基于移動云環境下的糖尿病藥膳及運動治療方案研究

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，對國家的醫療體系和國民的健康素質都造成了嚴重的威脅。國外對糖尿病的研究已經達到一定的水平，信息技術干預糖尿病患者的生活方式的研究也起源于國外。從互聯網的角度看，主要集中在糖尿病管理的信息化、血糖檢測系統等方面，融合了醫學、通信技術和計算機技術。本研究基于移動云平臺，研發個性化糖尿病管理應用，實現了原始生理信息數據的分布式云存儲。根據用戶的健康情況、生活習慣、飲食習慣、生理參數等數據，利用雙聚類推薦方法進行建模，給出個性化的中醫藥膳、運動治療等醫療建議。

關鍵詞：糖尿病；移動云；慢性病；康復治療

糖尿病作為世界三大慢性非傳染性疾病，嚴重威脅人類健康。我國已成為糖尿病病發大國，防治刻不容緩。在糖尿病防治中，需要膳食、運動、藥物密切配合才有良好的效果，但是目前醫療模式下主要靠患者的自覺管理和就醫，缺乏系統的、合理的管理方案。隨著國外相關研究領域的發展，國內各科研組織均建立了不同形式的衛生服務信息系統，為疾病管理系統提供硬件系統，同時也給數據挖掘技術的應用提供了可操作平臺[1-2]。本研究考慮在實現自我監測血糖的情況下，提供中醫膳食治療方案。通過患者手工輸入以及對接智能血糖儀監測血糖，針對糖尿病有關中藥或食材進行全面分析，組合運用雙重聚類推薦方法推薦膳食，制定相應的運動治療方案[3]。

1 需求分析

我國糖尿病患者治療現階段主要停留在門診就醫聽從醫囑的層面，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、運動治療、血糖檢測、藥物治療、糖尿病教育5個方面進行綜合的自我監管。本研究著力從飲食治療與運動治療方向入手，通過中醫藥膳與運動方案的推薦讓患者進行更好的自我監管。

1.1 血糖監測

血糖檢測是糖尿病管理的重要組成部分，其結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，同時能反映降糖治療的效果并指導治療方案的調整。軟件血糖監測包括患者利用血糖儀進行的自我血糖監測、連續監測3天血糖的動態血糖監測、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血糖控制水平手段。自我血糖檢測能反映實時血糖水平，評估餐前和餐后高血糖，以及生活事件（鍛煉、用餐、運動以及情緒應激等）和降糖藥物對血糖的影響，發現低血糖，有助于為患者制訂個體化的生活方式干預方案和優化藥物干預方案，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，應長期、嚴格執行。對于1型糖尿病患者，在核實的總熱量、食物成分、規則的餐次安排等措施的基礎上，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 運動治療

運動治療作為一種治療手段，在糖尿病的防治及管理過程中發揮著至關重要的作用。運動可以改善機體對胰島素的敏感性，減少葡萄糖從肝臟的產生，增加外周組織對葡萄糖的利用，達到降低血糖的目的；運動還可以調整血脂代謝，減輕體重，改善心肺功能，增強身體的靈活性，提高工作能力和生活質量。運動的強度大小和時間長短應根據患者的總體健康狀況決定，找到適合患者的運動量和患者感興趣的項目[5]。

1.4 期望效果

（1）科學地安排飲飲食中的各種營養成分使得體內營養全面、均衡，又能使血糖、血脂達到或接近正常水平，有利于達到或延緩各種糖尿病并發癥發生、發展的目的。

（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，增強體質，提高抵抗力。

（3）滿足一般生理狀態和特殊生理狀態的需要，達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，合理分配各種營養物質。簡而言之，就是“總量控制，花樣翻新”8個字。醫生指導患者控制每日總熱量使其每日總熱量社區保持在一個標準體重下的恒定水平，以維持基本生命活動；同時，飲食種類要經常更換，食物品種齊全，變著花樣吃，以保證營養均衡，患者能夠接受。要想達到以上運動康復目的，需遵循循序漸進的原則：運動量由小到大，運動時間由短到長，動作由易到難，使機體逐步適應，通常運動時間不超過一小時[7]。

2 關鍵方法

2.1 文獻法

通過研究近年來關于糖尿病管理平臺、糖尿病及其并發癥等方面的文獻，總結平臺設計及研發的經驗和中醫理論，歸納總結糖尿病及其并發癥的診療知識，為糖尿病監測系統的概要設計及詳細設計做準備。

食材標準化處理：為保證食材數據的通用性及完整性，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、功效等基本項進行標準化處理，以《飲膳正要》中的食物名稱以及烹飪方法為基準進行去粗取精，去偽存真，歸納分析。

糖尿病癥狀標準化處理：中醫癥狀是診病辯證的主要依據，中醫辯證應在熟悉中醫學理論知識的基礎上，遵循以癥為據，辨別癥素，組成癥名的思維規律。不同的朝代、不同的醫家、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。項目參考《中醫癥狀鑒別診斷學》進行癥狀分解、合并等，制定標準化文本，并盡量保持中醫特征性的癥狀描述，最大限度地保留原方信息。

2.2 社會網絡分析和數據挖掘方法

數據挖掘是從大量前期數據中提取出可信、關鍵、有效的數據模式，并進行數據的處理，查漏補缺，用選定的知識發現算法，為用戶提供需要的信息。社會網絡分析法通過對于運動與食材關系的分析探討健康方案的屬性特征，包括方案中的個體屬性及整體屬性，方案中個體屬性分析包括點度中心度，接近中心度等；方案的整體屬性分析包括小世界效應、小團體研究、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策略。

2.3 雙重聚類推薦方法

根據已有糖尿病用戶的個人信息、生活習慣、用藥信息、運動情況、飲食情況，經過數據分析挖掘和社會網絡分析，找出相似的特征進行用戶的聚類，同時對健康方案的屬性根據相關系數或關聯系數聚類建立用戶和方案的聯系，大大縮小了推薦查找的范圍，降低算法實現復雜度。用戶利用推薦系統建立糖尿病用戶與并發癥之間的關系，利用已有的選擇過程或相似性關系，挖掘糖尿病用戶潛在的并發癥，推送糖尿病用戶已有病例的最佳生活方式，控制后續并發癥的發作[8]。

3 系統架構

本次研究系統采用3層架構模式，表示層實現面向用戶的多種功能，將用戶請求以及必要的健康數據上傳到下一層處理，業務邏輯層負責根據用戶發送的不同業務請求來調用相應的處理模塊，在必要的時候，調用內置的算法模塊，對患者長期的健康記錄進行分析與數據挖掘，從而制定個性化的健康方案，在特定的業務要求下，需要進行一定的數據訪問，在數據訪問層搭載穩定的數據庫與相應的數據訪問接口。

業務處理分為用戶功能業務與后臺應用業務，用戶功能業務主要有健康管理、用戶信息管理、血糖采集等模塊，能夠完整地實現面向用戶的各個功能的使用要求；后臺應用業務負責處理后臺運行程序，將用戶數據進行對應的數據分析與數據挖掘，得出適應于用戶需求的數據并向下層記錄，同時向上層反饋給用戶。為了確保系統穩定運行，設置完善的系統安全保障與標準保障體系，并做好權限管理、應用集成、流程控制、數據庫接口等系統正常運行的必要組件[9-10]。系統架構如圖1所示。

4 研究意義

（1）基于移動云環境的糖尿病監測系統能夠打破醫患之間的溝通壁壘，使醫患間的信息流通不受時間、空間限制，加快了信息流速，也使醫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施全面、長期、動態、連續、有效的管理，建立糖尿病管理的數據庫，并對血糖管理、藥膳信息、藥物療程進行規范化處理，借助網絡分析其內在的規律，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據分散、查找不變、數據不集中的現狀，建立高效規范糖尿病防治和管理模式，為糖尿病研究和決策提供科學指導，運用結構化方法找出適合的數據分析方法和挖掘算法，有助于提高糖尿病健康水平，降低醫療成本。