（宝鸡文理学院,宝鸡,721016）

基于智能结构的BIA人体健康测评系统研究与设计

卢 虎

（宝鸡文理学院,宝鸡,721016）

建立人体健康测评系统，其涉及的人体数据指标多、影响因素大。因此，运用智能特征建模与专家系统相结合的方式，建立人体健康的评价系统，同时运用生物 电阻抗技术，对相关指标的成分进行计算分析，从而得出人体的相关生理参数，在通过智能系统，分为决策和测评两个不同的层次，在决策层则通过定义有限的状态，从而最终确定系统所处的状态。

智能结构；健康测评系统；生物电阻抗

1 健康测评系统模型构建

通过BIA技术，采用对人体进行全段、分段测量相结合的方式，从而测定人体整体的无机盐、脂肪和蛋白质含量以及脂肪在不同部位的分布等指标。

如图1 所示，根据人群的不同的特征，按照性别分为男、女；按照年龄分为中、青、老。通过人体健康测评系统，测定不同人体蛋白质、脂肪、无机盐等的含量，从而得出人体的健康状况和健康的趋势。

因此，需对上述变量进行定义:

①T代表人体健康评价的肥胖程度、人体健康状态以及营养状态。

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

其中T1代表肥胖程度，

T2代表营养状况，

T3代表健康变化趋势。

②P代表 人体健康评价的子因素集

在系统的设计中，根据测定因素的不同，设定不同的子因素集。而该系统子因素集主要包含人体BMI、脂肪分布、无机盐含量、人体脂肪含量、蛋白质含量、营养元素变化、脂肪含量变化。

P=（P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7）

同时，人体的肥胖因素主要取决于BMI值、脂肪含量和脂肪的分布值；人的营养状态主要与无机盐和蛋白质的含量有关；人体健康指标主要与脂肪分布和营养元素的变化有关。

③对人群的特征进行定义

B=（B1，B2）

B1代表年龄，B2代表性别

其中B1中的年龄又分为老、中、青。B2则分为男、女。

2 智能结构健康测评模型构建

图2 智能测评模型结构图

基于人体健康测评系统基础上，运用专家系统进行智能结构模型构建。

构造智能结构的健康测评模型，主要是将模型分为功能层和运行层。而作为系统基础的知识库、规则集以及相关的数据库我们则划分为决策层和测评层进行分层递 阶并行 耦合方式 。

通过对模型构造图，对决策层，主要通过MR A监测器对基本信息元的输入，通过知识库K B A，推测得出测评所适合的测评方式，对模式进行最后的选择，如人群分类；对测评层则主要通过决策层的策略方案的选择，对相关的数据进行定性和定量的分析，从而提取出人体的多评价模式的特征，如人体脂肪变化等值。

3 基于智能结构的BIA人体健康测评系统设计

对整个系统采用整体法和分段测量的方式结合进行，从而通过生物电阻测量技术，按照现阶段的对人体健康的评价指标建立上述模型。同时将整个系统分为五个步骤：

状态1 ：等待检测

状态2 ：运用生物电技术进行测量，并计算出人体的成分、B MI值以及脂肪比例；

状态3： 进行分段的生物电阻抗实验测量，从而计算得出人体内脂肪和皮下脂肪的比例。

状态4：进行时序分析，从而得出人体的成分的变化。

状态5 ：结束测试

最后通过状态的转换从而实现决策层和测评层的耦合，而决策层和侧评层每部分的构建原理如下：

3.1决策层

（1）MRA监测器功能定义

其主要的功能是通过对评价对象的定义，向系统输入相关信息进行测评适合的模式的选择并将其投入到评价器中。其定义评价对象特征为：S=P*B (1)

（2）KBA功能定义

该功能主要是通过构造有限状态机，同时根据监测器和评价器的结果的输出，从而实现健康测评系统的状态转移以及策略的选择。按照定义，可以将其定义一个五元组：

M=(Q,Σ,δ,q,F)

其中Q表示横坐标中的①-⑤ 的全部过程，包括信号开始到测评结束；Σ表示纵坐标中的全部过程，包括测评信号开始到人体营养状态趋势再到测评结果输出；δ表示状 态转移函数；q 表示等待测评 ；F表示测评结束。

（3）ERA功能定义

该模块主要是将决策层和测评进行转换，从而获得测评层需要输出的相关的状态机输入的信息，其中一个则将人群的基本信息映射到测评层中的知识库，用于专家库的最后选择；另外的则映射到评价层中的监测器中，用于测定人体的成分的模式选择。

3.2测评层功能定义

根据上述的测评层其所处的不同的五个状态，进行具体的执行，通过测量分析，将信息反馈到决策层，同时输出测评的结果，并根据现代医学的评价的指标进行健康的评价。

(1) 监测器MBB：

该模块主要是根据决策层的信息，对基本信息进行测量分析，从而将结果输入到KBB中。

(2)知识层KBB

该模块主要是运用模糊的层次结构进行分析，同时运用定性和定量的方式将其结果进行分析，从而实现多目标的人体健康评价问题提供最简便的方式。

（3） 评价器 E RB

该模块主要是通过反馈测评层在整个的测评过程中的信息到决策层，同时在测评结束后，输出相关的测评的结果。

图1 人体健 康测评体系层次分析结构

4 健康评价专家库建立举例

根据上述的模型，结合现代医学关于健康指标，需要制定不同的健康评价的专家库，从而有利于决策测的判断和输出相应的结构。以现阶段的青年男性的健康指标为例子，制定健康、不健康和亚健康的指标。

5 结论

通过以智能结构为基础的建模方法方面入手，同时结合专家系统，建立了一种针对人体不同生理指标的人体健康测评系统。同时针对在评价中出现的多因素、庞大数据的等问题，通过建立决策和测评两个层次进行处理，并针对系统中出现的参数，进行定性和定量的分析，解决了人体建模中出现的不容易建立模型的问题。在通过运用BIA技术，进行整体和分段的测量，并结合现代医学指标，进行评测，具有很大的实用性。

[1] 贺杰，漆正堂．生物电阻抗技术建立运动人体特征性参数相关模型的价值[J]_中国组织工程研究与临床康复，2008，12(26)：5127—5130

[2] 罗仕强，田华，黄华．基于单片机的生物电阻抗频谱测量系统[J]．现代电子技术，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