基于多目标规划的成年炎症性肠病患者健康膳食推荐模型研究

doi:10.12114/j.issn.1007-9572.2024.0473

摘要/Abstract

摘要： 背景膳食是炎症性肠病（IBD）患者健康管理的关键部分，构建健康膳食推荐模型有助于为IBD患者提供工具，辅助膳食管理和疾病康复。目的构建成年IBD患者健康膳食推荐模型并初步验证。方法 2023年9月成立研究小组，采用文献研究和德尔菲专家咨询法明确IBD患者推荐营养素种类及摄入量，筛选具有抗炎或促炎特性的营养素，采用食物-频次矩阵方法识别患者膳食偏好，在此基础上利用多目标优化算法和协同过滤算法建立成年IBD患者健康膳食推荐模型。采用目的性抽样和最大差异抽样，于2023年12月选取在南京中医药大学附属南京中医院IBD中心就诊的20例成年IBD患者，采用多目标粒子群算法和协同过滤算法为IBD患者推荐个性化膳食种类和摄入量，据此验证模型可行性和科学性。结果成年IBD患者健康膳食推荐模型需同时满足营养需求、辅助治疗和膳食偏好三大目标。营养需求主要考虑能量、蛋白质、膳食纤维、维生素D、钙和铁6个指标，辅助治疗从膳食纤维、维生素A、维生素C、维生素E、硒、镁和锌等7类抗炎营养素以及能量、脂肪、蛋白质和铁等4大促炎营养进行综合考量，算法求解得出符合20例IBD患者膳食偏好的个性化膳食推荐方案。验证结果显示该模型食物种类推荐平均准确率为95.5%，营养素平均误差为12.60%。结论该研究构建的成年IBD患者健康膳食推荐模型准确有效，有助于提升IBD膳食管理精细化。

关键词: 炎症性肠病, 健康膳食, 膳食推荐, 模型构建, 多目标规划

Abstract:

Background

Diet is a critical component of health management for patients with inflammatory bowel disease (IBD), and modeling healthy dietary recommendations can help provide patients with tools to aid in dietary management and disease recovery.

Objective

To construct and validate a healthy dietary recommendation model for adult patients with IBD.

Methods

A research group was set up in September 2023 to clarify the recommended nutrient groups and intakes for IBD patients using literature research and Delphi expert consultation method, then screen nutrients with anti-inflammatory or pro-inflammatory properties, and identify patients' dietary preferences using food-frequency matrix method, finally establish a model for recommending healthy diets to patients with IBD using multi-objective optimization algorithms and collaborative filtering algorithm. Using purposive sampling and maximum variation sampling, 20 IBD adult patients were selected from a tertiary hospital in Nanjing in December 2023, and the model was applied to recommend personalized dietary types and intake for IBD patients using a multi-objective particle swarm algorithm and collaborative filtering algorithm to validate the model's feasibility and scientificity.

Results

The model of healthy dietary recommendations for IBD adult patients needs to meet the three main goals of nutritional needs, complementary therapies and dietary preferences at the same time. Nutritional requirements are mainly considered in six indicators: energy, protein, dietary fiber, vitamin D, calcium and iron; adjuvant therapy is based on the comprehensive consideration of seven anti-inflammatory nutrients such as dietary fiber, vitamin A, vitamin C, vitamin E, selenium, magnesium and zinc, as well as the four major pro-inflammatory nutrients such as energy, fat, protein and iron; and algorithmic solving results in a personalized dietary recommendation plan in line with the dietary preferences of the 20 patients with IBD. The validation results showed that the average accuracy of the model's food group recommendations was 95.5%, and the average nutrient error was 12.60%.

Conclusion

The model of healthy dietary recommendations for IBD adult patients constructed in this study is accurate and effective and helps to improve the refinement of IBD dietary management.

Key words: Inflammatory bowel diseases, Healthy diet, Dietary recommendations, Model construction, Multi-objective planning

中图分类号:

R 574

尹婷婷,徒文静,柏亚妹,等. 基于多目标规划的成年炎症性肠病患者健康膳食推荐模型研究[J]. 中国全科医学, 2026, 29(08): 1029-1036. DOI: 10.12114/j.issn.1007-9572.2024.0473.
YIN Tingting,TU Wenjing,BAI Yamei, et al. Study on Healthy Dietary Recommendation Model for Inflammatory Bowel Disease Patients Based on Multi-objective Planning[J]. Chinese General Practice, 2026, 29(08): 1029-1036. DOI: 10.12114/j.issn.1007-9572.2024.0473.

图/表 6

参考文献 44

[1]	UNGARO R, MEHANDRU S, ALLEN P, et al. Ulcerative colitis[J]. Lancet, 2017, 389: 1756-1770. DOI: 10.1016/S0140-6736(16)32126-2.
[2]	TORRES J, MEHANDRU S, COLOMBEL J F. Crohn's disease[J]. Lancet, 2017, 389(10080): 1756-1770. DOI: 10.1016/S0140-6736(16)32126-2.
[3]	BEARD J A, FRANCO D L, CLICK B H. The burden of cost in inflammatory bowel disease: a medical economic perspective and the future of value-based care[J]. Curr Gastroenterol Rep, 2020, 22(2): 6. DOI: 10.1007/s11894-020-0744-z.
[4]	CHEN X J, XIANG X, XIA W T, et al. Evolving trends and burden of inflammatory bowel disease in Asia, 1990-2019: a comprehensive analysis based on the global burden of disease study[J]. J Epidemiol Glob Health, 2023, 13(4): 725-739. DOI: 10.1007/s44197-023-00145-w.
[5]	COVELLO C, BECHERUCCI G, SCALDAFERRI F, et al. Popular diets and nutritional assessment in the management of irritable bowel syndrome in inflammatory bowel disease: an overview of current evidence[J]. Pol Arch Intern Med, 2024, 134(2): 16659. DOI: 10.20452/pamw.16659.
[6]	尹婷婷, 徒文静, 徐雯婧, 等. 炎症性肠病患者饮食限制行为现状及其影响因素的研究进展[J]. 胃肠病学, 2022, 27(7): 439-443. DOI: 10.3969/j.issn.1008-7125.2022.07.009.
[7]	LOMER M C E, WILSON B, WALL C L. British Dietetic Association consensus guidelines on the nutritional assessment and dietary management of patients with inflammatory bowel disease[J]. J Hum Nutr Diet, 2023, 36(1): 336-377. DOI: 10.1111/jhn.13054.
[8]	SOOD A, AHUJA V, KEDIA S, et al. Second correction to: diet and inflammatory bowel disease: the Asian working group guidelines[J]. Indian J Gastroenterol, 2020, 39(6): 627-628. DOI: 10.1007/s12664-020-01112-0.
[9]	中华医学会肠内肠外营养学分会, 中国医药教育协会炎症性肠病专业委员会. 中国炎症性肠病营养诊疗共识[J]. 中华消化病与影像杂志(电子版), 2021, 11(1): 8-15.
[10]	王昱, 徒文静, 张萍, 等. 炎症性肠病患者饮食限制现况及其饮食限制种类影响因素的多中心研究[J]. 中国全科医学, 2022, 25(6): 663-668. DOI: 10.12114/j.issn.1007-9572.2021.02.065.
[11]	方园, 周英凤, 李丽, 等. 妊娠期糖尿病非药物管理决策支持系统的构建及应用[J]. 中华护理杂志, 2023, 58(9): 1043-1049.
[12]	沐婷玉, 许日祥, 朱倩寅, 等. 正常高值血压人群生活方式决策支持系统的构建及应用[J]. 中华护理杂志, 2024, 59(6): 654-661.
[13]	孙晋洁, 孙永强. 炎症性肠病患者营养认知行为调查与营养不良分析[J]. 实用临床医药杂志, 2020, 24(2): 83-86. DOI: 10.7619/jcmp.202002024.
[14]	赖旺宝. 慢性溃疡性结肠炎患者饮食特点及诱发因素[J]. 慢性病学杂志, 2020, 21(11): 1686-1688. DOI: 10.16440/j.cnki.1674-8166.2020.11.023.
[15]	LEE D Y. Vitamin and mineral deficiencies in inflammatory bowel disease[EB/OL]. (2023-11)[2024-06-07].
[16]	DELEGGE M H. Nutrition and dietary management for adults with inflammatory bowel disease[EB/OL]. (2020-04-17)[2021-03-23].
[17]	BISCHOFF S C, ESCHER J, HÉBUTERNE X, et al. ESPEN practical guideline: clinical nutrition in inflammatory bowel disease[J]. Clin Nutr, 2020, 39(3): 632-653. DOI: 10.1016/j.clnu.2019.11.002.
[18]	黄雨桦, 姚丹华. 克罗恩病围手术期营养支持指南(2021版)[J]. 中国实用外科杂志, 2021, 41(6): 646-652. DOI: 10.19538/j.cjps.issn1005-2208.2021.06.05.
[19]	NAKASE H, UCHINO M, SHINZAKI S, et al. Evidence-based clinical practice guidelines for inflammatory bowel disease 2020[J]. J Gastroenterol, 2021, 56(6): 489-526. DOI: 10.1007/s00535-021-01784-1.
[20]	LEVINE A, RHODES J, LINDSAY J, et al. Dietary guidance for patients with inflammatory bowel disease from the international organization for the study of inflammatory bowel disease[J]. Clin Gastroenterol Hepatol, 2020, 18(6): 1381-1392. DOI: 10.1016/j.cgh.2020.01.046.
[21]	LAMB C A, KENNEDY N A, RAINE T, et al. British Society of Gastroenterology consensus guidelines on the management of inflammatory bowel disease in adults[J]. Gut, 2019, 68(Suppl 3): s1-106. DOI: 10.1136/gutjnl-2019-318484.
[22]	TORRES J, ELLUL P, LANGHORST J, et al. European Crohn's and colitis organisation topical review on complementary medicine and psychotherapy in inflammatory bowel disease[J]. J Crohns Colitis, 2019, 13(6): 673-685e. DOI: 10.1093/ecco-jcc/jjz051.
[23]	MACK D R, BENCHIMOL E I, CRITCH J, et al. Canadian association of gastroenterology clinical practice guideline for the medical management of pediatric luminal Crohn's disease[J]. J Can Assoc Gastroenterol, 2019, 2(3): e35-e63. DOI: 10.1093/jcag/gwz018.
[24]	朱秀琴, 张素, 王霞, 等. 成人活动期炎症性肠病护理专家共识[J]. 护理学杂志, 2022, 37(8): 1-6.
[25]	ANANTHAKRISHNAN A N, KAPLAN G G, BERNSTEIN C N, et al. Lifestyle, behaviour, and environmental modification for the management of patients with inflammatory bowel diseases: an international organization for study of inflammatory bowel diseases consensus[J]. Lancet Gastroenterol Hepatol, 2022, 7(7): 666-678. DOI: 10.1016/S2468-1253(22)00021-8.
[26]	RAN Z H, WU K C, MATSUOKA K, et al. Asian Organization for Crohn's and Colitis and Asia Pacific Association of Gastroenterology practice recommendations for medical management and monitoring of inflammatory bowel disease in Asia[J]. J Gastroenterol Hepatol, 2021, 36(3): 637-645. DOI: 10.1111/jgh.15185.
[27]	朱维铭, 胡品津, 龚剑峰. 炎症性肠病营养支持治疗专家共识(2013·深圳)[J]. 胃肠病学, 2015, 20(2): 97-105.
[28]	RAMAKRISHNA B S, MAKHARIA G K, AHUJA V, et al. Indian Society of Gastroenterology consensus statements on Crohn's disease in India[J]. Indian J Gastroenterol, 2015, 34(1): 3-22. DOI: 10.1007/s12664-015-0539-6.
[29]	殷青霞, 王莉慧, 区洁霞, 等. 克罗恩病患者饮食管理的证据总结[J]. 护理学报, 2022, 29(1): 47-52. DOI: 10.16460/j.issn1008-9969.2022.01.047.
[30]	李苗苗, 熊宇, 罗健. 炎症性肠病患者营养支持的最佳证据总结[J]. 中华护理杂志, 2021, 56(9): 1394-1401. DOI: 10.3761/j.issn.0254-1769.2021.09.020.
[31]	CAMPMANS-KUIJPERS M J E, DIJKSTRA G. Food and food groups in inflammatory bowel disease(IBD): the design of the Groningen anti-inflammatory diet(GrAID)[J]. Nutrients, 2021, 13(4): 1067. DOI: 10.3390/nu13041067.
[32]	SHIVAPPA N, STECK S E, HURLEY T G, et al. Designing and developing a literature-derived, population-based dietary inflammatory index[J]. Public Health Nutr, 2014, 17(8): 1689-1696. DOI: 10.1017/S1368980013002115.
[33]	《中国食物成分表》标准版第6版第一二册出版[J]. 营养学报, 2019, 41(5): 426.
[34]	舒世昌, 张野. 兼顾经济与偏好的多目标分析在营养膳食决策中的应用[J]. 价值工程, 2013, 32(28): 15-18.
[35]	YIN T T, TU W J, LI Y T, et al. Nutrients, diet quality, and dietary patterns in patients with inflammatory bowel disease: a comparative analysis[J]. Nutrients, 2024, 16(18): 3093. DOI: 10.3390/nu16183093.
[36]	中国居民膳食指南(2022)平衡膳食准则[J]. 疾病预防控制通报, 2024, 39(1): 95.
[37]	何金超, 罗芳, 袁知才, 等. 协同过滤和粒子群算法在饮食推荐中的应用[J]. 计算机应用与软件, 2019, 36(8): 36-40, 59. DOI: 10.3969/j.issn.1000-386x.2019.08.007.
[38]	TU W J, YAN S X, YIN T T, et al. Mobile-based program improves healthy eating of ulcerative colitis patients: a pilot study[J]. Digit Health, 2023, 9: 20552076231205741. DOI: 10.1177/20552076231205741.
[39]	张文玉, 马贤纵, 谢惠, 等. 炎症性肠病患者营养障碍的研究[J]. 胃肠病学和肝病学杂志, 2024, 33(6): 641-645. DOI: 10.3969/j.issn.1006-5709.2024.06.002.
[40]	LAMBERT K, PAPPAS D, MIGLIORETTO C, et al. Systematic review with meta-analysis: dietary intake in adults with inflammatory bowel disease[J]. Aliment Pharmacol Ther, 2021, 54(6): 742-754. DOI: 10.1111/apt.16549.
[41]	薛宁, 魏绪霞. 定制饮食与炎症性肠病研究进展[J]. 肠外与肠内营养, 2022, 29(6): 375-379.
[42]	CROOKS B, MCLAUGHLIN J, MATSUOKA K, et al. The dietary practices and beliefs of people living with inactive ulcerative colitis[J]. Eur J Gastroenterol Hepatol, 2021, 33(3): 372-379. DOI: 10.1097/MEG.0000000000001911.
[43]	张萍, 徒文静, 韩娟. 对成人初显期炎症性肠病患者基于LEARNS模式健康教育的效果观察[J]. 护理学报, 2022, 29(4): 74-78. DOI: 10.16460/j.issn1008-9969.2022.04.074.
[44]	杨宇霖. IBD患者食物特异性抗体分布特征及其临床意义[D]. 南京: 南京大学, 2019.

序号	性别	年龄（岁）	学历	职称级别	研究领域	专业	工作年限（年）
1	男	27	博士	中级	IBD	临床医学	≤10
2	女	49	本科	副高级	临床护理IBD	护理学	≥30
3	男	43	博士	正高级	IBD	临床医学	20~29
4	女	34	硕士	中级	临床护理IBD	护理学	10~19
5	女	35	博士	中级	教育	营养学	≤10
6	女	37	硕士	副高级	临床护理IBD	护理学	10~19
7	男	66	硕士	正高级	IBD	临床医学	≥30
8	女	32	博士	中级	临床	营养学	≤10
9	女	35	博士	中级	临床	营养学	≤10
10	女	43	本科	正高级	临床护理IBD	护理学	20~29
11	女	31	博士	副高级	教育	护理学	≤10
12	女	38	博士	中级	教育	护理学	≤10
13	女	36	硕士	副高级	教育	营养学	10~19
14	女	34	博士	副高级	教育	营养学	10~19
15	女	56	硕士	正高级	临床护理IBD	护理学	≥30

序号	性别	年龄（岁）	学历	职称级别	研究领域	专业	工作年限（年）
1	男	27	博士	中级	IBD	临床医学	≤10
2	女	49	本科	副高级	临床护理IBD	护理学	≥30
3	男	43	博士	正高级	IBD	临床医学	20~29
4	女	34	硕士	中级	临床护理IBD	护理学	10~19
5	女	35	博士	中级	教育	营养学	≤10
6	女	37	硕士	副高级	临床护理IBD	护理学	10~19
7	男	66	硕士	正高级	IBD	临床医学	≥30
8	女	32	博士	中级	临床	营养学	≤10
9	女	35	博士	中级	临床	营养学	≤10
10	女	43	本科	正高级	临床护理IBD	护理学	20~29
11	女	31	博士	副高级	教育	护理学	≤10
12	女	38	博士	中级	教育	护理学	≤10
13	女	36	硕士	副高级	教育	营养学	10~19
14	女	34	博士	副高级	教育	营养学	10~19
15	女	56	硕士	正高级	临床护理IBD	护理学	≥30

指标	推荐值
1.能量	1.1缓解期成年IBD患者静息状态下能量推荐为25~30 kcal·kg^-1·d^-1，体力活动高的患者应适当增加
1.能量	1.2活动期成年IBD患者静息状态下能量推荐为24~33 kcal·kg^-1·d^-1，体力活动高的患者应适当增加
2.蛋白质	2.1缓解期成年IBD患者蛋白质需要量约为1.0 g·kg^-1·d^-1，同时优质蛋白质应占50%以上
2.蛋白质	2.2活动期成年IBD患者蛋白质需要量为1.2~1.5 g·kg^-1·d^-1，同时优质蛋白质应占50%以上
3.膳食纤维	3.1无明显梗阻风险的CD患者无需限制膳食纤维摄入，但应监测胃肠道症状评估对纤维摄入量耐受性
	3.2缓解期且无狭窄的IBD患者膳食纤维的推荐摄入量为14 g/1 000 kcal
	3.3处于缓解期但有慢性狭窄性疾病的CD患者每日纤维摄入量为5 g
4.维生素D	4.1 IBD患者维生素D推荐摄入量为300 U/d，并监测有无维生素D缺乏
5.钙	5.1 <40岁的男性和绝经前女性IBD患者钙推荐摄入量为1 000 mg/d
	5.2绝经后女性和40岁以上男性IBD患者钙推荐摄入量为1 200 mg/d
	5.3若IBD患者进行负重锻炼，需保持1 g/d的膳食钙摄入
6.铁	6.1成年IBD患者男性的铁推荐摄入量为12 mg/d，女性的铁推荐摄入量为20 mg/d

指标	推荐值
1.能量	1.1缓解期成年IBD患者静息状态下能量推荐为25~30 kcal·kg^-1·d^-1，体力活动高的患者应适当增加
1.能量	1.2活动期成年IBD患者静息状态下能量推荐为24~33 kcal·kg^-1·d^-1，体力活动高的患者应适当增加
2.蛋白质	2.1缓解期成年IBD患者蛋白质需要量约为1.0 g·kg^-1·d^-1，同时优质蛋白质应占50%以上
2.蛋白质	2.2活动期成年IBD患者蛋白质需要量为1.2~1.5 g·kg^-1·d^-1，同时优质蛋白质应占50%以上
3.膳食纤维	3.1无明显梗阻风险的CD患者无需限制膳食纤维摄入，但应监测胃肠道症状评估对纤维摄入量耐受性
	3.2缓解期且无狭窄的IBD患者膳食纤维的推荐摄入量为14 g/1 000 kcal
	3.3处于缓解期但有慢性狭窄性疾病的CD患者每日纤维摄入量为5 g
4.维生素D	4.1 IBD患者维生素D推荐摄入量为300 U/d，并监测有无维生素D缺乏
5.钙	5.1 <40岁的男性和绝经前女性IBD患者钙推荐摄入量为1 000 mg/d
	5.2绝经后女性和40岁以上男性IBD患者钙推荐摄入量为1 200 mg/d
	5.3若IBD患者进行负重锻炼，需保持1 g/d的膳食钙摄入
6.铁	6.1成年IBD患者男性的铁推荐摄入量为12 mg/d，女性的铁推荐摄入量为20 mg/d

患者	记录食物（3 d）	推荐食物（1 d）
1	胡萝卜60 g、粳米300 g、猪肉340 g、香菇150 g、面条790 g、鸡肉190 g、番茄150 g、鸡蛋200 g、茨菇110 g、萝卜430 g、排骨130 g、白菜240 g、青菜420 g、虾仁80 g、包菜120 g、香干100 g、菌菇80 g	猪肉40 g、粳米140 g、白菜50 g、面条150 g、鸡肉20 g、番茄47 g、鸡蛋50 g、胡萝卜70 g、排骨20 g、青菜70 g、虾仁70 g、包菜70 g
2	粳米100 g、豆腐120 g、鸭血80 g、猪肉130 g、胡萝卜70 g、面条700 g、粳米500 g、鸡蛋200 g、排骨80 g、白菜100 g、青菜120 g、虾仁60 g、肥牛80 g、油面筋50 g、鹅胗80 g、花椰菜250 g、土豆150 g、白瓜80 g、榴莲170 g、昂刺鱼70 g、猪肝80 g、大头菜70 g、粉丝100 g	面条125 g、鸡蛋50 g、豆腐10 g、粳米125 g、花椰菜130 g、胡萝卜140 g、猪肉20 g、白菜90 g、青菜90 g、虾仁40 g、鸭血15 g、油面筋25 g
3	粳米300 g、猪肉310 g、白瓜100 g、胡萝卜60 g、面条450 g、鸡肉70 g、鸡蛋70 g、青菜210 g、包菜120 g、梨300 g、土豆60 g、青椒120 g、白瓜230 g、百叶60 g、蘑菇80 g、鸭肉70 g	猪肉50 g、粳米175 g、白菜65 g、面条165 g、鸡蛋50 g、梨200 g、青椒60 g、白瓜60 g、鱼95 g、鸡肉30 g、包菜60 g、山药50 g