基于生理健康指数的人体健康评价方法

基于生理健康指数的人体健康评价方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于生理健康指数的人体健康评价方法，包括如下步骤：S1、对待评价人体进行测量，得到选定人体指标的实际测量值；S2、对各指标的实际测量值进行归一化处理，得到各指标的归一化值；S3、对各指标分配权重；S4、确定年龄、性别权重函数；S5、通过线性加权得到LW指数，再通过调整TOPSIS模型得到TOPSIS指数，最后指数加权得到人体的生理健康LW&TOPSIS指数。本发明将多个反应人体健康状况的生理参数指标值进行有效的融合，并通过人体健康指数的方式给出健康评价结果，不但使人体健康状态的评价结果更加简单和直观，而且给出的评估结果可以使非专业人员清晰、明确地了解自身健康状况，对人体相关生命活动的调整甚至疾病的预防甚至治疗有重要指导意义。
【专利说明】
基于生理健康指数的人体健康评价方法
技术领域
[0001 ]本发明属于人体健康评价技术领域，具体涉及一种基于生理健康指数的人体健康 评价方法。
【背景技术】
[0002] 随着人们医疗保健意识的提高，人们越来越注重身体健康。华盛顿大学、南加州大 学和科罗拉多大学的联合研究表明，随着未来几十年老龄化的发展，对于人体健康状态的 评估变得越发重要。与此同时，随着医学的不断进步，越来越多的人逐渐将关注点从后期的 诊断治疗逐渐地向前期的预防方向推移。
[0003] 基于目前生物医学领域的研究现状可知：人体的体重指数(BMI )、体温、血压、血 月旨、血糖、红细胞数以及白细胞数等生理参数对人体健康状况有着重要的影响。但目前的医 疗机构以及相关的健康机构仅仅局限于提供各个人体指标参数的监测值，所提供的监测值 也是供医疗人员阅读的最原始的专业数据，对于没有太多临床经验的医学工作者以及非专 业人员而言，很难根据这些未经过处理的专业数据简单、直观、准确地了解人体当前的健康 状况。

【发明内容】

[0004] 针对上述现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种基于生理健康 指数的人体健康评价方法，本评价方法整合了目前用于评估人体健康状况的体重指数 (BMI)、体温、血压、血脂、血糖、红细胞数以及白细胞数等人体生理参数信息，通过信息融合 方式给出人体健康指数，有效地削弱了传统基于单个参量评估所引起的误差，既可以使得 单一个体用户能够实时了解其身体的健康状况，也可以实现大密度某特征群体性的身体健 康状况分类筛选，同时避免了对大型远程医用服务器或者数据库的过分依赖。本评价方法 简单可靠，可有效提高人体健康评价方法的实用性、有效性以及特殊环境下的适用性。
[0005] 为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
[0006] -种基于生理健康指数的人体健康评价方法:基于生理健康指数的人体健康评价 方法，其包括如下步骤：
[0007] Sl、选定人体指标，对待评价人体按照选定的η个人体指标进行测量，得到选定人 体指标的实际测量值；
[0008] S2、对步骤Sl中得到的各个指标的实际测量值进行归一化处理，得到各个指标的 实际测量值的归一化值；
[0009] S3、对步骤Sl中的每个指标分配权重；
[0010] S4、确定年龄、性别权重函数；
[0011] S5、通过线性加权得到人体的生理健康LW指数；
[0012] 或者通过调整TOPSIS模型得到人体的生理健康TOPSIS指数；
[0013] 或者通过线性加权得到人体的生理健康LW指数，并通过调整TOPSIS模型得到人体 的生理健康TOPSIS指数，最后指数加权得到人体的生理健康LW&TOPSIS指数。
[0014] 作为本发明的优选方案，具体步骤如下：
[0015] Sl、对待评价人体进行测量，得到肺活量、握力、红细胞数、反应时、台阶测试、体重 指数(BMI )、血糖、心率、血压、血脂、白细胞数和骨密度共12个指标的数值，此时η = 12，并设 i为按照前述顺序排列的第i个指标的序号；
[0016] S2、对步骤Sl中得到的各个指标的数值进行归一化处理，
[0017] 其中，所述肺活量、握力或台阶测试的数值采用升半梯形分布函数进行归一化处 理，所述升半梯形分布函数的公式如下：
[0018]
(1)
[0019] 式(1)中，
[0020] X1为待评价人体肺活量或握力或台阶测试的实际测量值，
[0021] β;(1)为预设的肺活量或握力或台阶测试的下限阈值，
[0022] <2>为预设的肺活量或握力或台阶测试的上限阈值，
[0023] A(X1)为待评价人体肺活量或握力或台阶测试的实际测量值归一化后的值；
[0024]所述反应时的数值采用降半梯形分布函数进行归一化处理，所述降半梯形分布函 数的公式如下：
[0025 (2)
[0026」 式（2)中，
[0027] X4为待评价人体反应时的实际测量值，
[0028] ?^2)为预设的反应时的下限阈值，
[0029] af为预设的反应时的上限阈值，
[0030] f4 ( X4 )为待评价人体反应时的实际测量值归一化后的值；
[0031] 所述红细胞数、体重指数(BMI)、血糖、心率、血压、血脂、白细胞数和骨密度共8个 指标的数值采用梯形分布函数进行归一化处理，所述梯形分布函数的公式如下：
[0032]
[0033] 式（3)中，
[0034] X1为上述8个指标中的第i个指标的实际测量值，
[0035] A(X1)为第i个指标的实际测量值的归一化后的值，
[0036]
、别为上述8个指标中的第i个指标的极限低值、下限阈值、上限 阈值和极限高值；
[0037] S3、对步骤Sl中的每个指标预先分配权重，每个指标的权重值设置在1~100之间； 将各个指标的权重进行归一化计算，计算公式如下：
[0038]
(4)
[0039] 式(4)中，
[0040] Wi '为归一化后的12个指标中的第i个指标的权重，
[0041 ] Wi为第i个指标的权重，
[0042] η为指标的个数，η = 12，
[0043]
表示所有指标的权重之和；
[0044] S4、确定年龄权重函数和性别权重函数，[0045] 甘 cb 年齡is?宙 Mrfth 彳 + 替.
[0047] 式（5)中，[0048] y为年龄，
[0046] (5)
[0049] g(y)为年龄权重函数，
[0050] b(1)，b(2)，b(3)分别为少年与青年临界年龄，青年与中年临界年龄，中年与老年临界 年龄；
[0051 ] A1，1，厶2分别为少年权值、青年或中年权值的最小值、老年权值；
[0052]所述性别权重函数的计算公式如下： _3]
(6；)
[0054] 式(6)中， 「1 性別为Uj
[0055] z为性别对应值，Z = ^ , 性別乂/女'
[0056] h( z)为性别权重函数；
[0057] S5、待评价人体的生理健康LW指数按照如下公式进行计算：
[0058]
(?)
[0059] 式(7)中，
[0000] Fi (X，y，z)为待评价人体的生理健康LW指数，
[0061] X=(X1，X2,…，X11，X12)为指标向量；
[0062]待评价人体的生理健康TOPSIS指数按照如下公式进行计算：
[00631
(8)
[0064]式（8)中，
[0065] F2(x，y，z)为待评价人体的生理健康TOPSIS指数，
[0066] ；)为待评价人体的第i个指标的健康标准值；
[0067] 待评价人体的生理健康LW&T0PSIS指数按照如下公式进行计算：
[0068]
(9)
[0069]式（9)中，
[0070] F(x，y，z)为待评价人体的生理健康LW&T0PSIS指数，
[0071] μ!以2分别为人体的生理健康LW指数权重、人体的生理健康LW&T0PSIS指数权重。
[0072] 优选的，步骤S3中，肺活量的权重值为60，体重指数(BMI)的权重值为70，反应时、 握力、台阶测试、心率、血糖的权重值均为80，骨密度的权重值为90，血压、血脂、红细胞数、 白细胞数的权重值均为100。
[0073] 优选的，步骤S4中，Ai = 1.02，A2 = 1.03，bw = 14，l^2) = 34，bw = 60。
[0074] 优选的，步骤S5中，μι = 0 · 8，μ2 = 0 · 2，fi(xi*) = f6(X6*) = 0· 8，f2(X2*) = f4(X4*)= f5(x5*) = f7(x7*) = f8(x8*) = 0.9 , f 3 ( X3* ) = f 9 ( X9* ) = f 10 ( X10* ) = f 11 ( Xll* ) = f 12 ( X12* )= 0.98 〇
[0075] 本发明的有益效果在于：
[0076] 1)本发明将多个反应人体健康状况的生理参数指标值进行有效的融合，并最终通 过人体健康指数的方式呈现出健康评价结果，不但使人体健康状态的评价结果更加简单和 直观，而且给出的评估结果可以使非专业人员清晰、明确地了解自身健康状况，从而对人体 相关生命活动的调整甚至疾病的预防甚至治疗有重要指导意义。
[0077] 2)本发明对不同的人体生理参数指标采用了不同的权重，即指标的权重根据指标 的重要程度进行相对应的设置，并且没有权重总和为1的限制，从而能够使对人体健康状况 影响较大的指标更加凸显出来。作为一个思路，对于不同的地区的人群，由于生活习惯、行 为习惯等的影响，可以选择不同的人体生理参数指标，并针对选定的指标设定适应地区特 征的权重，从而使得本发明中的评价方法能够得到更为科学的评价结果。
[0078] 3)同样的，本发明的计算公式中设置有年龄权重函数和性别权重函数，从而本发 明将年龄和性别的影响纳入健康评价体系，针对不同年龄段乃至不同性别的人群，本评价 方法均可以给出科学的评价结果。
[0079] 4)与人工神经网络评价方法以及模糊评价方法相比，本发明中的技术方案不需要 大量的先验数据进行样本学习，不但能准确地对人体健康状态进行评价，而且提高了对人 体健康状态的评价效率。
[0080] 5)本发明给出了三种人体生理健康指数，分别为生理健康LW指数、生理健康 TOPSIS指数以及生理健康LW&T0PSIS指数，每一种健康指数的满分均为100分，分数越高则 显示人体越健康，符合大众的常规认知习惯，从而便于非专业人员直观地了解自己的身体 健康程度。
【附图说明】
[0081 ]图1为升半梯形分布函数示意图。
[0082]图2为降半梯形分布函数示意图。
[0083]图3为梯形分布函数示意图。
[0084]图4为年龄权重函数示意图。
【具体实施方式】
[0085] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描 述。
[0086] Sl、对待评价人体进行测量，得到肺活量、握力、红细胞数、体重指数(BMI )、反应 时、血糖、台阶测试、心率、血压、血脂、白细胞数和骨密度共12个指标的数值，此时n = 12,并 设i为按照前述顺序排列的第i个指标的序号，即参见表1:
[0087]表 1
[0089] S2、对步骤Sl中得到的各个指标的数值进行归一化处理，
[0090]其中，所述肺活量、握力或台阶测试的数值采用升半梯形分布函数进行归一化处 理，所述升半梯形分布函数的公式如下：
[0091] (1)
[0092」 式（1)中，
[0093] X1为待评价人体肺活量或握力或台阶测试的实际测量值，
[0094] %(1)为预设的肺活量或握力或台阶测试的下限阈值，
[0095] α;(2)为预设的肺活量或握力或台阶测试的上限阈值，
[0096] A(X1)为待评价人体肺活量或握力或台阶测试的实际测量值归一化后的值；
[0097] 所述反应时的数值采用升半梯形分布函数进行归一化处理，所述降半梯形分布函 数的公式如下：
[0098] (2)
[0099] 式（2)中，
[0100] X4为待评价人体反应时的实际测量值，
[0101] <2)为预设的反应时的下限阈值，
[0102] 为预设的反应时的上限阈值，
[0103] f4 (Χ4)为待评价人体反应时的实际测量值归一化后的值；
[0104]所述红细胞数、体重指数(BMI )、血糖、心率、血压、血脂、白细胞数和骨密度共8个 指标的数值采用梯形分布函数进行归一化处理，所述梯形分布函数的公式如下：
[0105]
[0106] 式（3)中，
[0107] X1为上述8个指标中的第i个指标的实际测量值，
[0108] A(X1)为第i个指标的实际测量值的归一化后的值，
[0109]
^别为上述8个指标中的第i个指标的极限低值、下限阈值、上限 阈值和极限高值；
[0110] S3、对步骤Sl中的每个指标预先分配权重，其中肺活量的权重值为60，体重指数 (BMI)的权重值为70，反应时、握力、台阶测试、心率、血糖的权重值均为80，骨密度的权重值 为90,血压、血脂、红细胞数、白细胞数的权重值均为100;将各个指标的权重进行归一化计 算，计算公式如下：
⑷
[0112] 式(4)中，
[0113] Wi '为归一化后的12个指标中的第i个指标的权重，
[0114] Wi为第i个指标的权重，
[0115] η为指标的个数，η = 12，
[0116]
I示所有指标的权重之和；
[0117] S4、确定年龄权重函数和性别权重函数，
[0118] 其中年龄权重函数的计算公式如下：
[0119]
[0120] 式(5)中，
[0121] y为年龄，
[0122] g(y)为年龄权重函数，
[0123] b(1)，b(2)，b(3)分别为少年与青年临界年龄，青年与中年临界年龄，中年与老年临界 年龄；
[0124] A1，1，厶2分别为少年权值、青年或中年权值最小值、老年权值；
[0125] 本发明实施例中的△1=1.02，厶2=1.03，13(1) = 14，13(2) = 34，13(3) = 60，各年龄段的临 界年龄参见表2:
[0126] 表2
[0132] h( z)为性别权重函数；
[0133] S5、待评价人体的生理健康LW指数按照如下公式进行计算：
[0134]
[0135] 式(7)中，
[0136] Fi (X，y，z)为待评价人体的生理健康LW指数，
[0137] Χ=(Χ1，Χ2, · · ·，X11，X12)为指标向量；
[0138] 待评价人体的生理健康TOPSIS指数按照如下公式进行计算：
[01391
[0140] 式(8)中，
[0141] F2(x，y，z)为待评价人体的生理健康TOPSIS指数，
[0142] <为待评价的第i个指标的健康标准参考值；
[0143] 待评价人体的生理健康LW&T0PSIS指数按照如下公式进行计算：
[0144]
(9)
[0145] 式(9)中，
[0146] F (X，y，z)为待评价人体的生理健康LW&TOPSI S指数，
[0147] 别为人体的生理健康LW指数权重、人体的生理健康LW&T0PSIS指数权重。yi =0.8 ,μ2 = 0.2〇
[0148] 本发明中选定的12个指标的说明如下：
[0149] 表1本发明中的健康评价指标构成

[0154] 结合上表，本发明中的所述评价指标中的预设的肺活量下限阈值，男性为2800毫 升，女性为2000毫升，预设的肺活量上限阈值男性为3500毫升，女性为2500毫升；
[0155] 预设的握力下限阈值为22kg，预设的握力上限阈值为35kg;
[0156] 预设的红细胞数，女性的极限低值为3.0\1012/1，下限阈值为3.5\10 12/1，上限 阈值为5.0 X 1012/L，极限高值为6.0 X 1012/L;男性的极限低值为3.2 X 1012/L，下限阈值为 4.0 X IO1Vl，上限阈值为5.5 X IO1Vl，极限高值为6.5 X IO1Vl;
[0157] 预设的反应时，女性的极限低值为0.86,下限阈值为0.58,上限阈值为0.46,极限 高值为0.40;男性的极限低值为0.78，下限阈值为0.54，上限阈值为0.44，极限高值为0.39; [0158]预设的台阶测试下限阈值，男性为41.3,女性为37,预设的肺活量上限阈值男性为 52.1，女性为 52.3;
[0159] 预设的体重指数(BMI)极限低值为14.85kg/m2,下限阈值为18.56kg/m2,上限阈值 为 24.16kg/m2，极限高值为 28.99kg/m2;
[0160] 预设的空腹血糖的极限低值为lmmol/L，下限阈值为3.9mmol/L，上限阈值为 6.0mmol/L，极限高值为 50mmol/L;
[0161] 预设的心率的极限低值为30次/分，下限阈值为60次/分，上限阈值为100次/分，极 限高值为200次/分；
[0162] 预设的血压中的收缩压的极限低值为30mmHg，下限阈值为89mmHg，上限阈值为 119mmHg，极限高值为3 0 OmmHg;预设的血压中的舒张压的极限低值为2 OmmHg，下限阈值为 58mmHg，上限阈值为89mmHg，极限高值为160mmHg;需要说明的是，由于血压分为收缩压和舒 张压，因此对于血压指标采用梯形分布函数进行归一化处理时，应当分别对收缩压和舒张 压采用梯形分布函数进行归一化处理，然后对收缩压和舒张压归一化后的数值进行加和后 取其平均值，再将所得平均值用于生理健康LW指数、TOPSIS指数以及LW&T0PSIS指数的计算 中即可。
[0163] 预设的血脂的极限低值为104mg/dL，下限阈值为130mg/dL，上限阈值为159mg/dL， 极限高值为190mg/dL;
[0164] 预设的白细胞数的极限低值为3.0 X 109/L，下限阈值为4.0 X 109/L，上限阈值为 10 · 0 X 109/L，极限高值为 12 X 109/L;
[0165] 预设的骨密度的极限低值为-1.2,下限阈值为-1.0,上限阈值为1.0,极限高值为 1.2。
[0166] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0167] 实施例1
[0168] 某男，38岁，肺活量，握力，红细胞数，反应时，台阶测试，体重指数，血糖，心率，舒 张压，收缩压，血脂，白细胞数，骨密度等12个指标的实际测量值分别为4000mL，42kg，5 X 1012/L，0.4,66,19kg/m2，4· 5mmal/L，70次/每分，80mmHg，IOOmmHg，140mg/dL，6 X 109/L， 0.5。他的生理健康LW指数为99.8717，TOPSIS指数为100，LW&T0PSIS健康指数为99.8974。由 此可见，其身体健康状况较为优秀。
[0169] 实施例2
[0170] 某男，48岁，肺活量，握力，红细胞数，反应时，台阶测试，体重指数，血糖，心率，血 压，血脂，白细胞数，骨密度等12个指标的实际测量值分别为2040mL，22kg，6 X 1012/L，0.6， 40，24kg/m2，7· 5mmal/L，50次/每分钟，MOmmHg, 170mg/dL，12 X 109/L，0 ·5。他的LW健康指数 为55.8143，TOPSIS健康指数为68.7444，LW&T0PSIS健康指数为58.1894。由此可见，其身体 健康状况有待改善。
[0171] 实施例3
[0172] 某男，52岁，肺活量，握力，红细胞数，反应时，台阶测试，体重指数，血糖，心率，血 压，血脂，白细胞数，骨密度等12个指标的实际测量值分别为3340mL，35kg，6 X 1012/L，0.5， 48，2 lkg/m2，7 · 5mmal/L，50次/每分钟，HOmmHg，160mmHg，170mg/dL，11 X 109/L，0 · 6。他的LW 健康指数为78.9080，T0PSIS健康指数为90.5134，LW&T0PSIS健康指数为81.1035。由此可 见，其身体健康状况较为良好。
[0173]虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技 术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因 此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
【主权项】
1. 一种基于生理健康指数的人体健康评价方法，其特征在于包括如下步骤： 51、 选定人体指标，对待评价人体按照选定的η个人体指标进行测量，得到选定人体指 标的实际测量值； 52、 对步骤S1中得到的各个指标的实际测量值进行归一化处理，得到各个指标的实际 测量值的归一化值； 53、 对步骤S1中的每个指标分配权重； 54、 确定年龄权重函数和性别权重函数； 55、 通过线性加权得到人体的生理健康LW指数； 或者通过调整TOPSIS模型得到人体的生理健康TOPSIS指数； 或者通过线性加权得到人体的生理健康LW指数，并通过调整TOPSIS模型得到人体的生 理健康TOPSIS指数，最后指数加权得到人体的生理健康LW&TOPSIS指数。2. 根据权利要求1所述的基于生理健康指数的人体健康评价方法，其特征在于包括如 下步骤： 51、 对待评价人体进行测量，得到肺活量、握力、红细胞数、反应时、台阶测试、体重指数 (BMI)、血糖、屯、率、血压、血脂、白细胞数和骨密度共12个指标的数值，此时n=12,并设i为 按照前述顺序排列的第i个指标的序号； 52、 对步骤S1中得到的各个指标的数值进行归一化处理， 其中，所述肺活量、握力或台阶测试的数值采用升半梯形分布函数进行归一化处理，所 述升半梯形分布函数的公式如下：(1)： 式(1)中， XI为待评价人体肺活量或握力或台阶测试的实际测量值， 为预设的肺活量或握力或台阶测试的下限阔值， 为预设的肺活量或握力或台阶测试的上限阔值， fi(Xi)为待评价人体肺活量或握力或台阶测试的实际测量值归一化后的值； 所述反应时的数值采用升半梯形分布函数进行归一化处理，所述降半梯形分布函数的 公式如下：(2) 式(2)中， X4为待评价人体反应时的实际测量值， 口戸为预设的反应时的下限阔值， af为预设的反应时的上限阔值， f4(X4)为待评价人体反应时的实际测量值归一化后的值； 所述红细胞数、体重指数(BMI)、血糖、屯、率、血压、血脂、白细胞数和骨密度共8个指标 的数值采用梯形分布函数进行归一化处理，所述梯形分布函数的公式如下：式(3)中， XI为上述8个指标中的第i个指标的实际测量值， fi(Xi)为第i个指标的实际测量值的归一化后的值， α,…，α严，α;3>，α,…分别为上述8个指标中的第i个指标的极限低值、下限阔值、上限阔值 和极限高值； 53、 对步骤S1中的每个指标预先分配权重，每个指标的权重值设置在1~100之间；将各 个指标的权重进行归一化计算，计算公式如下：(4) 式(4)中， wi '为归一化后的12个指标中的第i个指标的权重， wi为第i个指标的权重， η为指标的个数，n=12，良示所有指标的权重之和； 54、 确定年龄权重函数和性别权重函数， 其中年龄权重函数的计算公式如下：巧) 式巧）中， y为年龄， g(y)为年龄权重函数， bW，bW，bW分别为少年与青年临界年龄，青年与中年临界年龄，中年与老年临界年 龄； Ai, 1 ,A2分别为少年权值、青年或中年权值最小值、老年权值； 所述性别权重函数的计算公式如下：h(z)为性别权重函数； S5、待评价人体的生理健康LW指数按照如下公式进行计算：式(7)中， Fi (X，y，Z)为待评价人体的生理健康LW指数， X=(X1，X2, . . .，X11，X12)为指标向量； 待评价人体的生理健康TOPSIS指数按照如下公式进行计算：式(8)中， F2 (X，y，Z)为待评价人体的生理健康TOPSIS指数， 乂 为待评价人体的第i个指标的健康标准参考值； 待评价人体的生理健康LW&TOPSIS指数按照如下公式进行计算：(9) 式(9)中， F(x，y，Z)为待评价人体的生理健康LW&TOPSIS指数， μι，μ2分别为人体的生理健康LW指数权重、人体的生理健康LW&TOPSIS指数权重。3. 根据权利要求2所述的基于生理健康指数的人体健康评价方法，其特征在于:步骤S3 中，肺活量的权重值为60,体重指数(ΒΜΙ)的权重值为70,反应时、握力、台阶测试、屯、率、血 糖的权重值均为80,骨密度的权重值为90,血压、血脂、红细胞数、白细胞数的权重值均为 100。4. 根据权利要求2所述的基于生理健康指数的人体健康评价方法，其特征在于:步骤S4 中，Ai=1.02，A2 = 1.03，b(i) = 14，b(2) = ：M，b(3) = 60。5. 根据权利要求2所述的基于生理健康指数的人体健康评价方法，其特征在于:步骤S5 中，yi = 0.8,]i2 = 0.2，fl(Xl*)=f6(X6*)=0.8，f2(X2*)=f4(X4*)=f5(X5*)=f7(X7*)=f8 (X8*)=0.9，f3(X3*)=f9(X9*)=flO(X10*)=fll(Xll*)=fl2(X12*)=0.98。
【文档编号】A61B5/0205GK105962918SQ201610418245
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】夏茂, 魏亚龙
【申请人】夏茂