基于移動互聯(lián)網(wǎng)的糖尿病醫(yī)療輔助系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

劉新龍++譚獻(xiàn)海

摘 要：針對糖尿病患者自我管理的需求，提出基于移動互聯(lián)網(wǎng)的糖尿病醫(yī)療輔助系統(tǒng)設(shè)計方案。結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)中信息交互的特點(diǎn)，探討移動互聯(lián)網(wǎng)中糖尿病醫(yī)療輔助系統(tǒng)的開發(fā)方法。介紹了系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計與客戶端設(shè)計，然后采用Java技術(shù)開發(fā)出Web服務(wù)器端、Android客戶端以及PC客戶端軟件。基于移動互聯(lián)網(wǎng)的糖尿病醫(yī)療輔助系統(tǒng)已經(jīng)完成，結(jié)果表明解決問題的措施可行，系統(tǒng)為用戶提供了便利。

關(guān)鍵詞：糖尿病醫(yī)療；移動互聯(lián)網(wǎng)；信息交互技術(shù)；Android平臺

中圖分類號：TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）05-00-03

0 引 言

糖尿病是一種常見的慢性疾病，截止2009年，中國已經(jīng)成為僅次于印度的糖尿病第二大國，糖尿病患者達(dá)到4 315萬。在糖尿病防治過程中，需要自我檢測、用藥、飲食、運(yùn)動以及醫(yī)患互動五個方面的密切配合才能達(dá)到良好效果。伴隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，基于移動互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)得到快速發(fā)展，在慢性病防治領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用[1-3]。

在移動醫(yī)療系統(tǒng)中，客戶端可以采用智能手機(jī)、平板電腦等移動設(shè)備，使用的操作系統(tǒng)包括Android、iOS和WindowsPhone，其中Android系統(tǒng)基于Linux系統(tǒng)內(nèi)核，是最具有移植性的移動設(shè)備操作系統(tǒng)，得到了眾多開發(fā)廠商的支持。目前針對用戶需求和糖尿病防治的特點(diǎn)，研究基于移動互聯(lián)網(wǎng)的糖尿病醫(yī)療應(yīng)用的文章較少，糖尿病移動終端應(yīng)用多集中在提高糖尿病的認(rèn)知和糖尿病的管控上，沒有科學(xué)的糖尿病管理流程，沒有形成高效的管理模式。總體來看糖尿病移動醫(yī)療技術(shù)還不成熟，還處在摸索階段[4-5]。

1 系統(tǒng)目標(biāo)及需求分析

本文從糖尿病預(yù)防特性入手，研究基于移動互聯(lián)網(wǎng)的糖尿病醫(yī)療輔助系統(tǒng)及相關(guān)開發(fā)技術(shù)，旨在提高醫(yī)療效率，使醫(yī)療服務(wù)流程標(biāo)準(zhǔn)化；降低基礎(chǔ)醫(yī)療服務(wù)門檻，將稀缺的醫(yī)護(hù)資源利用最大化；加強(qiáng)醫(yī)患溝通，滿足用戶在需要幫助時可隨時得到專業(yè)指導(dǎo)的心理。根據(jù)用戶需求，對系統(tǒng)進(jìn)行分析，由以下工作組成：

（1）數(shù)據(jù)管理：注冊用戶可以向服務(wù)器端上傳個人的生理數(shù)據(jù)、查看個人電子病歷。

（2）統(tǒng)計分析：直觀顯示血壓、血糖等數(shù)據(jù)，并且能對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析。

（3）教育指導(dǎo)：系統(tǒng)可以向用戶提供具有針對性的診療信息。

（4）信息交互：醫(yī)護(hù)人員可以與患者進(jìn)行實(shí)時的信息交互。

（5）信息反饋：社區(qū)醫(yī)生可以通過PC客戶端對病人進(jìn)行初步篩選，制定相應(yīng)的隨訪計劃并給出針對性的診療方案。

2 系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)主要用戶由醫(yī)生和病人組成，這里的醫(yī)生與病人只是指人員身份，并非指病人成員一定患有糖尿病。未患糖尿病的人為了預(yù)防糖尿病也可以注冊，這類似于實(shí)際狀況中的病人去醫(yī)院就診，所以他的角色定義為病人。

系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計如圖1所示。基于移動互聯(lián)網(wǎng)的糖尿病醫(yī)療輔助系統(tǒng)由服務(wù)器部分與客戶端部分組成。系統(tǒng)采用Tomcat作為Web服務(wù)器，響應(yīng)來自客戶端的各種請求，服務(wù)器端采用具有可擴(kuò)展性的三層模式，即控制器層+業(yè)務(wù)邏輯層+DAO層結(jié)構(gòu)。服務(wù)器端控制器組件中的Servlet類負(fù)責(zé)與Android客戶端進(jìn)行信息交互。客戶端軟件包括面向病人的移動客戶端和面向醫(yī)生的PC客戶端；移動客戶端基于Android平臺開發(fā)；PC客戶端基于B/S模式開發(fā)，醫(yī)生可以通過瀏覽器訪問系統(tǒng)，并進(jìn)行相應(yīng)操作。系統(tǒng)采用SQLServer2005數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)。

圖1 糖尿病醫(yī)療輔助系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計圖

系統(tǒng)開發(fā)框架如圖2所示。PC客戶端采用MVC模式開發(fā)，Android客戶端通過Layout布局和Activity類實(shí)現(xiàn)用戶界面，通過HttpClient組件訪問服務(wù)器。服務(wù)器端的Servlet類負(fù)責(zé)接收客戶端請求，并返回處理結(jié)果。DAO層通過JDBC實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的更新與查詢操作。

圖2 系統(tǒng)開發(fā)框架

客戶端軟件由Android客戶端與PC客戶端組成，它功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 軟件功能結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)核心功能的實(shí)現(xiàn)

3.1 XML文件在Android客戶端的應(yīng)用

醫(yī)護(hù)人員預(yù)先設(shè)定針對不同體征、不同年齡、不同病情人群的膳食、運(yùn)動處方。由于XML文件獨(dú)立于軟硬件，可移植性強(qiáng)，因此采用XML文件存儲這些處方信息。Android客戶端只需要解析這些XML文件就可以獲取膳食、運(yùn)動處方。病人可以根據(jù)醫(yī)生給出的診療信息選擇適合自己的膳食、運(yùn)動處方。在Android系統(tǒng)中，常見的XML解析器有DOM解析器、SAX解析器、PULL解析器。其中PULL方式最優(yōu)。它小巧輕便、解析速度快、簡單實(shí)用，非常適合在Android移動設(shè)備中使用。PULL解析技術(shù)是第三方開發(fā)的開源技術(shù)，Android系統(tǒng)中和PULL方式相關(guān)的包是org.xmlpull.v1，這個包提供給PULL解析器的工廠類XmlPullParseFactory和PULL解析器XmlPullParse[6]。系統(tǒng)中的ReadXML類負(fù)責(zé)解析XML文件，通過判斷XML文件中的標(biāo)簽執(zhí)行不同的邏輯，將解析得到的信息存儲到List容器中供其他類調(diào)用。ShowFoodActivity類與FoodDetilActivty類負(fù)責(zé)將List容器中的膳食處方信息呈現(xiàn)在ListView控件。在實(shí)際開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)PULL方法簡潔有效，可以很方便的將XML文件中的信息呈現(xiàn)在ListView控件上。

3.2 Web技術(shù)在Android客戶端的應(yīng)用

3.2.1 信息交互功能

糖尿病是一種慢性疾病，需要長期的觀察和治療，每天都要進(jìn)行身體指標(biāo)的測量，時間碎片化。因此考慮對患者用戶建立個人電子病歷記錄。對用戶的醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的存儲與處理。患者需要上傳的數(shù)據(jù)包括血糖值、血壓值、體檢表和回訪記錄表，由于它們的實(shí)現(xiàn)方法相同，因此主要介紹血糖值上傳到服務(wù)器端的過程。JSON是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式，同 XML 和 HTML文件相比，它更加簡捷和靈活。所以選擇JSON作為交互數(shù)據(jù)的格式。JSON主要有兩種數(shù)據(jù)格式，分別為JSONArrary（數(shù)組形式，數(shù)據(jù)元素可以是對象）和JSONObject（對象形式），它們之間可以相互轉(zhuǎn)換，解析JSON的相關(guān)類位于org.json包中[7]。BloodSugarActivity類負(fù)責(zé)錄入用戶每天測量到的血糖數(shù)據(jù)，然后通過Http協(xié)議將封裝成JSONObject格式的數(shù)據(jù)發(fā)送到Web服務(wù)器端，服務(wù)器端的AndroidBloodSugarServlet類負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)，并將解析好的數(shù)據(jù)交由DAO層的BloodSugarDao類處理，最后將數(shù)據(jù)存入SQLServer2005數(shù)據(jù)庫中。

數(shù)據(jù)處理中心模塊還提供了數(shù)據(jù)查詢功能，采用HttpClient組件訪問Web端 Servlet類，并將要查詢的參數(shù)post到服務(wù)器端，服務(wù)器端做相應(yīng)的邏輯處理后把查詢得到的Java對象封裝成JSONObject形式返回給客戶端，客戶端解析JSONObject對象，然后通過ListView控件呈現(xiàn)給用戶，實(shí)現(xiàn)查詢功能。

3.2.2 統(tǒng)計分析功能

糖尿病的長期治療更貼切的是長期管理，糖尿病數(shù)據(jù)具有連續(xù)性，可以根據(jù)特定條件對數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、統(tǒng)計，這樣用戶就可以通過一種直觀的方式了解血糖變化。

Android客戶端采用對數(shù)據(jù)與頁面布局進(jìn)行分別處理的方法實(shí)現(xiàn)對血糖數(shù)據(jù)的統(tǒng)計。首先是數(shù)據(jù)的獲取問題，由于HttpClient組件具有易用性和靈活性，所以采用HttpClient組件向服務(wù)器端發(fā)送請求、獲取數(shù)據(jù)。然后是頁面布局問題，在HTML文件中調(diào)用開源圖形組件Ichartjs在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的布局效果。最后采用WebView組件做數(shù)據(jù)與頁面布局間溝通的橋梁。最終在Android客戶端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能。具體步驟如下：

（1）在Layout中定義布局文件并添加WebView組件；

（2）在Activity類中加載Layout布局文件，同時開啟javascript支持；

（3）在AndroidManifest.xml文件中添加允許網(wǎng)絡(luò)訪問的權(quán)限，聯(lián)網(wǎng)獲取服務(wù)端的數(shù)據(jù)。

（4）將來自服務(wù)器端的數(shù)據(jù)封裝成JSONArray對象。

（5）調(diào)用javascript方法將數(shù)據(jù)傳遞給HTML界面，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新。

（6） Activity類通過調(diào)用WebView中的loadUrl方法獲取HTML界面，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能。

3.3 Socket通信技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

對于糖尿病這種慢性疾病，患者迫切希望就疾病、診療等問題得到實(shí)時的答疑解惑，醫(yī)生也需要對患者的病情狀態(tài)及身體狀況進(jìn)行隨訪調(diào)查，以便后續(xù)的診療指導(dǎo)。糖尿病醫(yī)療輔助設(shè)計了互動溝通功能模塊，注冊用戶可以和社區(qū)醫(yī)生進(jìn)行實(shí)時的信息交互。

Android操作系統(tǒng)提供了兩種通信方式：分別是Http通信和Socket通信。Http連接基于“請求-響應(yīng)”模式，只有在用戶請求時才會建立連接通道，即客戶端向服務(wù)器發(fā)送請求后，服務(wù)器端才向客戶端返回數(shù)據(jù)。Socket通信首先建立起兩者的連接，然后可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這種方式雙方都可以主動發(fā)送信息。為了保證字節(jié)流的可靠性[8]，系統(tǒng)選擇面向連接的TCP Socket方式傳輸信息。即時通信模塊服務(wù)器端的開發(fā)步驟大致如下：

（1）在服務(wù)器端指定端口，實(shí)例化一個Server Socket，自動對客戶端傳入的端口號進(jìn)行監(jiān)聽。

（2） 收到請求后調(diào)用Server Socket的accept（）方法，然后返回一個對應(yīng)于該客戶端的Socket對象。

（3） 獲取位于該層的Socket流并進(jìn)行讀寫操作。

（4） 將數(shù)據(jù)封裝成流。

（5） 對Socket進(jìn)行讀寫。

（6） 關(guān)閉打開的流。

客戶端的應(yīng)用開發(fā)步驟大致如下：

（1） 通過IP地址和端口實(shí)例化Socket，請求連接服務(wù)器。

（2） 獲取Socket上的流并進(jìn)行讀寫。

（3） 把流包裝進(jìn)BufferReader/PrintWriter對象。

（4） 對Socket進(jìn)行讀寫。

（5） 關(guān)閉打開的流。

即時通信模塊由兩部分組成：PC服務(wù)器端和Android客戶端，PC服務(wù)器端負(fù)責(zé)客戶端命令的接收與響應(yīng)以及信息的轉(zhuǎn)發(fā)，客戶端主要完成通信信息的發(fā)送與接收。利用Socket方式交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流量小，響應(yīng)速度快。

3.4 診療功能的實(shí)現(xiàn)

醫(yī)生用戶可以通過PC客戶端錄入診療信息，診療模塊的設(shè)計遵循MVC模式（JSP+Servlet+JavaBean），具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

（1）創(chuàng)建診斷信息錄入界面diagnoseinfo.jsp，此頁面用于放置診療信息的表單，錄入診療信息，表單的提交地址為diagnoseinfoServlet。

（2）創(chuàng)建控制層對象DiagnoseinfoServlet，它是一個Servlet類，此類通過doPost（）方法對添加診療信息請求進(jìn)行處理。

（3）創(chuàng)建模式層用到的JavaBean組件，分別為Diagnoseinfo類與DiagnoseinfoDao類，其中Diagnoseinfo類用于封裝診療信息，DiagnoseinfoDao類用于封裝診療信息對象的數(shù)據(jù)庫操作。

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為SQLServer2005，Web服務(wù)器采用Tomcat7.0，移動客戶端使用Android真機(jī)測試，主頁面如圖4所示。通過在瀏覽器中輸入URL地址訪問PC客戶端，進(jìn)行測試。

圖4 Android客戶端主界面

4 結(jié) 語

針對糖尿病醫(yī)療管理需求，結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，本文設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了基于移動互聯(lián)網(wǎng)的糖尿病醫(yī)療輔助系統(tǒng)。系統(tǒng)采用服務(wù)器/客戶端模式。測試后發(fā)現(xiàn)整個系統(tǒng)運(yùn)行流暢，功能完善。在實(shí)際應(yīng)用過程中可以有效的改善患者與醫(yī)生的感受，有益于糖尿病這種慢性疾病的防治。

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