題提供最簡便的方式。

（3） 評價器 E RB

該模塊主要是通過反饋測評層在整個的測評過程中的信息到決策層，同時在測評結束后，輸出相關的測評的結果。

圖1 人體健 康測評體系層次分析結構

4 健康評價專家庫建立舉例

根據上述的模型，結合現代醫學關于健康指標，需要制定不同的健康評價的專家庫，從而有利于決策測的判斷和輸出相應的結構。以現階段的青年男性的健康指標為例子，制定健康、不健康和亞健康的指標。

5 結論

通過以智能結構為基礎的建模方法方面入手，同時結合專家系統，建立了一種針對人體不同生理指標的人體健康測評系統。同時針對在評價中出現的多因素、龐大數據的等問題，通過建立決策和測評兩個層次進行處理，并針對系統中出現的參數，進行定性和定量的分析，解決了人體建模中出現的不容易建立模型的問題。在通過運用BIA技術，進行整體和分段的測量，并結合現代醫學指標，進行評測，具有很大的實用性。

[1] 賀杰，漆正堂．生物電阻抗技術建立運動人體特征性參數相關模型的價值[J]_中國組織工程研究與臨床康復，2008，12(26)：5127—5130

[2] 羅仕強，田華，黃華．基于單片機的生物電阻抗頻譜測量系統[J]．現代電子技術，2009，32(12)：146—148，151．

BIA human health research and design evaluation system based on smart structures

Lu Hu
(Baoji University of Arts and Sciences，Baoji，721016)

A human health assessment system,which involves human data indicators,large factors. Therefore,the use of intelligent features of modeling and expert system combination,establish human health evaluation system,while the use of bioelectrical impedance technology,the composition of the relevant index calculation and analysis,to arrive at the relevant physiological parameters of the human body,through intelligent system,divided into decision-making and evaluation of two different levels,in decision-making through a limited definition of the state,which ultimately determine the status of the system.

smart structures；human health research；impedance technology