基于云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)的移動(dòng)病患管理系統(tǒng)

黃愉然

（柳州市工人醫(yī)院信息科，廣西柳州545005）

在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，醫(yī)療數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出爆炸式增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)[1]。醫(yī)療數(shù)據(jù)有著各種類型的數(shù)據(jù)來源，包括：醫(yī)療臨床數(shù)據(jù)、移動(dòng)設(shè)備的行為數(shù)據(jù)以及個(gè)人健康數(shù)據(jù)[2-4]。將醫(yī)療數(shù)據(jù)付諸實(shí)踐研究是目前醫(yī)療機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析的關(guān)鍵問題。同時(shí)，個(gè)人健康數(shù)據(jù)也加深了醫(yī)療行政人員和政府對(duì)醫(yī)療管理、醫(yī)療決策、醫(yī)療市場(chǎng)以及行為的了解[5]。智能醫(yī)療使用信息通信技術(shù)為患者與醫(yī)務(wù)人員、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)療設(shè)備及智能醫(yī)療服務(wù)之間提供了一種互動(dòng)方式[6]。

文中使用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建了移動(dòng)病患管理系統(tǒng)。首先，使用云計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施層、應(yīng)用層和服務(wù)層構(gòu)建病患信息獲取、存儲(chǔ)與共享平臺(tái)，大幅提升醫(yī)院的工作效率及工作質(zhì)量；使用大數(shù)據(jù)技術(shù)提供病患信息WEB分析服務(wù)，輔助醫(yī)生進(jìn)行診斷和治療。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所構(gòu)建的基于云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)的移動(dòng)病患管理系統(tǒng)以患者個(gè)人為中心，符合醫(yī)療衛(wèi)生改制的要求。

1 基于云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)的患者管理系統(tǒng)

云計(jì)算是一種基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算模型，利用非本地或遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行分布式計(jì)算，通過集成網(wǎng)格計(jì)算、并行計(jì)算、分布式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、虛擬化和負(fù)載均衡技術(shù)，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供超強(qiáng)的計(jì)算與存儲(chǔ)能力。同時(shí)，使用基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)、平臺(tái)即服務(wù)、軟件即服務(wù)的模式實(shí)現(xiàn)其他商業(yè)運(yùn)作，使用戶節(jié)省投資及維護(hù)成本，快速、輕松地在不同設(shè)備之間共享數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序。本文使用云計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施層、應(yīng)用層和服務(wù)層構(gòu)建的病患信息獲取、存儲(chǔ)及共享平臺(tái)，大幅提升了醫(yī)院的工作效率和工作質(zhì)量。該系統(tǒng)總體框架，如圖1所示。

圖1 云平臺(tái)患者管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

文中所構(gòu)建的患者管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施層包括私有云和公有云。其中，私有云是指醫(yī)療機(jī)構(gòu)搭建的內(nèi)部云計(jì)算平臺(tái)。私有云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)部服務(wù)器上，通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。此外，私有云能有效保證數(shù)據(jù)的安全，但所需的費(fèi)用昂貴且擴(kuò)展性差。因而，同時(shí)使用私有云和公有云來進(jìn)行計(jì)算與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。通常將一般可共享信息放在公有云上，而將比較重要的數(shù)據(jù)放在私有云上，一方面可保證數(shù)據(jù)的安全，另一方面也可降低存儲(chǔ)費(fèi)用。應(yīng)用層是在基礎(chǔ)設(shè)施層所提供的硬件設(shè)施基礎(chǔ)上，建立的用戶所需要的軟件環(huán)境。醫(yī)療機(jī)構(gòu)通過建立軟件開發(fā)和運(yùn)行的環(huán)境，并進(jìn)行統(tǒng)一維護(hù)與管理。服務(wù)層主要是指為用戶提供SaaS、PaaS和IaaS服務(wù)，本文在服務(wù)層構(gòu)建患者管理系統(tǒng)。

患者管理系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，包括數(shù)據(jù)接收層和管理應(yīng)用層。數(shù)據(jù)接收層主要負(fù)責(zé)接收醫(yī)療設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)；管理應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)為醫(yī)務(wù)工作者提供一個(gè)數(shù)據(jù)交互平臺(tái)。

圖2 數(shù)據(jù)接收模塊功能圖

系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收模塊采用兩種數(shù)據(jù)交互方式：HTTP協(xié)議和SocketTCP協(xié)議，并根據(jù)需求將獲取的數(shù)據(jù)存入到云平臺(tái)。數(shù)據(jù)接收模塊功能，如圖2所示。該模塊首先使用HTTP或SocketTCP實(shí)現(xiàn)移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備與后臺(tái)的數(shù)據(jù)通信，后臺(tái)將獲取的數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，然后系統(tǒng)將數(shù)據(jù)推送給其他服務(wù)器，如：醫(yī)療商服務(wù)器、設(shè)備廠商服務(wù)器或社區(qū)醫(yī)療管理系統(tǒng)等。

圖3 系統(tǒng)功能模塊圖

管理應(yīng)用層功能模塊，如圖3所示。該模塊負(fù)責(zé)從物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備終端獲取數(shù)據(jù)，并支持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)域共享和多角色管理。從而實(shí)現(xiàn)了個(gè)人健康檔案管理、基層衛(wèi)生管理服務(wù)、醫(yī)療服務(wù)和機(jī)構(gòu)管理、區(qū)域共享5個(gè)功能，下面具體介紹。

1.1 個(gè)人健康檔案

個(gè)人健康檔案即對(duì)患者個(gè)人基本信息進(jìn)行管理，包括個(gè)人基本信息、家庭情況、個(gè)人病史和過敏史等。健康檔案處理基本流程，如圖4所示。首先，使用身份證查詢患者檔案信息，若搜索不到則新建患者檔案?；颊咝畔⒁约彝閱挝唬彝ブ衅渌藛T信息與戶主進(jìn)行綁定，通過搜索家庭戶主便可查詢到其他成員的健康檔案。

圖4 健康檔案處理流程圖

1.2 基層衛(wèi)生管理服務(wù)

基層衛(wèi)生管理服務(wù)主要負(fù)責(zé)，基層醫(yī)療中村衛(wèi)生所和基層醫(yī)療行政單位的衛(wèi)生管理服務(wù)?？筛鶕?jù)功能將其分為重點(diǎn)疾病隨訪和重點(diǎn)人群隨訪，重點(diǎn)人群包括0～6歲兒童、孕產(chǎn)婦和65歲以上老人，重點(diǎn)疾病包括高血壓和各種慢性疾病。

1.3 醫(yī)療服務(wù)

醫(yī)療服務(wù)主要負(fù)責(zé)提供門診服務(wù)、急診服務(wù)和接診轉(zhuǎn)診服務(wù)。在門診過程中醫(yī)生可搜索最近門診記錄來查看患者的健康記錄和各種處方、數(shù)據(jù)。其具體處理流程，如圖5所示。

圖5 患者健康檔案處理流程

1.4 機(jī)構(gòu)管理

機(jī)構(gòu)管理功能主要負(fù)責(zé)對(duì)后臺(tái)管理員設(shè)置、成員添加、用戶相關(guān)設(shè)備分配和機(jī)構(gòu)設(shè)置等進(jìn)行管理。目前主要包括行政機(jī)構(gòu)、基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)和大型醫(yī)療機(jī)構(gòu)等。

圖6 區(qū)域共享設(shè)計(jì)圖

1.5 區(qū)域共享

區(qū)域共享模塊一大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)不同醫(yī)療系統(tǒng)和不同數(shù)據(jù)格式實(shí)現(xiàn)文檔共享與數(shù)據(jù)交互。該模塊根據(jù)IP地址來唯一標(biāo)識(shí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)，醫(yī)療機(jī)構(gòu)間的相互合作和互聯(lián)共同具有深遠(yuǎn)意義。其主要流程為：患者首先使用標(biāo)識(shí)源到區(qū)域共享服務(wù)器注冊(cè)并自動(dòng)識(shí)別患者信息，若患者信息相同則進(jìn)行數(shù)據(jù)合并操作。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與分析

為了驗(yàn)證本移動(dòng)病患管理系統(tǒng)所構(gòu)建的平臺(tái)有效性，本部分使用Hadoop框架構(gòu)建了病患管理平臺(tái)。該平臺(tái)使用兩臺(tái)PC機(jī)作為Master，一臺(tái)稱作Na?meNode，另一臺(tái)稱作JobTracker。其中，NameNode也可以用作JobTracker，主要負(fù)責(zé)啟動(dòng)、調(diào)度和跟蹤各個(gè)人物的執(zhí)行。同時(shí)，系統(tǒng)使用10臺(tái)PC作為Slave，Slave作為DataNode主要負(fù)責(zé)任務(wù)跟蹤的工作。本系統(tǒng)使用Java Eclipse作為開發(fā)工具，使用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、利用HBASE存儲(chǔ)半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、使用HDFS存儲(chǔ)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，同時(shí)采用瀏覽器、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器設(shè)計(jì)患者管理平臺(tái)。

系統(tǒng)核心功能包括用戶注冊(cè)、診療分析和緊急救助服務(wù)。這里簡(jiǎn)要介紹用戶注冊(cè)和緊急救助功能的軟件設(shè)計(jì)流程。

用戶注冊(cè)主要實(shí)現(xiàn)在線添加病人和賬號(hào)分配工作，其工作流程如圖7所示。醫(yī)護(hù)人員登錄本管理系統(tǒng)后，在Web頁(yè)面錄入患者的基本信息及居住地、健康狀況和監(jiān)護(hù)人信息等；注冊(cè)成功推送信息將以短信的形式發(fā)送給用戶。

圖7 患者注冊(cè)流程圖

緊急救助功能工作流程，如圖8所示。當(dāng)患者出現(xiàn)病狀時(shí)，使用該系統(tǒng)發(fā)送救助請(qǐng)求；系統(tǒng)獲取請(qǐng)求后識(shí)別確認(rèn)用戶的身份，并根據(jù)用戶的GIS信息人工進(jìn)行救護(hù)車派發(fā)和產(chǎn)生服務(wù)清單；救助結(jié)束后，解鎖救護(hù)車的狀態(tài)并等待下一次的救援任務(wù)。

圖8 患者緊急救助流程圖

本文基于云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建的移動(dòng)病患管理系統(tǒng)主界面，如圖9所示；圖10是個(gè)人居民健康檔案建檔界面；圖11則為會(huì)診信息頁(yè)面。

圖9 移動(dòng)病患管理系統(tǒng)主界面

圖10 個(gè)人居民健康檔案建檔界面

圖11 會(huì)診信息頁(yè)面

為了研究本系統(tǒng)的有效性，對(duì)比傳統(tǒng)方法與基于云計(jì)算的方法獲取患者信息的速度，比較結(jié)果如圖12所示。從圖中3次查找結(jié)果可以看出，本文所提出的方法在查找同一個(gè)病人的數(shù)據(jù)時(shí)速度更快。

圖12 患者信息獲取速度比較

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)傳統(tǒng)的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)所存在的使用成本高、管理維護(hù)困難、系統(tǒng)構(gòu)建繁瑣以及存儲(chǔ)效率低等問題，本文基于云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建了移動(dòng)病患管理系統(tǒng)。首先，使用云計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施層、應(yīng)用層和服務(wù)層構(gòu)建病患信息獲取、存儲(chǔ)和共享平臺(tái)，大幅提升醫(yī)院的工作效率與工作質(zhì)量；然后，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)提供病患信息WEB分析服務(wù)[17]，輔助醫(yī)生進(jìn)行診斷和治療。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所構(gòu)建的基于云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)的移動(dòng)病患管理系統(tǒng)以患者個(gè)人為中心，符合醫(yī)療衛(wèi)生改制的要求。

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