醫(yī)學(xué)計量實驗室設(shè)備與教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)*

郭 偉 羅二平 賈 敏 馬曉玉 謝康寧 劉 娟 湯 池*

醫(yī)學(xué)計量是保障醫(yī)療質(zhì)量安全，降低醫(yī)療設(shè)備不良事件，提高疾病診治效率的必要手段，且發(fā)揮著重要的社會效益[1]。針對我國醫(yī)學(xué)計量人才培養(yǎng)存在的問題，加強院校階段醫(yī)學(xué)計量人才培養(yǎng)，空軍軍醫(yī)大學(xué)在國內(nèi)率先開展了醫(yī)學(xué)計量本科和研究生課程教學(xué)，依托國家和軍隊學(xué)科建設(shè)項目，新建教學(xué)專用和國際先進的“醫(yī)學(xué)計量實驗室”，為醫(yī)學(xué)計量課程的實驗教學(xué)提供重要的條件支撐，收到良好的教學(xué)效果[2-3]。本研究針對醫(yī)學(xué)計量實驗室設(shè)備與教學(xué)管理需求，研究介紹實驗室管理系統(tǒng)設(shè)計思路和方法，為高等院校開展醫(yī)學(xué)計量人才培養(yǎng)提供參考和幫助。

1 醫(yī)學(xué)計量實驗室設(shè)備與教學(xué)管理系統(tǒng)建設(shè)需求

1.1 設(shè)備科學(xué)化管理需求

醫(yī)學(xué)計量實驗設(shè)備精度高、價格昂貴，需加強科學(xué)管理。實驗室依據(jù)《法定計量檢定機構(gòu)考核規(guī)范》(JJF 1069-2012)和《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力的通用要求》(GB/T 27025-2008)標(biāo)準(zhǔn)，以及軍隊醫(yī)學(xué)計量一級、二級和三級站建站標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)要求建設(shè)，總體架構(gòu)涵蓋3大平臺，分別為：由多參數(shù)監(jiān)護儀、電外科、輸液泵和注射泵、氣流、血氧及培養(yǎng)箱等工作站組成的醫(yī)用電生理類計量檢定平臺；由醫(yī)用超聲檢測設(shè)備、計算機X射線成像(computed radiography，CR)、數(shù)字X射線攝影(digital radiography，DR)、數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)、X射線計算機斷層掃描(X-ray computed tomography，CT)及磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)等工作站組成的醫(yī)用放射影像計量檢定平臺和由質(zhì)量、溫度、壓力和光學(xué)工作站組成的基本物理參數(shù)計量檢定平臺，后續(xù)計劃新增醫(yī)用生化類計量檢定平臺。上述平臺計量設(shè)備90%以上為進口品牌福祿克和奧利科，屬國際領(lǐng)先品牌，其精度高，價格昂貴。同時，醫(yī)學(xué)計量設(shè)備需定期溯源校準(zhǔn)，對實驗室環(huán)境要求較為嚴(yán)苛，對設(shè)備規(guī)范化管理提出更高的要求。傳統(tǒng)管理主要采用紙質(zhì)化人工管理方法，使用登記本記錄儀器設(shè)備使用情況，采用檔案盒存檔方式管理設(shè)備檔案資料(包括購買合同、培訓(xùn)資料、維修保養(yǎng)、校準(zhǔn)溯源、借用記錄及充放電管理等)和相關(guān)原始記錄，且需專人管理，費時費力，不便檔案資料查詢。因此，亟須加強設(shè)備科學(xué)化管理，以方便、高效和快捷地對醫(yī)學(xué)計量設(shè)備進行科學(xué)和規(guī)范化管理。

1.2 課程信息化管理需求

醫(yī)學(xué)計量實驗課程的科目多、軌道多，需加強信息化管理。依托醫(yī)學(xué)計量實驗室，學(xué)校開設(shè)了“軍事醫(yī)學(xué)計量”和“醫(yī)學(xué)計量檢定技術(shù)與方法”兩門本科生課程和“軍事醫(yī)學(xué)計量”研究生課程，并獲批國家一類醫(yī)學(xué)繼續(xù)教育項目，面向國家、軍隊醫(yī)學(xué)計量從業(yè)技術(shù)人員，開展醫(yī)學(xué)計量檢定技能規(guī)范化培訓(xùn)，教學(xué)軌道較多。同時，針對不同的教學(xué)對象，制定相應(yīng)的實驗教學(xué)計劃，涵蓋實驗科目較多，并能進行靈活的實驗預(yù)約。教學(xué)過程中，需按要求詳細(xì)記錄教學(xué)過程，包括教學(xué)時間、地點、對象和課堂教學(xué)效果分析等，并完整保存學(xué)生實驗原始記錄。上述實驗教學(xué)管理，仍采用傳統(tǒng)手工方法進行，效率低下、浪費嚴(yán)重。隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，催生了教學(xué)管理方法的變革和創(chuàng)新，加強信息化管理已成為高校實驗教學(xué)管理的必然趨勢[4-7]。

2 醫(yī)學(xué)計量實驗室設(shè)備與教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計

2.1 功能模塊設(shè)計

基于對醫(yī)學(xué)計量實驗室設(shè)備與實驗教學(xué)管理的需求分析，完成管理系統(tǒng)功能模塊設(shè)計，主要包括4大功能模塊。①用戶管理模塊：實現(xiàn)管理員、普通用戶、登錄信息記錄及數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出等功能；②設(shè)備管理模塊：實現(xiàn)計量檢定設(shè)備的日常使用和維護、檢定溯源和數(shù)據(jù)打印等功能；③實驗教學(xué)模塊：實現(xiàn)實驗教學(xué)計劃制定、實驗教學(xué)工作、實驗成績及實驗總結(jié)的錄入和數(shù)據(jù)打印等功能；④計量檢定和校準(zhǔn)模塊：實現(xiàn)醫(yī)學(xué)儀器的檢定和校準(zhǔn)原始記錄檔案的建立及用戶登錄密碼設(shè)定和數(shù)據(jù)打印等功能。系統(tǒng)功能模塊設(shè)計如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計框圖

2.2 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計

2.2.1 系統(tǒng)應(yīng)用框架

系統(tǒng)應(yīng)用框架由表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用、應(yīng)用支撐、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)軟件、硬件設(shè)備和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)7部分組成。①表現(xiàn)層：是直接面向用戶的管理系統(tǒng)界面；②業(yè)務(wù)應(yīng)用：主要實現(xiàn)具體的管理功能；③應(yīng)用支撐：為具體管理業(yè)務(wù)提供所需的工作流管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理和信息門戶管理等應(yīng)用功能；④系統(tǒng)數(shù)據(jù)：為管理系統(tǒng)提供所需的所有數(shù)據(jù)；⑤系統(tǒng)軟件、硬件設(shè)備和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是設(shè)計管理系統(tǒng)的軟硬件基礎(chǔ)。系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)示意圖

2.2.2 系統(tǒng)技術(shù)框架

根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用框架，設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)框架，其中數(shù)據(jù)庫設(shè)計和服務(wù)器設(shè)計是管理系統(tǒng)的關(guān)鍵[8-10]。系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)示意圖

(1)數(shù)據(jù)庫設(shè)計。①穩(wěn)定可靠：主要表現(xiàn)為具有災(zāi)難恢復(fù)、系統(tǒng)錯誤恢復(fù)及人為操作錯誤恢復(fù)等功能，穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)庫要盡量降低數(shù)據(jù)庫的計劃內(nèi)維護宕機時間；②可擴展性：設(shè)計靈活、可進化的數(shù)據(jù)體系結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)庫擴展的前提，是系統(tǒng)功能擴展的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫設(shè)計需要允許任何數(shù)據(jù)被有序引入，并與原有數(shù)據(jù)保持一致和集成；③安全性：數(shù)據(jù)庫的安全控制主要通過用戶標(biāo)識和鑒別、存取控制、視圖機制、審計及數(shù)據(jù)加密等機制完成；④高效性：高效的數(shù)據(jù)庫需從數(shù)據(jù)庫連接方式、集群部署、負(fù)載均衡及結(jié)構(gòu)化查詢語言(structured query language，SQL)設(shè)計等方面研究，以達到效果。

(2)服務(wù)器設(shè)計。服務(wù)器設(shè)計包括web應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。其中，Web應(yīng)用服務(wù)器可為應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯提供運行環(huán)境，包括超文本傳輸協(xié)議(hyper text transfer protocol，HTTP)服務(wù)器和企業(yè)Java應(yīng)用服務(wù)器，支持分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下應(yīng)用軟件的快速開發(fā)和部署；應(yīng)用軟件在Web應(yīng)用服務(wù)器及其內(nèi)嵌的Java虛擬機(java virtual machine，JVM)中運行，相應(yīng)的服務(wù)端構(gòu)件可與客戶、數(shù)據(jù)庫、已有的應(yīng)用系統(tǒng)和群件等進行通訊。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器是日常工作依賴的應(yīng)用數(shù)據(jù)重要信息資源，需安全且可控的方式連接至Web，以充分發(fā)揮其作用為用戶服務(wù)。

3 醫(yī)學(xué)計量實驗室設(shè)備與教學(xué)管理系統(tǒng)功能實現(xiàn)

系統(tǒng)登錄界面包含登錄信息，登錄主界面主要是當(dāng)日和后2日教學(xué)計劃，包括課程名稱、授課內(nèi)容、日期和授課人等，方便教學(xué)組長或教學(xué)秘書提醒和安排相關(guān)教師備課和上課。由于系統(tǒng)設(shè)計采用數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器設(shè)計技術(shù)，可依托校園網(wǎng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄，方便教師管理實驗設(shè)備和安排實驗教學(xué)，方便學(xué)生預(yù)約、查詢和維護自己的實驗計劃。系統(tǒng)登錄界面如圖4所示，系統(tǒng)主界面如圖5所示。

圖4 系統(tǒng)登錄界面圖

圖5 系統(tǒng)主界面圖

3.1 系統(tǒng)管理功能

系統(tǒng)管理功能包括基礎(chǔ)信息維護、用戶權(quán)限、設(shè)備信息維護、設(shè)備信息一覽、教學(xué)計劃制定、日志管理、數(shù)據(jù)庫備份和教學(xué)計劃導(dǎo)入功能。系統(tǒng)管理功能界面如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)管理功能界面圖

(1)基礎(chǔ)信息維護。包含設(shè)備基本信息和教學(xué)基本信息維護，其中設(shè)備基本信息可預(yù)設(shè)設(shè)備類別、采購方式、制造國家和廠商等。教學(xué)基本信息可預(yù)設(shè)學(xué)期、年級和專業(yè)等信息。

(2)用戶權(quán)限。包含用戶管理和權(quán)限管理，可增加和刪減登錄系統(tǒng)用戶，明確用戶身份，并設(shè)置用戶使用系統(tǒng)的權(quán)限等級等。

(3)設(shè)備信息維護和設(shè)備信息一覽?？晒芾砗烷営[實驗室現(xiàn)有儀器設(shè)備具體信息，包括設(shè)備編號、規(guī)格型號、出廠年月、主要功能和技術(shù)參數(shù)等，如圖6所示。

(4)教學(xué)計劃制定與導(dǎo)入。可按照學(xué)校確定的學(xué)期教學(xué)計劃，在系統(tǒng)中直接編寫醫(yī)學(xué)計量實驗教學(xué)計劃，也可將制定好的教學(xué)計劃直接導(dǎo)入系統(tǒng)，并可在系統(tǒng)首頁提醒實驗教學(xué)工作，即系統(tǒng)首頁顯示的教學(xué)計劃，如圖5所示。

(5)日志管理功能可查看所有登錄用戶的登錄信息，包括登錄(退出)時間、地點和用戶身份等。數(shù)據(jù)庫備份功能可將全部系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份為一個數(shù)據(jù)包，以備系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)情況時，及時恢復(fù)系統(tǒng)原有數(shù)據(jù)。

3.2 設(shè)備管理功能

設(shè)備管理功能包括設(shè)備日常使用登記和信息查詢、設(shè)備日常維護登記和信息查詢、設(shè)備檢定校準(zhǔn)登記和信息查詢，實現(xiàn)計量檢定儀器從購買、使用至報廢退出的全壽命周期管理。設(shè)備管理功能界面如圖7所示。

圖7 設(shè)備管理功能界面圖

(1)設(shè)備日常使用登記和信息查詢。主要管理設(shè)備日常使用情況和查詢設(shè)備以往使用情況，包括使用人、使用時間、使用地點和使用時的環(huán)境參數(shù)等。

(2)設(shè)備日常維護登記和信息查詢。主要管理設(shè)備出現(xiàn)故障后，維修、保養(yǎng)和報廢等相關(guān)信息，包括維修(保養(yǎng)或報廢)人員、時間、地點及維修故障情況(保養(yǎng)情況或報廢情況)等。

(3)設(shè)備檢定校準(zhǔn)登記和信息查詢。計量檢定設(shè)備按規(guī)定要求，需定期進行校準(zhǔn)和溯源，以保證儀器設(shè)備正常工作。主要記錄計量設(shè)備自身校準(zhǔn)和溯源具體情況，包括：本次校準(zhǔn)溯源時間、地點、人員和校準(zhǔn)溯源的原始記錄等，以及提醒下次校準(zhǔn)溯源時間，如圖7所示。

3.3 實驗教學(xué)管理功能

實驗教學(xué)管理功能包括教員教學(xué)情況登記，學(xué)員實驗成績登記、教員學(xué)期總結(jié)、教學(xué)計劃一覽、教學(xué)計劃明細(xì)查詢和成績查詢，方便教師和學(xué)生登記及查詢相關(guān)教學(xué)信息。實驗教學(xué)管理功能界面如圖8所示。

(1)教員教學(xué)情況登記和學(xué)期總結(jié)。教學(xué)情況登記主要記錄教師每次課教學(xué)具體情況，包括教學(xué)時間、地點、對象和缺席人數(shù)以及課堂教學(xué)情況小結(jié)等。學(xué)期總結(jié)主要記錄課程教學(xué)結(jié)束后的全課程教學(xué)總結(jié)。

圖8 實驗教學(xué)管理功能界面圖

(2)教學(xué)計劃一覽和明細(xì)查詢。主要瀏覽學(xué)期整體實驗教學(xué)計劃和按照關(guān)鍵字(課程名稱、學(xué)期、專業(yè)和年級等)查詢具體教學(xué)計劃。

(3)學(xué)員實驗成績登記和查詢。由教師或?qū)W生完成計量檢定實驗原始記錄，掃描錄入和實驗成績登記等，以及后期實驗成績查詢和打印。

3.4 計量檢定和校準(zhǔn)功能

計量檢定和校準(zhǔn)功能主要管理使用計量檢定設(shè)備對被檢醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備進行計量檢定的具體情況，包括設(shè)備名稱、送檢單位、送檢人員、檢定員、檢定結(jié)果、檢定日期和下次檢定日期等。計量檢定和校準(zhǔn)功能界面如圖9所示。

圖9 計量檢定和校準(zhǔn)功能界面圖

4 結(jié)語

本研究針對醫(yī)學(xué)計量實驗室設(shè)備與實驗教學(xué)管理的需求分析，采用信息化技術(shù)設(shè)計開發(fā)醫(yī)學(xué)計量實驗室設(shè)備與教學(xué)管理系統(tǒng)，可提升實驗室信息化、規(guī)范化管理能力，降低管理成本，提高管理效率，發(fā)揮實驗室設(shè)備與教學(xué)管理的實際效能。