基于NFC的鄉村智慧醫療系統設計

基金項目：2023年南通市社會民生科技計劃項目；項目編號：MS2023062。

作者簡介：朱亞麗（1987—），女，講師，碩士；研究方向：嵌入式系統與物聯網。

摘要：隨著鄉村振興戰略的實施，數字鄉村建設如火如荼地進行著，鄉村醫療系統的數字化改革是大勢所趨。傳統的鄉村醫療系統存在“看病難、看病煩”的缺點，迫切需要一種全新的，更加智慧、便捷的智慧醫療系統。文章充分利用近場通信（NearFieldCommunication，NFC）技術的特點，將其應用于智慧醫療系統，提出了一種全新的智慧醫療系統架構，智能終端代替傳統的病歷，自主支付。該系統能夠為大眾提供快捷的醫療信息分享與查詢、準確的診斷治療以及全天候的信息服務。經過驗證，該系統是可行的。

關鍵詞：NFC；智慧醫療系統；智能終端

中圖分類號：TP311文獻標志碼：A

0引言

隨著鄉村人口老齡化加速，慢性疾病高發，多重疾病負擔并存，農村居民健康需求不斷增長，鄉村醫療衛生服務體系發展不平衡不充分問題依然突出。鄉村醫療衛生健康發展是鄉村振興的重要保障，但受限于醫療資源的整體短缺與分布不均，在廣大鄉村，基層醫療服務體系相對薄弱，仍然面臨著診斷難、用藥難、信息化水平差、公共衛生人員服務不足等痛點［1］。隨著“互聯網+”理念的提出，各行各業都嘗試著數字化轉型，物聯網、云計算、大數據等技術的發展為傳統行業數字化轉型提供了可能。傳統的醫療服務系統已經不能滿足需求，要夯實鄉村振興的健康基石，數字化的醫療系統建設迫在眉睫［2］。

NFC技術是在Android智能終端已經普及的技術，能夠為終端用戶提供更加安全、快捷的信息交互［3］。本文以NFC技術為基礎，設計了一個基于NFC技術的鄉村智慧醫療系統。該系統由3部分組成，智能終端App、智慧醫療服務平臺（醫院端）和智慧醫療中心服務器。NFC技術的應用保證了該系統用戶病歷信息傳輸的安全性，實現了用手機、平板等智能終端來代替病歷本傳統就醫媒介，將醫療信息查詢、病歷存儲、信息反饋、費用支付等多個功能集成在智能終端側，大大縮短了患者的就醫時間，實現了醫療信息分享，促使醫療系統發展更加智能化，透明化。

1鄉村智慧醫療系統架構

基于NFC的鄉村智慧醫療系統主要由智能終端App、智慧醫療服務平臺（醫院端）和智慧醫療中心服務器組成。系統架構如圖1所示。

智能終端App安裝在Android智能終端上，患者可以通過智能終端App登錄鄉村智慧醫療系統。該App實現了存儲患者病歷信息、查詢醫療信息、醫療費用智慧支付、診后反饋等功能。

智慧醫療服務平臺部署在醫院，醫生可通過智慧醫療服務平臺查看患者的病歷信息。患者在就醫之前將病歷信息通過NFC上傳到智慧醫療服務平臺，醫生查看病歷信息、做出診斷、撰寫新的病歷、開具費用。

智慧醫療中心服務器存儲所有患者的病歷信息以及患者就醫診療效果的反饋。為了給患者在使用智能終端App進行醫療信息查詢時推送最合適、最準確的查詢結果，中心服務器采用大數據和數據挖掘技術，對患者的病歷信息數據進行處理。

系統的3個模塊數據交互流程如圖2所示。

2數據安全性處理

患者在就醫過程中會傳輸病歷數據，病歷數據的泄露和濫用可能對患者的個人隱私和醫療安全帶來嚴重的影響，因此在傳輸過程中要保證病歷數據的完整性、保密性和不可抵賴性。本文使用MD5信息摘要算法保證數據的完整性［5］，使用非對稱算法RSA保證數據的保密性和不可抵賴性［6］。

MD5信息摘要算法是把任意長度的字符串變換成固定長度（通常是128位）的十六進制字符串。對于一個病歷數據M，先通過MD5算法加密成數據MD，將病歷數據M和加密數據MD打包發送。接收方接收到數據后解包，通過MD5算法對原始病歷數據M進行加密為MD′，將MD′和MD比較，如果一致，說明病歷數據在傳輸過程中未被破壞，如果不一致，說明病歷數據在傳輸過程中完整性被破壞。

非對稱算法RSA使用2個不同的密鑰，公鑰（PK）和私鑰（SK）［6］。通信時，發送方與接收方各自擁有一對密鑰（公私密鑰對），PK是公開的，SK是需要保密的。在傳輸病歷數據時，發送方首先用發送方SK對MD（MD5算法加密后的病歷數據）加密，得到KMD，再使用接收方PK對原始病歷數據M和KMD加密得到可發包Z。接收方接收到包Z′，使用接收方的SK對Z′解密，得到M′和KMD′，使用MD5算法對M′加密得到MD1′，使用發送方PK對KMD′解密得到MD′，比較MD′和MD1′，確認是否一致。如果確認一致，接收方把Z′用接收方的SK加密之后返回給發送方。發送方收到數據后確認接收方已經收到原始病歷數據M，保證了M的完整性、保密性和不可抵賴性。

3功能實現

31智能終端App實現

智能終端選用的是具有Android操作系統且內嵌有NFC芯片的設備。智能終端App開發使用Java語言編寫，包括我的病歷、醫療信息檢索、智慧支付和可穿戴設備4個模塊。

311我的病歷

“我的病歷”模塊主要存儲患者就診的病歷信息和可穿戴設備采集的健康數據。通過這個模塊，患者在就醫時可以將病歷數據和可穿戴設備采集的數據一鍵上傳到智慧醫療服務平臺，電子病歷取代了傳統的紙質病歷，醫生在看診時無需再翻閱紙質病歷，節省了時間，也避免了既往病史的遺漏。就醫之后可以通過該模塊上傳診療效果反饋。

312醫療信息檢索

鄉村地區醫療資源匱乏，優質的醫療資源大多集中在大城市，而且鄉村以老年人居住為主，他們對醫療資源不太熟悉。為了避免盲目就醫，患者可以通過“醫療信息檢索”模塊進行醫療信息的檢索，根據“癥狀”“醫生”“醫院”3種模式進行檢索。智慧醫療中心服務器根據檢索的內容對數據庫里已有數據進行大數據處理，將其他患者反饋排名靠前的醫療信息推送給患者，方便患者選擇合適的醫院、科室和醫生，節省就醫時間。

313智慧支付

“智慧支付”模塊用于診療費用的支付。醫生診斷完畢后，在智慧醫療服務平臺端將重新撰寫的病歷通過NFC模塊發送給患者，患者在智能終端就可以通過NFC完成支付。傳統就醫時，患者需要在掛號繳費處完成繳費，使用終端側NFC支付不僅節省了時間而且更加安全。

314可穿戴設備

當前處于亞健康的人越來越多，很多疾病趨于年輕化，通過可穿戴設備做好預防與監測很有必要。可穿戴設備通過傳感器采集心率、血壓、睡眠等數據并且上傳至智能終端，智能終端實時監測與分析。當有數據異常時，可以通過“通知”提醒患者關注，嚴重時就醫，給患者提供24小時的醫療監護。就醫時，將可穿戴設備采集的數據和病歷一起發送至智慧醫療服務平臺，醫生可參考平時的健康數據做出更準確的醫療診斷。

32智慧醫療服務平臺實現

智慧醫療服務平臺外接NFC模塊，部署在醫院端，為醫生提供可視化的界面，使用C#語言進行界面的設計。醫生通過智慧醫療服務平臺查看患者發送過來的病歷信息，撰寫新的病歷信息，并將病歷信息通過NFC模塊發送給患者，同時也發送給智慧醫療中心服務器。

33智慧醫療中心服務器實現

智慧醫療中心服務器使用Tomcat服務器，數據庫為MySQL。中心服務器通過數據庫存儲患者個人信息、病歷信息和治療效果的反饋消息。中心服務器既與智慧醫療服務平臺交互，也與智能終端側交互。

智慧醫療中心服務器接收來自醫院端的信息，將其解析后存入患者對應的賬號。通過對大量患者病歷數據以及他們對治療效果反饋數據的挖掘分析，當患者根據癥狀、醫生、醫院對該平臺下的所有信息進行查詢和檢索時，為患者提供合適的醫療信息。解析出醫院端發過來的支付信息并將支付信息推送到患者的智能終端進行支付信息確認，在用戶確認支付后，智慧醫療服務器與銀行服務器端進行交互來完成轉賬，并給醫院端支付完成的反饋。

4系統測試

系統測試按照以下6個步驟完成：

（1）患者在接受診療前，將自己的病歷信息以及可穿戴設備信息發送到醫院端智慧醫療服務平臺；

（2）醫生在查看患者的所有病歷信息以及可穿戴設備數據后，為患者做出診斷，并將新的病歷信息以及本次診療的支付信息發送到患者的智能終端上；

（3）醫生在查看患者的所有病歷信息以及可穿戴設備數據后，為患者做出診斷，并將新的病歷信息以及本次診療的支付信息發送給智慧醫療中心服務器上；

（4）中心服務器根據支付信息的內容（主要是支付金額），向患者進行確認；

（5）患者確認本次支付；

（6）中心服務器在完成支付后，向醫院端進行反饋，確認支付完成。

圖3（a）為鄉村智慧醫療系統App中存儲的病歷列表。點擊“胃炎”可以查看該病歷的詳細信息，如圖3（b）所示。點擊下方的星狀條可以對治療效果以及醫生、醫院做出評分，該評分會提交到智慧醫療中心服務器。其他患者進行醫療信息查詢時，如圖3（c）所示，中心服務器的推送結果將參考其他用戶的反饋評分。

當患者將病歷信息以及可穿戴設備數據經NFC發送到醫院端智慧醫療服務平臺后，醫生可以點擊查看患者的病歷信息以及可穿戴設備數據，如圖4（a）所示。醫生參考這些數據給患者做出更加精準的診斷并且為患者撰寫新的病歷，如圖4（b）所示，病歷信息（包含診斷費用）會同時發送到患者的移動終端和中心服務器上。中心服務器在收到新的病歷后，會推送至患者的移動終端進行支付確認。

經過驗證，該系統是可行的，能夠為患者提供病歷存儲、信息查詢、醫療費用支付為一體的智慧醫療服務，可以有效提高患者的就醫體驗，節省患者就醫時間，為患者提供更優質的醫療信息，同時能夠促進鄉村醫療信息化的發展。

5結語

本文為基于NFC的鄉村智慧醫療系統提供了一個切實可行的系統框架。該系統可以實現患者之間的醫療資源、醫療信息共享，給患者就醫帶來了便利，同時也能有效地提高鄉村醫療衛生系統的服務質量。通過驗證，系統架構可行，具有便捷、方便、安全的優點，可以減輕患者、醫務人員的勞動強度，具有一定的實用價值。

參考文獻

［1］劉喜梅.用數字化體系筑牢鄉村振興健康基石［N］.人民政協報，2022-04-06（005）.

［2］唐裕婷.數字化轉型下的區域醫療協同平臺信息系統設計與實現［J］.信息與電腦（理論版），2022（4）：168-170.

［3］楊妍玲.基于NFC技術的手機移動支付安全應用研究［J］.現代計算機（專業版），2015（20）：56-60.

［4］任喬川.云輔助醫療物聯網數據安全傳輸與共享系統研究與實現［D］.西安：西安建筑科技大學，2023.

［5］施友安.內部網絡數據安全傳輸技術的應用［J］.電子技術，2023（2）：204-205.

［6］王玉蘋.論計算機網絡安全中數據加密技術的應用［J］.電腦編程技巧與維護，2023（10）：166-169.

（編輯王雪芬）