慢性病管理系統(tǒng)在皮膚病管理中的系統(tǒng)需求分析和模塊設(shè)計(jì)研究

寧德鋒,何嘉麟,鄧藝娜,潘 寧,李華平,梁碧華,李振潔,朱慧蘭

(廣州市皮膚病防治所,廣東 廣州 510095)

對(duì)慢性皮膚病患者健康足夠了解和掌握后才能對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估、診斷與治療。對(duì)了解患者的生活與健康狀況使用傳統(tǒng)的方法具有一定的可行性,但傳統(tǒng)方法對(duì)了解患者的整個(gè)慢性皮膚病的病情過程容易造成連續(xù)性缺乏,急需信息技術(shù)的補(bǔ)充。利用新的信息技術(shù)構(gòu)建皮膚慢性病數(shù)據(jù)采集平臺(tái),針對(duì)慢性皮膚病建立深度學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)模型,采集與慢性病相關(guān)的各種類型數(shù)據(jù),通過云服務(wù)和小程序雙結(jié)合,建立分布式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)平臺(tái),以問卷調(diào)查及鏈接醫(yī)院信息系統(tǒng)的方式獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行智能學(xué)習(xí),經(jīng)后臺(tái)數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析、評(píng)估,用小程序?qū)⒃u(píng)估結(jié)果提供給患者查看。平臺(tái)同步支持結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫,并能實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算,支持在線大規(guī)模計(jì)算,針對(duì)未來的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)發(fā)展,還可支持水平擴(kuò)展,利用自然語言處理、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)醫(yī)療輔助決策的智能評(píng)估系統(tǒng)。

1 慢性病管理系統(tǒng)背景、目的、意義

對(duì)了解患者的生活與健康狀況使用傳統(tǒng)的方法具有一定的可行性,但傳統(tǒng)方法對(duì)了解患者的整個(gè)慢性皮膚病的病情過程容易造成連續(xù)性缺乏。特別是皮膚科的大多數(shù)疾病均是慢性和持久性疾病。過去的疾病管理模式主要采用紙質(zhì)問卷進(jìn)行調(diào)查,并對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究?？蒲腥藛T需使用很多時(shí)間分發(fā)、收集紙質(zhì)問卷,并對(duì)紙質(zhì)問卷進(jìn)行手工匯總和分析,而且紙質(zhì)問卷不易保存,影響工作效率,無法滿足當(dāng)前疾病管理的需要。

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,智能移動(dòng)設(shè)備的成本不斷下降,移動(dòng)資費(fèi)逐漸降低?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代已從計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)階段進(jìn)入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)階段。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代每人均有1部手機(jī),可隨時(shí)隨地提供數(shù)據(jù)和訪問科研人員制作的問卷?？蒲腥藛T可隨時(shí)隨地獲得比以前更為多的數(shù)據(jù)。目前,基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的問卷調(diào)查已應(yīng)用得非常廣泛,同時(shí),擁有問卷調(diào)查、統(tǒng)計(jì)、分析等多個(gè)功能于一體,具有調(diào)查范圍廣泛、響應(yīng)速度、配合公眾號(hào)可精準(zhǔn)特定用戶群等優(yōu)點(diǎn),而且不會(huì)受地點(diǎn)和時(shí)間的限制,慢慢地代替了傳統(tǒng)紙質(zhì)問卷調(diào)查。其數(shù)據(jù)可靠性、實(shí)施低成本性、操作便捷性、數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)性、用戶共享性、信息及時(shí)性和給患者更加良好的界面互動(dòng)性給患者帶來極其便捷和實(shí)際的視覺效果。

目前,網(wǎng)上問卷調(diào)查多種多樣,不同的軟件公司開發(fā)的問卷調(diào)查系統(tǒng)各有不同。旅游類問卷調(diào)查系統(tǒng)通常組織喜歡旅游的人對(duì)熱門和新景點(diǎn)進(jìn)行投票,以獲知最新、最熱門的熱點(diǎn)景點(diǎn)。服務(wù)類問卷調(diào)查系統(tǒng)更喜歡讓顧客對(duì)服務(wù)滿意度進(jìn)行投票和征求建議,獲取用戶對(duì)服務(wù)不滿意的地方加以改進(jìn)。專門的軟件公司提供的調(diào)查系統(tǒng)更多地考慮全面性,使一個(gè)系統(tǒng)能讓不同領(lǐng)域者使用,比較注重投入和產(chǎn)出比,很難對(duì)某個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的特殊需求進(jìn)行改進(jìn)。這些不同的問卷調(diào)查系統(tǒng)仍存在一些可改進(jìn)之處:(1)信息孤島。沒有形成有效跨表查詢功能,對(duì)多次調(diào)查之間的問卷調(diào)查數(shù)據(jù)相互隔絕。對(duì)收集后的問卷調(diào)查結(jié)果還是需要人工進(jìn)行匯總分析或通過其他第三方系統(tǒng)進(jìn)行手工分析,這樣數(shù)據(jù)分析效率很低,形成不了數(shù)據(jù)的共享與積累。(2)缺少權(quán)限管理。沒有權(quán)限管理,無法滿足調(diào)查權(quán)限流程要求。對(duì)于復(fù)雜調(diào)查問卷調(diào)查的權(quán)限會(huì)有控制調(diào)查問卷的填報(bào)權(quán)限、問卷的審核、分析權(quán)限等權(quán)限管理。(3)缺少特殊功能。沒有或很少特殊功能,無法滿足慢性皮膚病管理的特殊要求。慢性皮膚病管理的問卷調(diào)查需要對(duì)患者進(jìn)行流行病學(xué)調(diào)查(流調(diào)),對(duì)不同歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行多次關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì),需增加跨問卷篩查功能。慢性皮膚病管理的問卷調(diào)查時(shí)錄入人員因各種原因需要暫存數(shù)據(jù),后續(xù)再進(jìn)行錄入?，F(xiàn)有的問卷調(diào)查程序暫時(shí)無法滿足這種特殊要求。因此,實(shí)現(xiàn)建立一個(gè)面向慢性皮膚病且具有一般問卷調(diào)查系統(tǒng)的通用特征,同時(shí),應(yīng)具有慢性皮膚病的特殊應(yīng)用特征的問卷調(diào)查系統(tǒng)顯得很有必要。

慢性皮膚病問卷調(diào)查系統(tǒng)降低了慢性皮膚病管理的難度和復(fù)雜度,有效提升了慢性皮膚病管理的效率與質(zhì)量,能更好地累計(jì)數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù),跟蹤數(shù)據(jù),對(duì)比數(shù)據(jù),對(duì)慢性皮膚病管理具有很大幫助。

在分析市面上現(xiàn)有問卷調(diào)查系統(tǒng)缺失后設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了慢性皮膚病的問卷調(diào)查系統(tǒng)。根據(jù)慢性皮膚病管理的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了可跨問卷篩查功能。慢性皮膚病管理的問卷調(diào)查系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)將擺脫某一領(lǐng)域的問卷調(diào)查的局限,只要換1套試題就可實(shí)現(xiàn)其他領(lǐng)域的相關(guān)功能的開發(fā),具有很大的復(fù)用價(jià)值。

2 在線問卷調(diào)查方式與紙質(zhì)問卷調(diào)查方式的區(qū)別

紙質(zhì)問卷調(diào)查流程為確認(rèn)問卷調(diào)查的問題;將編制好的問題打印出來;分發(fā)調(diào)查問卷給指定群體填寫;回收分析調(diào)查問卷得出結(jié)論。見圖1。網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查流程為規(guī)劃整個(gè)調(diào)查問卷的過程;設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)問卷的問題及界面;邀請(qǐng)用戶參與調(diào)查,分析用戶提交到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。見圖2。

圖1 紙質(zhì)問卷調(diào)查流程

圖2 網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查流程

紙質(zhì)的調(diào)查問卷會(huì)用1頁或多頁紙,線上調(diào)查問卷是在電腦或手機(jī)屏幕上呈現(xiàn)。紙質(zhì)問卷的版面和文字的大小均是固定的。而在線上用戶瀏覽到的問卷可根據(jù)字體、屏幕大小,以及用戶瀏覽方式的不同(如用全屏或縮小的窗口瀏覽等)對(duì)屏幕的顯示產(chǎn)生不同的視覺效果。通常來說,紙張問卷調(diào)查表的設(shè)計(jì)會(huì)利用紙面上所有的版面。一個(gè)調(diào)查問題可占滿整個(gè)紙張長寬。然而線上調(diào)查問卷的版面設(shè)計(jì)有了不同的情況。用戶習(xí)慣于上下拉動(dòng)屏幕進(jìn)行瀏覽,而對(duì)左右拉動(dòng)是不大習(xí)慣的。

線上問卷調(diào)查的答卷回收速度是非?？斓?只要填寫調(diào)查問卷提交后數(shù)據(jù)就會(huì)直接存入數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)不會(huì)丟失,所以,其回收率也非常高。而紙質(zhì)調(diào)查問卷的回收率則取決于被訪問的范圍、問卷調(diào)查的目的和調(diào)查問卷發(fā)放方法。在線調(diào)查答卷在幾分鐘之內(nèi)就可以回收,幾天內(nèi)就能完成調(diào)查。而紙張調(diào)查問卷可能需要幾個(gè)星期或幾個(gè)月的時(shí)間進(jìn)行發(fā)送和回收。

線上問卷調(diào)查比紙質(zhì)問卷調(diào)查具有更好的答題控制能力,如單選和多選控制了被訪問用戶的答題方式(只能選1個(gè)選項(xiàng)、可多選),下拉單也有同樣的效果,而且通過先后、依賴、附屬和跳轉(zhuǎn)等關(guān)系能隱藏許多選項(xiàng),而在屏幕中只顯示1行,而紙質(zhì)問卷只能全部打印出來。在線上調(diào)查問卷中加入題目是非常容易的,而紙質(zhì)調(diào)查問卷增加題目需額外排版、打印,相對(duì)困難。

3 慢性病管理系統(tǒng)的建設(shè)

慢性病管理系統(tǒng)分為前臺(tái)和后臺(tái),前臺(tái)讓錄入問卷人員通過手機(jī)、電腦等方式進(jìn)行網(wǎng)頁錄入問卷調(diào)查操作。后臺(tái)登錄后能按不同的人員登錄獲取不同的權(quán)限進(jìn)行,如員工、角色進(jìn)行管理。后臺(tái)能對(duì)新建、修改、刪除調(diào)查問卷并對(duì)問卷發(fā)布、關(guān)停。并對(duì)錄入完的問卷進(jìn)行多表分析,并導(dǎo)出數(shù)據(jù)分析。

3.1慢性病管理系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì) 慢性病管理系統(tǒng)是一個(gè)基于慢性皮膚病臨床研究提供的數(shù)據(jù)構(gòu)建具有調(diào)查問卷暫存功能和跨問卷在線篩查功能的慢性皮膚病管理系統(tǒng),其用戶包括系統(tǒng)管理員、問卷分析員、問卷錄入人員等。慢性病管理系統(tǒng)包含系統(tǒng)管理、流調(diào)管理、問卷錄入3個(gè)功能模塊,分別為系統(tǒng)管理員、問卷分析員、問卷錄入人員使用。系統(tǒng)管理模塊負(fù)責(zé)維護(hù)基礎(chǔ)信息,如用戶管理、角色管理等。流調(diào)管理模塊包含問卷配置與問卷評(píng)估子功能。問卷錄入模塊供問卷錄入人員錄入操作。見表1。

表1 功能需求表

3.2慢性病管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)用例規(guī)約 包括登錄界面業(yè)務(wù)用例、用戶管理用例、角色管理用例、制作問卷業(yè)務(wù)用例、填寫問卷業(yè)務(wù)用例、問卷分析業(yè)務(wù)用例等。見表2～7。

表2 登錄界面業(yè)務(wù)用例

表3 用戶管理用例

表4 角色管理用例

表5 制作問卷業(yè)務(wù)用例

表6 填寫問卷業(yè)務(wù)用例

表7 問卷分析業(yè)務(wù)用例

3.3系統(tǒng)構(gòu)架 采用B/S模式,使用JAVA語言、Node.js開發(fā)平臺(tái)構(gòu)建系統(tǒng)前臺(tái),其只要有瀏覽器就能正常運(yùn)行,能實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)使用。工作人員能利用手機(jī)、iPad等小型智能設(shè)備正常錄入,節(jié)省了購買額外設(shè)備的成本。慢性病管理系統(tǒng)后臺(tái)采用C/S模式,使用c#語言,springboot框架。前臺(tái)頁面和后臺(tái)使用sqlserver,mongodb 2種數(shù)據(jù)庫。

3.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 慢性病管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫表格包括用戶表、角色權(quán)限表、問卷表、問題表、題目信息表、答卷信息分析表等?，F(xiàn)選擇一些數(shù)據(jù)庫中表名稱、字段名稱等信息介紹如下。

3.4.1用戶表 是對(duì)用戶相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理的表。用戶表字段包括用戶編碼,作為主鍵是用戶信息的唯一標(biāo)識(shí),不能重復(fù)。用戶表的基本信息還有用戶賬號(hào)、用戶名稱、用戶郵箱、用戶手機(jī)號(hào)、用戶性別、用戶年齡、用戶密碼、用戶狀態(tài)、創(chuàng)建時(shí)間、修改時(shí)間等。用戶角色編碼可以確定用戶在系統(tǒng)的權(quán)限,是用戶表的外鍵。

3.4.2角色權(quán)限表 是系統(tǒng)用來存儲(chǔ)用戶角色的信息,在系統(tǒng)中程序會(huì)根據(jù)用戶登錄的不同角色獲取到系統(tǒng)不同的操作權(quán)限,系統(tǒng)管理員能對(duì)用戶的權(quán)限進(jìn)行管理。角色權(quán)限表字段包括角色編碼,作為主鍵是這個(gè)表的唯一標(biāo)識(shí),不能重復(fù)。角色編碼和用戶信息表關(guān)聯(lián)就能獲取到用戶的權(quán)限信息。角色權(quán)限表基本字段還有角色名稱、角色狀態(tài)、權(quán)限編碼等。

3.4.3問卷表 是存儲(chǔ)問卷的信息。問卷表字段包括問卷編碼,作為主鍵是這個(gè)表的唯一標(biāo)識(shí),不能重復(fù)。問卷表基本字段還有問卷標(biāo)題、關(guān)鍵詞、問卷狀態(tài)、問卷開始日期、問卷結(jié)束日期、問卷配置賬號(hào)、創(chuàng)建時(shí)間、修改時(shí)間等。

3.4.4問題表 是存儲(chǔ)問題的信息。問題表字段包括問題編碼,作為主鍵是這個(gè)表的唯一標(biāo)識(shí),不能重復(fù)。問題表基本字段還有問題標(biāo)題、是否必填、問卷編碼、題型編碼等。

4 小 結(jié)

慢性皮膚病管理系統(tǒng)因面向互聯(lián)網(wǎng)接收海量用戶的慢性皮膚病數(shù)據(jù)的收集,故使用了B/S模式的前臺(tái)程序,開發(fā)的程序只要有瀏覽器就能正常運(yùn)行,能實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)使用。工作人員能利用手機(jī)、iPad等小型智能設(shè)備正常錄入,節(jié)省了購買額外設(shè)備的成本[1]。因?yàn)槊嫦蚧ヂ?lián)網(wǎng)使用,故需要考慮解決多線程問題。Node.js搭建的服務(wù)器比其他的應(yīng)用程序的響應(yīng)時(shí)間短,吞吐率高,而且Node.js在搭建快速、可擴(kuò)展的優(yōu)勢(shì)大于其他程序[2]。因?yàn)檫@一優(yōu)勢(shì)使Node.js在各應(yīng)用領(lǐng)域得到了快速發(fā)展[3],如高校預(yù)報(bào)到系統(tǒng)[4]、電信IT支撐領(lǐng)域的應(yīng)用[5]、醫(yī)學(xué)影像與病理結(jié)果對(duì)照檢索系統(tǒng)平臺(tái)[6]、圖書館地方文獻(xiàn)系統(tǒng)[7]、醫(yī)用磁共振設(shè)備動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)[8]等均見到使用Node.js的案例。慢性皮膚病管理系統(tǒng)需對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的跨表分析、跟蹤、對(duì)比,傳統(tǒng)后臺(tái)程序缺乏對(duì)云計(jì)算的天然集成,致使統(tǒng)計(jì)海量數(shù)據(jù)時(shí)使用時(shí)間過長。Springboot框架具有能快速地開發(fā)搭建、天然集成云計(jì)算的特性[9],在需要進(jìn)行大量分析、跟蹤、對(duì)比的使用場(chǎng)景獲得大量的優(yōu)勢(shì)。所以,在不少的云計(jì)算案例[10]中使用。慢性皮膚病管理系統(tǒng)的題型有單選題、多選題、填空題、判斷題、量表題等。從慢性皮膚病管理系統(tǒng)的題型能知道數(shù)據(jù)類型存在非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫對(duì)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理更高效,非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫對(duì)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理更高效,而且支持表單遠(yuǎn)程的自定義管理。所以,為對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)做到最優(yōu)、最高效,數(shù)據(jù)庫同時(shí)使用非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。Springboot框架存在不少對(duì)接非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MongoDB[11-12]、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫sql server[13]的成熟案例。在分析現(xiàn)有問卷調(diào)查系統(tǒng)的基礎(chǔ)上結(jié)合慢性皮膚病管理的特殊性使用Node.js、springboot等成熟的系統(tǒng)構(gòu)架結(jié)合MongoDB、sql server數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)等技術(shù)設(shè)計(jì)出的慢性皮膚病管理系統(tǒng)更能面向大量用戶收集海量樣本數(shù)據(jù),使用云計(jì)算在針對(duì)樣本數(shù)據(jù)的分析、跟蹤、比對(duì)等任務(wù)時(shí)能更有效節(jié)省用戶的任務(wù)時(shí)間,降低慢性皮膚病管理的難度和復(fù)雜性,有效提高皮膚慢性管理的效率和質(zhì)量。