基于Android平臺的患者生命體征數據管理系統設計與實現

佘陳鳳 余遠波

摘 要：為了提高基層醫院管理患者生命體征的效率并降低使用成本，在分析生命體征管理現狀的基礎上，結合基層醫院的實際需求探討了系統使用的對象和應用模式，設計了基于Android平臺的患者生命體征管理系統，對系統的各功能模塊進行分析與設計，描述了系統實現的關鍵技術。為患者生命體征管理系統在基層醫院的進一步應用奠定了基礎。

關鍵詞：生命體征管理；基層醫院；Android；設計與實現

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：2096-1472（2016）-06-41-04

1 引言（Introduction）

生命四大體征包括呼吸、體溫、脈搏、血壓，醫學上稱為四大體征。隨著移動通訊技術的快速發展，對生命體征的測量與管理出現了眾多新的解決辦法。如何利用便攜的智能手機輔助移動醫療監測，受到國內外學者廣泛關注[1-3]。

近年來，在對穿戴式醫療監測儀的研究上，國外取得了很多具有歷史性的重大成果，其中很具有代表性的成果有MyHeart心血管疾病監測智能穿戴系統，LifeShirt生命衫、AMON腕式健康與預警網絡監護儀器、ViSi Mobile可穿戴式監測儀。

我國近十幾年對體征監測儀的研究迅速發展，國內多參數監測設備主要是床旁監測儀，體積大，移動不便?；趥鹘y生理監測設備的智慧養老系統存在設備價格昂貴、操作麻煩、便攜性差等問題[4]。

遠程心電/血壓家庭監護系統是清華大學在近年來的研究項目[5]，主要用在監測人體的心電信號，并可以利用移動通信網絡實時傳輸監測到的心電數據和波形到遠程監控中心，也可以應醫生的要求將監測結果發送到醫用PDA上顯示，這樣在移動網絡覆蓋的范圍內，信息就可以在監測終端、監控中心和PDA之間傳輸，實現醫生的移動辦公。中國科學院生物醫學信息與健康工程學重點實驗室設計出呼吸檢測腰帶[6]，然而由于設備昂貴的價格，讓許多醫院在引進設備時望而卻步，不得不使用傳統的記錄式方法記錄生命體征數據。

孟妍[7]等人系統采用自主研發的12/單導聯心電采集模塊進行心電信號采集，數據可存于采集設備或經3G網絡傳輸到服務器端，同時所開發的軟件可對心電圖進行輔助病情分析，實現對佩戴人的心電監護。唐曉艷[8]等人以ZigBee為基礎，構建生命體征監測網絡設計，完成了由無線射頻芯片CC2530、超低功耗微控制器SP430F149，以及溫度、脈搏、呼吸和血壓傳感器組成的生命體征監測樣機。還有溫川雪[9]等人基于智能手機和移動網絡的遠程醫療監控系統，利用心電信號檢測出呼吸暫停情況。趙鵬[10]等人研究無線家庭監護系統。在不同的環境下，將不同的數據通信技術“因地制宜”地運用在合適的通信節段能使采集的數據更好更快地傳輸與反饋[11]。

由于我國經濟水平、政策不夠健全等因素的制約[12]，醫療監護系統還沒有像歐美國家一樣在家庭和社區等地方普及開來，盡管已經有像邁瑞、里邦等公司研制的多參數體征監測儀，但都未得到廣泛的推廣應用，價格也沒有很平民，對生命體征監測的研究和開發，有待向數字化社區醫療機構，信息化醫療裝備和向家庭化醫療設備的方向發展，使得我國全名共享醫療信息和設備，整體提高全民健康水平。

醫院信息系統已經在醫院普及使用，并已有穿戴式醫療儀器直接測量患者生命體征，數據直接傳輸到PC機端供醫生護士分析使用，但是造價很高，基層醫院短期內難以普及。

本項目針對基層醫院管理患者生命體征數據的現狀，設計了通過醫護人員手機錄入患者生命體征數據并圖形化顯示生命體征數據，使用成本低、可提高人工管理患者生命體征的效率。

2 系統分析（Analysis of the system）

2.1 系統的使用對象與應用模式

（1）系統的使用對象

醫院信息系統已在各級醫院中普及使用，生命體征管理智能設備已被眾多三級醫院采用，但是基層醫院因資金有限等原因導致短期內難以實現使用智能設備實現對患者生命體征數據的自動化管理。而本系統可實現通過醫護人員的Android系統智能手機實現對患者生命體征數據的管理。

（2）系統的應用模式

基于Android平臺的患者生命體征管理系統，實現護士通過Android系統智能手機上的患者生命體征管理APP調用圖像采集設備（攝像頭）掃描患者腕帶上的二維碼獲取患者基本信息，測量生命體征數據（體溫、脈搏、呼吸、血壓）之后，在管理系統中錄入該患者的生命體征數據，并可以在存檔之前對該數據進行修改或刪除，該數據長期保存在患者生命體征數據庫服務器中，醫護人員可以在APP中查看患者生命體征的數據或圖表，患者和家屬也可查看生命體征的圖表。

（3）系統的應用特點

系統的應用可在現有的醫院信息系統的基礎上進行拓展，護士使用自己的Android系統手機安裝患者生命體征管理系統APP即可使用，成本低、易推廣。

護士在病床頭使用該系統掃描患者腕帶上的二維碼確認患者身份，測量完患者生命體征即可通過該系統錄入患者生命體征數據并進行核對，節省了護士在紙質上記錄生命體征信息再到PC機端數據錄入的時間，床頭核對提高準確率。

2.2 功能分析

系統的主要功能是為醫護人員提供采集患者生命體征和圖形化顯示?；贏ndroid平臺的患者生命體征管理系統的功能模塊如圖1所示。

（1）二維碼掃描

醫護人員使用患者生命體征管理APP調用手機上的圖像采集設備（攝像頭）掃描并解析患者腕帶上的二維碼得到患者住院ID號及醫院加密標識。

（2）患者基本信息查詢

根據二維碼掃描解析得到的患者住院ID號，查詢并獲取患者的姓名、性別、年齡、住院科室、床位號等信息。護士根據查詢得來的信息與患者核對確認患者身份信息。

（3）生命體征數據的增、改、刪

護士在核對患者信息之后為患者測量生命體征，把各項數據錄入生命體征管理系統，核對數據，根據需要修改或刪除數據。

使用該系統，節省了護士在紙質上記錄生命體征信息再到PC機端數據錄入所需往返護士站與病房之間行走所需的時間和行走距離，護士在病床旁核對生命體征各項數據可提高錄入數據的準確率而且發現錄入錯誤能及時修改或刪除，提高了護士的工作效率。

（4）生命體征數據圖表化

系統根據患者一段時間的各項生命體征數據生成體溫單圖表，醫護人員可以在手機上通過該系統查看患者的生命體征圖表，實現隨時隨地查看患者生命體征的變化。

患者或患者家屬在授權允許的情況下，也可以通過該系統掃描患者腕帶上的二維碼查看患者一段時間的生命體征圖表。

（5）用戶管理

用戶信息管理實現對各類用戶的注冊、權限設置與管理。本系統中有四種用戶類型：醫護人員、患者、科室管理員和超級管理員。

醫護人員登錄使用系統，可對個人錄入的生命體征數據進行修改或刪除，但是數據存檔之后不得再變動。

患者用戶在被主管的醫護人員允許的情況下，可以使用本系統掃描患者腕帶上的二維碼查看生命體征圖表。

科室管理員管理本科室醫護人員和患者分配和維護權限，并維護科室床位、患者信息等科室基礎數據。

超級管理員可對系統中各種類型的用戶和數據進行維護，但是不得修改存檔之后的數據。

（6）系統幫助

為醫護人員或普通用戶提供各項功能的使用說明。

2.3 系統的實現

系統運行的部分截圖如圖2和圖4所示。

3 系統實現的關鍵技術（Key technology of system implementation）

3.1 web service實現android與sql server的數據交互

android系統不能直接連接sql server數據庫，需要通過web service實現android與sql server的數據交互。開放性正是Web services的基礎，可以實現跨平臺使用。實現不同的系統之間能夠用“軟件—軟件對話”的方式相互調用，打破了軟件應用、網站和各種設備之間的格格不入的狀態，實現“基于Web無縫集成”的目標。web service的SOAP即簡單對象訪問協議（Simple Object Access Protocol），它是用于交換XML（標準通用標記語言下的一個子集）編碼信息的輕量級協議。SOAP可以運行在任何其他傳輸協議上。開放源碼ksoap2-android-assembly-3.1.0-jar-with-dependencies.jar，就是以此來實現連接并存取數據。

3.2 生命體征各項數據圖表化顯示

通過調用android開放性源碼achartengine-1.1.0.jar包，實現將數據庫中查詢到的生命體征各項數據圖表化顯示。achartengine-1.1.0.jar 用于在android上繪制曲線圖和趨勢圖，它功能強大，支持折線圖、散點圖、柱狀圖、短棒圖等多種圖表。本項目應用其畫折線圖，實現可以查看到病人各項生命體征的變化情況。

系統實現的部分關鍵代碼如下：

//數據圖表化——折線圖，以脈搏收縮壓舒張壓三條線畫一張圖

int[]colors=new int[]{Color.BLUE，Color.GREEN，Color.CYAN}；

PointStyle[]styles=new PointStyle[]{PointStyle.CIRCLE，PointStyle.DIAMOND，PointStyle.TRIANGLE}；

XYMultipleSeriesRenderer renderer=buildRenderer（colors，styles）；

int length=renderer.getSeriesRendererCount（）；

for （int i=0；i

（（XYSeriesRenderer） renderer.getSeriesRendererAt（i））.setFillPoints（true）；

}

//設置折線圖標注

setChartSettings（renderer，"脈搏/收縮壓/舒張壓"，

WebReturnValues.date+"月"，"次/分、mmHg、mmHg"，0，12，20，170，

Color.LTGRAY，Color.LTGRAY）；//center

renderer.setXLabels（12）；

renderer.setYLabels（10）；

renderer.setShowGrid（true）；

renderer.setXLabelsAlign（Align.RIGHT）；

renderer.setYLabelsAlign（Align.RIGHT）；

renderer.setZoomButtonsVisible（true）；

//設置折線圖范圍

renderer.setPanLimits（new double[]{0，31，0，180}）；

renderer.setZoomLimits（new double[]{0，31，0，180 }）；

XYMultipleSeriesDataset dataset=buildDataset（titles，x，

values）；

XYSeries series=dataset.getSeriesAt（0）；

series.addAnnotation（"Vacation"，6，30）；

Intent intent=ChartFactory.getLineChartIntent（context，

dataset，renderer， "脈搏/收縮壓/舒張壓"）；

return intent；

3.3 二維碼生成與掃描

二維碼是用某種特定的幾何圖形按一定規律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數據符號信息的；在代碼編制上巧妙地利用構成計算機內部邏輯基礎的“0”“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息，通過圖像輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理。具有高密度編碼、信息容量大，編碼范圍廣、譯碼可靠性高、成本低、易制作，可引入加密措施等優點。

二維碼技術已廣泛的應用到醫院信息系統中，腕帶上有標識患者身份信息的二維碼。本項目實驗形式按照QRCODE二維碼生成方式生成該二維碼，包含患者住院ID號及醫院加密標識，掃描時調用照相機，通過onPictureTaken函數二維碼圖片處理成位圖，對位圖進行譯碼，按照QRCODE二維碼生成方式解碼成字符型[13]。調用Android開放源碼庫文件google.zxing包，實現二維碼、條形碼的掃描解碼。通過手機客戶端的APP掃描該二維碼即可連接到服務器端數據庫獲得患者生命體征數據，從而提高醫院數據安全性。

4 結論（Conclusion）

本文運用移動開發技術實現了一個基于Android平臺的患者生命體征管理系統，為基層醫院提供一種低成本和較高效率來管理患者生命體征的解決方案，但是目前還存在系統功能不夠完善、實際的應用模式需要進一步驗證等問題有待深入研究。

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作者簡介：

佘陳鳳（1993-），女，本科生.研究領域：醫學信息.

余遠波（1981-），男，碩士，副教授.研究領域：計算機應用.本文通訊作者.