基于web 的醫(yī)療設(shè)備使用維護(hù)技術(shù)支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)

侯文生 趙金海 陳海燕 唐偉 王義輝

1 重慶大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系 （重慶 400044）

2 重慶市醫(yī)療電子工程中心 （重慶 400044）

3 重慶師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院 （重慶 400047）

4 重慶西南醫(yī)院設(shè)備科 （重慶 400038）

0.引言

現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備越來越先進(jìn)、越來越復(fù)雜，這就為設(shè)備的使用、維護(hù)與維修帶來了挑戰(zhàn)。醫(yī)療設(shè)備維護(hù)和維修管理已經(jīng)成為當(dāng)今醫(yī)院管理的重要組成部分之一[1]。設(shè)備的維護(hù)和維修一般有三種方式，即醫(yī)院技術(shù)人員自主維修，設(shè)備廠商售后人員維修，以及社會(huì)第三方維修[2]。由于客戶分散，設(shè)備廠商維修人員不足，維修周期長，維護(hù)維修成本畸高，也嚴(yán)重影響了醫(yī)療設(shè)備的使用效率，不利于患者疾病診療，同時(shí)也給醫(yī)院造成經(jīng)濟(jì)損失[3,4]。調(diào)查顯示，醫(yī)療設(shè)備預(yù)防性維護(hù)維修的效率是設(shè)備廠商售后服務(wù)的短板，而提高醫(yī)院設(shè)備維護(hù)人員的技術(shù)水平是有效的解決途徑[5,6]。技術(shù)資料和文檔對(duì)于設(shè)備的維護(hù)與維修尤為重要，但由于種種原因使醫(yī)院設(shè)備維護(hù)工程技術(shù)人員獲得的設(shè)備技術(shù)資料非常有限，嚴(yán)重阻礙了醫(yī)技人員技術(shù)的發(fā)揮。對(duì)于一些原本可以勝任的非固件故障，由于缺乏維護(hù)維修技術(shù)資料，醫(yī)技人員也難以進(jìn)行診斷或維修，可能造成設(shè)備停機(jī)，給患者帶來安全隱患[7,8]。

技術(shù)資料的有效分享是提高醫(yī)技人員維護(hù)維修水平的關(guān)鍵之一，現(xiàn)代信息技術(shù)則提供了信息的高效分享。諸如百度文庫、豆丁網(wǎng)等文檔分享平臺(tái)，優(yōu)酷、YouTube 等視頻分享平臺(tái)都已有成功應(yīng)用。部分廠商自身技術(shù)水平有限，不足以提供這樣的在線技術(shù)支持，因此，開發(fā)一個(gè)通用的技術(shù)支持平臺(tái)非常有必要。本文結(jié)合科技部、衛(wèi)生部聯(lián)合實(shí)施的“創(chuàng)新醫(yī)療器械產(chǎn)品應(yīng)用示范工程（簡稱‘十百千萬工程’）”，提出一種基于WEB 的醫(yī)療設(shè)備技術(shù)支持系統(tǒng)。系統(tǒng)通過采用web 技術(shù)、在線文檔技術(shù)、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療設(shè)備使用維護(hù)維修等方面的文檔、視頻等技術(shù)資料的共享，用戶與領(lǐng)域?qū)＜摇⒂脩糁g的實(shí)時(shí)或離線交流等功能。

1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

技術(shù)支持系統(tǒng)以知識(shí)庫的創(chuàng)建和使用為核心，實(shí)現(xiàn)了文檔資料的上傳、下載、搜索、瀏覽、編輯等功能，實(shí)現(xiàn)了常見問題庫的自動(dòng)創(chuàng)建與自主更新功能，此外，系統(tǒng)還使用了第三方搜索引擎，提高了搜索主題的檢出率。系統(tǒng)還集成了Web Chat，以便用戶與領(lǐng)域?qū)＜一蛘咂渌脩暨M(jìn)行在線交互；同時(shí)，系統(tǒng)還集成了BBS，以方便用戶進(jìn)行離線交互。

1.1 系統(tǒng)基本架構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S 模式，分為三個(gè)層次，即客戶層、服務(wù)器層，以及業(yè)務(wù)層。系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1 所示。客戶層負(fù)責(zé)與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交互，以及數(shù)據(jù)的顯示。服務(wù)器層處理用戶的業(yè)務(wù)需求，以及數(shù)據(jù)的存去。業(yè)務(wù)層負(fù)責(zé)具體的用戶需求業(yè)務(wù)，包括用戶的交互，文檔的檢索，用戶的反饋等。

圖1. 技術(shù)支持系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.2 系統(tǒng)功能與關(guān)鍵技術(shù)

技術(shù)支持系統(tǒng)具有如下功能：（1）知識(shí)庫服務(wù)，主要包括文檔庫的構(gòu)建與維護(hù)，文檔的檢索與顯示等；（2）交互式服務(wù)，主要包括web chat即時(shí)通信服務(wù)，離線故障提交與反饋處理，離線BBS 交互等。

系統(tǒng)采取的關(guān)鍵技術(shù)包括文檔分享平臺(tái)技術(shù)、WEBCHAT 及AJAX 技術(shù)、中文分詞和搜索引擎技術(shù)，以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)。其中：

文檔分享：綜合應(yīng)用了web 技術(shù)的交互性，鼓勵(lì)用戶參與文檔的共享，從而共同創(chuàng)建文檔庫。通過這樣的用戶創(chuàng)建，目前已經(jīng)有相當(dāng)多的文檔分享平臺(tái)，如百度文庫、豆丁網(wǎng)，以及新浪愛問等，其文檔上傳量能夠達(dá)到每天數(shù)萬份[9]。

WEBCHAT：一種基于B/S 架構(gòu)的運(yùn)行于web 瀏覽器的即時(shí)通信技術(shù)，這樣的即時(shí)通訊工具基于AJAX 技術(shù)開發(fā)，程序運(yùn)行界面無刷新，無需下載任何客戶端控件與插件，運(yùn)行效率高。WEBCHAT 通常作為網(wǎng)站客服系統(tǒng)的主要軟件，支持文本與圖片內(nèi)容，支持用戶群組等功能[10]。這樣的工具使得用戶與專家或者其他用戶之間能夠進(jìn)行高效的交流。

文檔搜索：為了提高用戶體驗(yàn)，主題一般采用自然語句，這就需要計(jì)算機(jī)從語句中自動(dòng)提取主題的關(guān)鍵詞。由于中文的特殊性，詞語之間沒有空格，這就需要對(duì)語句進(jìn)行分詞處理，常采用的分詞策略包括基于匹配的分詞、基于理解的分詞，以及基于統(tǒng)計(jì)策略。由于基于理解的設(shè)計(jì)到自然語言理解，難度相對(duì)較大，所以搜索引擎多采用另外兩種分詞技術(shù)[11]。此外，在文檔的存儲(chǔ)方式上，借鑒了搜索引擎的索引技術(shù)，以提高主題的檢索效率和搜索的命中率。

系統(tǒng)開發(fā)采用流行的web 開發(fā)工具php，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫采用開源的MySQL 數(shù)據(jù)庫。由于其體積小、速度快、總體擁有成本低，并且開發(fā)源碼，所以MySQL 是中小型網(wǎng)站的開發(fā)中首選的數(shù)據(jù)庫。

2.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 技術(shù)支持的流程

當(dāng)用戶遇到維護(hù)維修難題時(shí)可以利用系統(tǒng)提供的多種技術(shù)支持手段，獲得最佳的解決方案。用戶可以查詢系統(tǒng)知識(shí)庫，以獲得技術(shù)文檔；可以異步發(fā)送故障說明，或者通過BBS 發(fā)布故障信息；還可以與領(lǐng)域?qū)＜一蛘咂渌脩暨M(jìn)行同步通信，該流程如圖2 所示。

圖2. 技術(shù)支持流程

圖 3. 文檔庫構(gòu)建流程圖

2.2 文檔庫構(gòu)建

文檔是由授權(quán)用戶、管理員或者領(lǐng)域?qū)＜疑蟼骰蛘咴诰€創(chuàng)建的技術(shù)資料，是知識(shí)庫的核心。包括文本資料、圖片資料、視頻資料等多種媒體形式。文檔庫構(gòu)建的流程如圖3 所示。

2.3 文檔檢索系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

（1）中文分詞

為簡便起見，系統(tǒng)采用基于匹配的分詞方法，分詞采用兩個(gè)詞典，即中文常用詞詞典和醫(yī)療設(shè)備專業(yè)詞典。常用詞詞典采用了共享的百度分詞詞庫，而醫(yī)療設(shè)備專業(yè)詞典為根據(jù)現(xiàn)有醫(yī)療設(shè)備文檔自建的詞庫。與搜索引擎的最大切分不同，為了提高文檔搜索的準(zhǔn)確度而非檢出率，系統(tǒng)采用正向最大匹配方法和逆向最大匹配方法相結(jié)合的雙向匹配法，從而最大限度地識(shí)別詞組。

對(duì)于分詞進(jìn)行測試，如主題 “阿是超聲波治療儀顯示數(shù)據(jù)不穩(wěn)定”，當(dāng)標(biāo)題中的專有名詞錄入詞庫前，分詞結(jié)果“阿|是|超聲波|治療儀|顯示|數(shù)據(jù)|不穩(wěn)定”，登錄專用名詞后，分詞結(jié)果為“阿是超聲波治療儀|顯示|數(shù)據(jù)|不穩(wěn)定”。本文對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)的120 個(gè)文檔的標(biāo)題進(jìn)行了分詞測試，測試結(jié)果的準(zhǔn)確率達(dá)到91%，分詞結(jié)果的準(zhǔn)確性取決于詞典的詞匯量。

（2）索引庫構(gòu)建

為提高搜索命中率，本文借鑒了搜索引擎技術(shù)，創(chuàng)建了基于關(guān)鍵字的倒排索引表。倒排索引是一種索引方法，索引表被用來存儲(chǔ)某個(gè)單詞所在的文檔的編號(hào)，在檢索時(shí)，通過文檔編號(hào)可以快速確定目標(biāo)文檔，因?yàn)槭峭ㄟ^文檔包含的詞語確定文檔，所以稱為倒排索引[11]。搜索引擎為了提高網(wǎng)頁檢出率，多是對(duì)全文創(chuàng)建索引。由于試運(yùn)行平臺(tái)的限制，為減小索引數(shù)據(jù)量，并且由于對(duì)于不同類型的文檔，如特殊格式的文本文件、圖片文件，以及視頻文件等類型的文檔，系統(tǒng)沒有辦法對(duì)于文檔內(nèi)容全文分析創(chuàng)建索引，因此本文僅根據(jù)文檔標(biāo)題創(chuàng)建索引，由于文檔的主要信息能夠通過文檔標(biāo)題體現(xiàn)，所以這樣的實(shí)現(xiàn)方式是可行的。

根據(jù)表1 的文檔信息，創(chuàng)建如表2 所示的倒排索引。搜索引擎的倒排項(xiàng)存儲(chǔ)詞語在文檔中的位置以及詞語在文檔中的詞頻，而本文創(chuàng)建的倒排索引基于文檔標(biāo)題，所以沒有存儲(chǔ)上述信息，而直接存儲(chǔ)詞語在文檔中的權(quán)重。在建立倒排索引時(shí)，同時(shí)計(jì)算詞語在文檔中的權(quán)重。為簡化計(jì)算過程，醫(yī)療設(shè)備專有名詞占最大比重，其他詞語按照詞語百分比計(jì)算，禁用詞未創(chuàng)建索引。

（3）主題檢索與內(nèi)容顯示

為提高文檔檢索的查準(zhǔn)率，查詢與文檔的相關(guān)性計(jì)算采用向量模型。簡單來說，向量模型即將文檔與查詢都表示為向量，向量的分量即索引項(xiàng)的權(quán)重。檢索時(shí)，計(jì)算兩個(gè)向量之間的相似度，結(jié)果顯示根據(jù)相似度進(jìn)行排序。

此外，用戶還可以點(diǎn)擊第三方搜索按鈕，使用第三方搜索引擎進(jìn)行搜索。在該系統(tǒng)中，采用Google 公司提供的Google SOAP Search API 作為擴(kuò)展搜索。

結(jié)果頁面結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)Windows 的幫助文檔顯示方式，界面簡潔、易用。顯示效果截圖如圖4 所示。顯示頁采用了Ajax 技術(shù)，在客戶端和服務(wù)器之間實(shí)現(xiàn)異步通信。由于Ajax 為局部刷新，所以這種顯示效果提升了用戶體驗(yàn)。

2.4 用戶交互服務(wù)

在該系統(tǒng)中，用戶可以通過三種方式與領(lǐng)域?qū)＜一蛘咂渌脩艚换?，即?shí)時(shí)通信、離線Trouble Ticket 遞交與處理，以及BBS。系統(tǒng)集成了開源的即時(shí)通訊工具Candy，該軟件提供良好的文檔和完整的API。通過Candy，用戶可以與領(lǐng)域?qū)＜一蛘咂渌脩暨M(jìn)行文字、語音、圖片等多種方式的交互。該軟件支持群聊等多種功能，作為技術(shù)支持系統(tǒng)的重要部分，提供了實(shí)時(shí)的技術(shù)支持能力。

表1. 文檔信息表

表2. 倒排索引表

圖 4. 查詢結(jié)果顯示示例（失眠治療儀連接）

當(dāng)用戶遇到問題時(shí)，對(duì)于一些實(shí)時(shí)性需求不高的問題，用戶根據(jù)自己的診斷，填寫TT(Trouble Ticket)，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備類型自動(dòng)將TT 發(fā)送給領(lǐng)域?qū)＜?。專家接收到TT 后，會(huì)給出問題的解決方案。此外，系統(tǒng)還集成了開源的Discuz 以方便用戶進(jìn)行交互。

3.總結(jié)

本文首先分析了醫(yī)療設(shè)備維護(hù)維修的現(xiàn)狀和問題，提出了在線技術(shù)支持系統(tǒng)的解決方案，構(gòu)建了一個(gè)技術(shù)支持平臺(tái)，該平臺(tái)作為“十百千萬工程”醫(yī)療示范產(chǎn)品管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)，已經(jīng)通過多種測試，目前正在推廣和試運(yùn)行。在試運(yùn)行過程中，也發(fā)現(xiàn)有以下幾方面有待完善：

首先，搜索與建立索引所需要的詞典還有待完善，搜索結(jié)果的排序需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)。由于中文沒有開源的通用詞庫，因此目前使用的詞庫需要擴(kuò)充，而自建的醫(yī)療器械專業(yè)詞典只是人工操作，后期的開發(fā)將實(shí)現(xiàn)基于統(tǒng)計(jì)的專業(yè)詞典構(gòu)建。搜索結(jié)果排序是專業(yè)搜索引擎的核心，排序結(jié)果的理想與否決定了搜索引擎能否成功。隨著知識(shí)庫文檔數(shù)量的增加，還需要進(jìn)一步完善系統(tǒng)的搜索結(jié)果排序。其次，如何讓更多用戶參與到知識(shí)庫的共建共享中來，是今后在獎(jiǎng)勵(lì)與積分規(guī)則設(shè)計(jì)中著重考慮的問題。另外，開發(fā)支持移動(dòng)通信設(shè)備的系統(tǒng)，也將滿足采用手機(jī)或者其他移動(dòng)設(shè)備用戶的需求。

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