基于MVC模式的Web醫療設備租賃系統應用

陳旭創，潘遠文，王肖文，程捷（通信作者）

佛山市第一人民醫院設備科 （廣東佛山 528000）

醫療設備種類、數量繁多，特別是對于如何提升不同科室同種設備的使用效率、如何將醫院的共有設備配置做到最優化是現行的設備管理方面的難題。處于探索階段的設備租賃管理工作成為解決以上問題的方法之一，而此工作需要一個功能隨時更新、I/O交互的實時管理系統，該系統能夠根據需要調整和改變顯示的內容，且用戶界面與計算模型相獨立，而其中結構組織模型最好的選擇即MVC。

MVC模式[1]為Web應用開發的高效設計模式，現主要探索研究一種有效的設備最優化配置方法，并通過結合當前網絡科技應用，研究一套能最優化設備配置、提高醫療設備使用效率的Web應用[2]管理系統。

1 MVC模式的基本原理及優勢

1.1 MVC模式的基本原理

MVC模式指將一個應用的輸入、處理、輸出流程按照model、view、controller的方式進行分離，分為3個層。（1）視圖（view）層：即用戶交互視圖。（2）模型（model）層：即業務流程/狀態的處理以及業務規則的制定。（3）控制（controller）層：即從用戶接收請求，將model與view匹配在一起，共同完成用戶的請求。

1.2 MVC模式的優勢

采用MVC模式進行軟件開發，其優勢為：（1）在模型運行時，同時建立和使用多個視圖；（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）有利于應用的維護和擴充。

2 最優化設備配置方案研究

根據我院在共有設備使用效率管理方面的要求，本研究通過對醫療設備管理系統跟蹤、統計2016、2017、2018年各科室共有設備年度工作量，得出最優設備配置方案，不同的設備管理呈現出不同的最優配置模型。院內的共有設備分別指監護儀、呼吸機、注射泵、病床等，現主要研究監護儀最優化配置模型，其他設備所使用的方法類似。

依據我院各個科室監護儀的年度使用時間研究、調整監護儀的利用率，最終得到一個最優的配置方案。具體操作是將監護儀設備利用率低于30%的科室信息整體調出，作為可租借設備接入租賃[3-5]系統資產統一管理，接入系統后，由工程師及臨床人員共同協作，及時將此部分監護儀做好使用前準備工作，并將系統狀態更新至備用狀態，當臨床科室需要租借設備提出申請時，系統將已經處于備用的設備進行調配，辦理相關租借手續后方可借出；而利用率高于30%的列入下一年繼續跟蹤，如此循環，使每個科室的監護儀使用率達到最大化。

進行基本統計、建立數學模型，按照每天每臺設備的使用時間為7 h計算，設每個科室的現有的設備數量為n，每臺設備的工作量為Xi （i = 1 … n），監護儀的工作量應考慮血壓監測、血氧監測、心電監測3個項目均是分開錄入，某科室該設備的年度理論總工作量為Y，數據庫獲取的年度實際總工作量為Yt，實際年度平均每臺該設備的平均工作量為X。

假設，設備的使用效率為E，則有：

平均工作量X=Yt/（3+n）；

設備使用效率E=X/Y×100%。

將從數據庫提取的2016年數據進行預處理，包括剔除邊緣科室、特殊科室、中央監護系統等，計算出使用效率并劃分等級，處理后的數據見圖1。

圖1 2016年各科室監護儀使用數據

將使用率低于30%的科室調出作為重點研究對象，并將該科室監護儀信息整體調出，接入租賃系統的作為備用設備，將目前的設備數作為其最優化配置設備數，并在原有基礎上減少1臺。經過1年的使用，再收集2017年被選設備的使用數據并進行比較、判斷設備使用率的變化，如果使用率提高說明低設備數的配置適合該科室；如果使用率降低，需要再調走1臺設備。使用1年并收集2018年的設備使用數據，如此循環直至每個科室的監護儀設備數量達到最優狀態。

設備最優化配置處理流程見圖2。

圖2 設備最優化配置處理流程

經過跟蹤，以我院2017、2018年的監護儀使用時間數據為依據（圖3），排除只有單臺設備的特殊科室，分析數據得出結論：使用效率總體出現一定的上升趨勢，表現良好，能夠達到預想的效果。

由于數據來源的有限性，現實條件的變化較大，本研究通過采用動態的數據分析模式，先獲取我院監護儀數據，排除設備使用率良好的科室，并將所得到的數據進行預處理、動態跟蹤及統計分析，提出最優化的設備配置方案。具體配置方案是乳腺腫瘤內科6臺、胃腸腫瘤內科4臺、頭頸乳腺放療科2臺、鼻咽放療一科2臺、小兒外科3臺、骨一區5臺、產前6臺，總體使用率均出現了較理想的提升，但是麻醉科的設備數量較多，且因科室特殊性仍需要進一步跟蹤分析。

圖3 使用率統計結果數據

3 系統的設計

依據MVC的設計思想，MVC軟件系統設計的第一步是根據Web應用需求，構建應用系統的MVC模型。前提是充分了解用戶需求，本研究所描述的應用實例是一個關于醫院醫療設備租賃項目的軟件系統開發應用研究。開發該系統的主要目的是將醫院各科室共有醫療設備進行合理的資源配置，使得每個科室共有設備的擁有量處于最優的配置狀態。

3.1 Web應用的需求分析

通過對臨床科室共有設備的需求量進行深入調查分析，歸納出該設備租賃系統主要應包括如下功能（圖4）。（1）臨床設備租借服務功能：在院內網以Web形式為有需要租借設備的臨床科室提供服務，主要包括臨床科室登錄、租借設備資源檢索、填寫設備租借申請單、設備租借進度顯示、設備租借統計分析等模塊。（2）后臺模型管理控制功能：為設備管理員進行全院可租借設備信息接入、模型錄入，實時更新設備租借狀態、年度統計分析、租借設備數控制、租借進程控制、租借進度跟蹤等模塊。

圖4 醫療設備租賃系統架構

3.2 數據庫設計

依據系統的功能需求，系統管理的主要實體是醫療設備資源實體，采用數據庫設計原理得出數據庫的概念模型（ERD），主要部分見圖5。

圖5 數據庫的概念模型

由此轉換的關系主要包括租借設備信息（rental dev info）、設備附件信息（dev annex info）、已發布設備信息（upload dev info）、資源發布申請（ask for dev）等。數據庫表頭包括設備名稱（name）、設備類型（class）、使用年限（year of use）、設備狀態（status）、設備編號（number）、發布時間（time）、設備附件1（appendix 1）等。

3.3 系統模型構建

基于MVC的基本思想，通過用數學模型表示MVC系統：

System =（M，V，C，R）；

C=（C1，C2，C3，……，Ci）；

M=（M1，M2，……，Mj）；

V=（V1，V2，V3，……，Vk）；

Request=（R1，R2，……，Rl）；

System表示實際的應用系統；如前所述M、V、C表示model、view、controller；Request表示系統中用戶請求的集合，其將M、V、C聯系成一個有機整體。

依照該數學模型，將確定的醫療設備租賃系統的功能進行分層，得到系統的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）將數據庫以及對數據庫的邏輯處理分離到M集合，則數據庫的連接處理、數據檢索（包括租借設備的分類檢索、簡單檢索、高級檢索）邏輯以及數據更新（包括科租借設備資源導入等）邏輯均被歸屬到M集合；（3）用戶各種請求的接受處理并轉化為對相應業務邏輯的調用，將業務邏輯的處理結果返回給相應的頁面顯示，控制流程則交由控制（controller）層完成。

圖6 醫療設備租賃系統MVC模型

4 于JSP開發中應用MVC模式——Web應用的實現

系統的MVC模型建好后，即可以選用JSP、Servlets和JavaBeans 3件套進行程序開發。

4.1 3件套的有機結合

JSP + Servlets + JavaBeans是 MVC 模式在 JS 開發中的應用典范，3者通過有機結合可以很好地實現MVC模型的系統功能。（1）model數據層：封裝于JavaBeans組件（即Java類）中。（2）view視圖層：由JSP負責處理頁面表示。（3）controller控制層：Servlets接受用戶的輸入及動作，并調用相應的JavaBeans組件，處理后交由相應的JSP頁面程序表示。

4.2 Web應用的實現

圖6清晰展示出醫療設備租賃系統[6-7]的功能結構，系統功能的實現主要依靠3件套與MVC模式之間良好的映射關系，最后將系統中model層的各處理邏輯用相應的JavaBeans組件來實現，數據庫我們采用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求。

5 小結

基于MVC模式開發的醫療設備租賃系統其數據層、業務邏輯處理層與數據表示層清晰分離，提高了開發效率，且系統投入使用后的維護過程相對簡單。醫院運行該系統后基本能夠實現院內醫療設備調配的實時狀態更新、控制，并逐步完善最優化設備配置數，有效降低醫療設備的閑置率，提升各科室設備的使用率，對醫院醫療設備管理、效益起到促進作用。