基于移動(dòng)云環(huán)境下的糖尿病藥膳及運(yùn)動(dòng)治療方案研究

田彪 江智泉 管樹桃 王琳 歐陽錦屹 徐森榮

摘 要：糖尿病作為世界上三大慢性疾病之一，對國家的醫(yī)療體系和國民的健康素質(zhì)都造成了嚴(yán)重的威脅。國外對糖尿病的研究已經(jīng)達(dá)到一定的水平，信息技術(shù)干預(yù)糖尿病患者的生活方式的研究也起源于國外。從互聯(lián)網(wǎng)的角度看，主要集中在糖尿病管理的信息化、血糖檢測系統(tǒng)等方面，融合了醫(yī)學(xué)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)。本研究基于移動(dòng)云平臺(tái)，研發(fā)個(gè)性化糖尿病管理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了原始生理信息數(shù)據(jù)的分布式云存儲(chǔ)。根據(jù)用戶的健康情況、生活習(xí)慣、飲食習(xí)慣、生理參數(shù)等數(shù)據(jù)，利用雙聚類推薦方法進(jìn)行建模，給出個(gè)性化的中醫(yī)藥膳、運(yùn)動(dòng)治療等醫(yī)療建議。

關(guān)鍵詞：糖尿病；移動(dòng)云；慢性??；康復(fù)治療

糖尿病作為世界三大慢性非傳染性疾病，嚴(yán)重威脅人類健康。我國已成為糖尿病病發(fā)大國，防治刻不容緩。在糖尿病防治中，需要膳食、運(yùn)動(dòng)、藥物密切配合才有良好的效果，但是目前醫(yī)療模式下主要靠患者的自覺管理和就醫(yī)，缺乏系統(tǒng)的、合理的管理方案。隨著國外相關(guān)研究領(lǐng)域的發(fā)展，國內(nèi)各科研組織均建立了不同形式的衛(wèi)生服務(wù)信息系統(tǒng)，為疾病管理系統(tǒng)提供硬件系統(tǒng)，同時(shí)也給數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用提供了可操作平臺(tái)[1-2]。本研究考慮在實(shí)現(xiàn)自我監(jiān)測血糖的情況下，提供中醫(yī)膳食治療方案。通過患者手工輸入以及對接智能血糖儀監(jiān)測血糖，針對糖尿病有關(guān)中藥或食材進(jìn)行全面分析，組合運(yùn)用雙重聚類推薦方法推薦膳食，制定相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)治療方案[3]。

1 需求分析

我國糖尿病患者治療現(xiàn)階段主要停留在門診就醫(yī)聽從醫(yī)囑的層面，不能滿足患者需求。糖尿病的治療主要在于控制血糖，要求從飲食治療、運(yùn)動(dòng)治療、血糖檢測、藥物治療、糖尿病教育5個(gè)方面進(jìn)行綜合的自我監(jiān)管。本研究著力從飲食治療與運(yùn)動(dòng)治療方向入手，通過中醫(yī)藥膳與運(yùn)動(dòng)方案的推薦讓患者進(jìn)行更好的自我監(jiān)管。

1.1 血糖監(jiān)測

血糖檢測是糖尿病管理的重要組成部分，其結(jié)果有助于評估糖尿病患者代謝紊亂的程度，制定合理的降糖方案，同時(shí)能反映降糖治療的效果并指導(dǎo)治療方案的調(diào)整。軟件血糖監(jiān)測包括患者利用血糖儀進(jìn)行的自我血糖監(jiān)測、連續(xù)監(jiān)測3天血糖的動(dòng)態(tài)血糖監(jiān)測、反映2～3周平局血糖水平的糖化血清白蛋白測定和能反映2～3個(gè)月平均血糖水平的糖化血紅蛋白測定。

自我血糖檢測是最基本的評價(jià)血糖控制水平手段。自我血糖檢測能反映實(shí)時(shí)血糖水平，評估餐前和餐后高血糖，以及生活事件（鍛煉、用餐、運(yùn)動(dòng)以及情緒應(yīng)激等）和降糖藥物對血糖的影響，發(fā)現(xiàn)低血糖，有助于為患者制訂個(gè)體化的生活方式干預(yù)方案和優(yōu)化藥物干預(yù)方案，提高治療的有效性和安全性[4]。

1.2 飲食治療

飲食治療是各種類型糖尿病治療的基礎(chǔ)，應(yīng)長期、嚴(yán)格執(zhí)行。對于1型糖尿病患者，在核實(shí)的總熱量、食物成分、規(guī)則的餐次安排等措施的基礎(chǔ)上，配合胰島素治療，有利于控制高血糖和防止低血糖。對于2型糖尿病患者，尤其是肥胖和超重者，飲食治療有利于減輕體重，改善糖、脂代謝紊亂和高血壓，以及減少降糖藥用量。

1.3 運(yùn)動(dòng)治療

運(yùn)動(dòng)治療作為一種治療手段，在糖尿病的防治及管理過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。運(yùn)動(dòng)可以改善機(jī)體對胰島素的敏感性，減少葡萄糖從肝臟的產(chǎn)生，增加外周組織對葡萄糖的利用，達(dá)到降低血糖的目的；運(yùn)動(dòng)還可以調(diào)整血脂代謝，減輕體重，改善心肺功能，增強(qiáng)身體的靈活性，提高工作能力和生活質(zhì)量。運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度大小和時(shí)間長短應(yīng)根據(jù)患者的總體健康狀況決定，找到適合患者的運(yùn)動(dòng)量和患者感興趣的項(xiàng)目[5]。

1.4 期望效果

（1）科學(xué)地安排飲飲食中的各種營養(yǎng)成分使得體內(nèi)營養(yǎng)全面、均衡，又能使血糖、血脂達(dá)到或接近正常水平，有利于達(dá)到或延緩各種糖尿病并發(fā)癥發(fā)生、發(fā)展的目的。

（2）使肥胖患者減少熱量攝入，以減輕胰島素抵抗，增加機(jī)體對胰島素的敏感性；增加消瘦患者的熱量攝入，使其體重接近理想體重，增強(qiáng)體質(zhì)，提高抵抗力。

（3）滿足一般生理狀態(tài)和特殊生理狀態(tài)的需要，達(dá)到或維持成人的理想體重，保證充沛的精力；確保兒童和青少年正常的生長發(fā)育；滿足妊娠和哺乳期婦女代謝增加的需要[6]。

1.5 遵循原則

要想達(dá)到以上的飲食治療目的，糖尿病患者需要遵循如下原則：控制總熱量的攝入，合理分配各種營養(yǎng)物質(zhì)。簡而言之，就是“總量控制，花樣翻新”8個(gè)字。醫(yī)生指導(dǎo)患者控制每日總熱量使其每日總熱量社區(qū)保持在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體重下的恒定水平，以維持基本生命活動(dòng)；同時(shí)，飲食種類要經(jīng)常更換，食物品種齊全，變著花樣吃，以保證營養(yǎng)均衡，患者能夠接受。要想達(dá)到以上運(yùn)動(dòng)康復(fù)目的，需遵循循序漸進(jìn)的原則：運(yùn)動(dòng)量由小到大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間由短到長，動(dòng)作由易到難，使機(jī)體逐步適應(yīng)，通常運(yùn)動(dòng)時(shí)間不超過一小時(shí)[7]。

2 關(guān)鍵方法

2.1 文獻(xiàn)法

通過研究近年來關(guān)于糖尿病管理平臺(tái)、糖尿病及其并發(fā)癥等方面的文獻(xiàn)，總結(jié)平臺(tái)設(shè)計(jì)及研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)和中醫(yī)理論，歸納總結(jié)糖尿病及其并發(fā)癥的診療知識(shí)，為糖尿病監(jiān)測系統(tǒng)的概要設(shè)計(jì)及詳細(xì)設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。

食材標(biāo)準(zhǔn)化處理：為保證食材數(shù)據(jù)的通用性及完整性，以《飲膳正要》作為信息來源，對食物的名稱、異名、同名、性味、歸經(jīng)、功效等基本項(xiàng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以《飲膳正要》中的食物名稱以及烹飪方法為基準(zhǔn)進(jìn)行去粗取精，去偽存真，歸納分析。

糖尿病癥狀標(biāo)準(zhǔn)化處理：中醫(yī)癥狀是診病辯證的主要依據(jù)，中醫(yī)辯證應(yīng)在熟悉中醫(yī)學(xué)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，遵循以癥為據(jù)，辨別癥素，組成癥名的思維規(guī)律。不同的朝代、不同的醫(yī)家、不同的地理方言，造成了同一癥狀的多種描述，以及不同癥狀的同一描述。項(xiàng)目參考《中醫(yī)癥狀鑒別診斷學(xué)》進(jìn)行癥狀分解、合并等，制定標(biāo)準(zhǔn)化文本，并盡量保持中醫(yī)特征性的癥狀描述，最大限度地保留原方信息。

2.2 社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析和數(shù)據(jù)挖掘方法

數(shù)據(jù)挖掘是從大量前期數(shù)據(jù)中提取出可信、關(guān)鍵、有效的數(shù)據(jù)模式，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，查漏補(bǔ)缺，用選定的知識(shí)發(fā)現(xiàn)算法，為用戶提供需要的信息。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法通過對于運(yùn)動(dòng)與食材關(guān)系的分析探討健康方案的屬性特征，包括方案中的個(gè)體屬性及整體屬性，方案中個(gè)體屬性分析包括點(diǎn)度中心度，接近中心度等；方案的整體屬性分析包括小世界效應(yīng)、小團(tuán)體研究、凝聚子群等，以及分析用戶之間的相似特征提出對于該組合健康方案的改進(jìn)策略。

2.3 雙重聚類推薦方法

根據(jù)已有糖尿病用戶的個(gè)人信息、生活習(xí)慣、用藥信息、運(yùn)動(dòng)情況、飲食情況，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析挖掘和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析，找出相似的特征進(jìn)行用戶的聚類，同時(shí)對健康方案的屬性根據(jù)相關(guān)系數(shù)或關(guān)聯(lián)系數(shù)聚類建立用戶和方案的聯(lián)系，大大縮小了推薦查找的范圍，降低算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。用戶利用推薦系統(tǒng)建立糖尿病用戶與并發(fā)癥之間的關(guān)系，利用已有的選擇過程或相似性關(guān)系，挖掘糖尿病用戶潛在的并發(fā)癥，推送糖尿病用戶已有病例的最佳生活方式，控制后續(xù)并發(fā)癥的發(fā)作[8]。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

本次研究系統(tǒng)采用3層架構(gòu)模式，表示層實(shí)現(xiàn)面向用戶的多種功能，將用戶請求以及必要的健康數(shù)據(jù)上傳到下一層處理，業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)根據(jù)用戶發(fā)送的不同業(yè)務(wù)請求來調(diào)用相應(yīng)的處理模塊，在必要的時(shí)候，調(diào)用內(nèi)置的算法模塊，對患者長期的健康記錄進(jìn)行分析與數(shù)據(jù)挖掘，從而制定個(gè)性化的健康方案，在特定的業(yè)務(wù)要求下，需要進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)訪問，在數(shù)據(jù)訪問層搭載穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫與相應(yīng)的數(shù)據(jù)訪問接口。

業(yè)務(wù)處理分為用戶功能業(yè)務(wù)與后臺(tái)應(yīng)用業(yè)務(wù)，用戶功能業(yè)務(wù)主要有健康管理、用戶信息管理、血糖采集等模塊，能夠完整地實(shí)現(xiàn)面向用戶的各個(gè)功能的使用要求；后臺(tái)應(yīng)用業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)處理后臺(tái)運(yùn)行程序，將用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行對應(yīng)的數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘，得出適應(yīng)于用戶需求的數(shù)據(jù)并向下層記錄，同時(shí)向上層反饋給用戶。為了確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置完善的系統(tǒng)安全保障與標(biāo)準(zhǔn)保障體系，并做好權(quán)限管理、應(yīng)用集成、流程控制、數(shù)據(jù)庫接口等系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要組件[9-10]。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

4 研究意義

（1）基于移動(dòng)云環(huán)境的糖尿病監(jiān)測系統(tǒng)能夠打破醫(yī)患之間的溝通壁壘，使醫(yī)患間的信息流通不受時(shí)間、空間限制，加快了信息流速，也使醫(yī)療資源變得觸手可及。

（2）對糖尿病病人、糖尿病前期及糖尿病高危人群實(shí)施全面、長期、動(dòng)態(tài)、連續(xù)、有效的管理，建立糖尿病管理的數(shù)據(jù)庫，并對血糖管理、藥膳信息、藥物療程進(jìn)行規(guī)范化處理，借助網(wǎng)絡(luò)分析其內(nèi)在的規(guī)律，通過無線通信和智能終端為糖尿病患者提供更加合理的自我管理方案。

（3）解決糖尿病信息化管理數(shù)據(jù)分散、查找不變、數(shù)據(jù)不集中的現(xiàn)狀，建立高效規(guī)范糖尿病防治和管理模式，為糖尿病研究和決策提供科學(xué)指導(dǎo)，運(yùn)用結(jié)構(gòu)化方法找出適合的數(shù)據(jù)分析方法和挖掘算法，有助于提高糖尿病健康水平，降低醫(yī)療成本。