Присъединителна школа по количествени науки, Колеж за изкуства и науки, Университет Утара Малайзия, Синток, Кеда, Малайзия

затлъстяването

Настоящ адрес: Факултет по информатика и изчислителна техника, Universiti Sultan Zainal Abidin, Kuala Terengganu, Terengganu, Малайзия

Катедра по математика, Факултет по наука и технологии, Университет Малайзия Terengganu, Kuala Terengganu, Terengganu, Малайзия

Отделение по мениджмънт, Училище по икономика, финанси и мениджмънт, Университет в Бристол, Бристол, Великобритания

Присъединителна школа по количествени науки, Колеж за изкуства и науки, Университет Утара Малайзия, Синток, Кеда, Малайзия

Присъединителна школа по количествени науки, Колеж за изкуства и науки, Университет Утара Малайзия, Синток, Кеда, Малайзия

Присъединителна школа по количествени науки, Колеж за изкуства и науки, Университет Утара Малайзия, Синток, Кеда, Малайзия

  • Норхаслинда Зайнал Абидин,
  • Мустафа Мамат,
  • Брайън Дангърфийлд,
  • Джафри Хаджи Зулкепли,
  • Мд. Азизул Батен,
  • Антони Wibowo

Фигури

Резюме

Цитат: Zainal Abidin N, Mamat M, Dangerfield B, Zulkepli JH, Baten MA, Wibowo A (2014) Борба със затлъстяването чрез здравословно поведение при хранене: Покана за оптимизация на динамиката на системата. PLoS ONE 9 (12): e114135. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0114135

Редактор: Антонио Гонсалес-Булнес, INIA, Испания

Получено: 21 май 2014 г .; Прието: 3 ноември 2014 г .; Публикувано: 15 декември 2014 г.

Наличност на данни: Авторите потвърждават, че всички данни, лежащи в основата на констатациите, са напълно достъпни без ограничения. Всички съответни данни са в хартията.

Финансиране: Авторите искат да благодарят на Universiti Malaysia Terengganu (UMT) за финансовата подкрепа при провеждането на изследването, предоставена по схемата за безвъзмездни средства за фундаментални изследвания (FRGS) с номер на безвъзмездна помощ: 59256. Финансиращите не са имали роля в дизайна на проучването, събирането и анализа на данни, решение за публикуване или подготовка на ръкописа.

Конкуриращи се интереси: Авторите са декларирали, че не съществуват конкуриращи се интереси.

Въведение

Затлъстяването е термин, отнасящ се до състоянието на излишни мазнини [1]. Тя е класифицирана като хронично заболяване и се е превърнала в забележим световен проблем, засягащ както богатите, така и бедните страни. Изследванията показват, че затлъстяването е свързано с честотата на различни заболявания като сърдечни заболявания, диабет тип 2, някои видове рак и множество психосоциални проблеми [2]. Добре е прието, че затлъстяването сред населението се причинява от дисбаланс, разликата между консумираните и изразходваните калории [3]. През последните две десетилетия промяната в склонността към диета с нарастващата консумация на храна извън дома допринася за затлъстяването [4]. Храната, приготвена извън дома, особено за бързо хранене, съдържа по-висока наситена мазнина и енергийна плътност и има повече добавена захар и по-големи порции ([5], [6]). Литературата в областта на общественото здраве предполага, че по-голямата честота на външна консумация на храна е свързана с наддаване на тегло и повишен индекс на телесна маса (ИТМ) и затлъстяване ([5], [7]). За децата храни, съдържащи по-високо съдържание на мазнини, захар и холестерол, намаляват коефициента на интелигентност в по-късно детство [8]. За разлика от това, опциите за здравословна храна са свързани с подобрена интелигентност [9].

Затлъстяването вече не е рядкост при децата и разпространението се увеличава с тревожна скорост. Тъй като затлъстяването е процес на пренасяне и има дългосрочни отрицателни въздействия върху различни аспекти на живота [2], в идеалния случай превенцията на затлъстяването трябва да започне в детството [1]. Статистическите данни във Великобритания показват, че разпространението на децата с наднормено тегло и затлъстяване в Британия се е увеличило от 1995 г. насам [10]. За да отговори на нарастващите тенденции в Обединеното кралство, през 2008 г. правителството си постави за цел да преобърне разпространението на затлъстяването (POB) до 2000 нива до 2020 г. [11]. Въпреки че в Обединеното кралство е започнат известен напредък в борбата с детското затлъстяване, нивото на затлъстяване все още остава високо, особено в по-ниските социално-икономически групи [11]. По този начин трябва да се определи причината за неуспеха, за да се постигне успешно решение. От количествена гледна точка един от пропуските при решаването на която и да е сложна система са неадекватните инструменти за проектиране, анализ и изпълнение на действия и политики [12].

Прегледите на публикуваната литература разкриват, че в стремежа за ефективно подобряване на затлъстяването са използвани различни техники. Повечето са директни експериментални проучвания като интервенции за промяна на поведението, които се оценяват с помощта на рандомизирани контролирани проучвания. Тяхната цел е да се определи дали промяната е оказала влияние върху намаляването на теглото, но те не са предоставили достатъчно доказателства за трайни ефекти, което предполага, че е необходимо повече време, за да могат промените да създадат ефект на популационното ниво ([13], [14 ]). Като алтернатива са създадени статистически модели, но те най-вече разглеждат прогнозата за тенденциите и обикновено се нуждаят от изобилие от исторически данни. Процесите на обратна връзка са очевидни в системата, когато се разглеждат цялостно, но те не са ясно дефинирани в статистическите или аналитичните модели.

Един от възможните начини за преодоляване на недостатъците на горните методи е използването на модела на системната динамика (SD). Модел, базиран на методологията на SD, се различава от другите модели на затлъстяването, тъй като може да пресъздаде процеса на затлъстяване на ниво популация с всички съответни променливи, разглеждани ендогенно и с процесите на обратна връзка, където доказателствата са правилно представени [15]. Освен това в модела могат да бъдат включени нечислови (меки) променливи. SD се концентрира върху тенденциите в поведението и намалява приспособяването към определени точки от данни. Едно от важните употреби на SD е да се оценят политиките за подобряване на системата [16]. SD служи като средство за тестване на различни подобрения на политиката при широк спектър от изпълнения. Оптимизацията е един от инструментите за тестване и е установено много ограничен брой проучвания за анализ на поведението на системата при променящи се политики, използващи оптимизация ([17], [18]). По този начин използването на оптимизация при оценката на политиката все още се смята за новост в областта на УР. Например, въпреки че оптимизацията на SD е била използвана за решаване на множество политически решения (вж. [19], [20], [21]), нито едно от изследванията на SD, доколкото е известно на изследователите, не е обърнало внимание на поведението решение, свързано със затлъстяването.

Цел на анализа

Това проучване разглежда целта на правителството на Обединеното кралство да премахне затлъстяването като опасение за общественото здраве до 2020 г.. Като част от общите изследователски цели, това проучване се опитва да демонстрира приноса, предлаган от SD моделирането във важна област на общественото здраве. Моделът се прилага като инструмент за експериментиране, за да се постигне полезна представа за ефектите от промените в поведението на храненето върху промените в измерването. Резултатите от промените се изследват в рамките на следните тенденции: средно тегло (AW), среден индекс на телесна маса (ABMI) и POB. Това проучване разглежда как модификациите на хранителното поведение в британската детска популация могат да доведат до успешната цел на POB до 2020 г. Това проучване има за цел да отговори на следните изследователски въпроси: първо, дали целта, поставена през 2000 г., ще бъде постигната до 2020 г. и второ, ако не, колко време ще отнеме постигането на тази цел на измерване?

Структура на хартията

Останалата част от статията е организирана, както следва: Следващият раздел представя широка извадка от проучвания от литературата за SD, свързани с различни проблеми със затлъстяването. В раздела за методологията е дефинирана концептуалната рамка, върху която се основава моделът. След това се формулира SD модел на поведение при затлъстяване чрез подчертаване на причинно-следствената връзка и динамиката на обратната връзка. След това тези динамични отношенияhiops се интегрират в работещ модел, който се проверява. Последният раздел обобщава заключението и предлага препоръки за бъдещи работи.

Аналитична рамка на изследването

Преглед на оптимизацията на динамиката на системата

Оптимизацията се определя като постигане на най-доброто решение от множеството налични алтернативи по отношение на някои критерии [22]. От гледна точка на SD, оптимизацията се използва за подобряване на резултатите от модела чрез изпълнение на модела (оптимизация на политиката) или за приспособяване на модела към наличните данни от времеви редове (оптимизация на калибрирането) [23]. Изборът между двата вида оптимизация зависи от целта на модела. Обикновено изследователите и практиците на SD зависят от тяхната интуиция, опит и подход на проби и грешки при разработването и подобряването на политиките, където политиките се тестват и модифицират и процесът се повтаря, докато се намерят задоволителни резултати. Тези подходи осигуряват добра насока за подобряване на политиката, но отнемат много време, особено за начинаещи и за тези, които работят с недостатъчно компютърни средства ([24], [20]). Понастоящем ситуацията се променя и повече усилия са разширени с развитието на методите за изготвяне на политики. Има два вида методи за проектиране на политики, прилагане на метод на теория на управлението и симулация чрез оптимизация. Последният се появи наскоро в резултат на напредналото развитие на компютърния софтуер.

Изследвания на динамиката на системата за справяне със затлъстяването

Публикувани са няколко проучвания за затлъстяване, които използват SD подхода, включително работата на Abdel-Hamid [25], който използва SD подхода за моделиране на метаболизма на тялото и енергийната регулация. Абдел-Хамид оцени факторите на приема на храна и упражненията и как тези компоненти взаимодействат, за да определят телесното тегло на възрастните. През 2004 г. Homer и колеги [26] моделират въздействието на калорийния дисбаланс върху промените в телесното тегло и ИТМ на възрастното население в САЩ. В Homer et al. [27], целта беше да се моделират тенденциите в ИТМ на различни възрастови категории в популацията. Според знанията на изследователите обаче нито едно от тези проучвания не използва оптимизация, за да намери решение за затлъстяването. За да се запълни тази празнина, за настоящото проучване е приет хибридът от два подхода за калибриране и оптимизиране на политиките. Желаната цел AW се въвежда като бъдеща времева редица и моделът се оптимизира за тази серия. Целта е да се промени тенденцията, така че до 2020 г. POB да се върне към това, което беше през 2000 г. И накрая, за разлика от горните модели на SD, които се фокусират или върху отделния човек, или върху цялото население на САЩ, фокусът тук е върху британското детско население на възраст 2–15 години, разделено по пол и три възрастови групи.

Методология на системната динамика

Преглед на системната динамика

SD е въведена в края на 50-те години на миналия век и професор Джей Форестър е основоположникът на методологията [28]. Това е компютъризиран подход за изучаване на поведението на сложна система във времето. SD моделирането първоначално включва картографиране, след което се развива с развитието на модела, който използва софтуерен пакет, например Vensim, Stella, iThink или Powersim. По отношение на използването е подходящ метод за справяне с въпроси на стратегическо ниво, свързани с политически решения. По-конкретно, SD използва модел за тестване на политики и за преодоляване на политическото съпротивление. SD се различава от другите подходи за моделиране, тъй като се занимава със сложния проблем, който съдържа цикли за обратна връзка, нелинейни и времеви закъснения които влияят върху поведението на цялата система [16]. Поради своята способност, приложенията на SD в различни здравни проучвания се отчитат добре в литератури като затлъстяване [29], [30] и скрининг за хламидия [31].

Източници на данни

Това проучване се фокусира върху британското детско население на възраст между 2 и 15 години като цялостен подход за предотвратяване на затлъстяването на популационно ниво. Данните, използвани в това проучване, са получени от Health Survey for England (HSE) [10], както и от други публикувани източници.

Описание на модела

Фигура 1 демонстрира рамката за изобразяване на структурните предположения за процеса на затлъстяване. Диаграмата позволява интегрирането на четири различни сектора на прием на храна, енергийни разходи (EE), физическо измерване и въздействие на ИТМ в една диаграма. Всички тези сектори имат специфична функция, когато считат, че крайната цел на модела е да оцени ефектите от промените в хранителното поведение върху теглото и затлъстяването.