基于云平臺(tái)的自助體檢一體機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

熊燁 王磊 李乾

（貴州健康職業(yè)學(xué)院 貴州省銅仁市 554300）

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”一詞的提出，使我們的生活中無(wú)處不存在互聯(lián)網(wǎng)一詞，“互聯(lián)網(wǎng)+”主要是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他的交叉學(xué)科各項(xiàng)關(guān)鍵信息進(jìn)行整合、分析、感測(cè)，從而提高居民生活水平，促進(jìn)城市的和諧、可持續(xù)成長(zhǎng)。我國(guó)健康領(lǐng)域改革發(fā)展成就顯著，人民健康水平不斷提高。同時(shí)，我國(guó)也面臨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、人口老齡化以及疾病譜、生態(tài)環(huán)境、生活方式不斷變化等帶來(lái)的新挑戰(zhàn)，需要統(tǒng)籌解決關(guān)系人民健康的重大和長(zhǎng)遠(yuǎn)問(wèn)題，只有很少的一些地方有社區(qū)自助健康管理系統(tǒng)，而且有些僅供體檢使用，不提供后續(xù)的服務(wù)，有些提供簡(jiǎn)單的健康管理服務(wù)。通過(guò)“健康中國(guó)2030”規(guī)劃綱要，健康是促進(jìn)人的全面發(fā)展的必然要求，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)條件，是民族昌盛和國(guó)家富強(qiáng)的重要標(biāo)志，也是廣大人民群眾的共同追求，健康領(lǐng)域的發(fā)展對(duì)社會(huì)起著舉足輕重的作用，基于該背景，以及部分偏遠(yuǎn)地區(qū)存在看病難、體檢麻煩、醫(yī)療資源匱乏等問(wèn)題，本文提出設(shè)計(jì)一款自助體檢一體機(jī)的智慧健康云平臺(tái)。該云平臺(tái)融合了大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，免除居民身體健康信息掌握不足的困擾，實(shí)時(shí)了解自己的健康信息，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就能及時(shí)就醫(yī)，盡可能保證診治的最佳時(shí)期。

除此之外，該系統(tǒng)后期還可以應(yīng)用大數(shù)據(jù)來(lái)分析用戶健康數(shù)據(jù)，做到疾病的預(yù)測(cè)和用戶健康狀況的預(yù)測(cè)，從而做到真正的打造一個(gè)智慧的健康行業(yè)。

1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

基于自助體檢一體機(jī)的云平臺(tái)整體架構(gòu)，如圖1所示。

圖1：系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

本文主要分為五層，主要研究其中軟件部分。首先將從數(shù)據(jù)采集層的前端醫(yī)療傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳感器ZigBee發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)，數(shù)據(jù)處理層對(duì)用戶健康數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，最終在應(yīng)用層通過(guò)Web或APP的形式展現(xiàn)給用戶。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

本文是基于自助體檢一體機(jī)的智慧健康云平臺(tái)，主要涵蓋自助體檢一體機(jī)的上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)以及云平臺(tái)如圖2所示。上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)主要包括身份證號(hào)登錄的登錄方式模塊、個(gè)人基本信息查詢和個(gè)人基本信息修改的個(gè)人基本信息管理模塊、個(gè)人健康情況查詢和整體健康情況查詢的健康信息查詢模塊以及健康促進(jìn)服務(wù)模塊。云平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)主要包括個(gè)體、群體的數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)以及反饋。

圖2：系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

自助體檢一體機(jī)系統(tǒng)采用2012版本VS系列的用C++程序語(yǔ)言，本系統(tǒng)采用位圖來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)話框窗口，在資源編輯器中增加一個(gè)對(duì)話框資源，修改對(duì)話框資源相關(guān)屬性。然后創(chuàng)建與這個(gè)對(duì)話框資源相關(guān)的類 CBeginDlg，在類的OnPaint()函數(shù)中進(jìn)行粘貼位圖工作。為了系統(tǒng)的安全以及用戶的信息采集，采集系統(tǒng)也需要通過(guò)身份證或者手機(jī)號(hào)進(jìn)行登錄才能進(jìn)行生理指標(biāo)的采集。

登錄之后點(diǎn)擊相應(yīng)的指標(biāo)圖標(biāo)按鈕即可進(jìn)行測(cè)量，在測(cè)量開(kāi)始前會(huì)有對(duì)話框彈出提醒用戶該設(shè)備的使用規(guī)范，點(diǎn)擊確定即可開(kāi)始測(cè)量如圖3所示。

圖3：采集結(jié)果子系統(tǒng)測(cè)量彈窗

測(cè)量結(jié)束之后會(huì)有彈窗進(jìn)行提示，并在界面右側(cè)顯示框內(nèi)顯示設(shè)備所采集到的測(cè)量數(shù)據(jù)。

本設(shè)計(jì)是采用MSComm控件進(jìn)行上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信，首先設(shè)置MSComm控件的波特率、端口號(hào)、校驗(yàn)位以及輸入輸出緩沖區(qū)的字節(jié)長(zhǎng)度等部分參數(shù)，然后調(diào)用Open()打開(kāi)端口，對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析分析，判斷數(shù)據(jù)是否完整，最終就可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間的串口通信。

3.2 云平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)

云平臺(tái)軟件系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)用戶管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、健康檔案管理、健康知識(shí)管理等功能模塊。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊主要是用戶信息的編碼標(biāo)識(shí)；系統(tǒng)用戶管理模塊主要是是保障系統(tǒng)安全的重要部分，為不同的用戶設(shè)置相應(yīng)的操作權(quán)限，通過(guò)權(quán)限管理來(lái)增加系統(tǒng)的安全性；健康檔案管理模塊是指居民定期使用采集終端采集的生理信息如體溫、血糖、血壓、身高、體重等參數(shù)信息，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；健康知識(shí)管理模塊是指用戶通過(guò)系統(tǒng)了解一些常見(jiàn)病或健康基礎(chǔ)知識(shí)。

3.3 Web管理系統(tǒng)

主要包括登錄方式模塊、個(gè)人基本信息管理模塊、健康信息查詢等模塊。

3.3.1 登錄方式模塊設(shè)計(jì)

用戶需要通過(guò)自助體檢一體機(jī)智慧健康終端系統(tǒng)刷身份證注冊(cè)，然后才能登陸云平臺(tái)。用戶在云平臺(tái)上輸入身份證號(hào)和密碼登錄到系統(tǒng)。系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)相連，查詢當(dāng)前輸入的身份證號(hào)與密碼是否匹配，如果匹配用戶就能夠成功登入系統(tǒng)。

3.3.2 個(gè)人基本信息管理模塊設(shè)計(jì)

用戶需要登陸才能訪問(wèn)該模塊。在該模塊中用戶可以查看自己的身份證號(hào)、姓名、性別、民族、出生日期和地址，并允許修改當(dāng)前用戶的密碼。修改密碼是需要驗(yàn)證原密碼，當(dāng)原密碼正確時(shí)才能輸入新密碼。用戶需要輸入兩次新密碼，當(dāng)輸入的兩次新密碼相同時(shí)用戶密碼修改成功，否則修改失敗并給出相應(yīng)提示。

系統(tǒng)在session中獲取當(dāng)前登錄用戶的ID號(hào)，通過(guò)此ID號(hào)連接數(shù)據(jù)庫(kù)查詢用戶信息表中的數(shù)據(jù)，并將結(jié)果返回給前端顯示。

3.3.3 健康信息查詢模塊設(shè)計(jì)

圖5：健康云平臺(tái)運(yùn)行界面

在個(gè)人健康情況查詢中，用戶能選擇按周或者按月的方式來(lái)查看自己這段時(shí)間的體檢的結(jié)果。本系統(tǒng)運(yùn)用ECharts圖表將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)可視化顯示，根據(jù)用戶體檢得到的不同指標(biāo)的特點(diǎn)，將采用折線圖、條形圖等方式呈現(xiàn)。

在整體健康情況查詢中，以性別、地區(qū)和年齡段來(lái)劃分，用戶可以查看不同情況下的其他用戶的整體情況。查看平均值是指查看各生理指標(biāo)的平均情況。查看百分比是指查看各生理指標(biāo)中正常范圍和、偏低、偏高人數(shù)占總?cè)藬?shù)的百分比。

在該模塊中，系統(tǒng)自定一個(gè)時(shí)間戳，然后按時(shí)間順序?qū)τ脩舻捏w檢信息排序，得到的結(jié)果用JSON封裝返回給前端調(diào)用，將數(shù)據(jù)顯示在頁(yè)面上。

4 云平臺(tái)疾病預(yù)測(cè)

根據(jù)用戶近段時(shí)間的身體變化情況，對(duì)用戶提出的健康生活建議，引導(dǎo)居民建立健康的生活習(xí)慣和飲食習(xí)慣，從而不生病，少生病，提高居民的幸福指數(shù)。居民也可以根據(jù)自身的健康需求及體征特點(diǎn)，在該模塊的健康生活資訊中找到適合自己的健康小建議。

系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)指標(biāo)可以預(yù)測(cè)的疾病：高/低血壓、糖尿病等癥狀。

4.1 單個(gè)疾病預(yù)測(cè)分析

4.1.1 高血壓

主癥：血壓>140mmHg

次癥：遺傳，體重，體檢的時(shí)間段， 職業(yè)，性別，年齡

注：體檢者的家族病史，原發(fā)性高血壓有很高的遺傳傾向；體重超重或者肥胖時(shí)概率增加；冬天比夏天高，上午8~10點(diǎn)血壓為一天中最高，因此若是體檢者這段時(shí)間進(jìn)行血壓體檢時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)要稍微改變；腦力勞動(dòng)者，精神壓力大者血壓也會(huì)高，因此針對(duì)這些體檢者的指標(biāo)也應(yīng)稍微改變；男女血壓比例不同；絕經(jīng)期女性高血壓概率增大，因此若體檢者處于這個(gè)年齡段，則在主癥的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)患高血壓的概率增加。

根據(jù)主癥和次癥得出的結(jié)論有：根據(jù)血壓測(cè)量結(jié)果和您的家族病史/體檢體重/體檢時(shí)間段/職業(yè)/年齡 預(yù)測(cè)您患高血壓的概率比較大，為了您的健康，建議您去附近正規(guī)醫(yī)院進(jìn)行血液檢查、尿液及腎功能檢查、心臟功能檢查以及醫(yī)生建議的其他檢查；同時(shí)這段時(shí)間建議您：合理膳食，適量運(yùn)動(dòng)，情緒不易太過(guò)波動(dòng)，定期測(cè)量血壓?；蛘吒鶕?jù)此次體檢結(jié)果分析得出您暫時(shí)患高血壓的風(fēng)險(xiǎn)比較小，建議您繼續(xù)保持運(yùn)動(dòng)和飲食習(xí)慣，保持定期測(cè)量血壓的習(xí)慣。

4.1.2 低血壓

主癥：血壓<<90mmHg

次癥：體重，體檢的時(shí)間段，性別

注：體重過(guò)于瘦時(shí)低血壓的概率增大冬天比夏天高，上午8~10點(diǎn)血壓為一天中最高女性低血壓比男性高3~4倍

根據(jù)主癥和次癥得出的結(jié)論有：根據(jù)血壓測(cè)量結(jié)果和您的體檢體重/體檢時(shí)間段/性別 預(yù)測(cè)您患低血壓的概率比較大，為了您的健康，建議您去附近正規(guī)醫(yī)院進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)?；蛘吒鶕?jù)此次體檢結(jié)果分析得出您暫時(shí)患低血壓的風(fēng)險(xiǎn)比較小，建議您繼續(xù)保持運(yùn)動(dòng)和飲食習(xí)慣，保持隔段時(shí)間進(jìn)行體檢的習(xí)慣。

4.1.3 糖尿病

主癥：體重

注：體檢者一段時(shí)間的體重下降趨勢(shì)過(guò)快，則患糖尿病的概率比較大

給出的結(jié)論是：根據(jù)您這段時(shí)間的體檢體重，分析得出您患有糖尿病的概率比較大，為了您的健康，建議您去附近正規(guī)的醫(yī)院進(jìn)行進(jìn)一步的血糖測(cè)量；同時(shí)建議您這段時(shí)間：控制飲食，少食多餐；少食血糖生成指數(shù)高的食物；堅(jiān)持鍛煉；保持良好的心情?；蛘吒鶕?jù)此次體檢結(jié)果分析得出您暫時(shí)患糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)比較小，建議您繼續(xù)保持運(yùn)動(dòng)和飲食習(xí)慣，保持定期體檢的習(xí)慣。

4.2 單個(gè)疾病預(yù)測(cè)分析

（1）高血壓患者 一般都有糖尿病;當(dāng)體檢者患高血壓的概率比較大時(shí)，這時(shí)應(yīng)該分析其是否有糖尿病

（2）高血壓有時(shí)候會(huì)伴有甲亢；當(dāng)體檢者患高血壓的概率比較大時(shí)，這時(shí)應(yīng)該分析其患甲亢的概率。

（3）當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)中包含一個(gè)小區(qū)一段時(shí)間的體檢數(shù)據(jù)時(shí)，可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，主要分析體檢者患有高血壓概率比較大時(shí)，糖尿病和甲亢指標(biāo)是否異常，通過(guò)數(shù)據(jù)說(shuō)明高血壓患者伴有的綜合癥狀。

4.3 數(shù)據(jù)處理過(guò)程

4.3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

比如高血壓，其屬性為血壓、遺傳史、體重、體檢的時(shí)間段、 職業(yè)、性別、年齡七個(gè)；在weka 的可視化區(qū)域中有個(gè)直方圖，里面的每一個(gè)矩形中不同的顏色表示在當(dāng)前屬性的某一個(gè)取值下各個(gè)類別所占的比例，比如點(diǎn)擊“體重”這個(gè)屬性，直方圖里矩形就代表肥胖、超重、適中、偏瘦。

4.3.2 數(shù)據(jù)分類

這一過(guò)程可以選擇機(jī)器學(xué)習(xí)中的分類算法進(jìn)行操作。如svm、 決策樹(shù)、或者交叉驗(yàn)證。

4.3.3 結(jié)果分析

首先，實(shí)驗(yàn)使用十折交叉驗(yàn)證的方法， classifier output中，首先，畫(huà)出了一棵樹(shù)，在高血壓中樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)選擇血壓指標(biāo)，分裂節(jié)點(diǎn)選擇遺傳史、體重、職業(yè)、體檢時(shí)間段、性別、年齡6個(gè)屬性；最終判定得高血壓的概率。

5 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析

通過(guò)測(cè)試，該系統(tǒng)可以正常注冊(cè)并使用，進(jìn)入系統(tǒng)后，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶個(gè)人、健康信息管理，能夠正確給出用戶身體狀況評(píng)估并給出合理的建議，用戶整體健康狀況統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果準(zhǔn)確，能很好的滿足平臺(tái)功能需求，系統(tǒng)部分運(yùn)行情況如圖4、5所示。

圖4：自助體檢一體機(jī)運(yùn)行界面

6 結(jié)論

本文提出的基于自助體檢一體機(jī)的智慧健康云平臺(tái)設(shè)計(jì)方案緩解了當(dāng)前醫(yī)療現(xiàn)狀，改善了用戶體檢難的情況。本文在對(duì)自助體檢一體機(jī)系統(tǒng)及健康管理系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行研究分析的基礎(chǔ)上，建立了集檢測(cè)、管理、評(píng)估和預(yù)測(cè)等功能于一體的系統(tǒng)模型，居民可以實(shí)時(shí)查看自己的健康狀態(tài)，獲得合理健康建議，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就能及時(shí)就醫(yī)，盡可能保證診治的最佳時(shí)期。