[发明专利]一种多目标营养优化决策支持系统

说明书

技术领域

本发明属于营养分析与指导技术领域，尤其涉及一种多目标营养模型、优化方法及决策支持系统。

背景技术

膳食营养是人类生存的基础，人体每天都需要从膳食中获得一定量的各种必需营养成分，以满足生命过程中一系列复杂的生化反应。如果所摄入食物中某种营养素过多或不足，就会产生营养失衡。如何指导和判断人体摄入的各种营养素是否合理，需要建立一套营养模型为营养分析、指导提供依据。

目前临床大量使用的营养支持多是基于经验公式，这些基于性别、年龄、身高和体重的临床公式有约160多个，其中Harris-Benedict公式(称为H-B公式)在临床营养支持用得最多。对于处在不同疾病阶段的同一个患者，由公式估计出来的能量消耗量相对来说是一个定量，将估计值作为营养支持的依据必定会有问题。这些公式都没有考虑到其它可能影响能量需求的因素，如内分泌紊乱、腺体(如甲状腺、肾上腺)分泌异常、应激状态(发热、创伤、心理应激状态)、运动状况、体成分状态和营养基质、营养素之间的拮抗关系、睡眠、临床护理、药物、疾病状态、神经介质和细胞因子及环境等多种因素的影响，这使得估计值与实际需求之间存在很大的偏差。有研究表明临床上采用H-B公式加上修正系数后的估计值有1/3是相当不精确的。这样就会有1/3以上依靠H-B公式进行营养补充的病人要么营养不良要么营养过剩，这在临床上潜藏着严重的医疗后果.

目前临床孕妇营养分析系统所使用的营养曲线分析方法，因综合了个体组织情况，可较准确地分析个体各营养素的需求量，但是基于营养曲线分析方法目前也未能解决如何综合个体(包括疾病状态、生活环境、饮食习惯等等多种影响人体营养需求的因素)使包括能量在内的多种营养素达不到个体营养需求整体的最佳状态。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明提出了一种多目标营养模型和优化方法，在营养曲线分析方法基础上，综合个体年龄、身高、体重、性别、运动状况、环境、个体体组织状况、生活习惯、饮食习惯、疾病状况、代谢状况、营养素之间的拮抗，比例关系等等，重新建立了一个带约束条件的多目标营养模型，并采用适当的优化方法，为个体提供整体营养解决方案，进一步为膳食营养科学决策打下基础。

为更好地获得个体营养需求整体优化方案，本发明建立了一个基于营养曲线分析方法的多因素约束条件的多目标函数模型。在建立多因素约束条件的多目标函数模型时，不仅考虑了营养素之间的作用(协同作用、拮抗作用)、营养素之间的比例关系，还充分考虑生活习惯、服用药物、环境因素、个体基础代谢状况、体组织成分、疾病状态、不同生理周期(如：老年、孕期、青少年等)等对某些营养素的特殊影响。原则上模型中所涉及的所有营养成份都是需要优化的目标，如总能量、蛋白质、脂肪、碳水化合物、钙、钾、铁、锌、磷、钠、各种维生素、膳食纤维等等；营养素之间的比例关系、营养素之间的协同作用、拮抗作用，生活习惯、服用药物、环境因素等对某些营养素的特殊影响，以及不同生理周期对某些营养素的特殊需求。个体营养需求问题实为复杂的、庞大的一个多种因素约束条件及多目标决策模型。需要充分考虑影响个体营养需求的多种因素及约束条件，并建立一个多目标函数及模型，通过适当的优化算法获得的个体营养整体最优解决方案。

基于上述模型和算法，本发明还开发出一套多目标营养优化决策支持系统，用户可通过输入系统根据性别、年龄、膳食状况、运动情况、生活习惯、服用药物、环境因素、不同生理周期，结合代谢监测、体组织测量、运动以及疾病的监测等多目标函数模型参数，通过系统分析，用户最终获取整体优化后的营养方案。

附图说明

图1：本发明决策支持系统的结构框图。

具体实施方式

本发明以现有营养曲线分析方法为基础，对营养曲线函数以及数学模型进行了改进，提出了一个基于模糊数学隶属度函数带约束条件的多目标营养优化模型。该模型包括能量在内的25种营养素，采用模糊数学中的隶属度函数表达各种营养素的摄入量和个体健康状况之间的对应关系，设x_i是第i种营养素的日摄入量(1≤i≤25)，以如下L-R型的隶属曲线函数来表示该对应关系：