金悦 刘佳欣 孙建鑫 孙效芳 丁红 白丽珍

摘要

通過调查研究和分析“三高”人群日常饮食需求，按照国家相关标准，研究建立一个以高血糖饮食控制为主的健康膳食模型，并依此设计开发出一个辅助个人饮食控制的应用系统。采用JAVA语言和相关程序设计技术实现该算法模型，最终以移动端应用小程序和动态网页的形式呈现。用户将个人身体状况信息输入后，系统可自动计算出每日所需热量等数据，并自动生成推荐食谱;用户也可以根据个人口味选择定制食谱。而且，可将所记录的用户历史信息可视化，反映其身体状况和饮食营养的动态演变。该数据也可作为研究分析饮食成分与健康指标之间相关性的参考依据。

【关键词】糖尿病 应用程序 饮食控制 营养计算 健康模型

1引言

由于当前社会大众饮食日益精致，快餐风行，以高血糖、高血压、高血脂为特点的“三高”人群规模不断扩大。据国家计生委2015年的报告显示：自2002年至2012年近10年来，我国城市居民的食物需要得到了满足，但是膳食结构仍然不尽合理，不健康生活方式较为普遍，超重肥胖、高血压、糖尿病等营养相关慢性病的患病率依然上升，60岁以上城市老年人中有一半人患高血压，糖尿病患病率显著攀升，血脂异常显著升高，均比2002年显著升高。而血压、血脂、血糖之间是息息相关的，控制好三者，可让罹患心脑血管疾病的风险大大降低。防治“三高”，除了采取必需的医疗措施外，饮食健康管理也是不容忽视的。研究表明，正确的饮食可以改善患者自我防护能力，减少药物的剂量，促进健康行为，是与运动、药物治疗并重的治疗“三高症”基础方法之一。

但是，目前的医疗服务体系难以满足人们对于长期和一对一的健康指导与管理的需求。在信息技术和移动互联网发展和普及的今天，以互联网为载体实现对三高群体的饮食健康管理，并给出适当的指导成为了可能。我们开发一个方便使用的应用软件，根据用户给予的健康信息推荐相应的饮食食谱，以及周期性反馈，并以图表等可视化形式呈现出来，能反映出用户一个时期的身体变化情况，帮助人们实现对于“三高”指标的控制，从而达到健康的目标。

2分析

首先分析用户需求。经过调查研究发现，用户想要使用的功能，是通过方便的渠道，得到有针对性的个人化的饮食指导。比如通过手机等便携设备查询当日或本周的饮食指导或食谱推荐;还要能查阅养生名家论坛或者养生堂等网上电视频道;能查看个人的饮食信息、身体状况信息的变化趋势;也要能方便的查看日常食谱的营养含量。而用户能提供的身体健康信息：个人体重、身高、年龄，所从事的劳动活动强度，以及近期的健康数据（体检结果）血糖、血压、血脂等信息。

分析饮食控制的模型后发现，比如对于糖尿病患者而言，已有国家对成人糖尿病患者膳食指导中规定的“每日能量供给量”参考标准，根据该标准可以计算出不同身体状况、不同劳动强度下的热量需求Cl。再根据“常见糖尿病膳食推荐交换份分配表及营养素含量”中不同食品的营养成分含量，计算出常见饮食分量的热量数据，分布到一臼三餐中，按照传统饮食习惯搭配，做出符合热量标准的推荐食谱02。通过设计出自动计算的算法A，使得C2=Cl，如果超过C1，可以通过推荐运动项目，消耗这些摄入的热量。而算法A，正是本应用系统要解决的核心问题。

设计开发动态交互式页面和移动端应用程序，实现上述功能。将用户输入的个人健康信息和已经采用的食谱进行存档，可以用作个人历史趋势分析或一些疾病治疗分析的参考依据。

3设计

3.1总体设计

通过上述分析，研究该类人群的需求设计出系统的主要功能结构，主要包括三项，分为静态的“信息浏览”以及动态的“我的食谱”和“饮食回顾”。

3.1.1信息浏览

浏览功能主要在首页以静态页面方式呈现。用户可浏览两方面的内容：养生要闻和养生食谱，阅读“养生要闻”可以获得养生知识，“养生食谱”可以查看当日食谱。但“养生食谱”只对注册并且已经填了身体数据的用户开放。

3.1.2我的食谱

生成食谱是系统的一个重要功能。登录用户在前端输入个人身体健康数据之后便可进入“我的食谱”功能区选择“定制食谱”或“推荐食谱”，所选食谱的营养成分均由系统计算并给予适当反馈，在“定制食谱”时，用户可在“查询日常菜谱营养成分含量”界面查看所选菜品的详细成分含量。游客用户在不输入个人身体数据的情况下可通过“菜品成分查询”界面自助查询，即根据个人当日所食菜品名称查询得到当日己摄入营养成分的总含量。

3.1.3饮食回顾

这是系统的另一个重要功能。作为用户查看个人身体健康变化以及所选食谱营养含量变化的工具，以趋势图呈现给用户，使得用户了解个人健康与每日营养摄入量之间的关联。如图1所示。

3.2算法设计

以糖尿病人的饮食辅助为例，对于成人糖尿病患者推荐营养摄入量中主要是以能量摄入为主要参考对象，而每日标准能量摄入则采用通用系数方法，按照105kJ （25 kcal）/（kg-d）～126kJ （30 kcal）/（kg-d）计算，再根据患者身高、性别、年龄、活动度、应激状况等进行系数调整（见表1）。

参照表l，分析设计出计算模型如下：

所需数据有用户输入数据：性别S，身高（米）H，体重（千克）w，劳动活动强度L、l，以及计算得到的数据：体型t，体质指数BMI，标准体重（千克）B，公式有：

（1）

B= 90*H-90;当s=“当”时;BMI=w/Hz;

90*H - 92.5;当S=“女”时

0;当L=“重体力活动”时

l=1;当L=“中体力活动”时

2;当L=“轻体力活动”时

（2）3;当L=“休息状态”时

t=“过瘦”=0; 当BMI≤18.5时

“正常”=1：當18.5< BMI< 24时

“超重”=2;当24< BMI< 28时

“肥胖”=3：

当BMI≥28时

（3）将表1转化为二维数组：

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}

由上述公式得出系数扣A[1][t]，最终计算出E=B*r

以年龄50岁，身高1.76米，体重80kg，在办公室从事文字工作的成年男性糖尿病患者为例，经过计算可知他的体重指数（BMI）=80/1.76*1.76=25.826，属于超重体型，而他的标准体重= （176-100） *0.9=68.4kg，经过查表计算其每日所需总热量=68.4*25=1710干卡。

4主要实现

4.1网页版技术实现

使用java语言采用B/S结构并结合JSP动态web编程进行系统开发，在本系统中，JSP页面会与Servlet进行数据交互，并调用了相关的JavaBean，通过JDBC实现了Java与MySQL数据库的连接，并根据客户端的不同请求进行数据查询、数据存储、数据更新等操作，并将处理结果通过JSP返回给客户端，通过浏览器进行呈现。利用JavaScript、HTML5来实现前端界面的美化，在静态页面的基础上添加各种iQuery代码及部分css样式，实现特效（比如首页的轮播图、钟表提示以及子页面的跳转），并且使用Ajax获取后端数据，在不重新加载整个页面的情况下实现网页的异步更新，使得系统回应客户端的请求更加敏捷，为用户提供更流畅美观的浏览效果。

4.2小程序开发

在Android studio集成开发平台上采用MVC架构开发实现了移动端应用。系统分为客户端和服务端，客户端以Activity为核心构造用户界面，实现各个界面中的显示与触发功能，并利用Android开源图库MPAndroidChart呈现可视化效果。服务端用Java语言编写的控制处理用来控制请求和返回数据等业务流程，使用MySQL存放用户健康信息及食谱等数据。前端与后端的数据交互主要采用POST方式，部分接口采用Get方式，并利用JSON解析数据格式。

4.3食谱配餐算法流程

在进入食谱配餐之前，先根据用户所填的个人健康信息计算其每日所需各营养成分摄入量，再以“食品套餐营养含量表”为基础，与用户每日所需各营养成分摄入量进行差额计算。作为食谱配餐的数据输入，用户开始进入食谱配餐界面流程如图2所示。

4.4实现效果

网页版实现效果：以糖尿病的网页为例，如图3所示。

小程序实现效果：以小程序的首页以及系统推荐的食谱界面为例，如图4所示。

5结束语

本文分析了三高群体饮食控制的需求，参照国家标准和行业规范，设计开发出网页版及小程序版的应用程序，作为中三高人群的饮食控制的辅助工具，也可作为身体变化、饮食变化的记录工具。通过数据积累，可以跟踪个人饮食踪迹、发掘个人健康特征与饮食的关联性、发现过敏源等;通过长期积累更多用户的数据，可以找寻不同饮食成分与健康指标之间的相关性，为营养健康研究提供数据参考。

系统存在不足，个人健康信息录入部分比较繁琐，未来加入图像识别技术，实现对体检报告和食物拍照等输入法，更加方便使用，改进用户体验。

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