基于Android平臺的患者生命體征數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

佘陳鳳 余遠(yuǎn)波

摘 要：為了提高基層醫(yī)院管理患者生命體征的效率并降低使用成本，在分析生命體征管理現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合基層醫(yī)院的實(shí)際需求探討了系統(tǒng)使用的對象和應(yīng)用模式，設(shè)計(jì)了基于Android平臺的患者生命體征管理系統(tǒng)，對系統(tǒng)的各功能模塊進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，描述了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。為患者生命體征管理系統(tǒng)在基層醫(yī)院的進(jìn)一步應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：生命體征管理；基層醫(yī)院；Android；設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2096-1472（2016）-06-41-04

1 引言（Introduction）

生命四大體征包括呼吸、體溫、脈搏、血壓，醫(yī)學(xué)上稱為四大體征。隨著移動(dòng)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，對生命體征的測量與管理出現(xiàn)了眾多新的解決辦法。如何利用便攜的智能手機(jī)輔助移動(dòng)醫(yī)療監(jiān)測，受到國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注[1-3]。

近年來，在對穿戴式醫(yī)療監(jiān)測儀的研究上，國外取得了很多具有歷史性的重大成果，其中很具有代表性的成果有MyHeart心血管疾病監(jiān)測智能穿戴系統(tǒng)，LifeShirt生命衫、AMON腕式健康與預(yù)警網(wǎng)絡(luò)監(jiān)護(hù)儀器、ViSi Mobile可穿戴式監(jiān)測儀。

我國近十幾年對體征監(jiān)測儀的研究迅速發(fā)展，國內(nèi)多參數(shù)監(jiān)測設(shè)備主要是床旁監(jiān)測儀，體積大，移動(dòng)不便?；趥鹘y(tǒng)生理監(jiān)測設(shè)備的智慧養(yǎng)老系統(tǒng)存在設(shè)備價(jià)格昂貴、操作麻煩、便攜性差等問題[4]。

遠(yuǎn)程心電/血壓家庭監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是清華大學(xué)在近年來的研究項(xiàng)目[5]，主要用在監(jiān)測人體的心電信號，并可以利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸監(jiān)測到的心電數(shù)據(jù)和波形到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，也可以應(yīng)醫(yī)生的要求將監(jiān)測結(jié)果發(fā)送到醫(yī)用PDA上顯示，這樣在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi)，信息就可以在監(jiān)測終端、監(jiān)控中心和PDA之間傳輸，實(shí)現(xiàn)醫(yī)生的移動(dòng)辦公。中國科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)信息與健康工程學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)出呼吸檢測腰帶[6]，然而由于設(shè)備昂貴的價(jià)格，讓許多醫(yī)院在引進(jìn)設(shè)備時(shí)望而卻步，不得不使用傳統(tǒng)的記錄式方法記錄生命體征數(shù)據(jù)。

孟妍[7]等人系統(tǒng)采用自主研發(fā)的12/單導(dǎo)聯(lián)心電采集模塊進(jìn)行心電信號采集，數(shù)據(jù)可存于采集設(shè)備或經(jīng)3G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器端，同時(shí)所開發(fā)的軟件可對心電圖進(jìn)行輔助病情分析，實(shí)現(xiàn)對佩戴人的心電監(jiān)護(hù)。唐曉艷[8]等人以ZigBee為基礎(chǔ)，構(gòu)建生命體征監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，完成了由無線射頻芯片CC2530、超低功耗微控制器SP430F149，以及溫度、脈搏、呼吸和血壓傳感器組成的生命體征監(jiān)測樣機(jī)。還有溫川雪[9]等人基于智能手機(jī)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)，利用心電信號檢測出呼吸暫停情況。趙鵬[10]等人研究無線家庭監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。在不同的環(huán)境下，將不同的數(shù)據(jù)通信技術(shù)“因地制宜”地運(yùn)用在合適的通信節(jié)段能使采集的數(shù)據(jù)更好更快地傳輸與反饋[11]。

由于我國經(jīng)濟(jì)水平、政策不夠健全等因素的制約[12]，醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)還沒有像歐美國家一樣在家庭和社區(qū)等地方普及開來，盡管已經(jīng)有像邁瑞、里邦等公司研制的多參數(shù)體征監(jiān)測儀，但都未得到廣泛的推廣應(yīng)用，價(jià)格也沒有很平民，對生命體征監(jiān)測的研究和開發(fā)，有待向數(shù)字化社區(qū)醫(yī)療機(jī)構(gòu)，信息化醫(yī)療裝備和向家庭化醫(yī)療設(shè)備的方向發(fā)展，使得我國全名共享醫(yī)療信息和設(shè)備，整體提高全民健康水平。

醫(yī)院信息系統(tǒng)已經(jīng)在醫(yī)院普及使用，并已有穿戴式醫(yī)療儀器直接測量患者生命體征，數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)絇C機(jī)端供醫(yī)生護(hù)士分析使用，但是造價(jià)很高，基層醫(yī)院短期內(nèi)難以普及。

本項(xiàng)目針對基層醫(yī)院管理患者生命體征數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了通過醫(yī)護(hù)人員手機(jī)錄入患者生命體征數(shù)據(jù)并圖形化顯示生命體征數(shù)據(jù)，使用成本低、可提高人工管理患者生命體征的效率。

2 系統(tǒng)分析（Analysis of the system）

2.1 系統(tǒng)的使用對象與應(yīng)用模式

（1）系統(tǒng)的使用對象

醫(yī)院信息系統(tǒng)已在各級醫(yī)院中普及使用，生命體征管理智能設(shè)備已被眾多三級醫(yī)院采用，但是基層醫(yī)院因資金有限等原因?qū)е露唐趦?nèi)難以實(shí)現(xiàn)使用智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)對患者生命體征數(shù)據(jù)的自動(dòng)化管理。而本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)通過醫(yī)護(hù)人員的Android系統(tǒng)智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)對患者生命體征數(shù)據(jù)的管理。

（2）系統(tǒng)的應(yīng)用模式

基于Android平臺的患者生命體征管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)護(hù)士通過Android系統(tǒng)智能手機(jī)上的患者生命體征管理APP調(diào)用圖像采集設(shè)備（攝像頭）掃描患者腕帶上的二維碼獲取患者基本信息，測量生命體征數(shù)據(jù)（體溫、脈搏、呼吸、血壓）之后，在管理系統(tǒng)中錄入該患者的生命體征數(shù)據(jù)，并可以在存檔之前對該數(shù)據(jù)進(jìn)行修改或刪除，該數(shù)據(jù)長期保存在患者生命體征數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，醫(yī)護(hù)人員可以在APP中查看患者生命體征的數(shù)據(jù)或圖表，患者和家屬也可查看生命體征的圖表。

（3）系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)

系統(tǒng)的應(yīng)用可在現(xiàn)有的醫(yī)院信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展，護(hù)士使用自己的Android系統(tǒng)手機(jī)安裝患者生命體征管理系統(tǒng)APP即可使用，成本低、易推廣。

護(hù)士在病床頭使用該系統(tǒng)掃描患者腕帶上的二維碼確認(rèn)患者身份，測量完患者生命體征即可通過該系統(tǒng)錄入患者生命體征數(shù)據(jù)并進(jìn)行核對，節(jié)省了護(hù)士在紙質(zhì)上記錄生命體征信息再到PC機(jī)端數(shù)據(jù)錄入的時(shí)間，床頭核對提高準(zhǔn)確率。

2.2 功能分析

系統(tǒng)的主要功能是為醫(yī)護(hù)人員提供采集患者生命體征和圖形化顯示?；贏ndroid平臺的患者生命體征管理系統(tǒng)的功能模塊如圖1所示。

（1）二維碼掃描

醫(yī)護(hù)人員使用患者生命體征管理APP調(diào)用手機(jī)上的圖像采集設(shè)備（攝像頭）掃描并解析患者腕帶上的二維碼得到患者住院ID號及醫(yī)院加密標(biāo)識。

（2）患者基本信息查詢

根據(jù)二維碼掃描解析得到的患者住院ID號，查詢并獲取患者的姓名、性別、年齡、住院科室、床位號等信息。護(hù)士根據(jù)查詢得來的信息與患者核對確認(rèn)患者身份信息。

（3）生命體征數(shù)據(jù)的增、改、刪

護(hù)士在核對患者信息之后為患者測量生命體征，把各項(xiàng)數(shù)據(jù)錄入生命體征管理系統(tǒng)，核對數(shù)據(jù)，根據(jù)需要修改或刪除數(shù)據(jù)。

使用該系統(tǒng)，節(jié)省了護(hù)士在紙質(zhì)上記錄生命體征信息再到PC機(jī)端數(shù)據(jù)錄入所需往返護(hù)士站與病房之間行走所需的時(shí)間和行走距離，護(hù)士在病床旁核對生命體征各項(xiàng)數(shù)據(jù)可提高錄入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率而且發(fā)現(xiàn)錄入錯(cuò)誤能及時(shí)修改或刪除，提高了護(hù)士的工作效率。

（4）生命體征數(shù)據(jù)圖表化

系統(tǒng)根據(jù)患者一段時(shí)間的各項(xiàng)生命體征數(shù)據(jù)生成體溫單圖表，醫(yī)護(hù)人員可以在手機(jī)上通過該系統(tǒng)查看患者的生命體征圖表，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地查看患者生命體征的變化。

患者或患者家屬在授權(quán)允許的情況下，也可以通過該系統(tǒng)掃描患者腕帶上的二維碼查看患者一段時(shí)間的生命體征圖表。

（5）用戶管理

用戶信息管理實(shí)現(xiàn)對各類用戶的注冊、權(quán)限設(shè)置與管理。本系統(tǒng)中有四種用戶類型：醫(yī)護(hù)人員、患者、科室管理員和超級管理員。

醫(yī)護(hù)人員登錄使用系統(tǒng)，可對個(gè)人錄入的生命體征數(shù)據(jù)進(jìn)行修改或刪除，但是數(shù)據(jù)存檔之后不得再變動(dòng)。

患者用戶在被主管的醫(yī)護(hù)人員允許的情況下，可以使用本系統(tǒng)掃描患者腕帶上的二維碼查看生命體征圖表。

科室管理員管理本科室醫(yī)護(hù)人員和患者分配和維護(hù)權(quán)限，并維護(hù)科室床位、患者信息等科室基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

超級管理員可對系統(tǒng)中各種類型的用戶和數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，但是不得修改存檔之后的數(shù)據(jù)。

（6）系統(tǒng)幫助

為醫(yī)護(hù)人員或普通用戶提供各項(xiàng)功能的使用說明。

2.3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)運(yùn)行的部分截圖如圖2和圖4所示。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)（Key technology of system implementation）

3.1 web service實(shí)現(xiàn)android與sql server的數(shù)據(jù)交互

android系統(tǒng)不能直接連接sql server數(shù)據(jù)庫，需要通過web service實(shí)現(xiàn)android與sql server的數(shù)據(jù)交互。開放性正是Web services的基礎(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)跨平臺使用。實(shí)現(xiàn)不同的系統(tǒng)之間能夠用“軟件—軟件對話”的方式相互調(diào)用，打破了軟件應(yīng)用、網(wǎng)站和各種設(shè)備之間的格格不入的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)“基于Web無縫集成”的目標(biāo)。web service的SOAP即簡單對象訪問協(xié)議（Simple Object Access Protocol），它是用于交換XML（標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言下的一個(gè)子集）編碼信息的輕量級協(xié)議。SOAP可以運(yùn)行在任何其他傳輸協(xié)議上。開放源碼ksoap2-android-assembly-3.1.0-jar-with-dependencies.jar，就是以此來實(shí)現(xiàn)連接并存取數(shù)據(jù)。

3.2 生命體征各項(xiàng)數(shù)據(jù)圖表化顯示

通過調(diào)用android開放性源碼achartengine-1.1.0.jar包，實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)庫中查詢到的生命體征各項(xiàng)數(shù)據(jù)圖表化顯示。achartengine-1.1.0.jar 用于在android上繪制曲線圖和趨勢圖，它功能強(qiáng)大，支持折線圖、散點(diǎn)圖、柱狀圖、短棒圖等多種圖表。本項(xiàng)目應(yīng)用其畫折線圖，實(shí)現(xiàn)可以查看到病人各項(xiàng)生命體征的變化情況。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的部分關(guān)鍵代碼如下：

//數(shù)據(jù)圖表化——折線圖，以脈搏收縮壓舒張壓三條線畫一張圖

int[]colors=new int[]{Color.BLUE，Color.GREEN，Color.CYAN}；

PointStyle[]styles=new PointStyle[]{PointStyle.CIRCLE，PointStyle.DIAMOND，PointStyle.TRIANGLE}；

XYMultipleSeriesRenderer renderer=buildRenderer（colors，styles）；

int length=renderer.getSeriesRendererCount（）；

for （int i=0；i

（（XYSeriesRenderer） renderer.getSeriesRendererAt（i））.setFillPoints（true）；

}

//設(shè)置折線圖標(biāo)注

setChartSettings（renderer，"脈搏/收縮壓/舒張壓"，

WebReturnValues.date+"月"，"次/分、mmHg、mmHg"，0，12，20，170，

Color.LTGRAY，Color.LTGRAY）；//center

renderer.setXLabels（12）；

renderer.setYLabels（10）；

renderer.setShowGrid（true）；

renderer.setXLabelsAlign（Align.RIGHT）；

renderer.setYLabelsAlign（Align.RIGHT）；

renderer.setZoomButtonsVisible（true）；

//設(shè)置折線圖范圍

renderer.setPanLimits（new double[]{0，31，0，180}）；

renderer.setZoomLimits（new double[]{0，31，0，180 }）；

XYMultipleSeriesDataset dataset=buildDataset（titles，x，

values）；

XYSeries series=dataset.getSeriesAt（0）；

series.addAnnotation（"Vacation"，6，30）；

Intent intent=ChartFactory.getLineChartIntent（context，

dataset，renderer， "脈搏/收縮壓/舒張壓"）；

return intent；

3.3 二維碼生成與掃描

二維碼是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號信息的；在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”“1”比特流的概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理。具有高密度編碼、信息容量大，編碼范圍廣、譯碼可靠性高、成本低、易制作，可引入加密措施等優(yōu)點(diǎn)。

二維碼技術(shù)已廣泛的應(yīng)用到醫(yī)院信息系統(tǒng)中，腕帶上有標(biāo)識患者身份信息的二維碼。本項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)形式按照QRCODE二維碼生成方式生成該二維碼，包含患者住院ID號及醫(yī)院加密標(biāo)識，掃描時(shí)調(diào)用照相機(jī)，通過onPictureTaken函數(shù)二維碼圖片處理成位圖，對位圖進(jìn)行譯碼，按照QRCODE二維碼生成方式解碼成字符型[13]。調(diào)用Android開放源碼庫文件google.zxing包，實(shí)現(xiàn)二維碼、條形碼的掃描解碼。通過手機(jī)客戶端的APP掃描該二維碼即可連接到服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫獲得患者生命體征數(shù)據(jù)，從而提高醫(yī)院數(shù)據(jù)安全性。

4 結(jié)論（Conclusion）

本文運(yùn)用移動(dòng)開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于Android平臺的患者生命體征管理系統(tǒng)，為基層醫(yī)院提供一種低成本和較高效率來管理患者生命體征的解決方案，但是目前還存在系統(tǒng)功能不夠完善、實(shí)際的應(yīng)用模式需要進(jìn)一步驗(yàn)證等問題有待深入研究。

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作者簡介：

佘陳鳳（1993-），女，本科生.研究領(lǐng)域：醫(yī)學(xué)信息.

余遠(yuǎn)波（1981-），男，碩士，副教授.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)應(yīng)用.本文通訊作者.