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        夜班者健康人工智能調(diào)控技術(shù)原理

        2017-11-01 11:17:40余萬(wàn)霰余奇
        世界睡眠醫(yī)學(xué)雜志 2017年5期
        關(guān)鍵詞:夜班生物鐘節(jié)律

        余萬(wàn)霰 余奇

        (南昌大學(xué),南昌,330031)

        睡眠節(jié)律

        SleepRhythm

        夜班者健康人工智能調(diào)控技術(shù)原理

        TechnicalPrincipleofArtificialIntelligenceHealthControlforNightShiftWorkers

        余萬(wàn)霰 余奇

        (南昌大學(xué),南昌,330031)

        轉(zhuǎn)化時(shí)間生物學(xué);人工智能;夜班

        轉(zhuǎn)化時(shí)間生物學(xué)是時(shí)間生物學(xué)的發(fā)展方向,夜班者健康調(diào)控是轉(zhuǎn)化時(shí)間生物學(xué)領(lǐng)域的重要課題。夜班者人體生物節(jié)律與晝夜環(huán)境節(jié)律“失同步”,而出現(xiàn)復(fù)雜的生物鐘健康問題,目前,主要發(fā)現(xiàn)的問題是:睡眠與覺醒對(duì)應(yīng)生物鐘健康關(guān)系紊亂,導(dǎo)致睡眠健康問題,消化系統(tǒng)紊亂、免疫機(jī)能下降、心率與血壓生物節(jié)律紊亂等,更復(fù)雜的生理問題還有待研究,針對(duì)夜班者的健康問題,目前還沒有可直接干預(yù)的藥物,仍依靠生物鐘行為調(diào)控技術(shù)人工智能(Artificial Intelligence,AI)。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支,它企圖了解智能的實(shí)質(zhì),并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器,該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能從誕生以來,理論和技術(shù)日益成熟,應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大,可以設(shè)想,未來人工智能帶來的科技產(chǎn)品,將會(huì)是人類智慧的“容器”,也可能超過人的智能。

        專家系統(tǒng)是目前人工智能中最活躍、最有成效的一個(gè)研究領(lǐng)域,它是一種具有特定領(lǐng)域內(nèi)大量知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)。近年來,在“專家系統(tǒng)”或“知識(shí)工程”的研究中已出現(xiàn)了成功和有效應(yīng)用人工智能技術(shù)的趨勢(shì)。人類專家由于具有豐富的知識(shí),所以才能擁有優(yōu)異的解決問題的能力。人工智能在醫(yī)學(xué)診斷的應(yīng)用中,由于將國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的相關(guān)技術(shù)信息按模塊進(jìn)行程序設(shè)定,因此,醫(yī)學(xué)診斷不僅僅是做出一個(gè)定義性的病名診斷。而是含有豐富的生理和病理機(jī)制的醫(yī)學(xué)判斷,針對(duì)性提出專家型的咨詢意見,其系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性的判斷速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一名專家的人腦。

        夜班者健康醫(yī)學(xué)調(diào)控技術(shù)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程,在身體表觀上除了疲倦以外還沒有特定性表觀。在行為調(diào)控方面,除了白天補(bǔ)覺、還需要在飲食行為和其它覺醒行為進(jìn)行健康調(diào)控,如此復(fù)雜的生理問題依靠一個(gè)醫(yī)生的人腦很難對(duì)夜班者健康問題做出診斷,更無(wú)法開出系統(tǒng)調(diào)控處方,需要借助人工智能技術(shù)。夜班者健康人工智能調(diào)控技術(shù)原理如下:

        1 將相關(guān)夜班健康狀況轉(zhuǎn)換成生物信息碼

        將相關(guān)夜班健康狀況轉(zhuǎn)換成生物信息碼,分為四個(gè)單元:

        第一單元:性別年齡信息碼,除此之外,分為8個(gè)種類夜班,國(guó)定上半夜夜班(活動(dòng)式夜班)、國(guó)定下半夜夜班(活動(dòng)式夜班)、上、下半夜輪班(活動(dòng)式夜班)、全夜班(可在崗位上睡覺,有事起床)、國(guó)定上半夜夜(坐式夜班)、國(guó)定下半夜夜(坐式夜班)、上、下半夜輪班(坐式夜班)、全夜班(工作整夜,不能睡覺),以分別進(jìn)行健康狀況分析。

        第二單元:體檢生物信息碼,一般體檢中心的常規(guī)體檢結(jié)果,其中需要加檢尿液微量蛋白(尿總蛋白TP-U、微量白蛋白ALBU、N乙酰酶NAG和視黃醇結(jié)合蛋白URBP)。免疫學(xué)機(jī)能檢測(cè)包括免疫球蛋白IgG、免疫球蛋白IgA、免疫球蛋白IgM、血清補(bǔ)體C3、C反應(yīng)蛋白(散射比濁)、抗鏈球菌血素“O”、類風(fēng)濕因子、甲狀腺球蛋白(TG)、骨鈣素、甲狀旁腺素、25-羥基維生素D、β-膠原特殊序列、骨型堿性磷酸酶、胰島素??购丝贵w(抗nRNP/sm抗體、抗Sm抗體、抗SS-A抗體、抗Ro-52抗體、抗SS-B抗體、抗ScI-70抗體、抗PM-Scl抗體、抗Jo-1抗體、抗CEMP B抗體、抗CEMP B抗體、抗DsDNA抗體、抗ANuA抗體、抗Histone抗體、抗Rib P抗體)。

        第三單元:夜班者生物鐘行為生物信息碼,上半夜夜班晝夜24 h的作息時(shí)間:下半夜夜班晝夜24 h的作息時(shí)間和全夜夜班晝夜24 h的作息時(shí)間,作息時(shí)間內(nèi)容:上夜班時(shí)間、下夜班睡眠時(shí)間和24 h就餐時(shí)間。在夜班工作中的身體反應(yīng)過程、下了夜班后到上床睡眠前這段時(shí)間的身體反應(yīng)、下夜班后的睡眠狀況、下夜班睡眠起床后的身體感覺、自從上夜班后的總體感覺。

        第四單元:夜班者營(yíng)養(yǎng)調(diào)查生物信息碼,分為四個(gè)餐點(diǎn)時(shí)間,即早餐、中餐、晚餐和夜班加餐,列出中國(guó)人常吃的16個(gè)主食品種、22個(gè)肉魚蛋品種、104個(gè)常吃蔬菜和素菜品種、54個(gè)水果品種、10個(gè)堅(jiān)果品種、10個(gè)食物類別的小吃、12個(gè)酒水品種,根據(jù)中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)頒布的中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量(Dietary Reference Intakes,DRIs)分別列出食物營(yíng)養(yǎng)素,通過圖文識(shí)別的方法估算自己每天各類食物攝入量。

        2 人工智能分析方法與結(jié)果

        將受試者4個(gè)單元的生物鐘信息碼按步驟輸入夜班者健康人工智能調(diào)節(jié)系統(tǒng),按模塊和程序進(jìn)行合集、擬合、識(shí)別及邏輯分析,自動(dòng)生成報(bào)告,其獲得兩大部分結(jié)果。

        2.1 第一部分:評(píng)價(jià)與診斷 1)系統(tǒng)按程序?qū)σ拱嗾唧w檢資料按所設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行邏輯分析,系統(tǒng)評(píng)價(jià)夜班者健康狀態(tài),特別是免疫機(jī)能狀態(tài)。系統(tǒng)對(duì)夜班者的工作強(qiáng)度、體能消耗率做出差異性判斷。系統(tǒng)對(duì)夜班者工作強(qiáng)度與體檢結(jié)果進(jìn)行對(duì)應(yīng)分析,對(duì)夜班者健康狀態(tài)是否適合夜班者的工作量做出判斷。系統(tǒng)對(duì)夜班者“失同步”的晝夜生物節(jié)律做出分析,這是夜班者生物鐘調(diào)控的核心技術(shù),系統(tǒng)會(huì)對(duì)夜班時(shí)段行為和下了夜班后補(bǔ)充睡眠進(jìn)行對(duì)應(yīng)分析。判別出夜班者生物鐘健康遭到損害的關(guān)鍵之處,對(duì)于調(diào)控生物鐘起到關(guān)鍵作用。

        2)系統(tǒng)對(duì)夜班者進(jìn)行一個(gè)較為全面的營(yíng)養(yǎng)調(diào)查,系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,食物種類營(yíng)養(yǎng)基點(diǎn)是中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)頒布的《中國(guó)居民平衡膳食寶塔》所收錄的六大分類:①谷類、薯類和雜豆;②蔬菜水果;③畜禽肉,魚蝦肉、蛋類;④奶類及奶制品、大豆類及堅(jiān)果;⑤油鹽;⑥水。在營(yíng)養(yǎng)程序分析中,以中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)頒布的《中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量(DRIs)》為營(yíng)養(yǎng)素分析基點(diǎn),包括:能量、蛋白質(zhì)、脂肪、常量和微量元素、脂溶性和水溶性維生素。系統(tǒng)通過對(duì)夜班者攝入的食物按程序進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)素分析,獲得營(yíng)養(yǎng)健康的結(jié)論。

        系統(tǒng)還對(duì)夜班者餐食時(shí)間進(jìn)行生物節(jié)律分析,以判斷胃腸功能的生物節(jié)律狀況。

        2.2 第二部分:調(diào)控處方 系統(tǒng)根據(jù)上述判斷情況,有針對(duì)性地自動(dòng)生成調(diào)控處方,包括:

        2.2.1 生物鐘調(diào)控處方 夜班時(shí)間的調(diào)整建議夜班工作中如何盡量保持生物鐘健康(克服過于疲倦、控制適中的大腦興奮度和合理控制體能消耗,如何獲得良好的工作質(zhì)量),下夜班后如何獲得合理的補(bǔ)充睡眠,以最大限度保持生物鐘健康(睡眠時(shí)間量控制、上床睡眠時(shí)間的把握、睡眠環(huán)境、上床前衛(wèi)生)下夜班后健康行為控制(用腦行為、休閑行為、運(yùn)動(dòng)行為等)。

        2.2.2 營(yíng)養(yǎng)調(diào)控處方 1)按照《中國(guó)居民平衡膳食寶塔》的推薦獲取的食物種類,以基本保障中國(guó)居民應(yīng)有的營(yíng)養(yǎng)素。2)各類食物合理的應(yīng)攝入量,以保障營(yíng)養(yǎng)健康。3)合理的下夜班時(shí)段餐飲時(shí)間和上夜班加餐時(shí)間,以保障胃腸節(jié)律,維持胃腸生物鐘健康。

        2.2.3 醫(yī)學(xué)監(jiān)控處方 根據(jù)夜班者的體檢結(jié)果、夜班時(shí)間和夜班工作量,提出醫(yī)學(xué)監(jiān)控的項(xiàng)目和時(shí)間,以保障夜班者的健康。

        Q881.213;Q78

        A

        2095-7130(2017)05-267-269

        余萬(wàn)霰,男,江西南昌大學(xué),中國(guó)極地研究中心客座教授

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