住院病案首頁患者基本信息質控系統設計與實現

潘偉東，胡孔法

（南京中醫藥大學人工智能與信息技術學院，江蘇南京 210023）

0 引言

病案首頁是醫療醫院統計、臨床研究等重要的統計學信息數據來源［1］，是醫院診療過程中最重要的內容，為醫院管理、醫療質量評價、績效考核和醫療決策提供重要依據［2］，對疾病診療起著關鍵作用。住院病人的信息收集與整理非常重要［3］。研究表明，秉持客觀、真實的原則，認真、詳實地填寫病案首頁，可為疾病的診療提供有效、可靠的參考依據［4］。在實際操作過程中，受業務能力、主客觀等因素影響，病案首頁填寫存在不同程度的質量問題，采取積極有效的措施加以改進迫在眉睫［5］。

《國務院辦公廳關于加強三級公立醫院績效考核工作的意見》（國辦發［2019］4 號）指出，要提高病案首頁質量，“三級公立醫院要加強以電子病歷為核心的醫院信息化建設，按照國家統一規定規范填寫病案首頁，加強臨床數據標準化、規范化管理。各地要加強病案首頁質量控制和上傳病案首頁數據質量管理，確保考核數據客觀真實。”

目前，信息技術在醫療領域發展迅猛，醫院信息化建設日趨完善，借助信息技術有利于加強醫院信息化建設，妥善解決病案首頁數據質量管理控制問題［6-7］。趙慧智等［8］以某省住院病案首頁質量現狀為例提出以信息化手段探索評價住院病案首頁質量的方法；陳瓊等［9］提出要加強醫院信息化建設以提升病案首頁質量；鐘慧翔等［10］利用SQL 查詢語句精準查詢數據，對住院病案首頁數據的邏輯正確性和規范完整性進行質控，提高病案首頁質量控制精準性與高效性。以上研究借助信息技術探索了住院病案首頁質控方法，但在數據校驗過程中仍需要大量人力。

本文系統整理病案首頁患者信息校驗規則，基于SpringBoot、SpringMVC、MyBatis、Shiro 等技術，設計并實現住院病案首頁患者基本信息質控系統。系統校驗包括實時校驗與數據庫級別校驗。實時校驗以SpringMVC 表單校驗為主要方式，同時輔以級聯、邏輯校驗等方法對用戶實施錄入與導入病案信息進行校驗；數據庫級別校驗主要運用于數據儲存至數據庫階段，將已制定的校驗規則設置為數據屬性取值范圍與關聯關系等，在數據存儲過程中對數據進行校驗。經過系統校驗，可有效提高住院病案首頁患者基本信息的數據質量，為醫療研究工作提供可靠、有效的數據，初步實現住院病案首頁患者基本信息質量控制自動化。

1 關鍵技術

1.1 SpringBoot

SpringBoot 繼承了Spring 框架原有的特性，將常用的Spring、SpringMVC、data-jpa 等常用框架封裝到一起，隱藏了這些框架的整合細節，實現高效開發，并且通過集成大量的框架解決依賴包版本沖突、不穩定等問題［11-12］。

1.2 SpringMVC

SpringMVC 框架是典型的MVC 架構，它圍繞Servlet 設計，將請求發給控制器，然后通過模型對象、分派器來展示請求結果視圖［13］。其中核心類是DispatcherServlet［14］，它是一個Servlet，頂層是Servlet 接口。

1.3 MyBatis

MyBatis 是一款開源的基于Java 的數據持久層框架［15］，支持自定義SQL、存儲過程以及高級映射。MyBatis免除了幾乎所有的JDBC 代碼以及設置參數和獲取結果集的工作［16］。MyBatis 能夠通過簡單的XML 或注解來配置和映射原始類型、接口和Java POJO（Plain Old Java Objects，普通老式Java 對象）為數據庫中的記錄［17-18］。

1.4 Shiro

Shiro 是當下最常見且易用的Java 安全框架，主要用于執行身份驗證、授權、密碼和會話管理等操作［19］。Shiro 有3個核心組件：Subject、SecurityManager 和Realms［20］。

Subject 即當前與系統交互的任何事物，SecurityMan?ager 管理Shiro 的安全操作，Realm 用于認證和授權，封裝了數據源的連接細節并在需要時提供給Shiro，配置Shiro 時至少需要指定一個Realm［21］。

2 系統設計

2.1 需求分析

住院病案首頁患者基本信息質控系統旨在通過校驗患者基本信息得到規范、完整的住院病案首頁數據，以提升數據質量，便于醫療人員及科研人員分析使用。其中，制定患者基本信息校驗規則是系統核心需求。此外，在開發過程中還應遵循簡潔、易用、安全、穩定的原則，以保證系統用戶體驗、安全性等非功能性需求得到滿足［22］。

以住院病案首頁填寫規范為準則，結合實際填寫情況，制定患者基本信息校驗規則。患者基本信息校驗規則分為基本校驗和邏輯校驗兩大類。

基本信息校驗指對住院病案首頁中常規項目填寫規范校驗，如姓名、出生日期、年齡、國籍、新生兒出生體重、新生兒入院體重、出生地、籍貫、民族、身份證號碼、郵編等數據項。具體規則如表1 所示。

Table 1 Basic verification rules of patient information表1 患者信息基本校驗規則

患者基本信息邏輯校驗指通過各個不同的數據項之間存在的邏輯關系對數據項本身進行校驗。具體校驗規則如表2 所示。

Table 2 Logical verification rules of patient information表2 患者信息邏輯校驗規則

2.2 系統架構設計

本文基于B/S 架構采用MVC 設計模式構建住院病案首頁患者基本信息質控系統，系統架構如圖1 所示。

Fig.1 Quality control system architecture of basic patient information on the first page of inpatient medical record圖1 住院病案首頁患者基本信息質控系統架構

其中，視圖層負責用戶與系統交互和界面展示，如系統的實時校驗界面、數據庫級別校驗反饋界面、校驗報告界面等。控制層負責用戶請求與業務邏輯交互。模型層負責系統中業務邏輯部分，本系統中主要負責病案數據導入、患者基本信息校驗、用戶與權限管理等功能。

2.3 功能模塊設計

住院病案首頁患者基本信息質控系統主要包括患者基本信息校驗模塊、病案數據接口模塊以及用戶與權限管理模塊，如圖2 所示。

Fig.2 Overall functional design of the quality control system for basic patient information on the first page of inpatient medical records圖2 住院病案首頁患者基本信息質控系統整體功能設計

2.3.1 用戶與權限管理模塊

醫療信息的社會關注度較高，同時具有高度的隱私性，用戶使用本系統時需要通過登錄識別用戶權限方能正常使用。用戶與權限管理模塊分為用戶管理與權限管理兩個模塊。

用戶管理主要是由系統管理員對新注冊用戶的資格審核和對已有用戶的賬號、密碼、個人描述、權限等信息管理。

權限管理主要是分配相應的權限給不同用戶［23］，系統用戶分為3 個角色，包括填報用戶、科研用戶和系統管理員。填報用戶具有系統中錄入病案數據以及使用數據庫級別校驗和生成校驗報告等功能；科研人員具有查詢病案數據信息權限；系統管理員負責用戶管理權限。

2.3.2 病案數據接口模塊

在中醫住院病案首頁患者基本信息質控系統中，病案首頁數據經病案錄入流程存入數據庫。用戶在使用住院病案首頁患者基本信息質控系統時，能夠直接將獲取到的住院病案首頁dbf 文件上傳至系統進行解析，隨后系統自動校驗住院病案首頁質量。

2.3.3 患者基本信息校驗模塊

患者基本信息校驗模塊分為實時校驗、數據庫級別校驗和生成校驗報告3 個部分。

實時校驗即在登錄住院病案首頁患者基本信息質控系統填報病案信息時，系統根據已制定的校驗規則校驗實時填報的內容并在前端頁面上及時給予反饋，以此提高病案填寫質量。

數據庫級別校驗即抽取數據庫中住院病案首頁數據，根據已制定的校驗規則對抽取出的內容進行校驗。一方面預防用戶繞過瀏覽器前端頁面的實時校驗；另一方面由于當下各個住院病案首頁填報系統并不相同，所收集到的數據質控程度也不同。

生成校驗報告即在住院病案首頁患者基本信息質控系統數據庫級別校驗后自動生成詳細的校驗報告。報告內容包括系統對每條數據校驗后得出的漏填、錯填和不規范情況，系統根據已制定的校驗規則生成正確、規范的填寫內容，供病案上報人員查漏補缺。

3 系統實現

3.1 系統UI

住院病案首頁患者基本信息質控系統的UI 基于Boot?Strap4 前端框架設計，該框架提供了各種CSS 樣式、數十種Web 組件以及JavaScript 插件，用戶可以自由靈活地調用BootStrap中的內置樣式［24］。BootStrap4 采用12列布局方式，具有極高的兼容性，能夠根據不同尺寸的屏幕調整布局進行適配［25］。本文在系統中配置BootStrap4 的相關文件并添加到相應的前端頁面，達到對前端頁面渲染的效果。

3.2 用戶與權限管理

用戶與權限管理主要由Shiro 技術實現。

使用Shiro 采用基于角色的訪問控制理念，在數據庫中創建用戶、角色、權限3 張基礎表，以及建立用戶與角色多對多關系、角色與權限多對多關系的2 張中間表，以此作為分配、控制用戶的權限信息。Shiro 向Realm 提供用戶的賬號和密碼，由Realm尋找用戶的權限信息并進行認證和授權。

3.3 病案數據接口

導入病案數據dbf 文件，首先需要通過MyBatis 持久層框架對數據進行抽取。在程序中構建病案首頁數據的實體類，將實體類作為程序和數據庫交互的接口，由MyBatis將用戶傳入的參數作為SQL 查詢語句的篩選條件，查詢出相應的病案首頁數據，并將其導出為dbf 文件待使用；然后將獲取到的病案首頁dbf 文件上傳至住院病案首頁患者基本信息質控系統數據庫中，再通過MyBatis 操作數據庫獲得相應的數據進行質量控制。

3.4 患者基本信息校驗

患者基本信息校驗主要分為實時校驗、數據庫級別校驗、生成校驗報告3 個部分。

（1）實時校驗與數據庫級別校驗。實時校驗在前端頁面通過SpringMVC 的表單驗證完成。使用SpringMVC 的注解方式對需要校驗的數據項編寫校驗規則并配置驗證器，在前端頁面輸入數據時調用注解方式編寫的校驗規則即可在前端頁面進行實時校驗。

數據庫級別校驗主要根據基本信息校驗規則通過數據表設計級聯關系、字段檢查，增加數據約束，實現數據存儲校驗。

（2）生成校驗報告。校驗完成后，針對每條數據得出的整份文件存在的漏填、錯填和不規范情況進行統計，在前端頁面利用Echarts 的前端作圖工具生成統計展示。另外，通過前端頁面的高亮方式標記漏填、錯填和不規范的數據項，并根據校驗規則補全漏填的數據項、生成規范的數據項形成修改意見，以便病案首頁數據后續的修正工作，提高病案首頁數據質量。

3.5 系統測試

住院病案首頁患者基本信息質控系統開發完成后，利用白盒測試和黑盒測試方法對系統進行測試，測試環境如下：

服務器配置：操作系統CentOS 7；處理器Inte（lR）Xeon（R）CPU E5-2620 0 @2.00GHz；內存32GB；軟件環境JDK 8、Tomcat 7；數據庫MySQL 5.7。

客戶端配置：操作系統Windows 10；處理器Intel（R）Core（TM）i7-4790 CPU@ 3.60GHz；內存8GB；谷歌瀏覽器。

利用白盒測試方法首先根據源代碼繪制程序流程圖，然后根據流程圖分析系統的代碼結構。在確認系統結構無誤之后，利用黑盒測試方法，設計測試用例對系統主要功能進行多次測試。測試項目如表3 所示。

Table 3 Test items and results表3 測試項目及結果

實際測試中，單用戶登錄系統響應時間小于3s；前端頁面實時錄入、校驗以及校驗反饋的提示內容無明顯延遲；單用戶退出系統響應時間小于1s。測試結果表明，住院病案首頁患者基本信息質控系統初步實現對住院病案首頁的自動化校驗，能夠有效提升住院病案首頁質量。

4 結語

本文在深入研究住院病案首頁數據情況后，整合了患者基本信息校驗規則，設計并開發了住院病案首頁患者基本信息質控系統。該系統能夠輔助填報人員更規范地填寫與整理病案，對采集的病案首頁數據進行校驗；生成校驗報告，對后續病案首頁數據規范填報提供幫助，有利于提高病案首頁數據質量。但系統還存在不足，如僅根據已知的邏輯規則對住院病案首頁數據進行校驗，校驗內容較為簡單，對住院病案首頁潛在的、復雜的校驗規則無法進行有效校驗。后續將利用數據挖掘方法設計住院病案首頁質控規則發現算法，探索住院病案首頁中蘊含的潛在質量控制規則，完善住院病案首頁質量控制規則，改善質量控制效果。