МДП (Садыкова ФИБС БТС 11 семестр) / 7503_DegilevichAA_MDP

МИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра БТС

МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ ПРОЕКТ Тема: Система поддержки принятия решений для ведения плана

тренировок пациентов с ожирением

Санкт-Петербург

2022

ЗАДАНИЕ

НА МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ ПРОЕКТ

Студент Дегилевич А.А.

Группа 7503

Тема проекта: Система поддержки принятия решений для ведения плана тренировок пациентов с ожирением Исходные данные (технические требования):

Разработка уровней обеспечения (информационного, методического,

программно-алгоритмического, метрологического, и аппаратного)

биотехнической системы, направленной на поддержку принятия врачебных решений для ведения плана тренировок пациентов с ожирением

Содержание пояснительной записки:

Включает разделы «Содержание», «Введение», «Синтез БТС», «Информационное обеспечение», «Методическое обеспечение», «Метрологическое обеспечение», «Программно-алгоритмическое обеспечение», «Заключение», «Список использованных источников».

Предполагаемый объем пояснительной записки: не менее 25 страниц.

Дата выдачи задания: 19.09.2022

Дата сдачи проекта: 14.12.2022

Дата защиты проекта: 22.12.2022

АННОТАЦИЯ

Цель работы – разработка системы поддержки принятия решений для ведения плана тренировок пациентов с ожирением.

Для достижения поставленной цели была рассмотрена проблема ожирения, синтезирована структура биотехнической системы. Для разработанной системы были подробно описаны и реализованы системы информационного, методического, программно-алгоритмического и метрологического обеспечения. Сделаны выводы о проделанной работе.

SUMMARY

The aim of the work is to develop a decision support system for maintaining a training plan for obese patients

To achieve this goal, the problem of obesity was considered and the structure of the biotechnical system was synthesized. For the developed system, information, methodological, software-algorithmic and metrological support systems were described in detail and implemented. Conclusions are drawn about the work done.

3

4

ВВЕДЕНИЕ

По данным ВОЗ за 2017 год, в США более половины населения имеют индекс массы тела (ИМТ), превышающий норму, в Великобритании - 51%, в

Германии - 50%, в Китае и Японии ИМТ превышает норму у 15% и 16%

населения соответственно, хотя там избыточный вес и ожирение встречаются гораздо реже, чем в других странах. В России, по данным разных авторов,

распространенность ожирения и избыточной массы тела среди взрослого населения составляет от 20,5 до 54%, по оценкам экспертов ВОЗ, а ожирением страдают около 23,1% населения в возрасте старше 18 лет [1-2].

Наблюдается и существенное увеличение распространенности ожирения не только среди взрослого населения, но и в популяции детей и подростков: за последнее двадцатилетие доля страдающих этим недугом в возрастной группе

6-11-летних увеличилась с 7 до 13%, в группе 12-19-летних возросла с 5 до

14%, ожирение выявлено у 5,5% сельских и 8,5% городских детей. По оценке ВОЗ, в 2014 г. около 41 млн детей в возрасте до 5 лет имели избыточный вес или ожирение [3].

Ожирение негативно влияет на качество жизни и все сферы деятельности человека, зачастую приводят к развитию тяжелых сопутствующих заболеваний,

потере трудоспособности и инвалидности. Большинство людей с избыточной массой тела и ожирением испытывают объективные трудности вследствие наличия серьезных отклонений в состоянии здоровья, физических ограничений и психологических проблем. Ожирение может привести к таким заболеваниям как гипертония, ишемия, эндокринные расстройства (сахарный диабет второго типа, нарушения репродуктивной функции), поражения опорно-двигательного аппарата (грыжи межпозвонковых дисков, повреждение суставов нижних конечностей), а также онкологические заболевания и психологические расстройства [4-5].

Основными методами лечения и профилактики ожирения являются:

корректировка рациона питания, питьевой режим и физическая активность (в

5

особых случаях применяется медикаменты и хирургическое вмешательство). В

рамках данной работы будет рассматриваться только физические нагрузки как средство борьбы с ожирением.

Физической активность является важным компонентом терапии ожирения, поскольку оказывает доказанный эффект на долгосрочное снижение массы тела и играет важную роль в предотвращении дальнейшей прибавки веса [6]. Однако физическая терапия требует тщательного контроля и индивидуального контроля со стороны врача диетолога.

Перед определением плана физической активности необходимо оценить подвижность пациента, выбрать приемлемые варианты упражнений, которые учитывают физические способности и заболевания пациента, а также составить удобный график и обеспечить его контроль и адаптивность в зависимости от состояния и потребностей пациента.

Целью данной работы является разработка системы поддержки принятия решений для ведения плана тренировок пациентов с ожирением.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

-разработать структуру БТС;

-описать информационное и методическое обеспечение системы,

раскрыть используемые расчетные формулы и структуру базы знаний;

-разработать программно-алгоритмическое обеспечение системы;

-отразить метрологическое обеспечение;

-сделать выводы о проделанной работе;

Предметом исследования является системы поддержки принятия

решений для ведения плана тренировок пациентов с ожирением.

6

1 СИНТЕЗ БТС

1.1 Формулировка требований к разрабатываемой системе

Для решения описанной ранее проблемы ожирения врачи диетологи назначают строгий режим диеты и персональный план физической активности.

Для динамического отслеживания и корректировки плана физической активности предлагается система поддержки принятия решения врача, которая должна реализовывать следующие функции:

- Добавление и редактирование данных о пациентах, страдающих ожирением. БД пациентов должна хранить личную информацию включая ФИО,

дату рождения, данные, для расчета потраченных калорий (вес) и плана похудения.

-Добавление и редактирование записей о физической активности пациента с выбором длительности активности и родом деятельности.

-Расчет затраченных на деятельность калорий и использованием введенных данных, формул и коэффициентов представленных в базе знаний.

-Графическое представление данных о физической активности выбранного пациента в формате таблицы с расчѐтом суммарных затраченных калорий.

-Поддержка принятия решений по назначению дополнительных физических активностей для достижения поставленных цели, при недостаточной физической активности за день.

1.2 Структура БТС

Структура разрабатываемой БТС для ведения плана тренировок пациентов с ожирением представлена на рисунке 1.

В разработанной структуре врач оказывает воздействие на пациента в формате рекомендаций по плану проведения физической активности.

Пациент использует мобильно приложение, установленное на его личном мобильном телефоне (СРС). Это приложение позволяет сохранять и

7

редактировать информацию о физической активности пациента. На основании алгоритмов и коэффициентов, хранящихся в базе данных (МС) приложение рассчитываются калории (ОБМСД), которые были затрачены на совершение той или иной физической активности.

Рисунок 1 – Структура БТС На основании данных, введенных пользователем, и планом похудения,

назначенным врачом, формируется рекомендация (АДЗП) о необходимости дополнительной физической нагрузке. На основе рекомендации системы помощи принятия решения, врач формирует собственные рекомендации по изменению и дополнению плана похудения пациента.

8

2 ИНФОРМАЦИОННОЕ И МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

СИСТЕМЫ

2.1 Состав информационного и методического обеспечения

Информационное обеспечение (ИО) – это формализация знаний и данных об объекте исследования, о разработке модели алгоритмов обработки биомедицинских данных, расчета диагностически важных признаков и т. д.

В структуру информационного обеспечения системы входят следующие элементы:

- Характеристики и свойства пациента при разработке моделей,

используемых в дальнейшем при создании методов, алгоритмов, технических средств для принятия врачом лечебных решений;

- Методы извлечения диагностически значимых параметров,

характеризующих ожирение;

-Математическое обеспечение оценки гликемических индексов продуктов и их суммарной гликемической нагрузки в готовом блюде.

-Модель расчета потраченных калорий;

-Модель расчета целевого количество потраченных калорий;

-Методы определения точности расчетов;

-Методы интерпретации и иллюстрации результатов;

-Структура базы знаний.

Компоненты информационного обеспечения влияют на корректность разработки компонент методического обеспечения, а уже структура методического обеспечения (конкретные методы, используемые в системе)

определяют структуру инструментального обеспечения.

2.2 База данных

Для хранения и эффективного доступа к данным была разработана база данных, структура которой представленная на рисунке 2.

9

Рисунок 2 – Структура базы данных База данных состоит из четырех таблиц. В первой хранится информация о

пациентах включая ФИО, дату рождения, вес, рост и id плана похудения, через которую таблица пациентов связывается с таблицей планов.

Втаблице планов хранятся информация о планах, которые различаются интенсивностью подразумеваемых нагрузок и целью похудения. Помимо названия планов, в таблице содержатся коэффициенты для расчета целевого количества сжигаемых калорий за день.

Втретьей таблице хранится информация о физической активности пациентов: категория и длительность физической деятельности, а так же дата и время записи.

Впоследней таблице содержится информация о категориях физической нагрузки, а именно наименование и коэффициенты, используемые для расчета потраченных калорий на физическую активность.

Данная структура базы данных позволяет в дальнейшем расширить категории физической активности и планов похудения для того, чтобы учитывать индивидуальные потребности каждого пациента.

10