基于移动云环境下的糖尿病药膳及运动治疗方案研究

田彪 江智泉 管树桃 王琳 欧阳锦屹 徐森荣

摘 要：糖尿病作为世界上三大慢性疾病之一，对国家的医疗体系和国民的健康素质都造成了严重的威胁。国外对糖尿病的研究已经达到一定的水平，信息技术干预糖尿病患者的生活方式的研究也起源于国外。从互联网的角度看，主要集中在糖尿病管理的信息化、血糖检测系统等方面，融合了医学、通信技术和计算机技术。本研究基于移動云平台，研发个性化糖尿病管理应用，实现了原始生理信息数据的分布式云存储。根据用户的健康情况、生活习惯、饮食习惯、生理参数等数据，利用双聚类推荐方法进行建模，给出个性化的中医药膳、运动治疗等医疗建议。

关键词：糖尿病；移动云；慢性病；康复治疗

糖尿病作为世界三大慢性非传染性疾病，严重威胁人类健康。我国已成为糖尿病病发大国，防治刻不容缓。在糖尿病防治中，需要膳食、运动、药物密切配合才有良好的效果，但是目前医疗模式下主要靠患者的自觉管理和就医，缺乏系统的、合理的管理方案。随着国外相关研究领域的发展，国内各科研组织均建立了不同形式的卫生服务信息系统，为疾病管理系统提供硬件系统，同时也给数据挖掘技术的应用提供了可操作平台[1-2]。本研究考虑在实现自我监测血糖的情况下，提供中医膳食治疗方案。通过患者手工输入以及对接智能血糖仪监测血糖，针对糖尿病有关中药或食材进行全面分析，组合运用双重聚类推荐方法推荐膳食，制定相应的运动治疗方案[3]。

1 需求分析

我国糖尿病患者治疗现阶段主要停留在门诊就医听从医嘱的层面，不能满足患者需求。糖尿病的治疗主要在于控制血糖，要求从饮食治疗、运动治疗、血糖检测、药物治疗、糖尿病教育5个方面进行综合的自我监管。本研究着力从饮食治疗与运动治疗方向入手，通过中医药膳与运动方案的推荐让患者进行更好的自我监管。

1.1 血糖监测

血糖检测是糖尿病管理的重要组成部分，其结果有助于评估糖尿病患者代谢紊乱的程度，制定合理的降糖方案，同时能反映降糖治疗的效果并指导治疗方案的调整。软件血糖监测包括患者利用血糖仪进行的自我血糖监测、连续监测3天血糖的动态血糖监测、反映2～3周平局血糖水平的糖化血清白蛋白测定和能反映2～3个月平均血糖水平的糖化血红蛋白测定。

自我血糖检测是最基本的评价血糖控制水平手段。自我血糖检测能反映实时血糖水平，评估餐前和餐后高血糖，以及生活事件（锻炼、用餐、运动以及情绪应激等）和降糖药物对血糖的影响，发现低血糖，有助于为患者制订个体化的生活方式干预方案和优化药物干预方案，提高治疗的有效性和安全性[4]。

1.2 饮食治疗

饮食治疗是各种类型糖尿病治疗的基础，应长期、严格执行。对于1型糖尿病患者，在核实的总热量、食物成分、规则的餐次安排等措施的基础上，配合胰岛素治疗，有利于控制高血糖和防止低血糖。对于2型糖尿病患者，尤其是肥胖和超重者，饮食治疗有利于减轻体重，改善糖、脂代谢紊乱和高血压，以及减少降糖药用量。

1.3 运动治疗

运动治疗作为一种治疗手段，在糖尿病的防治及管理过程中发挥着至关重要的作用。运动可以改善机体对胰岛素的敏感性，减少葡萄糖从肝脏的产生，增加外周组织对葡萄糖的利用，达到降低血糖的目的；运动还可以调整血脂代谢，减轻体重，改善心肺功能，增强身体的灵活性，提高工作能力和生活质量。运动的强度大小和时间长短应根据患者的总体健康状况决定，找到适合患者的运动量和患者感兴趣的项目[5]。

1.4 期望效果

（1）科学地安排饮饮食中的各种营养成分使得体内营养全面、均衡，又能使血糖、血脂达到或接近正常水平，有利于达到或延缓各种糖尿病并发症发生、发展的目的。

（2）使肥胖患者减少热量摄入，以减轻胰岛素抵抗，增加机体对胰岛素的敏感性；增加消瘦患者的热量摄入，使其体重接近理想体重，增强体质，提高抵抗力。

（3）满足一般生理状态和特殊生理状态的需要，达到或维持成人的理想体重，保证充沛的精力；确保儿童和青少年正常的生长发育；满足妊娠和哺乳期妇女代谢增加的需要[6]。

1.5 遵循原则

要想达到以上的饮食治疗目的，糖尿病患者需要遵循如下原则：控制总热量的摄入，合理分配各种营养物质。简而言之，就是“总量控制，花样翻新”8个字。医生指导患者控制每日总热量使其每日总热量社区保持在一个标准体重下的恒定水平，以维持基本生命活动；同时，饮食种类要经常更换，食物品种齐全，变着花样吃，以保证营养均衡，患者能够接受。要想达到以上运动康复目的，需遵循循序渐进的原则：运动量由小到大，运动时间由短到长，动作由易到难，使机体逐步适应，通常运动时间不超过一小时[7]。

2 关键方法

2.1 文献法

通过研究近年来关于糖尿病管理平台、糖尿病及其并发症等方面的文献，总结平台设计及研发的经验和中医理论，归纳总结糖尿病及其并发症的诊疗知识，为糖尿病监测系统的概要设计及详细设计做准备。

食材标准化处理：为保证食材数据的通用性及完整性，以《饮膳正要》作为信息来源，对食物的名称、异名、同名、性味、归经、功效等基本项进行标准化处理，以《饮膳正要》中的食物名称以及烹饪方法为基准进行去粗取精，去伪存真，归纳分析。

糖尿病症状标准化处理：中医症状是诊病辩证的主要依据，中医辩证应在熟悉中医学理论知识的基础上，遵循以症为据，辨别症素，组成症名的思维规律。不同的朝代、不同的医家、不同的地理方言，造成了同一症状的多种描述，以及不同症状的同一描述。项目参考《中医症状鉴别诊断学》进行症状分解、合并等，制定标准化文本，并尽量保持中医特征性的症状描述，最大限度地保留原方信息。

2.2 社会网络分析和数据挖掘方法

数据挖掘是从大量前期数据中提取出可信、关键、有效的数据模式，并进行数据的处理，查漏补缺，用选定的知识发现算法，为用户提供需要的信息。社会网络分析法通过对于运动与食材关系的分析探讨健康方案的属性特征，包括方案中的个体属性及整体属性，方案中个体属性分析包括点度中心度，接近中心度等；方案的整体属性分析包括小世界效应、小团体研究、凝聚子群等，以及分析用户之间的相似特征提出对于该组合健康方案的改进策略。

2.3 双重聚类推荐方法

根据已有糖尿病用户的个人信息、生活习惯、用药信息、运动情况、饮食情况，经过数据分析挖掘和社会网络分析，找出相似的特征进行用户的聚类，同时对健康方案的属性根据相关系数或关联系数聚类建立用户和方案的联系，大大缩小了推荐查找的范围，降低算法实现复杂度。用户利用推荐系统建立糖尿病用户与并发症之间的关系，利用已有的选择过程或相似性关系，挖掘糖尿病用户潜在的并发症，推送糖尿病用户已有病例的最佳生活方式，控制后续并发症的发作[8]。

3 系统架构

本次研究系统采用3层架构模式，表示层实现面向用户的多种功能，将用户请求以及必要的健康数据上传到下一层处理，业务逻辑层负责根据用户发送的不同业务请求来调用相应的处理模块，在必要的时候，调用内置的算法模块，对患者长期的健康记录进行分析与数据挖掘，从而制定个性化的健康方案，在特定的业务要求下，需要进行一定的数据访问，在数据访问层搭载稳定的數据库与相应的数据访问接口。

业务处理分为用户功能业务与后台应用业务，用户功能业务主要有健康管理、用户信息管理、血糖采集等模块，能够完整地实现面向用户的各个功能的使用要求；后台应用业务负责处理后台运行程序，将用户数据进行对应的数据分析与数据挖掘，得出适应于用户需求的数据并向下层记录，同时向上层反馈给用户。为了确保系统稳定运行，设置完善的系统安全保障与标准保障体系，并做好权限管理、应用集成、流程控制、数据库接口等系统正常运行的必要组件[9-10]。系统架构如图1所示。

4 研究意义

（1）基于移动云环境的糖尿病监测系统能够打破医患之间的沟通壁垒，使医患间的信息流通不受时间、空间限制，加快了信息流速，也使医疗资源变得触手可及。

（2）对糖尿病病人、糖尿病前期及糖尿病高危人群实施全面、长期、动态、连续、有效的管理，建立糖尿病管理的数据库，并对血糖管理、药膳信息、药物疗程进行规范化处理，借助网络分析其内在的规律，通过无线通信和智能终端为糖尿病患者提供更加合理的自我管理方案。

（3）解决糖尿病信息化管理数据分散、查找不变、数据不集中的现状，建立高效规范糖尿病防治和管理模式，为糖尿病研究和决策提供科学指导，运用结构化方法找出适合的数据分析方法和挖掘算法，有助于提高糖尿病健康水平，降低医疗成本。