第七次全国人口普查公报显示，我国60岁及以上老年人口占全国总人口的18.7%[1],已面临严重的人口老龄化问题。由于传统的老年照护功能逐渐弱化，独居老年人比例增加[2],导致老年人可获取的照护资源有限，生活质量下降。随着信息化技术的发展，通过智慧养老，解决老年人照护问题成为老年护理领域研究的热点话题。环境智能(ambient intelligence, AmI)通过无线技术、各种传感器形成对人体有感应和反馈的电子环境，可在老年人熟悉的生活环境中提供实时监测与管理，并将老年人健康数据与家属、医疗专业人员关联，以便在紧急情况下发出警报，提醒相关人员，为辅助老年照护，实现老年人独立生活提供可能[3]。国外环境智能在老年人群中的相关研究起步较早，国内尚处于起步阶段，现对环境智能在老年照护中的应用现状及挑战进行综述，旨在提高我国老年照护领域对环境智能的认识和关注，使科技、智能系统更好地服务于老年人群，提高老年照护质量，促进老年健康管理。

1、环境智能概述

环境智能的概念最早于1998年提出[4],目前该技术已日趋成熟，在智能家居、公共交通、医疗环境等场所的应用越来越受关注[5]。环境智能是信息技术领域的一种新型环境支持系统[6],通过在环境中放置无接触式环境传感器，人体的姿态、手势、需求和行为均可进行识别，同时根据机器学习算法对实时信息、历史数据进行融合挖掘，做出有利于该环境下用户的决策。环境智能技术通常由家庭基本技术设备(如摄像机、深度传感器、热传感器、无线电传感器和声传感器)和技术第3方共同提供服务，形成可从各种传感器传递信息的智能网络[7],并由系统做出及时反馈，具有嵌入式、情境感知、个性化、适应性强和可预知5个关键特征[8]。

2、环境智能在老年照护中的应用现状

2.1老年人健康问题智能监测与管理

老年人出现的各种健康问题逐渐成为影响社会经济发展的公共卫生问题[9],环境智能具备的主动健康监测、连续评估功能可为老年人多种慢性健康问题提供智能照护[10],帮助护理人员、病人及家属获得实时健康信息，优化决策速度，并为早期干预提供依据。

2.1.1早期识别并干预老年认知障碍

环境智能技术领域的最新发展为认知障碍老年人的病情管理、认知康复、居家照护等提供了可行的方法[11]。目前，认知障碍通常由护士采用量表进行评估，耗费时间长且对于早期认知障碍的检出率低[12],Galambos等[13]基于红外运动传感器记录的运动密度图构建了能够早期监测痴呆的模型，通过监测老年人活动模式的变化(如言语、行为变化等),可协助医护人员早期识别老年认知障碍并跟踪疾病进展，该模型下一步将进行前瞻性研究，以探索居家养老的可行性。对于认知障碍引起的空间定向力下降，Moreno等[14]通过IP多媒体子系统(IMS)构建设计能够提供定位服务的位置感知服务器，该装置一旦检测到老年人离开安全范围便及时提醒其家属，同时根据采集到的位置评估潜在的危险，在降低认知障碍老年人走失风险中具有应用价值。认知训练是认知障碍老年人重要的康复训练，有研究利用环境智能技术对失智症老年人实施认知训练，结果表明这种技术的应用较传统认知训练方式更大程度地改善了失智症老年人的认知功能[15]。Oliver等[16]将智能传感器与执行器结合用于远程陪伴老年人进行认知活动与身体锻炼，已得到专家的肯定，但该智能设备还需更多大样本研究来验证其效果。为了认知障碍老年人能够安全独立进行居家活动，已开发出基于智能家居管理系统的传感器，如可提供语音的认知辅助厨房和自动化橱柜，帮助认知障碍老年人完成厨房的日常活动[17]。研究表明，老年人对此环境智能设备接受度高[17],有望进一步开发和使用来维持其生活独立性。

2.1.2实现老年慢性病持续监测与管理

随着老龄化进程的不断推进，存在心血管疾病、糖尿病等慢性疾病的老年人常面临医疗资源短缺的问题[18],就诊时疾病多已发展到严重阶段，故对老年慢性疾病的早期监测管理具有重要意义。多项环境智能技术已被设计用于监测老年人生命体征[19,20],进行慢性病老年人的长期管理，有效减轻了家属和护理人员的照护负担。Ahmed等[21]利用葡萄糖氧化物传感器生成频谱图像持续监测糖尿病老年人的血糖水平，如检测到异常葡萄糖水平即向护理人员发送警报，测试结果显示该模型识别异常血糖水平的准确率为92.7%,这将有效减少传统血糖检测带来的频繁有创操作，提高老年糖尿病病人舒适度的同时也提高了自我管理质量。Malik等[22]基于测压元件、生物数字信号设备等设计了一种便携式坐垫用于长期监测心率，研究结果表明该设备检出准确率为95.1%,且方便快捷，患有心脏疾病的老年人可实现自我管理，但该坐垫是在测试者坐着不动的条件下测量的，未来还需改进技术以获取不同日常生活活动时的心率并提高计算的准确性。基于物联网的环境智能还可对慢性心力衰竭老年人进行监测和随访，通过远程医疗平台，实时共享老年人病史，并将实时健康数据提供给卫生专业人员，为老年人提供线上咨询服务，有效减少老年人不必要的就诊，节省医疗成本，还可促进其自我管理并控制疾病进一步恶化[23]。此外，环境智能还可实现对血氧饱和度[24]、血压[25]、体温[25]的智能监测。目前，用于监测生命体征的复杂传感器多已进入实验阶段，在老年人群中的实用性和应用潜力已得到证明[26],南京与深圳两家公司联合打造的DARMA生命体征监测垫已在护养院中投入使用[27]。未来环境传感器有望被广泛用于智能住宅、养老机构的建设中，以辅助老年人进行慢性病管理。

2.1.3保障感觉异常老年人环境舒适、安全

老年人由于细胞衰老和神经反应迟钝，常出现不同程度的感觉障碍及听力、视觉下降，严重影响老年人的生活质量。Shirali等[28]基于环境监测传感器设计了一种温度监测系统，可用于检测环境温度及空气质量，并根据规定的温度及空气质量自动调整，以保持温度感觉较差老年人的舒适度，预防疾病的发生。Oliveira等[29]为视力下降老年人创建了多智能体系统，根据视力下降老年人的特征，该系统的功能主要有环境控制(如识别控制灯或窗户等的开关)、识别物体位置(如用户与所需物品之间的距离)、检测障碍物、报告时间及天气情况等，通过语音及云代理了解老年人需求并以语音形式告知，可保障视力下降老年人的安全并提高日常生活能力，该系统将进一步配置改进，拟增加更多摄像头和传感器来提供图像检测，识别更多物体来帮助老年人获得物品位置信息。

2.2老年人健康行为智能监测与管理

健康行为是个体主动提高健康水平采取的一系列方法和行动[30],老年人拥有良好的健康行为能延缓疾病的发展，提高生活质量[31]。然而，老年人群中广泛存在的健康行为问题(如活动障碍、睡眠紊乱、情绪异常等[32])给家庭和医疗服务系统均带来沉重负担。环境智能对老年人日常生活中的健康行为实时监测并反馈，可有效增强老年人的身体功能，提高生活质量。

2.2.1日常活动监测

老年人希望保持独立性的需求促进了环境智能日常活动监测的发展[33]。跌倒是导致老年人丧失功能独立性的一个关键原因[34],为保证老年人日常活动的安全，跌倒检测系统成为近年来的研究热点[35]。通过安装摄像、地板震动和红外探测器等感应器，对老年人跌倒或长时间停留在某处均可做出监测和反馈[36],并产生警报通知亲属或急救人员[37,38],有效避免老年人因缺乏帮助而引起二次损伤，该系统已在养老院临床环境及住宅环境中得到验证，但由于算法的限制依然存在一些定位误差。目前，基于3D骨架的高级活动跟踪系统还在探索中[36],以便精确识别身体活动姿势。为了帮助护理人员远程照护老年人，Fuentes等[39]基于一组低成本的物联网传感器开发了一种可监控老年人活动又保护隐私的环境嵌入式设备，既可识别老年人在屋内的位置和活动时的动态信息，又可创建日常运动记录，形成的智能化运动日记极大地增强了老年人自主运动的积极性和安全性，该研究为远程老年护理服务奠定了基础。目前，活动识别大多利用加速度计或运动传感器。为了更精确地识别某些活动，Lara等[40]将活动时的身体加速度与生命体征相结合，构建了身体活动识别系统，其可识别的活动包括步行、坐姿、跑步以及上下楼梯。研究表明，该系统总体识别准确率为95.7%,在跑步和坐姿情况下准确率为100.0%,不仅可发现老年人异常活动，还可监测其健康状况。环境智能活动监测技术还支持定位跟踪[3]、计算步行速度[41]等，未来有望让更多活动异常的老年人从中获益。

2.2.2情绪监测

老年人由于中枢神经老化、自理能力和生活方式的变化等常出现心理、精神问题。为及时评估老年人的心理健康状况及精神状态，Kappeler-Setz等[42]基于生物传感器和精神病学评定量表构建了个性化的网络精神状态检测模型，其中生物传感器通过无线通信协议连接收集。研究表明，该模型的预测准确率为83.03%,可实时评估老年人的精神状态。Alam等[43]使用皮肤电活动传感器监测皮肤电导反应，确定用户的压力水平，在早期预测老年人心理健康状态方面具有潜在应用价值。Lozano-Monasor等[44]利用网络摄像头程序构建了能够从老年人的面部表情中识别情绪的智能检测器，并把情绪简单分为幸福、惊喜、消极情绪、中性情绪4种，用于检测老年人是否产生负面情绪，从而为早期护理干预提供依据。一项研究通过对69人进行30 min的半结构化访谈，并利用环境智能设备采集交流时的音频和身体运动，研究结束后机器学习算法检测到46例精神分裂症病人，阳性预测值为95%,灵敏度为84%[45],该设备在情绪状态的检测中展现出巨大潜能。目前，环境智能在老年人情绪和心理状态的识别和监测领域尚未推广应用，未来还需进一步地临床试验验证对老年人健康结局的影响。

2.2.3睡眠监测

睡眠障碍在老年人群中极为常见[46],早期识别并干预睡眠问题对老年人的身心健康十分重要。Yue等[47]基于射频技术开发能够准确监测睡眠姿势的环境智能系统，通过射频信号可以识别睡眠姿势并推断睡眠质量，测试准确率达84%以上，该系统的开发不仅利于医护人员早期干预睡眠问题，还可及时发现潜在的呼吸暂停、压疮等问题。Veiga等[48]基于物联网设计了监测睡眠质量的智能枕头，通过跟踪温度、湿度、亮度、声音及振动，可以准确判断睡眠质量，并根据算法寻找睡眠质量降低的原因，同时给出可执行的操作以改善睡眠质量。但由于老年人睡眠习惯存在差异性，未来还需加强研究，以探讨其在老年人中个性化的应用，并验证该系统的有效性。

2.2.4服药监测

老年人多病共患和多重用药现象普遍，智能药物管理有效提高了老年人合理用药自我效能[49]。Keum等[41]基于颜色传感器、蜂鸣器等智能设备开发了一种智能药箱，根据设置的用药时间，蜂鸣器可提醒老年人用药。此外，老年人拿取药物种类、摄入量均可进行监测，并将用药结果传递到监护人绑定的显示器，该设备对提高老年人用药依从性有很大帮助。老年人的用药安全和用药依从性是社会广泛关注的问题。目前，环境智能在老年人用药管理方面尚处于起步阶段，未来可广泛扩展环境智能在该领域的设计与应用。

3、环境智能在老年照护方面应用的挑战及解决策略

3.1技术要求高，成本较大

从简单的物联网设备到由环境传感器、智能设备、摄像机等组成的复杂传感器网络，技术的多样性意味着将面临更复杂的数据处理、安全控制等问题；由于技术原因，部分系统存在数据融合不流畅、交互性不强、准确度不高等问题[50];对于居家场景或医院场景的应用，如何避免环境中人流量带来的干扰还需技术上的进一步改进[51]。其次，实现环境智能的应用也面临资金支持的问题，初始运行成本较高，推广受限。对此，需加强医疗部门与相关技术领域的合作[52],对于已在实验室内完成测试的智能系统尽快开展大量真实世界研究，以确保系统应用时的可靠性和准确性；政府应出台相应扶持政策，提高研究经费支持，同时鼓励研发人员不断提高环境智能的自我研发能力，以降低软硬件成本。

3.2隐私与伦理问题

环境智能采集、传输及存储的敏感数据涉及隐私，存在一定的信息安全隐患[26],且目前相关隐私保护的法律法规还不够完善。此外，由于老年人直接与环境进行交互，与医护人员及家属的沟通互动减少，一定程度上也不利于老年人的身心健康[53]。为了环境智能的安全使用，国家司法部门需制定针对性的数据安全法规，充分保护老年人个人信息及隐私安全；数据收集过程加强非侵入式环境传感器的使用[54];对于独居老年人，医护人员需做好定期随访工作，及时评估和了解老年人在环境智能协助下的心理感受。

3.3缺乏信任与支持

老年人对新事物及新技术的理解能力有限，常对高科技产品存在恐惧和抵触心理[55],主观经验的影响限制了环境智能的应用。目前，环境智能开发的目的多是为老年人提供健康监测，少有研究关注老年人的娱乐需求，不能满足老年人的用户体验感。未来环境智能的推广及应用需坚持以人为本的理念，充分考虑老年人的个人需求，使老年人及照护者、医护人员参与到环境智能设计开发过程的所有阶段，充分了解其应用感受并及时完善反馈的问题，以此提高老年人及照护者对其的信任[56]。此外，对医护人员进行环境智能机制与应用的培训，鼓励医护人员与技术人员加强协作，制定专业、统一的技术路线，以便在使用过程中及时发现检测数据存在的问题并采取进一步的应对策略，增强医护人员对环境智能使用的信心，从而提高社会对其的信任；医疗机构及政府相关部门应加大宣传力度，向大众普及环境智能领域的研究进展。

4、小结

环境智能在老年人群中的应用具有广阔前景，可用来辅助传统老年照护，既可缓解照护人员的压力，又可满足老年人健康需求，是未来老年健康管理的发展趋势。目前，受技术研究、经费支持、伦理隐私等问题的影响，环境智能尚需开展更多在真实场景中的应用研究，以探讨其对老年人及护理人员的整体效益。建议医护人员加强老年照护的同时，关注智能化领域，积极学习环境智能相关知识，增强跨学科合作意识，将环境智能引入老年人生活，促使老年人融入信息化时代，提高老年人生活质量，推动智慧老龄化社会的构建。

参考文献:

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[49]毛佳伊,黄欢欢,周婷婷,等.智能药物管理系统在老年慢性病患者住院-居家过渡期的应用[J].护理学报,2022,29(21):74-78.

基金资助:国家重点研发计划项目,编号:2019YFE0113100;浙江省基础公益研究计划项目,编号:LGF22H250002;

文章来源:肖进,胡镕镕,吴美倩等.环境智能在老年照护领域中的应用研究进展[J].循证护理,2024,10(01):57-62.