基于大數(shù)據(jù)糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

章琦，章瑋，白正玉

當(dāng)前我國(guó)糖尿病患者人數(shù)近1億，其中，2型糖尿病患者占糖尿病患者的90%以上，該類患者病程中各個(gè)階段的預(yù)防及控制都應(yīng)以飲食治療為基礎(chǔ)［1］，養(yǎng)成合理的飲食習(xí)慣以減少并發(fā)癥的發(fā)生對(duì)2型糖尿病患者尤為重要，但很多糖尿病患者在飲食治療的認(rèn)識(shí)上存在一定的誤區(qū)［2］，不利于糖尿病的治療和控制。國(guó)務(wù)院在2017年頒布的《中國(guó)防治慢性病中長(zhǎng)期規(guī)劃（2017—2025年）》提出了糖尿病高危人群健康干預(yù)項(xiàng)目，要通過飲食治療推進(jìn)糖尿病患者病情的有效預(yù)防與治療。

近年來，利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)糖尿病患者的信息化管理取得了良好進(jìn)展，陳纖纖等［3］將人工智能技術(shù)用于胰島素閉環(huán)控制系統(tǒng)研究中，并指出系統(tǒng)仍需進(jìn)一步的專家知識(shí)庫(kù)的積累、醫(yī)療與人工智能深度合作來不斷完善；倪家遠(yuǎn)［4］提出基于決策樹的糖尿病診斷專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了糖尿病診斷、病例載入、知識(shí)庫(kù)管理、用戶信息管理等功能；閔超［5］建立基于專家系統(tǒng)的遠(yuǎn)程糖尿病管理平臺(tái)輔助醫(yī)生為患者制定糖尿病管理計(jì)劃。在解決流程復(fù)雜的方案設(shè)計(jì)問題上，研究者常采用規(guī)則推理、模糊推理、基于實(shí)例推理等方法，其中基于實(shí)例推理方法是人工智能領(lǐng)域中，一種依靠存儲(chǔ)實(shí)例問題及其解決方案并通過調(diào)整這些解決方案來解決新的類似問題的方法［6］，包括知識(shí)構(gòu)建、知識(shí)獲取、知識(shí)檢索、知識(shí)修訂和知識(shí)重用5個(gè)部分［7］。

為了解決臨床中糖尿病患者膳食管理工作繁瑣、飲食治療效果不佳及糖尿病患者數(shù)量龐大與營(yíng)養(yǎng)師稀缺等問題，本研究基于生命周期法設(shè)計(jì)系統(tǒng)。第一，梳理國(guó)內(nèi)外關(guān)于糖尿病患者膳食管理的相關(guān)理論、研究現(xiàn)狀、信息化進(jìn)程及模型構(gòu)建的相關(guān)技術(shù)；第二，通過實(shí)地調(diào)研和深入訪談了解糖尿病患者膳食管理的業(yè)務(wù)流程及在每個(gè)環(huán)節(jié)所需要的詳細(xì)信息；第三，選用基于實(shí)例推理的方法來實(shí)現(xiàn)糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)挖掘功能與智能推理功能；第四，利用德爾菲法與專家探討研究中的關(guān)鍵問題，設(shè)計(jì)科學(xué)、有效的糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)有利于提高糖尿病患者臨床飲食治療的效率，保證膳食管理方案的科學(xué)性和有效性，滿足患者個(gè)性化需求，同時(shí)可以合理配置醫(yī)療資源，促進(jìn)慢性病醫(yī)療信息化發(fā)展。

1 糖尿病患者膳食管理要求

飲食治療是糖尿病5項(xiàng)治療方法中最基本的治療方法，主要通過控制每日攝入總能量和保證營(yíng)養(yǎng)素比例來達(dá)到控制飲食、合理營(yíng)養(yǎng)的目的，同時(shí)利用食品交換、營(yíng)養(yǎng)計(jì)劃等方法，做到飲食內(nèi)容多樣化、適量補(bǔ)充微營(yíng)養(yǎng)素?；诂F(xiàn)有研究，根據(jù)《實(shí)用營(yíng)養(yǎng)師手冊(cè)》［8］并結(jié)合臨床調(diào)研內(nèi)容，得到糖尿病患者的膳食管理工作步驟如下：（1）考慮患者個(gè)人身體狀況。在進(jìn)行糖尿病患者綜合化膳食干預(yù)時(shí)，首先要對(duì)患者身體情況進(jìn)行綜合評(píng)估，了解患者的飲食偏好、生理指征數(shù)據(jù)等信息［9］，根據(jù)患者個(gè)人身高、體質(zhì)量、年齡、勞動(dòng)強(qiáng)度等信息并結(jié)合病情和營(yíng)養(yǎng)狀況確定每天熱能供給量。（2）估算每日所需能量。首先，利用Broca法計(jì)算患者標(biāo)準(zhǔn)體質(zhì)量及其BMI值，BMI=體質(zhì)量/身高2，按WHO標(biāo)準(zhǔn)BMI 18.5～24.9 kg/m2為正常，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn) BMI 18.5～23.9 kg/m2為正常［10］，并依據(jù)限制超重及肥胖者、放寬消瘦及體質(zhì)量不足者至正常體質(zhì)量的原則處理BMI值；其次，基于處理后的BMI值，參照體力勞動(dòng)強(qiáng)度表［11］確定每日每千克標(biāo)準(zhǔn)體質(zhì)量所需能量；最后，根據(jù)公式“每日所需能量=標(biāo)準(zhǔn)體質(zhì)量×每日每千克標(biāo)準(zhǔn)體質(zhì)量所需能量”計(jì)算出患者每日所需能量值。（3）營(yíng)養(yǎng)素分配。根據(jù)《中國(guó)居民膳食指南》［12］確定患者飲食中各類營(yíng)養(yǎng)素的攝入量比例，每日蛋白質(zhì)提供的能量應(yīng)占膳食總能量的15%～20%，或成人按每日每千克體質(zhì)量1.0～1.5 g提供；每日脂肪攝入量占膳食總能量的20%～35%，可按照每日每千克體質(zhì)量0.6～1.0 g攝入脂肪；每日碳水化合物攝入量占膳食總能量的50%～60%，同時(shí)要提高纖維飲食量，每日膳食纖維的攝入量為40 g左右。（4）飲食分配和餐次安排。一天至少保證三餐，早、中、晚餐能量按25%、40%、35%比例分配［8］，在體力活動(dòng)量穩(wěn)定情況下，飲食要做到定時(shí)、定量。每餐主副食搭配且應(yīng)有糖類、蛋白質(zhì)和脂肪。注射胰島素或易發(fā)生低血糖者，要求在三餐之間加餐，加餐能量應(yīng)從正餐總量中減去，做到加餐不加量；不用胰島素的患者，也可適當(dāng)少量多餐以減輕單次餐對(duì)胰腺的負(fù)擔(dān)。（5）飲食方案多樣化設(shè)計(jì)。根據(jù)患者每日攝入總熱量值，結(jié)合患者飲食偏好、個(gè)人習(xí)慣，借助食物互換法［8］對(duì)患者的飲食方案進(jìn)行多樣化設(shè)計(jì)，為患者提供多種可供選擇的飲食方案。

基于上述要求，糖尿病患者膳食管理需要依據(jù)患者個(gè)人的性別、年齡、身高、體質(zhì)量、空腹血糖和勞動(dòng)強(qiáng)度等信息，結(jié)合總熱量控制原則，設(shè)計(jì)營(yíng)養(yǎng)均衡、內(nèi)容多樣的飲食方案，因此在糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)中需要輸入評(píng)估所得的生理情況指標(biāo)信息，作為系統(tǒng)智能推理、方案決策的依據(jù)。

2 糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)分析

2.1 基于實(shí)例推理的實(shí)例信息表設(shè)計(jì) 實(shí)例推理是人工智能領(lǐng)域中一種基于知識(shí)的問題求解和學(xué)習(xí)的方法，主要通過尋找與待求問題相似的歷史案例，利用已有經(jīng)驗(yàn)或結(jié)果中的特定知識(shí)，即具體案例來解決新問題。實(shí)例推理把一個(gè)已解決的過去的問題描述成特定的問題信息集及解決方案集存儲(chǔ)在實(shí)例數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)新問題出現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)通過訪問數(shù)據(jù)庫(kù)獲取過去相似問題及其解決方案，并加以評(píng)價(jià)、修正，最終用于解決新的問題。在糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)建設(shè)中，數(shù)據(jù)庫(kù)工程師與營(yíng)養(yǎng)師合作，營(yíng)養(yǎng)師根據(jù)臨床工作經(jīng)歷，編制20～50個(gè)不同糖尿病患者的飲食方案，由數(shù)據(jù)庫(kù)工程師編寫成實(shí)例信息表存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，作為系統(tǒng)中實(shí)例推理算法推理的歷史案例。實(shí)例信息表主要包括實(shí)例編號(hào)、性別、年齡、身高、體質(zhì)量、空腹血糖、勞動(dòng)強(qiáng)度、推薦攝入量等信息（見表1）。

表1 糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)實(shí)例信息表Table 1 Diet treatment scheme developed by the diabetic dietary management system for a case of diabetes

2.2 糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)流程設(shè)計(jì) 基于現(xiàn)有研究，結(jié)合中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)飲食方案編制步驟、糖尿病患者的飲食原則，設(shè)計(jì)糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)工作流程。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)挖掘、智能匹配等功能通過實(shí)例推理算法來實(shí)現(xiàn)，醫(yī)護(hù)人員通過對(duì)患者進(jìn)行身體檢查和評(píng)估，將獲取的患者生理指征輸入系統(tǒng)界面，系統(tǒng)采用相似度計(jì)算模型來實(shí)現(xiàn)案例匹配，系統(tǒng)主要工作流程見圖1。根據(jù)流程圖可知，糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)工作流程可分為7個(gè)步驟：（1）輸入患者生理指征。醫(yī)護(hù)人員通過患者病歷、現(xiàn)場(chǎng)檢查及詢問等方式，充分了解患者的身體現(xiàn)狀，獲取患者生理指征，并在系統(tǒng)界面中填入患者的身高、體質(zhì)量、BMI值、年齡、勞動(dòng)強(qiáng)度和性別等信息，作為糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)智能決策的依據(jù)。（2）檢索實(shí)例庫(kù)。系統(tǒng)將患者生理指征與數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)例信息進(jìn)行相似度匹配，根據(jù)待求病例與實(shí)例庫(kù)中各實(shí)例之間的推薦攝入量差異值大小，匹配出符合條件的實(shí)例，按照營(yíng)養(yǎng)食譜編制要求［8］，兩者差異應(yīng)小于±10%。若系統(tǒng)不存在滿足上述條件的實(shí)例，則轉(zhuǎn)到步驟（3）；若系統(tǒng)存在多個(gè)滿足條件的實(shí)例，則轉(zhuǎn)到步驟（4）。（3）制定患者膳食方案。工作人員充分了解患者的生理狀況，根據(jù)糖尿病患者膳食管理流程為患者編制新的個(gè)性化膳食方案，同時(shí)將生成的新方案信息存入實(shí)例數(shù)據(jù)庫(kù)中。（4）智能決策。系統(tǒng)智能匹配過程主要包括：第一，計(jì)算相似度，包括局部相似度計(jì)算和整體相似度計(jì)算，通過實(shí)例中各個(gè)具體參量之間的局部相似度值及評(píng)價(jià)所得的各參數(shù)的權(quán)重值計(jì)算得出實(shí)例間的整體相似度值，整體相似度值最高的為最優(yōu)參考方案；第二，篩選、評(píng)價(jià)相似方案，根據(jù)患者的生理指征及個(gè)人偏好，醫(yī)護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)給出的相似度較高的幾個(gè)方案進(jìn)行二次篩選和評(píng)價(jià)，選出可用于該患者的一個(gè)或多個(gè)方案；第三，修改相似方案，結(jié)合評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)二次篩選出的方案進(jìn)行修改和優(yōu)化，最終生成適用于患者的個(gè)性化膳食管理方案。（5）判斷是否符合飲食原則。根據(jù)上述生成的新飲食方案中的各項(xiàng)食物名稱，系統(tǒng)從食物營(yíng)養(yǎng)成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中獲取各項(xiàng)食物的營(yíng)養(yǎng)成分，并分別計(jì)算各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)素的總量，從而得出一日食譜中的營(yíng)養(yǎng)素比例，最后判斷是否符合要求，若不符合要求，則轉(zhuǎn)到步驟（2）；若符合要求，則轉(zhuǎn)到步驟（6）。（6）打印患者膳食方案。上述工作完成后，打印出患者膳食方案并反饋給患者，供患者在飲食治療中使用。（7）存入數(shù)據(jù)庫(kù)。將生成的膳食方案存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，供接下來使用。不斷擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫(kù)中的案例數(shù)量，提高系統(tǒng)決策的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、挖掘和管理，推動(dòng)對(duì)糖尿病患者的信息化管理和智能化服務(wù)。

圖1 糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)流程圖Figure 1 Flow chart of diabetic diet management system

3 糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 （1）科學(xué)性：進(jìn)行充分的臨床調(diào)研，并對(duì)調(diào)研獲取的糖尿病患者膳食管理工作流程進(jìn)行必要的優(yōu)化和改善，將飲食內(nèi)容、患者情況等信息轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)適用的表達(dá)方式，使其符合科學(xué)管理及系統(tǒng)開發(fā)的要求。（2）經(jīng)濟(jì)性：選用合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與開發(fā)技術(shù)，在滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求下，減少不必要的費(fèi)用支出。一方面，工作流程要與系統(tǒng)功能相匹配，不宜復(fù)雜化系統(tǒng)設(shè)計(jì)；另一方面，設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)保留與檔案系統(tǒng)等其他系統(tǒng)的接口，以滿足日后糖尿病患者膳食管理業(yè)務(wù)流程變化而產(chǎn)生的費(fèi)用支出。（3）可靠性：為了確保系統(tǒng)安全有效運(yùn)行、滿足患者提供個(gè)性化需求，需要建立安全、可靠的系統(tǒng)架構(gòu)，既要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)必要功能，又要在用戶安全、數(shù)據(jù)安全上提供有力的反應(yīng)機(jī)制，如多用戶使用系統(tǒng)的線程安全性、用戶數(shù)據(jù)做好封裝等。（4）以患者需求為導(dǎo)向：系統(tǒng)功能建立在真實(shí)有效的患者需求上，以滿足患者需求為基本導(dǎo)向，各項(xiàng)業(yè)務(wù)流程在系統(tǒng)功能展現(xiàn)上做到簡(jiǎn)潔直觀、人機(jī)友好，有一定的實(shí)用價(jià)值。

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的功能、結(jié)構(gòu)及與數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)關(guān)系，可通過系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖來表示（見圖2）?；诖髷?shù)據(jù)的糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)主要包含以下功能：（1）用戶管理：分為用戶注冊(cè)和用戶登錄兩部分，其中用戶登錄分為患者、醫(yī)護(hù)人員和管理人員登錄3個(gè)模塊。（2）患者信息采集：錄入患者的身高、體質(zhì)量、BMI值、年齡、勞動(dòng)強(qiáng)度和性別等生理指征。（3）計(jì)算推薦攝入量：根據(jù)錄入的患者生理指征計(jì)算患者的推薦攝入量值。（4）膳食智能管理：包括數(shù)據(jù)挖掘、智能決策和生成膳食方案3個(gè)部分。數(shù)據(jù)挖掘是根據(jù)患者的個(gè)人生理指征利用實(shí)例推理算法對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的實(shí)例信息進(jìn)行挖掘，找出可供使用的相似案例；智能決策是參考系統(tǒng)推薦的相似案例，為患者制定個(gè)性化、科學(xué)合理的膳食管理方案；生成膳食方案，即將系統(tǒng)得出的糖尿病患者膳食管理方案導(dǎo)出。（5）數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)：指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的所有信息數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、查詢等維護(hù)，包括用戶信息庫(kù)、案例信息庫(kù)、食物互換信息庫(kù)、營(yíng)養(yǎng)成分信息庫(kù)和患者信息庫(kù)。

圖2 糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖Figure 2 Functional structure of diabetic diet management system

3.3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)架構(gòu)圖是將系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能分解后按照層次畫出來的圖表。功能結(jié)構(gòu)圖由上到下按照功能層次劃分，基于大數(shù)據(jù)的糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)包括用戶層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層和支持層4層（見圖3）。

圖3 基于大數(shù)據(jù)的糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)架構(gòu)圖Figure 3 Framework of diabetic diet management system developed using big data

用戶層主要是通過可視化界面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與用戶的交互，其中用戶包括3類人群：患者、醫(yī)護(hù)人員和管理人員?；颊呖梢栽谙到y(tǒng)中查看個(gè)人膳食管理方案、與醫(yī)護(hù)人員交流和填寫個(gè)人信息及需求；醫(yī)護(hù)人員可登錄系統(tǒng)進(jìn)行患者信息采集，將評(píng)估所得的患者生理指征錄入系統(tǒng)，并利用智能決策功能生成糖尿病患者的膳食管理方案；管理人員可在系統(tǒng)中進(jìn)行信息采集、智能決策、用戶信息管理、患者信息管理和數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中各類信息數(shù)據(jù)的查詢、修改等。

應(yīng)用層為系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，為患者、醫(yī)護(hù)人員提供了一個(gè)良好的糖尿病患者膳食管理環(huán)境，同時(shí)給出了系統(tǒng)化的膳食方案設(shè)計(jì)過程，即在不同的膳食方案編制階段封裝不同的基礎(chǔ)算法和數(shù)據(jù)處理方法，達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在系統(tǒng)中，通過基于實(shí)例推理的方法來匹配、篩選供選用的實(shí)例，解決糖尿病患者膳食管理復(fù)雜、個(gè)性化程度高的問題。

數(shù)據(jù)層由用戶信息庫(kù)、案例信息庫(kù)、患者信息庫(kù)、食物互換信息庫(kù)和營(yíng)養(yǎng)成分信息庫(kù)5個(gè)庫(kù)構(gòu)成。用戶信息庫(kù)用于存儲(chǔ)用戶注冊(cè)的賬號(hào)、密碼、個(gè)人情況等信息，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)用戶登錄功能的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；案例信息庫(kù)用于存儲(chǔ)典型完整的膳食管理方案案例，案例信息庫(kù)在系統(tǒng)的使用中不斷豐富和擴(kuò)展，為提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和高效性提供了基礎(chǔ)；患者信息庫(kù)用于存儲(chǔ)患者的賬號(hào)信息，以及患者在系統(tǒng)中填寫的個(gè)人生理、需求等信息；食物互換信息庫(kù)參考《實(shí)用營(yíng)養(yǎng)師手冊(cè)》將不同能量糖尿病飲食食物互換表存入數(shù)據(jù)庫(kù)；營(yíng)養(yǎng)成分信息庫(kù)來源于《實(shí)用營(yíng)養(yǎng)師手冊(cè)》中的營(yíng)養(yǎng)成分信息表，包含各類食品每百克中營(yíng)養(yǎng)素成分信息，可供用戶在使用中查詢和了解［8］。

支持層主要包括維持系統(tǒng)運(yùn)行的硬件與軟件，包括顯示器、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、操作系統(tǒng)等，是保證系統(tǒng)有效運(yùn)行的基礎(chǔ)。

4 糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

本研究設(shè)計(jì)的基于大數(shù)據(jù)的糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要分為MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)部分和VB可視化界面建立部分，通過將二者連接使用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能。各項(xiàng)功能的操作界面均用VB編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，主要包括登錄界面、主菜單界面、患者信息采集界面、膳食方案制定界面、營(yíng)養(yǎng)成分查詢界面等。

4.1 登錄界面 登錄界面是用戶使用個(gè)人賬戶和密碼登錄系統(tǒng)的界面（見圖4）。用戶登錄系統(tǒng)時(shí)，若用戶已在系統(tǒng)中注冊(cè)賬戶，則直接選擇身份并登錄系統(tǒng)；若用戶尚未在系統(tǒng)中進(jìn)行注冊(cè)，則點(diǎn)擊“注冊(cè)”填寫個(gè)人信息注冊(cè)賬戶。

圖4 登錄界面Figure 4 Login interface

4.2 主菜單界面 主菜單界面是用戶登錄系統(tǒng)后顯示的包含系統(tǒng)功能菜單的界面（見圖5）。以管理人員操作系統(tǒng)為例，主菜單界面中展示了用戶可操作的系統(tǒng)功能，包括患者信息采集、膳食方案制定、營(yíng)養(yǎng)成分查詢、食物互換和數(shù)據(jù)庫(kù)管理等。其中數(shù)據(jù)庫(kù)管理菜單還包括5個(gè)二級(jí)菜單：用戶信息數(shù)據(jù)庫(kù)、案例信息數(shù)據(jù)庫(kù)、患者信息數(shù)據(jù)庫(kù)、營(yíng)養(yǎng)成分信息數(shù)據(jù)庫(kù)和食物互換信息數(shù)據(jù)庫(kù)，管理人員可在菜單欄中選擇要進(jìn)行管理的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息的增加、修改、刪除、查詢等維護(hù)。

圖5 主菜單界面Figure 5 Main menu interface

4.3 患者信息采集界面 患者信息采集界面用于填入患者的個(gè)人生理指征，作為系統(tǒng)膳食管理方案制定的基礎(chǔ)和依據(jù)（見圖6）。在系統(tǒng)中輸入患者的身高、體質(zhì)量、年齡、勞動(dòng)強(qiáng)度及性別信息后，系統(tǒng)會(huì)計(jì)算出患者的BMI值和推薦攝入量，作為膳食管理方案智能決策的基礎(chǔ)。

圖6 患者信息采集界面Figure 6 Patient information collection interface

4.4 膳食管理方案制定界面 膳食管理方案制定界面是用戶使用系統(tǒng)對(duì)患者進(jìn)行膳食管理的界面（見圖7）。用戶填入患者信息，系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)至膳食管理方案制定界面，點(diǎn)擊“膳食方案匹配”，系統(tǒng)計(jì)算出數(shù)據(jù)庫(kù)中與該患者信息相似的案例，并將推薦案例信息顯示在界面中；醫(yī)護(hù)人員選擇相似度較高的可參考案例，并對(duì)其修改和評(píng)價(jià)后生成適合患者使用的膳食管理方案，最后將生成新方案存入系統(tǒng)，可供患者登錄系統(tǒng)查詢，同時(shí)也可豐富系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的案例；實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)挖掘、智能推理功能，同時(shí)提高系統(tǒng)使用便捷性。

圖7 膳食方案制定界面Figure 7 Diet plan making interface

4.5 營(yíng)養(yǎng)成分查詢界面 營(yíng)養(yǎng)成分查詢界面是查詢各類食物營(yíng)養(yǎng)成分表的界面（見圖8）。用戶可在界面中輸入食物編號(hào)或食物名稱查詢食物的營(yíng)養(yǎng)成分信息，同時(shí)可在界面中添加、修改食物營(yíng)養(yǎng)成分信息，便于用戶了解食物營(yíng)養(yǎng)成分，判別食用量。

圖8 營(yíng)養(yǎng)成分查詢界面Figure 8 Nutrient ingredients query interface

5 討論

糖尿病是各國(guó)關(guān)心的主要慢性病之一，關(guān)系著國(guó)民健康水平，飲食治療作為一種低成本、低副作用的治療方法，在糖尿病患者病程的各個(gè)階段都很重要?；趯?shí)例推理數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)學(xué)習(xí)技術(shù)是人工智能中一種經(jīng)典的知識(shí)學(xué)習(xí)方法，適用于糖尿病患者的膳食管理，可以改善飲食治療流程，為患者提供高質(zhì)量、高水平的個(gè)性化醫(yī)療服務(wù)，減輕醫(yī)療工作強(qiáng)度。

我國(guó)智慧醫(yī)療相關(guān)發(fā)展政策和規(guī)劃不斷提出，近幾年智慧醫(yī)療在信息化建設(shè)、數(shù)據(jù)挖掘、知識(shí)學(xué)習(xí)、智慧門診方面發(fā)展迅速。本文提出了基于大數(shù)據(jù)的糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)，歸納了糖尿病患者飲食方案的編制流程，將飲食方案設(shè)計(jì)的流程規(guī)范化。進(jìn)一步歸納出糖尿病患者飲食信息表，并指出飲食方案設(shè)計(jì)中需要輸入的條件信息作為系統(tǒng)運(yùn)作的基礎(chǔ)信息，其中使用推薦攝入量作為中間參量在系統(tǒng)推理時(shí)進(jìn)行初步匹配，篩選待參考實(shí)例，并使用相似度計(jì)算模型進(jìn)一步計(jì)算匹配，篩選出實(shí)例數(shù)據(jù)庫(kù)中可參考的實(shí)例進(jìn)行評(píng)價(jià)與重用，同時(shí)設(shè)計(jì)了實(shí)例數(shù)據(jù)庫(kù)、食物營(yíng)養(yǎng)成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)等作為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

本研究設(shè)計(jì)智能決策系統(tǒng)，能有效輔助和優(yōu)化糖尿病患者臨床飲食治療工作，參考?xì)v史案例進(jìn)行智能決策的方法，可以有效減少營(yíng)養(yǎng)師膳食管理方案編制工作量；利用食物互換法編制內(nèi)容多樣的飲食方案，能科學(xué)有效地滿足患者膳食的個(gè)性化需求；基于大數(shù)據(jù)的信息管理交互平臺(tái)，為患者、醫(yī)護(hù)人員及管理者之間交流互動(dòng)提供了良好的環(huán)境，推動(dòng)了信息化智慧醫(yī)療的發(fā)展。因此，本研究設(shè)計(jì)的基于大數(shù)據(jù)的糖尿病患者膳食管理系統(tǒng)具有較高的研究?jī)r(jià)值和較強(qiáng)的實(shí)用性和科學(xué)性，同時(shí)為糖尿病的智能預(yù)防、控制和治療提供了一個(gè)有效的方法。

本研究仍存在進(jìn)一步思考、鉆研的空間，本研究提出的智能決策系統(tǒng)在投入臨床使用前，存在數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息不足的問題，需要在臨床使用中進(jìn)一步擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫(kù)，以提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。因此，為了建立數(shù)據(jù)充足、決策準(zhǔn)確的糖尿病患者飲食智能決策系統(tǒng)還需要進(jìn)行大量的臨床實(shí)例統(tǒng)計(jì)與分析，并且在使用過程中不斷擴(kuò)充、豐富數(shù)據(jù)庫(kù)，從而確保系統(tǒng)的實(shí)用性和準(zhǔn)確性。

作者貢獻(xiàn)：章琦負(fù)責(zé)論文撰寫；章瑋負(fù)責(zé)主題構(gòu)思及設(shè)計(jì)；白正玉負(fù)責(zé)文獻(xiàn)收集、審核修改。

本文無(wú)利益沖突。