金悅 劉佳欣 孫建鑫 孫效芳 丁紅 白麗珍

摘要

通過調(diào)查研究和分析“三高”人群日常飲食需求，按照國家相關標準，研究建立一個以高血糖飲食控制為主的健康膳食模型，并依此設計開發(fā)出一個輔助個人飲食控制的應用系統(tǒng)。采用JAVA語言和相關程序設計技術(shù)實現(xiàn)該算法模型，最終以移動端應用小程序和動態(tài)網(wǎng)頁的形式呈現(xiàn)。用戶將個人身體狀況信息輸入后，系統(tǒng)可自動計算出每日所需熱量等數(shù)據(jù)，并自動生成推薦食譜;用戶也可以根據(jù)個人口味選擇定制食譜。而且，可將所記錄的用戶歷史信息可視化，反映其身體狀況和飲食營養(yǎng)的動態(tài)演變。該數(shù)據(jù)也可作為研究分析飲食成分與健康指標之間相關性的參考依據(jù)。

【關鍵詞】糖尿病 應用程序 飲食控制 營養(yǎng)計算 健康模型

1引言

由于當前社會大眾飲食日益精致，快餐風行，以高血糖、高血壓、高血脂為特點的“三高”人群規(guī)模不斷擴大。據(jù)國家計生委2015年的報告顯示：自2002年至2012年近10年來，我國城市居民的食物需要得到了滿足，但是膳食結(jié)構(gòu)仍然不盡合理，不健康生活方式較為普遍，超重肥胖、高血壓、糖尿病等營養(yǎng)相關慢性病的患病率依然上升，60歲以上城市老年人中有一半人患高血壓，糖尿病患病率顯著攀升，血脂異常顯著升高，均比2002年顯著升高。而血壓、血脂、血糖之間是息息相關的，控制好三者，可讓罹患心腦血管疾病的風險大大降低。防治“三高”，除了采取必需的醫(yī)療措施外，飲食健康管理也是不容忽視的。研究表明，正確的飲食可以改善患者自我防護能力，減少藥物的劑量，促進健康行為，是與運動、藥物治療并重的治療“三高癥”基礎方法之一。

但是，目前的醫(yī)療服務體系難以滿足人們對于長期和一對一的健康指導與管理的需求。在信息技術(shù)和移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和普及的今天，以互聯(lián)網(wǎng)為載體實現(xiàn)對三高群體的飲食健康管理，并給出適當?shù)闹笇С蔀榱丝赡堋Ｎ覀冮_發(fā)一個方便使用的應用軟件，根據(jù)用戶給予的健康信息推薦相應的飲食食譜，以及周期性反饋，并以圖表等可視化形式呈現(xiàn)出來，能反映出用戶一個時期的身體變化情況，幫助人們實現(xiàn)對于“三高”指標的控制，從而達到健康的目標。

2分析

首先分析用戶需求。經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，用戶想要使用的功能，是通過方便的渠道，得到有針對性的個人化的飲食指導。比如通過手機等便攜設備查詢當日或本周的飲食指導或食譜推薦;還要能查閱養(yǎng)生名家論壇或者養(yǎng)生堂等網(wǎng)上電視頻道;能查看個人的飲食信息、身體狀況信息的變化趨勢;也要能方便的查看日常食譜的營養(yǎng)含量。而用戶能提供的身體健康信息：個人體重、身高、年齡，所從事的勞動活動強度，以及近期的健康數(shù)據(jù)（體檢結(jié)果）血糖、血壓、血脂等信息。

分析飲食控制的模型后發(fā)現(xiàn)，比如對于糖尿病患者而言，已有國家對成人糖尿病患者膳食指導中規(guī)定的“每日能量供給量”參考標準，根據(jù)該標準可以計算出不同身體狀況、不同勞動強度下的熱量需求Cl。再根據(jù)“常見糖尿病膳食推薦交換份分配表及營養(yǎng)素含量”中不同食品的營養(yǎng)成分含量，計算出常見飲食分量的熱量數(shù)據(jù)，分布到一臼三餐中，按照傳統(tǒng)飲食習慣搭配，做出符合熱量標準的推薦食譜02。通過設計出自動計算的算法A，使得C2=Cl，如果超過C1，可以通過推薦運動項目，消耗這些攝入的熱量。而算法A，正是本應用系統(tǒng)要解決的核心問題。

設計開發(fā)動態(tài)交互式頁面和移動端應用程序，實現(xiàn)上述功能。將用戶輸入的個人健康信息和已經(jīng)采用的食譜進行存檔，可以用作個人歷史趨勢分析或一些疾病治療分析的參考依據(jù)。

3設計

3.1總體設計

通過上述分析，研究該類人群的需求設計出系統(tǒng)的主要功能結(jié)構(gòu)，主要包括三項，分為靜態(tài)的“信息瀏覽”以及動態(tài)的“我的食譜”和“飲食回顧”。

3.1.1信息瀏覽

瀏覽功能主要在首頁以靜態(tài)頁面方式呈現(xiàn)。用戶可瀏覽兩方面的內(nèi)容：養(yǎng)生要聞和養(yǎng)生食譜，閱讀“養(yǎng)生要聞”可以獲得養(yǎng)生知識，“養(yǎng)生食譜”可以查看當日食譜。但“養(yǎng)生食譜”只對注冊并且已經(jīng)填了身體數(shù)據(jù)的用戶開放。

3.1.2我的食譜

生成食譜是系統(tǒng)的一個重要功能。登錄用戶在前端輸入個人身體健康數(shù)據(jù)之后便可進入“我的食譜”功能區(qū)選擇“定制食譜”或“推薦食譜”，所選食譜的營養(yǎng)成分均由系統(tǒng)計算并給予適當反饋，在“定制食譜”時，用戶可在“查詢?nèi)粘２俗V營養(yǎng)成分含量”界面查看所選菜品的詳細成分含量。游客用戶在不輸入個人身體數(shù)據(jù)的情況下可通過“菜品成分查詢”界面自助查詢，即根據(jù)個人當日所食菜品名稱查詢得到當日己攝入營養(yǎng)成分的總含量。

3.1.3飲食回顧

這是系統(tǒng)的另一個重要功能。作為用戶查看個人身體健康變化以及所選食譜營養(yǎng)含量變化的工具，以趨勢圖呈現(xiàn)給用戶，使得用戶了解個人健康與每日營養(yǎng)攝入量之間的關聯(lián)。如圖1所示。

3.2算法設計

以糖尿病人的飲食輔助為例，對于成人糖尿病患者推薦營養(yǎng)攝入量中主要是以能量攝入為主要參考對象，而每日標準能量攝入則采用通用系數(shù)方法，按照105kJ （25 kcal）/（kg-d）～126kJ （30 kcal）/（kg-d）計算，再根據(jù)患者身高、性別、年齡、活動度、應激狀況等進行系數(shù)調(diào)整（見表1）。

參照表l，分析設計出計算模型如下：

所需數(shù)據(jù)有用戶輸入數(shù)據(jù)：性別S，身高（米）H，體重（千克）w，勞動活動強度L、l，以及計算得到的數(shù)據(jù)：體型t，體質(zhì)指數(shù)BMI，標準體重（千克）B，公式有：

（1）

B= 90*H-90;當s=“當”時;BMI=w/Hz;

90*H - 92.5;當S=“女”時

0;當L=“重體力活動”時

l=1;當L=“中體力活動”時

2;當L=“輕體力活動”時

（2）3;當L=“休息狀態(tài)”時

t=“過瘦”=0; 當BMI≤18.5時

“正常”=1：當18.5< BMI< 24時

“超重”=2;當24< BMI< 28時

“肥胖”=3：

當BMI≥28時

（3）將表1轉(zhuǎn)化為二維數(shù)組：

A[4][4]={{47.5，40.0，35 0，35.0），{40.0，32.5，32，5，30.0}，{35.0，27.5，25.0，22.5}，{27.5，22.5，20.0，15.0}

由上述公式得出系數(shù)扣A[1][t]，最終計算出E=B*r

以年齡50歲，身高1.76米，體重80kg，在辦公室從事文字工作的成年男性糖尿病患者為例，經(jīng)過計算可知他的體重指數(shù)（BMI）=80/1.76*1.76=25.826，屬于超重體型，而他的標準體重= （176-100） *0.9=68.4kg，經(jīng)過查表計算其每日所需總熱量=68.4*25=1710干卡。

4主要實現(xiàn)

4.1網(wǎng)頁版技術(shù)實現(xiàn)

使用java語言采用B/S結(jié)構(gòu)并結(jié)合JSP動態(tài)web編程進行系統(tǒng)開發(fā)，在本系統(tǒng)中，JSP頁面會與Servlet進行數(shù)據(jù)交互，并調(diào)用了相關的JavaBean，通過JDBC實現(xiàn)了Java與MySQL數(shù)據(jù)庫的連接，并根據(jù)客戶端的不同請求進行數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)更新等操作，并將處理結(jié)果通過JSP返回給客戶端，通過瀏覽器進行呈現(xiàn)。利用JavaScript、HTML5來實現(xiàn)前端界面的美化，在靜態(tài)頁面的基礎上添加各種iQuery代碼及部分css樣式，實現(xiàn)特效（比如首頁的輪播圖、鐘表提示以及子頁面的跳轉(zhuǎn)），并且使用Ajax獲取后端數(shù)據(jù)，在不重新加載整個頁面的情況下實現(xiàn)網(wǎng)頁的異步更新，使得系統(tǒng)回應客戶端的請求更加敏捷，為用戶提供更流暢美觀的瀏覽效果。

4.2小程序開發(fā)

在Android studio集成開發(fā)平臺上采用MVC架構(gòu)開發(fā)實現(xiàn)了移動端應用。系統(tǒng)分為客戶端和服務端，客戶端以Activity為核心構(gòu)造用戶界面，實現(xiàn)各個界面中的顯示與觸發(fā)功能，并利用Android開源圖庫MPAndroidChart呈現(xiàn)可視化效果。服務端用Java語言編寫的控制處理用來控制請求和返回數(shù)據(jù)等業(yè)務流程，使用MySQL存放用戶健康信息及食譜等數(shù)據(jù)。前端與后端的數(shù)據(jù)交互主要采用POST方式，部分接口采用Get方式，并利用JSON解析數(shù)據(jù)格式。

4.3食譜配餐算法流程

在進入食譜配餐之前，先根據(jù)用戶所填的個人健康信息計算其每日所需各營養(yǎng)成分攝入量，再以“食品套餐營養(yǎng)含量表”為基礎，與用戶每日所需各營養(yǎng)成分攝入量進行差額計算。作為食譜配餐的數(shù)據(jù)輸入，用戶開始進入食譜配餐界面流程如圖2所示。

4.4實現(xiàn)效果

網(wǎng)頁版實現(xiàn)效果：以糖尿病的網(wǎng)頁為例，如圖3所示。

小程序?qū)崿F(xiàn)效果：以小程序的首頁以及系統(tǒng)推薦的食譜界面為例，如圖4所示。

5結(jié)束語

本文分析了三高群體飲食控制的需求，參照國家標準和行業(yè)規(guī)范，設計開發(fā)出網(wǎng)頁版及小程序版的應用程序，作為中三高人群的飲食控制的輔助工具，也可作為身體變化、飲食變化的記錄工具。通過數(shù)據(jù)積累，可以跟蹤個人飲食蹤跡、發(fā)掘個人健康特征與飲食的關聯(lián)性、發(fā)現(xiàn)過敏源等;通過長期積累更多用戶的數(shù)據(jù)，可以找尋不同飲食成分與健康指標之間的相關性，為營養(yǎng)健康研究提供數(shù)據(jù)參考。

系統(tǒng)存在不足，個人健康信息錄入部分比較繁瑣，未來加入圖像識別技術(shù)，實現(xiàn)對體檢報告和食物拍照等輸入法，更加方便使用，改進用戶體驗。

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