基于Android的醫(yī)療常識推薦系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

鄧勇文，葛有金，楊 麗，王培培，畢迎春

(皖南醫(yī)學(xué)院，安徽 蕪湖 241002)

隨著科技的發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的要求及醫(yī)療服務(wù)的需求越來越高。但由于生活節(jié)奏過快，亞健康狀態(tài)的居民在不斷增加，人們對醫(yī)療常識的了解和需求在其日常生活中扮演著越來越重要的角色。據(jù)2007年紅十字會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，國人急救防病知識的普及度平均每萬人98人，不及1%；2015年廣州日報統(tǒng)計數(shù)據(jù)則急救知識的普及率不及2%[1]。國務(wù)院于2018年頒布的《國務(wù)院辦公廳關(guān)于促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”發(fā)展的意見》中指出要加強(qiáng)“互聯(lián)網(wǎng)+”醫(yī)學(xué)教育和科普服務(wù)、推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能應(yīng)用服務(wù)，利用互聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)健康科普知識精準(zhǔn)教育，普及健康生活方式，提高居民自我健康管理能力和健康素養(yǎng)[2]。而移動信息技術(shù)的發(fā)展為移動健康醫(yī)療的發(fā)展提供了一個契機(jī)，基于移動端的醫(yī)療服務(wù)也正成為國內(nèi)外研究熱點之一[3]。移動醫(yī)療的研究的發(fā)展為完善、節(jié)約并合理分配公共醫(yī)療資源提供了一定的輔助作用，給社會帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

本文以“互聯(lián)網(wǎng)+健康醫(yī)療”為背景，將醫(yī)療服務(wù)和移動技術(shù)進(jìn)行融合,設(shè)計一種基于移動端的醫(yī)療常識推薦系統(tǒng)，利用推薦算法幫助用戶從大量紛繁的信息中快速提煉出用戶需要的內(nèi)容，為用戶更準(zhǔn)確地推薦相關(guān)醫(yī)療常識，進(jìn)而改善醫(yī)療水平及服務(wù)能級。

1 軟件需求與設(shè)計

1.1 需求分析

正確看待急救常識、安全用藥應(yīng)是人們具備基本科學(xué)素養(yǎng)。在缺乏這一素養(yǎng)的情況下，藥品亂用、濫用，急救場合舉手無措的現(xiàn)象伴隨滋生，因此應(yīng)該將《藥品用藥安全》推廣到互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域[4]。通過問卷調(diào)查和咨詢專業(yè)醫(yī)生等途徑，對不同年齡段的人群進(jìn)行調(diào)查，分析人們對于各類醫(yī)療常識的獲取途徑和需求，將移動醫(yī)療軟件共分為三大類：知識類、導(dǎo)航類、健康助手類。

（1）功能需求：對于急救、用藥、生活常識等醫(yī)療方面的知識，非醫(yī)學(xué)專業(yè)用戶能夠得到準(zhǔn)確且生動的了解，用戶也可以根據(jù)需求搜索自己所要了解的內(nèi)容，借助推薦系統(tǒng)，用戶可以更方便地檢索信息，快速獲得有效的內(nèi)容。

（2）性能需求：用戶在移動端發(fā)出作業(yè)請求到服務(wù)端給出響應(yīng)，是軟件性能較為直觀的表現(xiàn)。要達(dá)到較為良好的用戶體驗需求，服務(wù)端的數(shù)據(jù)篩選、處理能力就起到關(guān)鍵作用。為了平衡用戶體驗和系統(tǒng)運行處理能力這兩個方面需求，在設(shè)計軟件時，我們需要考慮服務(wù)端對信息的訪問頻率不同做出相對應(yīng)的存儲處理，在保證性能的同時最大限度滿足用戶最佳體驗。

（3）安全需求：用戶填寫信息和軟件使用過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)保存必須規(guī)范，所有關(guān)于用戶的敏感信息都不可泄露，S1級別的敏感信息不可在客戶端保存，S2級別的敏感信息必須加密保存。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計

本推薦系統(tǒng)采用“用戶端+服務(wù)器端”的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，用戶端用于收集用戶數(shù)據(jù)信息和展示推薦結(jié)果，主要有醫(yī)療常識模塊、智能導(dǎo)診模塊；服務(wù)器端用于對移動端傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，構(gòu)建用戶興趣模型，結(jié)合文本處理技術(shù)獲取推薦內(nèi)容，然后將推薦結(jié)果推送給用戶，整體流程如下圖1所示。推薦系統(tǒng)分為三部分：用戶和項目模型、推薦矩陣模型、推薦結(jié)果。在用戶模型構(gòu)建中，有隱式瀏覽信息、顯示瀏覽信息、關(guān)鍵字和行為屬性、評價信息、歷史關(guān)注等信息采集方式；項目模型中是系統(tǒng)中待推薦項目附件的各種屬性；推薦模型可以采用多種推薦方法相結(jié)合，常用的推薦算法基于協(xié)同過濾的推薦、基于文本的推薦、基于項目的推薦、基于內(nèi)容的推薦等[5]。

圖1 常識推薦系統(tǒng)流程圖1.2.1移動端設(shè)計

移動端采用基于移動端的MVC開發(fā)模式來封裝數(shù)據(jù)及操作數(shù)據(jù)的規(guī)則邏輯進(jìn)行開發(fā)設(shè)計。從整體層面來看，包括網(wǎng)絡(luò)層和界面層的設(shè)計。整個業(yè)務(wù)處理流程可描述為控制器接收用戶發(fā)送的請求，并調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。移動端發(fā)送請求類型不同，調(diào)用的處理模塊也將不同。并將處理結(jié)果反饋給控制器。控制器根據(jù)反饋數(shù)據(jù)的不同結(jié)果調(diào)用不同的視圖，最終將顯示請求結(jié)果的視圖發(fā)送到移動終端供用戶使用，從而完成整個請求過程。視圖層采用 XML進(jìn)行界面設(shè)計，使用 Activity、Fragment、Broadcast活動類，實現(xiàn)信息推送、人機(jī)交互。

1.2.2 存儲架構(gòu)設(shè)計

考慮到用戶移動端系統(tǒng)的適應(yīng)性，以及用戶端使用Web Server接口進(jìn)行通信，中心服務(wù)器采用Java語言。移動端通過HTTP協(xié)議下接口發(fā)送請求，當(dāng)Web服務(wù)器接收到移動端發(fā)送的請求后分析參數(shù)，根據(jù)元集群提供的元數(shù)據(jù)讀取相應(yīng)的模塊，并將響應(yīng)內(nèi)容返回至移動端。使用NoSQL系統(tǒng)為服務(wù)端提供添加、刪除、修改Key(字符串)值的功能。但考慮到數(shù)據(jù)的訪問頻率不同，需要對不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行不同硬件的存儲，例如將相對靜態(tài)的數(shù)據(jù)存儲在串口硬盤（SATA）中，訪問頻率較高的數(shù)據(jù)則存放在固態(tài)硬盤(SSD)。提高存儲設(shè)備的使用率，同時也降低了存儲成本。

2 功能模塊設(shè)計

通過對用戶需求的收集整理篩選，系統(tǒng)的功能模塊和首頁如圖2、圖3所示：

圖2 系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)圖

圖3 系統(tǒng)首頁

2.1 食療知識模塊

大多數(shù)的知識推送方式都是相對單一和枯燥的，食療推薦模塊一改傳統(tǒng)的單一的照本宣科的知識推送方式，該模塊采用天梯闖關(guān)的游戲方式，穿插入關(guān)于食療的知識，在娛樂的同時又能學(xué)習(xí)到知識，以達(dá)到推送的效果。推送內(nèi)容包括食物營養(yǎng)、食物相克、食物收納及食物推薦烹飪方式等，該功能主張“是藥三分毒，吃藥不如食養(yǎng)”，例如治鼻炎鼻竇炎民間食療方上等龍井茶30克，川黃柏6克，研磨粉狀混合均勻，以少許藥粉嗅入鼻內(nèi)兩側(cè)，每日多次[6]。多了解食療的知識，注重平時的養(yǎng)生保健，能更好的提高用戶的生活質(zhì)量。

2.2 急救知識模塊

急救知識模塊設(shè)計以模擬場景、文字、圖片等方式呈現(xiàn)，包括自然災(zāi)害急救、突發(fā)疾病急救和意外事故急救三個方面內(nèi)容。例如心臟驟停時該如何快速心肺蘇術(shù)、溺水自救的方法、大出血時的止血方法等；并根據(jù)用戶各個模塊的閱讀反饋來調(diào)整三個反面的推送比例，以達(dá)到迎合使用者的知識獲取興趣。該模塊主要是利用爬蟲從指定URL抓取信息，以保證信息的真實及準(zhǔn)確性。設(shè)置參數(shù)初步獲取信息至抓取隊列，滿足系統(tǒng)所設(shè)置的相關(guān)條件后抓取停止，進(jìn)一步篩選后保存至云端服務(wù)器。將獲取頁面及元素進(jìn)行拼裝分類，篩選后返回并顯示于客戶端，供使用者獲取所需的急救常識。

2.3 用藥知識模塊

合理用藥是指安全、有效、經(jīng)濟(jì)的使用藥物。該模塊將完成用藥信息推送、合理用藥的一些常識等。例如優(yōu)先使用基本藥物是合理用藥的重要措施，不合理用藥會影響健康，甚至危害及生命，處方藥要嚴(yán)格遵照醫(yī)囑等[7-8]。以《中國藥典》為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為用戶提供藥品的合理使用準(zhǔn)則[9]；以合理用藥信息化為基礎(chǔ)，推送用戶以注意事項，還提供搜索功能，只需輸入藥品名稱即可查詢到該藥品的基本信息例如服藥時間、是否為不宜熱水送服藥物、服藥不良反應(yīng)癥狀等供用戶參考。

2.4 趣味檢測模塊

在開始時，用戶需要填寫一份問卷調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括年齡、性別、身高、體重、視力等與用戶相關(guān)內(nèi)容，系統(tǒng)根據(jù)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行評分；隨后根據(jù)不同評分及用戶基本信息進(jìn)行綜合分析，向用戶推薦不同的健康的生活方式，包括一些食譜等模塊。除此之外，還可以根據(jù)用戶對每個知識模塊的閱讀時長、是否收藏等進(jìn)行分析，對用戶興趣模型建模，并通過該模型來管理和應(yīng)對實時的興趣變化，作為調(diào)整推送內(nèi)容的依據(jù)之一。

2.5 導(dǎo)診助手模塊

該模塊提供一張人體矢量圖，用戶可通過雙擊選擇需要咨詢的部位，所設(shè)計的算法會識別出客戶是否正確點擊到人體矢量圖，如若沒有點中人體部位，而是點擊到屏幕空白處，系統(tǒng)將會給出提示并要求重新點擊。當(dāng)系統(tǒng)獲得客戶的要求后，會通過大量數(shù)據(jù)對比分析，提供該器官部位的大量生理及病變信息，以及提供該部位病變所需要就診的科室信息，供用戶瀏覽選擇。該功能運行界面初步的實現(xiàn)如圖4、圖5所示。

3 總結(jié)

本文中介紹的基于移動端的醫(yī)療常識推薦系統(tǒng)目前只是移動醫(yī)療軟件的一個小分支，包括為用戶提供食療知識、急救知識、用藥知識、導(dǎo)診助手等功能，讓用戶對自身的情況更加了解，有利于預(yù)防疾病、辨別是否處于亞健康狀態(tài)以及合理就醫(yī)。同時，基于移動端的醫(yī)療常識推薦系統(tǒng)也為健康助手類軟件的設(shè)計和研究提供了新的思路。

圖5 “智能導(dǎo)診”5G功能運行界面