基于云計(jì)算的移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺的研究與設(shè)計(jì)

于 淼 方工文

基于云計(jì)算的移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺的研究與設(shè)計(jì)

于 淼①方工文②

目的：設(shè)計(jì)基于云計(jì)算的移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺，改變目前醫(yī)療行為中存在的醫(yī)療資源浪費(fèi)嚴(yán)重、信息共享度低和就醫(yī)感受差等現(xiàn)象。方法：在分析云計(jì)算以及相關(guān)理論基礎(chǔ)上，提出基于谷歌應(yīng)用引擎(GAE)的移動醫(yī)療云的解決方案，構(gòu)建移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺。結(jié)果：設(shè)計(jì)出包括總體業(yè)務(wù)流程、開發(fā)環(huán)境部署的基于GAE移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療服務(wù)模式的轉(zhuǎn)變。結(jié)論：云計(jì)算與醫(yī)療服務(wù)相結(jié)合設(shè)計(jì)的移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺，為促進(jìn)醫(yī)療服務(wù)模式轉(zhuǎn)變、滿足人民群眾對醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)效率需求提供有效的信息技術(shù)支撐解決方案。

云計(jì)算；移動醫(yī)療；谷歌應(yīng)用引擎；醫(yī)療健康服務(wù)平臺；信息技術(shù)

云計(jì)算的概念于2007年由Google公司首次提出，是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，能夠使得共享的資源、軟件以及信息按需提供給計(jì)算機(jī)或者相關(guān)設(shè)備[1-3]。互聯(lián)網(wǎng)中的云計(jì)算服務(wù)充分體現(xiàn)了其“云”的特點(diǎn)，包括虛擬化、高擴(kuò)展性、高可靠性、低成本和存儲能力[4]。

1 基于云計(jì)算的移動醫(yī)療基礎(chǔ)理論

1.1 云計(jì)算概述

云計(jì)算三種基本模式分別為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(infrastructure as a service，IaaS)、平臺即服務(wù)(platform as a service，PaaS)和軟件即服務(wù)(software as a service，SaaS)[5]，供應(yīng)商Google、微軟、亞馬遜和IBM等公司紛紛將云計(jì)算作為未來的核心戰(zhàn)略，并相繼推出自己研發(fā)的云計(jì)算服務(wù)平臺，無論在實(shí)踐應(yīng)用方面還是技術(shù)創(chuàng)新方面，均作出了突出貢獻(xiàn)，對一些典型云計(jì)算平臺進(jìn)行比較[6-7](見表1)。

1.2 移動醫(yī)療云服務(wù)模型

傳統(tǒng)醫(yī)療行業(yè)存在資源分布不均、機(jī)構(gòu)重復(fù)及效率低下等現(xiàn)象，雖然借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，醫(yī)療行業(yè)的服務(wù)水平與服務(wù)效率有所提升，但醫(yī)療機(jī)構(gòu)單獨(dú)構(gòu)建信息化架構(gòu)面臨著成本大、周期長、后期維護(hù)困難以及不同醫(yī)療機(jī)構(gòu)間難以協(xié)作等問題[8]。

移動醫(yī)療云服務(wù)為云計(jì)算與醫(yī)療技術(shù)的結(jié)合，可為醫(yī)療行業(yè)在醫(yī)療應(yīng)用擴(kuò)展、整合醫(yī)療資源、擴(kuò)大醫(yī)療范圍以及降低技術(shù)建設(shè)成本等方面帶來有效的解決方案[9-10]。從發(fā)展的角度來看，醫(yī)療云既靈活又方便，是IT信息技術(shù)與醫(yī)療行業(yè)融合發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是醫(yī)療行業(yè)發(fā)展的必然方向，將為人民群眾帶來全新的就醫(yī)模式與就醫(yī)體驗(yàn)，成為提高社會醫(yī)療服務(wù)效率的最佳工具。

2 基于GAE的移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺的整體架構(gòu)

谷歌應(yīng)用引擎(Google App engine，GAE)是谷歌公司在2008年推出的一款PasS云平臺，用于開發(fā)和部署Web應(yīng)用，主要支持Java、PHP和Python等編程語言[11]。GAE架構(gòu)基本分為前端、數(shù)據(jù)儲存和服務(wù)群三部分。前端包含4個模塊，前端控制(Front End)、靜態(tài)文件(Static Files)、應(yīng)用服務(wù)器(App Server)和應(yīng)用管理節(jié)點(diǎn)(App Master)。數(shù)據(jù)存儲采用基于BigTable技術(shù)的分布式數(shù)據(jù)庫，是整個App Engine唯一存儲持久化數(shù)據(jù)的地方。服務(wù)群則提供各種服務(wù)供App Server調(diào)用。開發(fā)人員無需考慮CPU、內(nèi)存及分布等復(fù)雜和難以控制等問題，輕松地將網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用部署Google的基礎(chǔ)架構(gòu)上，而程序的運(yùn)行可以全部由GAE完成。

本研究根據(jù)典型云計(jì)算平臺的比較以及移動醫(yī)療服務(wù)平臺應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn)，進(jìn)行基于GAE的移動醫(yī)療服務(wù)平臺整體的架構(gòu)設(shè)計(jì)，其架構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于GAE的移動醫(yī)療平臺整體架構(gòu)圖

平臺架構(gòu)基于瀏覽器/服務(wù)器((browser/server，B/S)模式，服務(wù)器端作為醫(yī)療服務(wù)的提供者，不僅實(shí)現(xiàn)各種醫(yī)療服務(wù)功能，而且提供與GAE平臺層的通信接口，并保證接口的高度可移植性，以適用不同的云計(jì)算平臺。服務(wù)器端應(yīng)用系統(tǒng)采用JAVA語言進(jìn)行開發(fā)，代碼和資源文件采用分布式存儲于GAE平臺基礎(chǔ)設(shè)施上，以充分利用GAE平臺的高數(shù)據(jù)處理能力和存儲能力，降低客戶端的硬件要求，實(shí)現(xiàn)“重云端、輕客戶端”的設(shè)計(jì)理念。其中服務(wù)器Servlet負(fù)責(zé)監(jiān)聽客戶端請求，同時將客戶端請求交由GAE處理，最終將處理結(jié)果集反饋至客戶端?？蛻舳俗鳛獒t(yī)療服務(wù)平臺直接面向用戶的交互接口，接收服務(wù)請求反饋結(jié)果并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，最終將前端文件和數(shù)據(jù)一并呈現(xiàn)給用戶。

3 基于GAE的移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 總體業(yè)務(wù)流程

移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺是醫(yī)療服務(wù)提供者與普通用戶之間交互信息的橋梁。普通用戶通過注冊登錄手機(jī)端App可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上問題咨詢、診療服務(wù)、健康檔案管理、通知提醒、生活小貼士以及個人信息管理等功能；醫(yī)療服務(wù)提供者訪問平臺可以實(shí)現(xiàn)反饋?zhàn)稍儐栴}、提供診療服務(wù)、開立遺囑、查詢用戶的健康檔案以及實(shí)時推送提醒等功能。其系統(tǒng)總體業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

表1 典型云計(jì)算平臺比較表

圖2 系統(tǒng)總體業(yè)務(wù)流程圖

3.2 GAE開發(fā)環(huán)境配置與搭建

(1)GAE開發(fā)環(huán)境配置見表2。

表2 GAE開發(fā)環(huán)境配置

(2)創(chuàng)建應(yīng)用程序。采用Gmail的郵箱和密碼，通過鏈接https//：appengine.google.com登錄GAE平臺，點(diǎn)擊創(chuàng)建應(yīng)用按鈕，創(chuàng)建一個云計(jì)算應(yīng)用程序。普通Gmail賬戶可以創(chuàng)建最多10個這樣的應(yīng)用[12-13]。根據(jù)提示填寫該應(yīng)用的名稱，進(jìn)入控制面板進(jìn)行管理。部署完成后即可通過填寫的應(yīng)用名稱訪問該應(yīng)用程序。

(3)配置本地應(yīng)用。啟動Eclipse，通過添加Google Plugin下載地址http：//dl.google.com/ eclipse/ plugin/4.2，軟件會自動連接下載地址，尋找資源。成功下載并安裝GAE插件。插件安裝成功后，即可創(chuàng)建相應(yīng)的云計(jì)算應(yīng)用程序。通過設(shè)置appengine-web. xml中對應(yīng)的項(xiàng)目及其套件名稱等信息后，開發(fā)套件將本地應(yīng)用文件自動上傳并部署到GAE平臺[14]。

3.3 數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

經(jīng)需求分析，清楚業(yè)務(wù)流程后進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，對現(xiàn)實(shí)中的概念模型進(jìn)行數(shù)據(jù)抽象形成數(shù)據(jù)實(shí)體，分為醫(yī)療服務(wù)提供商實(shí)體(HcareProvider)、服務(wù)商詳細(xì)信息實(shí)體(HcpDetail)、醫(yī)療服務(wù)行為實(shí)體(HcareActivity)、醫(yī)師實(shí)體(DoctorInfo)、醫(yī)療服務(wù)預(yù)約實(shí)體(ActivitySubscribe)和醫(yī)藥用品實(shí)體(MedicalProduct)等，并設(shè)計(jì)好數(shù)據(jù)實(shí)體間的關(guān)系，以E-R圖的形式表現(xiàn)出來。

(1)醫(yī)療服務(wù)提供商實(shí)體。HcareProvider實(shí)體與HcpDetail實(shí)體相互依存，為一對一關(guān)系，而與HcareActivity實(shí)體和MedicalProduct實(shí)體都為一對多關(guān)系，表明某一個醫(yī)療服務(wù)提供商可提供一種或多種醫(yī)療活動，具有多種醫(yī)藥用品。

(2)醫(yī)療服務(wù)行為主體。HcareActivity實(shí)體與HcareProvider實(shí)體、DoctorInfo實(shí)體和ActivitySubscribe實(shí)體相關(guān)聯(lián)，一個醫(yī)療行為包括醫(yī)療服務(wù)提供商的信息和作為醫(yī)療行為主體的醫(yī)師的信息，當(dāng)用戶預(yù)約時，生成的預(yù)約記錄中包含醫(yī)療服務(wù)行為的信息。

(3)醫(yī)藥用品實(shí)體。MedicalProduct實(shí)體主要與醫(yī)療服務(wù)提供商實(shí)體進(jìn)行關(guān)聯(lián)，每條醫(yī)藥用品信息均需包含服務(wù)提供商的信息。

3.4 醫(yī)療健康服務(wù)平臺與云端的數(shù)據(jù)存儲接口設(shè)計(jì)

健康服務(wù)平臺與GAE平臺間的交互主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的讀取與存儲。數(shù)據(jù)存儲接口除實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)操作的基本功能，如讀取、存儲、更新及批量事務(wù)處理外，最主要的是將健康服務(wù)平臺產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過GAE平臺的特性達(dá)到持久化的目的，且不增加存儲成本。

GAE數(shù)據(jù)存儲區(qū)可視作一個對象數(shù)據(jù)庫，每個實(shí)體即為一個對象，數(shù)據(jù)存儲接口設(shè)計(jì)上采用Java持久化API(JPA)，JPA以數(shù)據(jù)類作為存儲單位，通過標(biāo)注設(shè)置需被持久化到數(shù)據(jù)存儲區(qū)的數(shù)據(jù)。JPA通過以下方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問，首先設(shè)置配置文件，實(shí)體管理工廠(EntityManagerFactory)加載配置文件并生成實(shí)例。實(shí)體管理工廠實(shí)例創(chuàng)建EntityManager實(shí)例，EntityManager實(shí)例處理數(shù)據(jù)對象或執(zhí)行事務(wù)。最后關(guān)閉EntityManager。

3.5 醫(yī)療健康服務(wù)平臺的使用情況

基于GAE的移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺投入使用后，為醫(yī)患雙方提供了極大方便。以預(yù)約就診功能為例，患者可方便的通過手機(jī)等移動終端按醫(yī)生或日期進(jìn)行預(yù)約，免去排除等待之苦；醫(yī)生通過移動設(shè)備可隨時查看自己的患者信息，閱讀患者來信，處理會診等，如圖3、圖4所示。

圖3 預(yù)約界面圖

圖4 醫(yī)生端界面圖

4 基于GAE的移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺應(yīng)用評價

4.1 移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺的應(yīng)用效果

移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺提供健康宣傳教育、電子病歷隨時管理、移動端預(yù)約掛號、健康咨詢實(shí)時互動和用藥提醒等服務(wù)，可做到適時提醒和督促慢性病患者依診療方案治療，可解決傳統(tǒng)上慢性病患者離院后自我管理能力弱和依從性差的問題。同時，應(yīng)用移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺可優(yōu)化醫(yī)療流程，使門診預(yù)約就診率持續(xù)上升，目前已達(dá)到45%，網(wǎng)上繳費(fèi)與查取檢驗(yàn)報告極大減少了患者排隊(duì)等待時間，提高了醫(yī)院患者流通率，改善了患者就診環(huán)境。電子病歷能準(zhǔn)確反映患者病程變化，為精準(zhǔn)化醫(yī)療提供依據(jù)。通過移動健康服務(wù)平臺滿意度調(diào)查，92.7%的患者非常滿意，5.4%的患者比較滿意，僅有1.1%的患者表示一般，這類患者以60歲以上老年人居多。

4.2 GAE在移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺中的應(yīng)用評價

基于GAE的移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺實(shí)現(xiàn)醫(yī)療服務(wù)模式轉(zhuǎn)變，是醫(yī)患雙方共贏的結(jié)果。由于目前云計(jì)算服務(wù)提供商眾多且良莠不齊，選擇GAE平臺是為了能最大限度保證數(shù)據(jù)的安全性與服務(wù)的穩(wěn)定性。就建設(shè)過程而言，采用GAE平臺帶來投資低、擴(kuò)展性高、安全及容災(zāi)性強(qiáng)等優(yōu)勢[15-16]。就運(yùn)營過程而言，可為醫(yī)院帶來運(yùn)維成本低，資源重復(fù)利用率高，信息共享便捷等長處，為實(shí)現(xiàn)分級診療提供強(qiáng)有力的支持。針對患者而言，常見病、慢性病的診治可突破空間限制，不必頻繁往來醫(yī)院，不但能夠節(jié)約就診時間，還可提升就醫(yī)環(huán)境良好感受。

雖然云計(jì)算平臺促進(jìn)了傳統(tǒng)醫(yī)療的轉(zhuǎn)型，但是否能將關(guān)鍵、敏感的數(shù)據(jù)及更核心的功能部署在云計(jì)算平臺上，目前還難以決斷，因?yàn)閿?shù)據(jù)的高度集中，使系統(tǒng)的安全性及用戶隱私等方面將面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[17-18]。

5 結(jié)語

本研究設(shè)計(jì)的移動醫(yī)療健康服務(wù)平臺，將服務(wù)器端部署在Google云計(jì)算平臺GAE中，旨在為醫(yī)療行業(yè)信息化中存在的問題提供一種有效的解決方案，該服務(wù)平臺充分利用了云計(jì)算平臺的優(yōu)勢，在數(shù)據(jù)存儲的安全性與擴(kuò)充性和計(jì)算能力方面不僅能夠滿足所需，還可極大降低建設(shè)成本，在提高醫(yī)療健康服務(wù)質(zhì)量上也有明顯改善。

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Research and design of mobile medical service platform based on cloud computing/

YU Miao, FANG Gong-wen//China Medical Equipment,2017,14(8):122-125.

Objective: To design a mobile health service platform based on cloud computing so as to reform the current medical problems including serious waste of medical resources, low level of information sharing and poor feel of medical treatment and so on. Methods: On the basic of analyzing cloud computing and relative theories, a solution of mobile medical cloud based on Google App Engine(GAE) was proposed. Results: A mobile medical health service platform including overall business process and deployment of development environment based on GAE has been designed and the traditional medical service mode has been converted. Conclusion: The exploration and attempt that constructe mobile medical health service platform by combining cloud computing with medical services can promote the conversion of medical mode and provide a effective solution for meeting the requirements of medical service quality and service efficiency for the masses.

Cloud computing; Mobile healthcare; Google App engine; Medical service platform; Information technology

Department of Statistic and Information, Qingdao No.6 People's Hospital, Qingdao 266034, China.

1672-8270(2017)08-0122-04

R-058

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.08.034

于淼,女,(1983- ),碩士研究生，工程師。青島市第六人民醫(yī)院統(tǒng)計(jì)信息科，研究方向：醫(yī)院信息化建設(shè)。

2017-02-15

①青島市第六人民醫(yī)院統(tǒng)計(jì)信息科 山東 青島 266033

②青島市婦女兒童醫(yī)院人事科 山東 青島 266034