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COVID-19后遗症康复治疗系统的研究与设计

2024-06-03 49 上传者：管理员

摘要：为帮助缓解新型冠状病毒肺炎患者的后遗症困扰，本文开发了一款基于Android平台和数字疗法的COVID-19后遗症康复治疗系统。该系统结合了计算机软硬件技术、开发平台应用以及算法设计框架，具有为患者提供个性化的康复治疗方案的功能。测试结果表明，该系统基本达到了设计要求。

关键词：
COVID-19
后遗症
应用程序
康复训练
新型冠状病毒肺炎
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1、引言

自新型冠状病毒肺炎（Corona Virus Disease2019,COVID-19）暴发以来，COVID-19肺炎疫情在全球持续蔓延，给各国人民生命安全和身体健康带来巨大威胁。随着治愈人数的增加，康复浪潮带来了大量有COVID-19后遗症的患者，其中呼吸功能障碍、躯体功能障碍以及心理功能障碍是主要症状[1]。部分COVID-19患者在康复后会出现一系列的后遗症[2]，如呼吸困难、疲劳、肌肉疼痛、心理障碍等[3,4,5]。这些症状严重影响了患者的生活质量[6]。何姿蓉等指出功能锻炼是肺康复的最重要手段，患者可进行游泳、步行、高尔夫等锻炼方式进行肺康复。临床常用的传统功法也属此类，包括太极拳、易筋经等[7]。因此，探索一种新型、便捷、高效的康复治疗方法，对于改善COVID-19后遗症患者的健康状况具有重要意义。美国食品与药品监督局（FDA）在2017年9月批准了Pear Therapeutics的ReSET，使其成为第一款处方数字疗法[8]。随着移动互联网技术的快速发展，基于移动平台的数字疗法逐渐成为一种新兴的康复治疗手段[9]。

本文将数字疗法应用到COVID-19后遗症康复治疗中，开发一款基于数字疗法和Android平台的COVID-19后遗症康复治疗系统[10]。运用安卓系统手机移动终端将COVID-19后遗症患者康复治疗的相关内容设计成手机应用程序（Application,APP），为帮助COVID-19患者正确缓解COVID-19后遗症的影响，减轻患者的心理负担提供一定的支持。

2、功能模块设计

2.1系统功能模块

本系统主要由首页、消息、资讯、我的等四个主要界面构成。首页功能主要包括睡眠监测、中医治疗和医生咨询等，消息功能可以进行医患之间的沟通，资讯功能会提供一些小知识。系统功能模块如图1所示。

2.1.1数字疗法原理

数字疗法的核心，是通过高度智能化的医疗软件来驱动对特定疾病的预防、治疗和管理[11]。数字疗法可以单独使用，也可以与药物、医疗器械或其他疗法配合使用。从产品形态上来说，数字疗法的核心是计算机软件。它可以搭配硬件使用，但核心功能是由软件来驱动的。数字疗法原理如图2所示。

图1 系统功能模块图

图2 数字疗法原理图

2.1.2软件主界面设计

主页设计流程如图3所示。

2.2系统总体架构

本系统采用客户端-服务器架构，其中Android客户端负责用户交互和数据展示，服务器端负责数据处理、模型训练和康复计划生成。

2.2.1算法框架

算法框架是系统的核心，主要包括数据处理、特征提取、模型训练和预测决策四个部分。

(1）数据处理：对从Android客户端收集的患者数据进行清洗、整合和标准化处理，确保数据的质量和一致性。

(2）特征提取：从处理后的数据中提取关键特征，如患者的生理指标、心理评估结果、康复进展等，用于后续的分类和预测。

(3）模型训练：利用机器学习算法（如支持向量机、随机森林、深度学习模型等）对提取的特征进行训练，构建康复评估模型和康复计划制定模型。

(4）预测与决策：根据训练好的模型，对患者的康复情况进行预测，并生成个性化的康复计划。

图3 主页设计流程图

2.2.2程序框架

程序框架包括Android客户端程序和服务器端程序两部分[12]。

客户端（Client）程序框架：

(1）用户交互模块：提供用户界面，方便用户使用和查看。

(2）数据通信模块：负责与服务器端进行网络通信，实现数据的上传和下载。

(3）本地存储模块：在客户端本地存储患者的个人信息和数据，随时查看和修改。

图4 部分伪代码

图5 部分伪代码截图

服务器（Server）端程序框架：

(1）数据处理模块：对从客户端接收的数据进行处理和存储。

(2）模型训练模块：调用算法框架中的模型训练功能，对收集的数据进行训练，更新康复评估模型和康复计划制定模型。

(3）康复计划生成模块：根据算法框架的预测结果，生成个性化的康复计划，并发送给客户端。

2.2.3计算机软硬件与开发平台

本系统采用Android Studio作为开发平台，使用Java或Kotlin作为编程语言。服务器端采用高性能的计算机硬件和Linux操作系统[13]，确保数据处理和模型训练的高效性。

2.2.4部分核心代码

图4和图5给出了部分代码。

2.3首页功能

首页功能有睡眠监测、中医治疗、食疗疗法、医生咨询、睡眠记录、病情记录、舒眠放松、康复训练共八个模块。首页功能界面如图6所示。

图6 首页功能界面

(1）睡眠监测。

首先用户在睡觉前点击开始按钮，然后便开始计时，等到睡眠结束后，再点击停止按钮，结束计时。

(2）中医疗法和食疗疗法。

该功能含有关于针灸和按摩的信息。用户可以从中了解一些简单、可单人操作的按摩方法。中医疗法界面如图7所示，食疗疗法界面如图8所示。

图7 中医疗法界面图

图8 食疗疗法界面图

(3）睡眠记录。

用户可以通过监测睡眠数据，提供适合自己的舒眠方案。

(4）病情记录。

用户可以在此功能中记录自己每天的情绪情况、心率、呼吸频率、体温、训练状况、其他症状等信息。

(5）康复训练。

用户可以通过呼吸训练方案，增强肺部的气体交换能力，提高肺功能。康复训练界面如图9所示。

图9 康复训练界面图

2.4资讯功能

资讯功能会不定期的推送一些生活小妙招和关于COVID-19、COVID-19后遗症的最新消息。资讯功能界面如图10所示。

图1 0 资讯功能界面图

3、结语

目前市面上没有更好的App来解决COVID-19后遗症造成的精神疾病问题。本文将睡眠的监测、通过食疗和中医理疗以及通过听舒缓音乐的方式结合在一起，共同对COVID-19后遗症造成的精神疾病问题进行康复治疗，具有很强的创新性。数字疗法可以根据患者的具体情况，制定个性化的康复治疗方案。通过对患者的病情、身体状况、康复需求等方面进行评估，数字疗法可以为患者提供更加精准的康复治疗方案，从而提高治疗效果。

参考文献:

[2]张东云,Rass V.COVID-19肺炎确诊一年后的神经系统后遗症.中国康复,2022,37(08):492

[3]张丽秀,杨海淼,邓乔幻,等.新型冠状病毒肺炎后遗症治疗研究进展.长春中医药大学学报,2023,39(06):687-693

[4]薛建华,徐德武,单雪晴,等.COVID-19康复者的常见长期后遗症研究进展及健康管理对策建议.华南预防医学,2024,50(02):191-194,198

[5]傅昭仪.大批患者出现COVID-19后遗症,或造成大脑损伤.人人健康,2022(09):15-16

[6]郭楠,姚雅萍,王冠珍,等.“长COVID-19”综合征的研究进展.传染病信息,2023,36(05):450-457

[7]何姿蓉,彭洪莲,金荣疆,等.传统功法在慢性阻塞性肺疾病肺康复中的运用.社区医学杂志,2014,12(16):72-73

[8]动脉网.中国数字疗法行业白皮书:从定义､分类到价值探讨

[9] 姚恒美.全球数字疗法发展态势研究.竞争情报,2022,18(02):57-63

[10]动脉网.《中国数字疗法白皮书2.0》:从研发到商业全流程的挖掘

[11]江潇,张春青,戎善奎,等.数字疗法软件产品分类管理研究.中国医疗器械杂志,2023,47(05):482-486

[12]黄明月.基于安卓系统的APP开发技术.电子技术与软件工程,2018(08):56

[13]赵宏轩.基于安卓操作系统下应用软件的开发研究.中国新通信,2018,20(13):102

基金资助:2023年皖南医学院省级大学生创新创业训练项目“基于数字疗法和Android平台的COVID-19后遗症康复治疗系统的设计与研究”(No.S202310368127);2023年皖南医学院省级大学生创新创业训练项目“基于深度学习的心电分类算法和识别系统的实现”(No.S202310368134)资助;

文章来源:叶晓龙,宛楠,沈志远,等.COVID-19后遗症康复治疗系统的研究与设计[J].福建电脑,2024,40(06):77-81.