本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種個體化2型糖尿病量化運動方案生成系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：糖尿病，尤其是2型糖尿病已經(jīng)成為嚴(yán)重危害人類健康的重大疾病。我國的2型糖尿病患病率高達(dá)9.7％，并且呈現(xiàn)上升趨勢，已成為世界上糖尿病第一大國，糖尿病的預(yù)防與治療已經(jīng)刻不容緩。缺少運動是2型糖尿病的主要誘因之一，2型糖尿病被認(rèn)為是一種缺少運動(身體惰性)的疾病，超過80％的2型糖尿病與肥胖及身體惰性有關(guān)，通過運動干預(yù)可以有效控制和延緩糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展。由于糖尿病病情復(fù)雜，糖尿病患者運動又沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，沒有系統(tǒng)化的運動方案為患者提供精細(xì)化指導(dǎo)，患者的運動存在運動難以量化和難以自我掌控的問題。因此，為糖尿病患者制定個體化的量化運動方案既方便患者對運動量、運動時間和運動強(qiáng)度的控制，又便于患者執(zhí)行。廣西醫(yī)科大學(xué)研發(fā)了1套“量化糖尿病運動處方”[參見：XueGY.AStudyontheDeterminationoftheExerciseIntensityoftheDiabetesQuantitativeExercisePrescriptions[J].JournalofGuangzhouSportUniversity,2008,9(8):1770-1774.以及XueGY.ResearchontheTrialApplicationoftheDiabeticQuantitativeExercisePrescriptions[J].JournalofChengduSportUniversity,2010.]，該量化方案被多次試用于臨床及社區(qū)糖尿病患者，驗證了其安全性、適用性及有效性。但是該方案以未考慮患者的個體化差異，沒有針對不同并發(fā)癥患者嚴(yán)格限制運動形式、運動強(qiáng)度和運動時間。姚斌等設(shè)計一種個性化運動方案設(shè)計方法和系統(tǒng)對運動人群進(jìn)行分類，根據(jù)用戶的BMI、年齡、血壓、血糖和血脂等給出特定的運動方案指導(dǎo)建議，然而該運動運動方案設(shè)計方法和系統(tǒng)不是專門針對2型糖尿病患者設(shè)計，對于2型糖尿病患者的運動方案設(shè)計未考慮患者的并發(fā)癥和個體體征的差異性，并且對于運動時間和運動強(qiáng)度的量化程度不夠，達(dá)不到對2型糖尿病患者個體化運動干預(yù)的目的[參見姚斌,常翠青,張可治,咼玉文,吳爽,呂祎然,謝金科,王友松.一種個性化運動處方設(shè)計方法和系統(tǒng)[P].北京：CN105321135A,2016-02-10.]。Hordern等為2型糖尿病患者設(shè)計一種運動方案，規(guī)定了患者的運動項目、運動強(qiáng)度和運動時間，但是沒有考慮患者的并發(fā)癥因素為患者提供科學(xué)的運動方案[參見HordernMD,DunstanDW,PrinsJB,etal.Exerciseprescriptionforpatientswithtype2diabetesandpre-diabetes:ApositionstatementfromExerciseandSportScienceAustralia[J].JournalofScience&MedicineinSport,2012,15(1):25–31.]?，F(xiàn)有的一些糖尿病運動方案的設(shè)計均未考慮天氣因素，會造成運動項目與天氣狀況以及空氣質(zhì)量不適應(yīng)的情況，不便于患者執(zhí)行，其次，沒有結(jié)合患者的并發(fā)癥對患者的運動量做必要的限制，會給并發(fā)癥患者運動帶來風(fēng)險，再次，未提供每個運動項目具體執(zhí)行時間，不便于患者對運動量的掌控。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種個體化2型糖尿病量化運動方案生成系統(tǒng)，根據(jù)2型糖尿病患者的個人信息(身高、體重、并發(fā)癥)和未來一周天氣狀況以及空氣質(zhì)量為患者設(shè)計個體化量化運動方案，為患者提供科學(xué)、合理和可視化的運動指導(dǎo)方案旨在解決現(xiàn)有糖尿病患者運動方案設(shè)計存在的問題，包括運動項目與天氣狀況以及空氣質(zhì)量不適應(yīng)，沒有結(jié)合患者的并發(fā)癥對患者的運動量做必要的限制，給并發(fā)癥患者運動帶來風(fēng)險以及未提供每個運動項目具體執(zhí)行時間不便于患者對運動量的掌控。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種個體化2型糖尿病量化運動方案生成系統(tǒng)，包括：手機(jī)客戶端，供患者輸入個人信息，并通過網(wǎng)絡(luò)將患者輸入的信息上傳至云端服務(wù)器，同時患者通過客戶端查看自己的運動方案；云端服務(wù)器，用于根據(jù)患者上傳的信息進(jìn)行存儲和處理，并結(jié)合天氣狀況以及空氣質(zhì)量為患者設(shè)計個體化的運動方案，再將設(shè)計的運動方案返回到客戶端供患者參考；手機(jī)客戶端和云端服務(wù)器之間通過網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述手機(jī)客戶端包括用戶信息模塊和運動方案模塊?；颊呖稍谟脩粜畔⒛K輸入自己的體征信息包括身高、體重和并發(fā)癥類型?；颊咻斎氲男畔詣由蟼鞯皆贫朔?wù)器?；颊呖衫眠\動方案模塊查看自己的運動方案。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述云端服務(wù)器包括數(shù)據(jù)交互接口、患者信息處理模塊、有氧運動次數(shù)分配模塊、運動項目選擇模塊、運動項目數(shù)據(jù)庫、有氧運動時間優(yōu)化模型和運動方案生成模塊。其中數(shù)據(jù)交互接口負(fù)責(zé)接收從手機(jī)客戶端傳上來的用戶信息，用戶信息經(jīng)過患者信息處理模塊、有氧運動次數(shù)分配模塊、運動項目選擇模塊、有氧運動時間優(yōu)化模型和運動方案生成模塊后生成運動方案，運動方案經(jīng)過數(shù)據(jù)交互接口再通過網(wǎng)絡(luò)返回給手機(jī)客戶端。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，患者信息處理模塊從數(shù)據(jù)交互接口得到的用戶信息包括身高、體重和并發(fā)癥類型，根據(jù)用戶信息分配患者未來一周內(nèi)所要執(zhí)行的有氧運動時長T、有氧運動頻率n、抗阻運動頻率、運動強(qiáng)度、每天運動的最小時長tmin和每天運動的最大時長tmax,具體實現(xiàn)如下：(1)分配患者未來一周內(nèi)所要執(zhí)行的有氧運動時長T：首先根據(jù)身高和體重計算BMI，BMI計算公式：BMI＝體重(kg)/身高(m)2(1)再根據(jù)BMI分配患者未來一周內(nèi)所要執(zhí)行的有氧運動時長T，若BMI<24則T大于150分鐘，若BMI>24則T大于175分鐘。(2)根據(jù)患者的并發(fā)癥類型從量化運動指標(biāo)分配表中查找一周有氧運動頻率n、抗阻運動頻率、運動強(qiáng)度、每天運動的最小時長tmin、每天運動的最大時長tmax、有氧運動次數(shù)。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，有氧運動次數(shù)分配模塊根據(jù)未來一周的天氣狀況以及空氣質(zhì)量和有氧運動頻率，首先統(tǒng)計天氣狀況以及空氣質(zhì)量良好的天數(shù)和天氣狀況以及空氣質(zhì)量差的天數(shù)，按照天氣狀況以及空氣質(zhì)量差的天數(shù)大于天氣狀況以及空氣質(zhì)量良好的天數(shù)就多分配室外有氧運動次數(shù)，否則多分配室內(nèi)有氧運動次數(shù)的原則查找有氧運動次數(shù)分配表，合理分配室內(nèi)有氧運動次數(shù)和室外有氧運動次數(shù)。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，運動項目選擇模塊用于選擇患者要進(jìn)行的有氧運動和抗組運動，其中有氧運動的選擇需根據(jù)患者信息處理模塊分配的有氧運動頻率、抗阻運動頻率和有氧運動次數(shù)分配模塊分配的室內(nèi)有氧運動次數(shù)和室外有氧運動次數(shù)，從運動項目數(shù)據(jù)庫的有氧運動項目表選擇運動項目，要選擇的運動項目總個數(shù)＝有氧運動頻率+抗阻運動頻率，要選擇的有氧運動個數(shù)＝有氧運動頻率＝室內(nèi)有氧運動次數(shù)+室外有氧運動次數(shù)。選擇方法是：根據(jù)患者并發(fā)癥類型和運動強(qiáng)度，若運動強(qiáng)度為中，選擇代謝當(dāng)量值為5.5～6.5范圍之間的運動項目，若運動強(qiáng)度為低，選擇代謝當(dāng)量值為3～4.5范圍之間的運動項目，運動強(qiáng)度為中、低，選擇代謝當(dāng)量值為3～6.5范圍之間的運動項目。對于室內(nèi)有氧運動的選擇根據(jù)室內(nèi)有氧運動次數(shù)選擇有氧運動項目表中字段為“是否為室外”標(biāo)記為0的運動，要選擇的室內(nèi)有氧運動個數(shù)＝室內(nèi)有氧運動次數(shù)；對于室外有氧運動的選擇根據(jù)室外有氧運動次數(shù)選擇有氧運動項目表中“是否為室外”標(biāo)記為1的運動，要選擇的室外有氧運動個數(shù)＝室外有氧運動次數(shù)；抗組運動的選擇原則是根據(jù)患者并發(fā)癥類型和患者信息處理模塊確定的抗阻運動頻率，從運動項目數(shù)據(jù)庫的抗阻運動項目表選擇抗組運動，選擇的抗組運動個數(shù)＝抗阻運動頻率。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，運動項目數(shù)據(jù)庫用于存儲運動項目和計算過程需要的一些數(shù)據(jù)，包括有氧運動項目表和抗組運動項目表，表內(nèi)字段為“運動名稱”、“代謝當(dāng)量”和“是否為室外”，還包括量化運動指標(biāo)分配表和有氧運動次數(shù)分配表。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，有氧運動時間優(yōu)化模型用于計算每一個有氧運動的運動時長，模型優(yōu)化目標(biāo)和約束條件描述如下：優(yōu)化目標(biāo)為：約束條件為：式中ti代表患者執(zhí)行的第i個有氧運動時長，n的取值為患者信息處理模塊計算出的有氧運動頻率，tmin和tmax分別為患者要執(zhí)行的每個有氧運動的時長范圍，T為患者一周內(nèi)要執(zhí)行的有氧運動時長。然后計算出ti，計算方法如下：步驟1：以tmin作為ti的起始值，ti賦值為tmin；步驟2：生成0至3之間的一個隨機(jī)整數(shù)rand(0,3)，按照公式ti＝ti+3×rand(0,3)循環(huán)更新ti的值，每一輪更新判斷ti是否等于tmax，若ti＝tmax，則ti停止更新；步驟3：重復(fù)進(jìn)行步驟2，每一輪更新都判斷是否大于T，若算法停止，輸出ti的值。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，運動方案生成模塊首先根據(jù)患者年齡計算患者的運動心率，計算方法：運動心率＝(220－年齡)×60～85％，然后將選出的有氧運動項目、抗組運動項目和已計算出有氧運動時長、運動心率為患者制定可執(zhí)行的運動方案。運動方案包括：本周有氧運動項目、抗組運動項目和已計算出有氧運動時長、運動心率。最后運動方案將通過所述云端服務(wù)器的數(shù)據(jù)交互接口再經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)輸出到所述手機(jī)客戶端供患者做運動參考。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的第一個有益效果是結(jié)合未來一周的天氣狀況以及空氣質(zhì)量，對室內(nèi)有氧運動次數(shù)和室外有氧運動次數(shù)進(jìn)行合理分配，避免了在惡劣天氣條件下為患者生成室外運動，使得設(shè)計的運動方案更合理、更安全。本發(fā)明的第二個有益效果是結(jié)合患者的并發(fā)癥對患者的運動量做必要的限制，降低并發(fā)癥患者的運動風(fēng)險。本發(fā)明的第三個有益效果是通過有氧運動時間優(yōu)化模型，為患者提供具體有氧運動時長，便于患者對運動時間的掌控。附圖說明圖1是本發(fā)明一種個體化2型糖尿病量化運動方案生成系統(tǒng)的框架圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行描述：在本實施例中，如圖1所示，本發(fā)明主要由手機(jī)客戶端1和云端服務(wù)器2組成，手機(jī)客戶端1和云端服務(wù)器2之間通過無線網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。其中所述手機(jī)客戶端1包括用戶信息模塊101和運動方案模塊102。患者可在用戶信息模塊102輸入自己的體征信息包括身高、體重和并發(fā)癥類型?；颊咻斎氲男畔詣由蟼鞯皆贫朔?wù)器2。患者可利用運動方案模塊102查看自己的運動方案。所述云端服務(wù)器2包括數(shù)據(jù)交互接口201、患者信息處理模塊202、有氧運動次數(shù)分配模塊203、運動項目選擇模塊204、運動項目數(shù)據(jù)庫205、有氧運動時間優(yōu)化模型206和運動方案生成模塊207。其中數(shù)據(jù)交互接口201負(fù)責(zé)接收從手機(jī)客戶端1傳上來的用戶信息，用戶信息經(jīng)過患者信息處理模塊202、有氧運動次數(shù)分配模塊203、運動項目選擇模塊204、有氧運動時間優(yōu)化模型206和運動方案生成模塊207后生成運動方案，運動方案經(jīng)過數(shù)據(jù)交互接口201再通過網(wǎng)絡(luò)輸出顯示在手機(jī)客戶端1?；颊咝畔⑻幚砟K202從數(shù)據(jù)交互接口201得到的用戶信息包括身高、體重和并發(fā)癥類型，根據(jù)用戶信息分配患者未來一周內(nèi)所要執(zhí)行的有氧運動時長T、有氧運動頻率n、抗阻運動頻率、運動強(qiáng)度、每天運動的最小時長tmin和每天運動的最大時長tmax,具體實現(xiàn)如下：(1)分配患者未來一周內(nèi)所要執(zhí)行的有氧運動時長T：首先根據(jù)身高和體重計算BMI，BMI計算公式：BMI＝體重(kg)/身高(m)2(1)再根據(jù)BMI分配患者未來一周內(nèi)所要執(zhí)行的有氧運動時長T，若BMI<24則T大于150分鐘，若BMI>24則T大于175分鐘。(2)分配患者的類型從量化運動指標(biāo)分配表中查找一周有氧運動頻率n、抗阻運動頻率、運動強(qiáng)度、每天運動的最小時長tmin和每天運動的最大時長tmax，如表1所示。表1量化運動指標(biāo)分配表有氧運動次數(shù)分配模塊203結(jié)合未來一周的天氣狀況以及空氣質(zhì)量和患者信息處理模塊202輸出的有氧運動頻率n，首先統(tǒng)計天氣狀況以及空氣質(zhì)量良好的天數(shù)和天氣狀況以及空氣質(zhì)量差的天數(shù)，按照天氣狀況以及空氣質(zhì)量差的天數(shù)大于天氣狀況以及空氣質(zhì)量良好的天數(shù)就多分配室外有氧運動次數(shù)，否則多分配室內(nèi)有氧運動次數(shù)的原則查找有氧運動次數(shù)分配表(見表2)，合理分配室內(nèi)有氧運動次數(shù)和室外有氧運動次數(shù)。表2有氧運動次數(shù)分配表運動項目選擇模塊204用于選擇患者要進(jìn)行的有氧運動和抗組運動，其中有氧運動的選擇需根據(jù)患者信息處理模塊202分配的有氧運動頻率、抗阻運動頻率和有氧運動次數(shù)分配模塊203分配的室內(nèi)有氧運動次數(shù)和室外有氧運動次數(shù)，從運動項目數(shù)據(jù)庫205的有氧運動項目表選擇運動項目，要選擇的運動項目總個數(shù)＝有氧運動頻率+抗阻運動頻率，要選擇的有氧運動個數(shù)＝有氧運動頻率＝室內(nèi)有氧運動次數(shù)+室外有氧運動次數(shù)。選擇方法是：根據(jù)患者并發(fā)癥類型和第一步已確定的運動強(qiáng)度，若運動強(qiáng)度為中，選擇代謝當(dāng)量值為5.5～6.5范圍之間的運動項目，若運動強(qiáng)度為低，選擇代謝當(dāng)量值為3～4.5范圍之間的運動項目，運動強(qiáng)度為中、低，選擇代謝當(dāng)量值為3～6.5范圍之間的運動項目。對于室內(nèi)有氧運動的選擇根據(jù)室內(nèi)有氧運動次數(shù)選擇有氧運動項目表中字段為“是否為室外”標(biāo)記為0的運動，要選擇的室內(nèi)有氧運動個數(shù)＝室內(nèi)有氧運動次數(shù)；對于室外有氧運動的選擇根據(jù)室外有氧運動次數(shù)選擇有氧運動項目表中“是否為室外”標(biāo)記為1的運動，要選擇的室外有氧運動個數(shù)＝室外有氧運動次數(shù)；抗組運動的選擇原則是根據(jù)患者并發(fā)癥類型和患者信息處理模塊202確定的抗阻運動頻率，從運動項目數(shù)據(jù)庫205的抗阻運動項目表選擇抗組運動，選擇的抗組運動個數(shù)＝抗阻運動頻率。運動項目數(shù)據(jù)庫205用于存儲運動項目和計算過程中需要的一些數(shù)據(jù)，包括有氧運動項目表(見表3)和抗組運動項目表(見表4)，有氧運動項目表的表內(nèi)字段為“運動名稱”、“代謝當(dāng)量”和“是否為室外”，還包括量化運動指標(biāo)分配表(見表1)和有氧運動次數(shù)分配表(見表2)。表3有氧運動項目表表4抗組運動項目表運動名稱俯臥撐仰臥起坐背蹲深蹲起有氧運動時間優(yōu)化模型206用于計算每一個有氧運動的運動時長，模型優(yōu)化目標(biāo)和約束條件描述如下：優(yōu)化目標(biāo)為：約束條件為：式中ti代表患者執(zhí)行的第i個有氧運動時長，n的取值為患者信息處理模塊202計算出的有氧運動頻率，tmin和tmax分別為患者要執(zhí)行的每個有氧運動的時長范圍，T為患者一周內(nèi)要執(zhí)行的有氧運動時長，n、tmin、tmax和T是模型的輸入?yún)?shù)，由患者信息處理模塊202計算得出。然后計算出ti，計算方法如下：步驟1：以tmin作為ti的起始值，ti賦值為tmin；步驟2：生成0至3之間的一個隨機(jī)整數(shù)rand(0,3)，按照公式ti＝ti+3×rand(0,3)循環(huán)更新ti的值，每一輪更新判斷ti是否等于tmax，若ti＝tmax，則ti停止更新；步驟3：重復(fù)進(jìn)行步驟2，每一輪更新判斷是否大于T，若算法停止，輸出ti的值。運動方案生成模塊207首先根據(jù)患者年齡計算患者的運動心率，計算方法：運動心率＝(220－年齡)×60～85％，然后將選出的有氧運動項目、抗組運動項目和已計算出有氧運動時長、運動心率以及結(jié)合未來一周的天氣狀況以及空氣質(zhì)量以“鍵/值”的形式為患者制定可執(zhí)行的運動方案。運動方案包括：本周有氧運動項目、抗組運動項目和已計算出有氧運動時長、運動心率。最后運動方案將通過所述云端服務(wù)器2的數(shù)據(jù)交互接口201再經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)輸出到所述手機(jī)客戶端1供患者做運動參考。患者可通過手機(jī)客戶端1的運動方案模塊102查看自己的運動方案。本發(fā)明并不限于上文討論的實施方式。以上對具體實施方式的描述旨在于為了描述和說明本發(fā)明涉及的技術(shù)方案?；诒景l(fā)明啟示的顯而易見的變換或替代也應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。以上的具體實施方式用來揭示本發(fā)明的最佳實施方法，以使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠應(yīng)用本發(fā)明的多種實施方式以及多種替代方式來達(dá)到本發(fā)明的目的。當(dāng)前第1頁1 2 3