社區(qū)遠程健康監(jiān)護網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

劉敏豐，張昊堃，聶鵬鵬

(西安電子科技大學(xué) 電路CAD研究所，陜西 西安710071)

為解決醫(yī)療資源短缺、人口老齡化、看病困難等難題，近年來社區(qū)醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)迅速發(fā)展。社區(qū)醫(yī)療［1］是以社區(qū)為范圍，家庭為單位，健康為中心、集預(yù)防、醫(yī)療、保健、康復(fù)、健康教育為一體的綜合服務(wù)，包括為健康人提供預(yù)防保健任務(wù)，為患者提供院外康復(fù)和長期治療服務(wù)，為國家提供國民健康狀況和疾病分布統(tǒng)計資料。社區(qū)醫(yī)療是目前解決國內(nèi)“看病難、看病貴”，滿足居民對健康保健服務(wù)日益增長的需求的有效方法。

隨著計算機技術(shù)和Internet的發(fā)展，社區(qū)醫(yī)療信息化得到了快速發(fā)展，老年人健康監(jiān)護成為一個社會問題。為此文中設(shè)計了一種基于B/S架構(gòu)的社區(qū)遠程健康監(jiān)護網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過便攜式家庭監(jiān)測終端設(shè)備實時、持續(xù)采集使用者的人體生理健康指標(biāo)，再通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)，將采集信息傳送到監(jiān)護網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的中心服務(wù)器，當(dāng)使用者的生理指標(biāo)出現(xiàn)異常時，服務(wù)中心會發(fā)出報警信息給監(jiān)護人或相關(guān)醫(yī)療單位，而采取救護措施。從而實現(xiàn)對家庭居民的健康監(jiān)護。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

設(shè)計的社區(qū)遠程健康監(jiān)護網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，系統(tǒng)分為前臺服務(wù)和后臺服務(wù)兩部分。前臺服務(wù)程序使用MVC設(shè)計模式進行開發(fā)設(shè)計，負責(zé)用戶數(shù)據(jù)的讀取，健康報警信息的讀取及健康檔案的瀏覽等功能。后臺服務(wù)程序使用Servlet技術(shù)實現(xiàn)，負責(zé)健康生理數(shù)據(jù)的接收、解析及存入數(shù)據(jù)庫。

1.1 B/S3層架構(gòu)

B/S架構(gòu)［2］(Browser/Server)，即瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。B/S架構(gòu)的第一層為客戶機，客戶機的瀏覽器解析頁面代碼轉(zhuǎn)化成圖文并茂的網(wǎng)頁，允許用戶在網(wǎng)頁上輸入信息，并處理請求提交給Web服務(wù)器進行交互。第二層為Web服務(wù)器，通過啟動服務(wù)進程響應(yīng)請求，并動態(tài)生成嵌入處理結(jié)果的網(wǎng)頁代碼，返回給客戶端的瀏覽器。第三層為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，負責(zé)協(xié)調(diào)Web服務(wù)器發(fā)出的數(shù)據(jù)庫操作請求。B/S架構(gòu)具有分布性特點，可以實時進行查詢、瀏覽等業(yè)務(wù)處理，維護簡單方便、客戶端只需裝有瀏覽器即可訪問系統(tǒng)等優(yōu)點。

1.2 MVC設(shè)計模式

MVC設(shè)計模式［3］把應(yīng)用程序抽象為Model(模型)、View(視圖)、Controller(控制器)3個功能截然不同的部分，三者既分工又合作地完成用戶提交的每項任務(wù)。模型(Model):包含了應(yīng)用程序的核心，它封裝了應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和事務(wù)邏輯，集中體現(xiàn)了應(yīng)用程序的狀態(tài)。視圖(view):實現(xiàn)模塊的外觀，它是應(yīng)用程序的外在表現(xiàn)。控制器(Controller):通過時間觸發(fā)的方式接受用戶的輸入。可以理解為從用戶接收請求，將模型與視圖匹配在一起，共同完成用戶的請求。使用MVC模式將數(shù)據(jù)從表示層分離開來，使多個視圖能共享一個模型，具有耦合性低、重用性高、生命周期成本低等優(yōu)點。

1.3 Servlet技術(shù)

Servlet［4］是一種服務(wù)器端的Java應(yīng)用程序，具有獨立于平臺和協(xié)議的特性，可以生成動態(tài)的Web頁面。它擔(dān)當(dāng)客戶請求與服務(wù)器響應(yīng)的中間層。Servlet通過創(chuàng)建一個框架來擴展服務(wù)器的能力，以提供在Web上進行請求和響應(yīng)服務(wù)。當(dāng)客戶機發(fā)送請求至服務(wù)器時，服務(wù)器可以將請求信息發(fā)送給Servlet，并讓Servlet建立起服務(wù)器返回給客戶機的響應(yīng)。Servlet擁有可移植性強、功能強大及安全性高等優(yōu)點。

1.4 系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計

鑒于B/S架構(gòu)和MVC設(shè)計模式的優(yōu)點，本系統(tǒng)提出了一種LAMP平臺的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，健康服務(wù)前臺頁面使用基于MVC模式的Joomla!內(nèi)容管理系統(tǒng)(CMS)進行系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計，健康服務(wù)后臺程序使用Servlet技術(shù)來實現(xiàn)，負責(zé)接收家庭監(jiān)測終端設(shè)備上傳的健康生理數(shù)據(jù)。LAMP系統(tǒng)平臺構(gòu)架，具有穩(wěn)定的運行性能、可靠的安全性和較快的響應(yīng)速度，并擁有優(yōu)秀的擴展能力。Joomla!內(nèi)容管理系統(tǒng)能方便地進行二次開發(fā)，完全遵循MVC軟件設(shè)計模式。系統(tǒng)整體架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 系統(tǒng)主要功能模塊

文中設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要使用群體是專業(yè)醫(yī)療人士和普通社區(qū)居民。根據(jù)用戶的應(yīng)用需要，確定了系統(tǒng)的基本需求和應(yīng)用細節(jié)。系統(tǒng)分為前臺服務(wù)和后臺服務(wù)兩部分，如圖2所示:前臺服務(wù)由5個功能模塊組成，包括健康檔案管理模塊、健康監(jiān)護模塊、電子病歷模塊、醫(yī)學(xué)信息服務(wù)模塊、及系統(tǒng)管理模塊;后臺服務(wù)包括數(shù)據(jù)庫存儲及Servlet容器兩部分。

圖2 社區(qū)遠程監(jiān)護系統(tǒng)的組成

(1)健康檔案管理模塊。包含用戶的基本信息、既往病史、健康數(shù)據(jù)等。健康檔案能以圖表和表格的形式顯示健康數(shù)據(jù)。

(2)健康監(jiān)護模塊。主要作用是當(dāng)家庭監(jiān)測終端上傳的生理數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況時，會發(fā)出警告信息，告知用戶和監(jiān)護人異常狀態(tài)的詳細情況，及時通知醫(yī)護人員采取救護措施。

(3)電子病歷模塊。記錄病人每次檢查用藥的信息，包含病人的既往病史，過敏史，體查記錄及用藥記錄。

(4)醫(yī)學(xué)信息服務(wù)模塊。為社區(qū)居民提供常見疾病檢索、流行病預(yù)防常識、重大疾病的預(yù)警信息、健康保健及營養(yǎng)衛(wèi)生常識等醫(yī)學(xué)信息服務(wù)。

(5)系統(tǒng)管理模塊。主要功能是管理整個網(wǎng)站的內(nèi)容，包括注冊用戶信息，網(wǎng)站廣播的通過信息等內(nèi)容。

(6)數(shù)據(jù)庫存儲。存儲用戶的個人信息和健康生理數(shù)據(jù)等。

(7)Servlet容器。存放Java Servlet程序，Java Servlet程序負責(zé)接收家庭監(jiān)測終端上傳的健康生理數(shù)據(jù)，并對其進行解析及存入數(shù)據(jù)庫。

3 系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境

考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和兼容性，在軟件版本的選擇上，以穩(wěn)定為主要考慮，選擇的軟件版本如下:選擇CentOS release 6.3操作系統(tǒng);2.6.32－220.el6.x86_64內(nèi)核;Apache 2.2.3 Released網(wǎng)站服務(wù)器;MySQL 5.1.77 Source distribution數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng);PHP 5.3.3 cli網(wǎng)頁腳本語言;Zend Engine v2.3.0引擎版本，1.5.22版本Joomla!。Servlet容器版本選擇Servlet 2.5。開發(fā)工具選擇由Adobe公司發(fā)開發(fā)的Adobe Dreamweaver軟件是當(dāng)前流行的網(wǎng)頁設(shè)計和網(wǎng)站開發(fā)工具。

3.2 系統(tǒng)的框架

系統(tǒng)采用Joomla!［3］內(nèi)容作為系統(tǒng)框架，采用組件開發(fā)實現(xiàn)系統(tǒng)的各個模塊，Joomla!完全遵循MVC設(shè)計模式、框架最重要的是組件擴展機制，使用Joomla!框架進行系統(tǒng)擴展的二次開發(fā)需要遵循Joomla!框架擴展開發(fā)的規(guī)范與機制開發(fā)組件、模塊、插件來滿足系統(tǒng)的功能需求。在Joomla!框架中JModel、JController以及JView的3個類，分別對應(yīng)于MCV設(shè)計模式中的Model、Controller和View部分，其中JController類是JModel類和JView類進行數(shù)據(jù)交換的系帶，這3個類與其他的一些類，如JDispatcher類、JRoute類等互相配合，共同完成組件的擴展開發(fā)。圖3所示為Joomla!框架的組件擴展機制MVC設(shè)計模式。

圖3 Joomla!框架組件擴展MVC模式圖

3.3 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與數(shù)據(jù)存儲

本系統(tǒng)采用集中式中央數(shù)據(jù)庫模型，使所有社區(qū)居民的健康檔案和各種醫(yī)學(xué)服務(wù)信息均儲存在一個中央數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，并按實際需要建立居民的個人資料表、健康檔案表、異常信息表、健康保健及營養(yǎng)知識表。其中，健康檔案包括社區(qū)居民的基本信息、既往病史、過敏史、健康生理數(shù)據(jù)表、體格檢查表等內(nèi)容。健康生理數(shù)據(jù)表包括血壓、血氧、脈搏、體溫、心率、呼吸、身高、體重等這些數(shù)據(jù)。異常信息表包括用戶編號、異常狀態(tài)描述、警報時間、處理結(jié)果、處理完成時間。

Java Servlet程序負責(zé)接收家庭監(jiān)測終端上傳的健康數(shù)據(jù)。家庭監(jiān)測終端上傳健康生理數(shù)據(jù)時，首先發(fā)送請求到服務(wù)器，然后服務(wù)器將請求信息發(fā)送至Servlet，Servlet生成響應(yīng)內(nèi)容并將其傳給服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫。家庭監(jiān)測終端設(shè)備以數(shù)據(jù)包的形式上傳健康生理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包包括用戶的姓名、ID號、健康生理信息、異常信息及錄入時間。然后Java Servlet進程解析數(shù)據(jù)包，獲得上傳的數(shù)據(jù)，并將解析后的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫的對應(yīng)表單。通過使用FEC(前向糾錯)技術(shù)以防止數(shù)據(jù)包的丟失，保證健康生理數(shù)據(jù)的實時錄入。

3.4 主要技術(shù)及實現(xiàn)結(jié)果

(1)健康檔案管理模塊。包括健康檔案、健康數(shù)據(jù)錄入、健康數(shù)據(jù)一覽及健康圖表一覽以及用戶基本信息、既往病史、過敏史等。健康檔案能以圖表的形式顯示，并具有一定的健康數(shù)據(jù)分析功能，可篩選出異常的記錄及健康數(shù)據(jù)平均值等。健康檔案管理模塊如圖4所示。

圖4 健康檔案管理模塊

健康數(shù)據(jù)一覽能以圖表的形式瀏覽社區(qū)居民的健康數(shù)據(jù)，方便居民查看自己的歷史健康數(shù)據(jù)。健康數(shù)據(jù)表包含血壓、血氧、脈搏、體溫等基本生理參數(shù)。健康圖表使用HighCharts插件實現(xiàn)，通過在View層中添加JavaScript代碼對數(shù)據(jù)Flash圖表化，以Flash圖表形式顯示，健康數(shù)據(jù)圖如圖5所示。

圖5 健康數(shù)據(jù)的圖表形式

(2)健康監(jiān)護模塊。使用Ajax［5］編程模式，當(dāng)有新的異常生理參數(shù)傳入服務(wù)器時，健康監(jiān)護模塊頁面能實現(xiàn)實時無閃爍刷新。Ajax通過在瀏覽器和服務(wù)器之間添加Ajax中間層，允許瀏覽器異步發(fā)送請求動態(tài)加載服務(wù)器響應(yīng)。用戶的請求不再直接向服務(wù)器提交，而是使用XMLHttpRequest異步向服務(wù)器發(fā)送，避免重新加載頁面。

當(dāng)有異常生理參數(shù)傳入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)服務(wù)器時，健康監(jiān)護模塊頁面能實現(xiàn)地彈窗顯示報警信息，同時發(fā)出報警提示音;能顯示出現(xiàn)異常生理參數(shù)的用戶姓名、住址、聯(lián)系電話，出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的時間及異常數(shù)據(jù)類型。方便后臺醫(yī)護人員及時通知其家人采取救助措施。

(3)電子病歷模塊。包含病人的基本信息、過敏史、既往病史、體檢記錄、病情描述、本次用藥記錄及記錄時間等。病人持電子病歷就醫(yī)，可幫助醫(yī)務(wù)人員迅速、直觀、準(zhǔn)確地了解病人的資料，縮短確診時間，避免不必要的重復(fù)檢查，節(jié)省醫(yī)療費用。

4 結(jié)束語

設(shè)計的基于B/S架構(gòu)的社區(qū)遠程健康監(jiān)護網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用MVC設(shè)計模式進行實現(xiàn)，各模塊之間相互獨立，實用性可擴展性強。健康生理數(shù)據(jù)上傳使用Servlet技術(shù)。該系統(tǒng)結(jié)合當(dāng)前的信息化技術(shù)，面向社區(qū)醫(yī)療，響應(yīng)普通大眾對健康理念需求的關(guān)注，對當(dāng)前人口老齡化、“空巢老人”現(xiàn)象、個人健康檔案采集效率低等疑難社會問題提出了一個解決方案。該系統(tǒng)可以與便攜式家庭監(jiān)測設(shè)備相配合，合理利用網(wǎng)絡(luò)資源，易于被用戶使用和推廣，為用戶提供更多的醫(yī)療、衛(wèi)生保健、醫(yī)學(xué)教育等服務(wù)，進一步完善社區(qū)健康醫(yī)療體系。

［1］ 張允剛，劉常春，劉曉磊，等.社區(qū)醫(yī)療信息管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.生物醫(yī)學(xué)工程研究，2005，24(2):102－105.

［2］ 王洪，吳效明，黃岳山.面向社區(qū)的健康監(jiān)護系統(tǒng)的研究與設(shè)計［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2011，32(11):24－26.

［3］ 胡前進，蔡永州，吳敏.基于MVC模式的Joomla!框架在Web系統(tǒng)組件擴展開發(fā)中的應(yīng)用研究［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2009，19(6):97－100.

［4］ 劉京華.Java Web整合開發(fā)王者歸來［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2010.

［5］ 李剛.瘋狂Ajax講義［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2009.