基于MVC模式的Web醫(yī)療設(shè)備租賃系統(tǒng)應(yīng)用

陳旭創(chuàng)，潘遠(yuǎn)文，王肖文，程捷（通信作者）

佛山市第一人民醫(yī)院設(shè)備科 （廣東佛山 528000）

醫(yī)療設(shè)備種類、數(shù)量繁多，特別是對(duì)于如何提升不同科室同種設(shè)備的使用效率、如何將醫(yī)院的共有設(shè)備配置做到最優(yōu)化是現(xiàn)行的設(shè)備管理方面的難題。處于探索階段的設(shè)備租賃管理工作成為解決以上問題的方法之一，而此工作需要一個(gè)功能隨時(shí)更新、I/O交互的實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)需要調(diào)整和改變顯示的內(nèi)容，且用戶界面與計(jì)算模型相獨(dú)立，而其中結(jié)構(gòu)組織模型最好的選擇即MVC。

MVC模式[1]為Web應(yīng)用開發(fā)的高效設(shè)計(jì)模式，現(xiàn)主要探索研究一種有效的設(shè)備最優(yōu)化配置方法，并通過結(jié)合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)科技應(yīng)用，研究一套能最優(yōu)化設(shè)備配置、提高醫(yī)療設(shè)備使用效率的Web應(yīng)用[2]管理系統(tǒng)。

1 MVC模式的基本原理及優(yōu)勢(shì)

1.1 MVC模式的基本原理

MVC模式指將一個(gè)應(yīng)用的輸入、處理、輸出流程按照model、view、controller的方式進(jìn)行分離，分為3個(gè)層。（1）視圖（view）層：即用戶交互視圖。（2）模型（model）層：即業(yè)務(wù)流程/狀態(tài)的處理以及業(yè)務(wù)規(guī)則的制定。（3）控制（controller）層：即從用戶接收請(qǐng)求，將model與view匹配在一起，共同完成用戶的請(qǐng)求。

1.2 MVC模式的優(yōu)勢(shì)

采用MVC模式進(jìn)行軟件開發(fā)，其優(yōu)勢(shì)為：（1）在模型運(yùn)行時(shí)，同時(shí)建立和使用多個(gè)視圖；（2）視圖與控制器具有可接插性；（3）模型具有可移植性與可重用性；（4）有利于軟件工程化管理；（5）有利于應(yīng)用的維護(hù)和擴(kuò)充。

2 最優(yōu)化設(shè)備配置方案研究

根據(jù)我院在共有設(shè)備使用效率管理方面的要求，本研究通過對(duì)醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)跟蹤、統(tǒng)計(jì)2016、2017、2018年各科室共有設(shè)備年度工作量，得出最優(yōu)設(shè)備配置方案，不同的設(shè)備管理呈現(xiàn)出不同的最優(yōu)配置模型。院內(nèi)的共有設(shè)備分別指監(jiān)護(hù)儀、呼吸機(jī)、注射泵、病床等，現(xiàn)主要研究監(jiān)護(hù)儀最優(yōu)化配置模型，其他設(shè)備所使用的方法類似。

依據(jù)我院各個(gè)科室監(jiān)護(hù)儀的年度使用時(shí)間研究、調(diào)整監(jiān)護(hù)儀的利用率，最終得到一個(gè)最優(yōu)的配置方案。具體操作是將監(jiān)護(hù)儀設(shè)備利用率低于30%的科室信息整體調(diào)出，作為可租借設(shè)備接入租賃[3-5]系統(tǒng)資產(chǎn)統(tǒng)一管理，接入系統(tǒng)后，由工程師及臨床人員共同協(xié)作，及時(shí)將此部分監(jiān)護(hù)儀做好使用前準(zhǔn)備工作，并將系統(tǒng)狀態(tài)更新至備用狀態(tài)，當(dāng)臨床科室需要租借設(shè)備提出申請(qǐng)時(shí)，系統(tǒng)將已經(jīng)處于備用的設(shè)備進(jìn)行調(diào)配，辦理相關(guān)租借手續(xù)后方可借出；而利用率高于30%的列入下一年繼續(xù)跟蹤，如此循環(huán)，使每個(gè)科室的監(jiān)護(hù)儀使用率達(dá)到最大化。

進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)、建立數(shù)學(xué)模型，按照每天每臺(tái)設(shè)備的使用時(shí)間為7 h計(jì)算，設(shè)每個(gè)科室的現(xiàn)有的設(shè)備數(shù)量為n，每臺(tái)設(shè)備的工作量為Xi （i = 1 … n），監(jiān)護(hù)儀的工作量應(yīng)考慮血壓監(jiān)測(cè)、血氧監(jiān)測(cè)、心電監(jiān)測(cè)3個(gè)項(xiàng)目均是分開錄入，某科室該設(shè)備的年度理論總工作量為Y，數(shù)據(jù)庫獲取的年度實(shí)際總工作量為Yt，實(shí)際年度平均每臺(tái)該設(shè)備的平均工作量為X。

假設(shè)，設(shè)備的使用效率為E，則有：

平均工作量X=Yt/（3+n）；

設(shè)備使用效率E=X/Y×100%。

將從數(shù)據(jù)庫提取的2016年數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括剔除邊緣科室、特殊科室、中央監(jiān)護(hù)系統(tǒng)等，計(jì)算出使用效率并劃分等級(jí)，處理后的數(shù)據(jù)見圖1。

圖1 2016年各科室監(jiān)護(hù)儀使用數(shù)據(jù)

將使用率低于30%的科室調(diào)出作為重點(diǎn)研究對(duì)象，并將該科室監(jiān)護(hù)儀信息整體調(diào)出，接入租賃系統(tǒng)的作為備用設(shè)備，將目前的設(shè)備數(shù)作為其最優(yōu)化配置設(shè)備數(shù)，并在原有基礎(chǔ)上減少1臺(tái)。經(jīng)過1年的使用，再收集2017年被選設(shè)備的使用數(shù)據(jù)并進(jìn)行比較、判斷設(shè)備使用率的變化，如果使用率提高說明低設(shè)備數(shù)的配置適合該科室；如果使用率降低，需要再調(diào)走1臺(tái)設(shè)備。使用1年并收集2018年的設(shè)備使用數(shù)據(jù)，如此循環(huán)直至每個(gè)科室的監(jiān)護(hù)儀設(shè)備數(shù)量達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

設(shè)備最優(yōu)化配置處理流程見圖2。

圖2 設(shè)備最優(yōu)化配置處理流程

經(jīng)過跟蹤，以我院2017、2018年的監(jiān)護(hù)儀使用時(shí)間數(shù)據(jù)為依據(jù)（圖3），排除只有單臺(tái)設(shè)備的特殊科室，分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論：使用效率總體出現(xiàn)一定的上升趨勢(shì)，表現(xiàn)良好，能夠達(dá)到預(yù)想的效果。

由于數(shù)據(jù)來源的有限性，現(xiàn)實(shí)條件的變化較大，本研究通過采用動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)分析模式，先獲取我院監(jiān)護(hù)儀數(shù)據(jù)，排除設(shè)備使用率良好的科室，并將所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、動(dòng)態(tài)跟蹤及統(tǒng)計(jì)分析，提出最優(yōu)化的設(shè)備配置方案。具體配置方案是乳腺腫瘤內(nèi)科6臺(tái)、胃腸腫瘤內(nèi)科4臺(tái)、頭頸乳腺放療科2臺(tái)、鼻咽放療一科2臺(tái)、小兒外科3臺(tái)、骨一區(qū)5臺(tái)、產(chǎn)前6臺(tái)，總體使用率均出現(xiàn)了較理想的提升，但是麻醉科的設(shè)備數(shù)量較多，且因科室特殊性仍需要進(jìn)一步跟蹤分析。

圖3 使用率統(tǒng)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)

3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

依據(jù)MVC的設(shè)計(jì)思想，MVC軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一步是根據(jù)Web應(yīng)用需求，構(gòu)建應(yīng)用系統(tǒng)的MVC模型。前提是充分了解用戶需求，本研究所描述的應(yīng)用實(shí)例是一個(gè)關(guān)于醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備租賃項(xiàng)目的軟件系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用研究。開發(fā)該系統(tǒng)的主要目的是將醫(yī)院各科室共有醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行合理的資源配置，使得每個(gè)科室共有設(shè)備的擁有量處于最優(yōu)的配置狀態(tài)。

3.1 Web應(yīng)用的需求分析

通過對(duì)臨床科室共有設(shè)備的需求量進(jìn)行深入調(diào)查分析，歸納出該設(shè)備租賃系統(tǒng)主要應(yīng)包括如下功能（圖4）。（1）臨床設(shè)備租借服務(wù)功能：在院內(nèi)網(wǎng)以Web形式為有需要租借設(shè)備的臨床科室提供服務(wù)，主要包括臨床科室登錄、租借設(shè)備資源檢索、填寫設(shè)備租借申請(qǐng)單、設(shè)備租借進(jìn)度顯示、設(shè)備租借統(tǒng)計(jì)分析等模塊。（2）后臺(tái)模型管理控制功能：為設(shè)備管理員進(jìn)行全院可租借設(shè)備信息接入、模型錄入，實(shí)時(shí)更新設(shè)備租借狀態(tài)、年度統(tǒng)計(jì)分析、租借設(shè)備數(shù)控制、租借進(jìn)程控制、租借進(jìn)度跟蹤等模塊。

圖4 醫(yī)療設(shè)備租賃系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

依據(jù)系統(tǒng)的功能需求，系統(tǒng)管理的主要實(shí)體是醫(yī)療設(shè)備資源實(shí)體，采用數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)原理得出數(shù)據(jù)庫的概念模型（ERD），主要部分見圖5。

圖5 數(shù)據(jù)庫的概念模型

由此轉(zhuǎn)換的關(guān)系主要包括租借設(shè)備信息（rental dev info）、設(shè)備附件信息（dev annex info）、已發(fā)布設(shè)備信息（upload dev info）、資源發(fā)布申請(qǐng)（ask for dev）等。數(shù)據(jù)庫表頭包括設(shè)備名稱（name）、設(shè)備類型（class）、使用年限（year of use）、設(shè)備狀態(tài)（status）、設(shè)備編號(hào)（number）、發(fā)布時(shí)間（time）、設(shè)備附件1（appendix 1）等。

3.3 系統(tǒng)模型構(gòu)建

基于MVC的基本思想，通過用數(shù)學(xué)模型表示MVC系統(tǒng)：

System =（M，V，C，R）；

C=（C1，C2，C3，……，Ci）；

M=（M1，M2，……，Mj）；

V=（V1，V2，V3，……，Vk）；

Request=（R1，R2，……，Rl）；

System表示實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)；如前所述M、V、C表示model、view、controller；Request表示系統(tǒng)中用戶請(qǐng)求的集合，其將M、V、C聯(lián)系成一個(gè)有機(jī)整體。

依照該數(shù)學(xué)模型，將確定的醫(yī)療設(shè)備租賃系統(tǒng)的功能進(jìn)行分層，得到系統(tǒng)的MVC軟件模型（圖6）。（1）將直接與用戶（工程師或臨床人員）交互的模塊分離到V集合；（2）將數(shù)據(jù)庫以及對(duì)數(shù)據(jù)庫的邏輯處理分離到M集合，則數(shù)據(jù)庫的連接處理、數(shù)據(jù)檢索（包括租借設(shè)備的分類檢索、簡(jiǎn)單檢索、高級(jí)檢索）邏輯以及數(shù)據(jù)更新（包括科租借設(shè)備資源導(dǎo)入等）邏輯均被歸屬到M集合；（3）用戶各種請(qǐng)求的接受處理并轉(zhuǎn)化為對(duì)相應(yīng)業(yè)務(wù)邏輯的調(diào)用，將業(yè)務(wù)邏輯的處理結(jié)果返回給相應(yīng)的頁面顯示，控制流程則交由控制（controller）層完成。

圖6 醫(yī)療設(shè)備租賃系統(tǒng)MVC模型

4 于JSP開發(fā)中應(yīng)用MVC模式——Web應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的MVC模型建好后，即可以選用JSP、Servlets和JavaBeans 3件套進(jìn)行程序開發(fā)。

4.1 3件套的有機(jī)結(jié)合

JSP + Servlets + JavaBeans是 MVC 模式在 JS 開發(fā)中的應(yīng)用典范，3者通過有機(jī)結(jié)合可以很好地實(shí)現(xiàn)MVC模型的系統(tǒng)功能。（1）model數(shù)據(jù)層：封裝于JavaBeans組件（即Java類）中。（2）view視圖層：由JSP負(fù)責(zé)處理頁面表示。（3）controller控制層：Servlets接受用戶的輸入及動(dòng)作，并調(diào)用相應(yīng)的JavaBeans組件，處理后交由相應(yīng)的JSP頁面程序表示。

4.2 Web應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)

圖6清晰展示出醫(yī)療設(shè)備租賃系統(tǒng)[6-7]的功能結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠3件套與MVC模式之間良好的映射關(guān)系，最后將系統(tǒng)中model層的各處理邏輯用相應(yīng)的JavaBeans組件來實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫我們采用MySQL建立[8]；view層所有頁面均采用JSP組織編寫[9]；并編寫了Servlets控制器處理用戶各種不同類型的請(qǐng)求。

5 小結(jié)

基于MVC模式開發(fā)的醫(yī)療設(shè)備租賃系統(tǒng)其數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯處理層與數(shù)據(jù)表示層清晰分離，提高了開發(fā)效率，且系統(tǒng)投入使用后的維護(hù)過程相對(duì)簡(jiǎn)單。醫(yī)院運(yùn)行該系統(tǒng)后基本能夠?qū)崿F(xiàn)院內(nèi)醫(yī)療設(shè)備調(diào)配的實(shí)時(shí)狀態(tài)更新、控制，并逐步完善最優(yōu)化設(shè)備配置數(shù)，有效降低醫(yī)療設(shè)備的閑置率，提升各科室設(shè)備的使用率，對(duì)醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備管理、效益起到促進(jìn)作用。