慢性病健康監(jiān)護(hù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)及初步實(shí)現(xiàn).pdf

1、慢性非傳染性疾病簡稱慢性病，具有病情長、預(yù)后差、伴有并發(fā)癥，生活質(zhì)量差等特點(diǎn)，雖其發(fā)病率、致殘率、死亡率極高，但仍是可防可控的，重點(diǎn)在于:如何使病人長期保持病情的動(dòng)態(tài)平衡和身體的生理平衡，并在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)給予及時(shí)有效的救治。國內(nèi)外已有針對個(gè)人健康的監(jiān)護(hù)產(chǎn)品和系統(tǒng)面市，這些產(chǎn)品主要側(cè)重于對心電、血氧、血壓或血糖等單一生理指標(biāo)的監(jiān)測，并分別進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。以此為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)由于忽視了各指標(biāo)間的內(nèi)在聯(lián)系，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)必不利于資源整合和分析評(píng)估。同

2、時(shí)，由于我國醫(yī)療信息化產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，整個(gè)行業(yè)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)極其混亂，難以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互，這勢必不利于健康監(jiān)護(hù)的長期發(fā)展。國內(nèi)外研發(fā)機(jī)構(gòu)已意識(shí)到現(xiàn)有監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中存在的種種問題，開展了多方面研究。其中，鄒娜等人提出在數(shù)據(jù)庫層面改進(jìn)現(xiàn)有存儲(chǔ)管理模式，對數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘;王海舜等人提出使用HL7和XML技術(shù)來實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)間的信息交換與集成，對異構(gòu)健康數(shù)據(jù)共享提供了思路; Martin S等人提出了基于多生理參數(shù)的智能報(bào)警算法提高監(jiān)護(hù)結(jié)

3、果準(zhǔn)確性，并在不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的基礎(chǔ)上取得了較好效果?？梢?，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)化、結(jié)果準(zhǔn)確化必將成為健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)先進(jìn)研究和發(fā)展的趨勢。
　　 本研究設(shè)計(jì)了包括生理參數(shù)采集端、手機(jī)終端、平板終端、健康監(jiān)護(hù)平臺(tái)一套完整的健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其中，生理參數(shù)采集端包括便攜測量終端和家用監(jiān)護(hù)儀，用來實(shí)現(xiàn)健康數(shù)據(jù)的采集，手機(jī)終端和平板終端用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的臨時(shí)存儲(chǔ)和中轉(zhuǎn)，健康監(jiān)護(hù)平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)健康數(shù)據(jù)的接收、管理、分析。本研究主要涉及健康監(jiān)護(hù)平臺(tái)的設(shè)

4、計(jì)，以每個(gè)患者為數(shù)據(jù)庫管理的基本單元，深入挖掘個(gè)人關(guān)聯(lián)，跟蹤個(gè)人演進(jìn)，提出了對多指標(biāo)健康數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合動(dòng)態(tài)分析的方法，最終得出代表患者健康狀態(tài)的健康指數(shù)，提高監(jiān)護(hù)評(píng)估的準(zhǔn)確性，采用國際上廣泛應(yīng)用的HL7標(biāo)準(zhǔn)，在Web監(jiān)護(hù)平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)的HL7規(guī)范化。因此，在架構(gòu)設(shè)計(jì)方面，將健康監(jiān)護(hù)平臺(tái)劃分為數(shù)據(jù)管理、分析評(píng)估和HL7標(biāo)準(zhǔn)化三個(gè)部分。在技術(shù)選取方面，健康監(jiān)護(hù)平臺(tái)采用B/S的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，硬件環(huán)境采取租用的虛擬主機(jī)進(jìn)行搭建，開發(fā)技術(shù)則采用As

5、p.Net，以C#作為開發(fā)語言，用(Ⅱ)S搭建Web服務(wù)器，通過Microsoft SQL Server對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理和維護(hù)，選用Visual Studio2010作為開發(fā)工具，用HL7標(biāo)準(zhǔn)來對健康監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化。同時(shí)針對Visual Studio在界面設(shè)計(jì)方面的相對弱勢，引入了Silverlight4.0、MsChart控件來豐富用戶體驗(yàn)，而HL7接口引擎部分采用了C/S架構(gòu)，以保證數(shù)據(jù)的安全保密性，建立了以健康知識(shí)、健康數(shù)據(jù)、

6、用戶資料、健康評(píng)估信息為主要內(nèi)容的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)管理是對健康監(jiān)護(hù)平臺(tái)所有可能涉及到的數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，基于對健康信息管理與服務(wù)系統(tǒng)的分析和規(guī)劃，在健康平臺(tái)端建立15張關(guān)系數(shù)據(jù)表。按照要實(shí)現(xiàn)的功能，將其分為以下四個(gè)模塊:用戶信息管理模塊、健康信息管理模塊、健康教育管理模塊和系統(tǒng)信息管理模塊。數(shù)據(jù)管理是監(jiān)護(hù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為分析評(píng)估提供軟硬件環(huán)境和所需數(shù)據(jù)，而分析評(píng)估算法的準(zhǔn)確性和精確度會(huì)直接影響到監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的整體性能，是評(píng)判一個(gè)健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)好壞

7、的重要指標(biāo)。因此設(shè)計(jì)此模塊實(shí)現(xiàn)對病人健康狀態(tài)的評(píng)估，分為動(dòng)態(tài)閾值算法和分析評(píng)估算法兩部分。
　　 在閾值設(shè)置方面，國內(nèi)一般都是參考國家標(biāo)準(zhǔn)，不加處理直接使用。但國家標(biāo)準(zhǔn)是基于全國范圍內(nèi)的平均值，而具體到每個(gè)病患，都會(huì)有一定范圍的波動(dòng)。因此，本研究以國家標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，提出一種自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)閾值算法。通過對誤報(bào)警數(shù)據(jù)、正常數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù)的加權(quán)求和，來更新每個(gè)病患的報(bào)警閾值。如果閾值設(shè)置的與病人的實(shí)際閾值有較大出入，通過逐步更新，報(bào)警閾值

8、將與病患真實(shí)閾值逐步趨于一致，更符合病患的生理特點(diǎn)。健康數(shù)據(jù)評(píng)估是基于系統(tǒng)中設(shè)置的閾值，對用戶的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，評(píng)估出用戶當(dāng)前的身體狀態(tài)。本研究借鑒了社會(huì)醫(yī)學(xué)中的健康危險(xiǎn)因素評(píng)價(jià)(HRA，Health Risk Factor Appraisal)這一概念，但是，健康危險(xiǎn)因素(HRF，Health Risk Factor)最終要與所在區(qū)域內(nèi)的平均HRF作對比，才能最終確定病人的健康狀態(tài)，由于本系統(tǒng)以監(jiān)護(hù)病患為基本單元，為了更準(zhǔn)確地

9、對用戶進(jìn)行健康評(píng)估，提出健康指數(shù)(HI，Health Index)來代替HRF，并將對比對象從某區(qū)域內(nèi)的平均HRF變?yōu)閭€(gè)人歷史閾值，實(shí)現(xiàn)更貼合用戶自身特點(diǎn)的分析評(píng)估算法。在正常狀況下，用戶的各項(xiàng)生理參數(shù)均處于正常范圍之內(nèi)，健康指數(shù)為0，表示用戶的健康狀況良好。當(dāng)用戶出現(xiàn)異常時(shí)，健康指數(shù)會(huì)大于0，并且用戶的危險(xiǎn)程度與健康指數(shù)成正比，并且可以通過對健康指數(shù)大于0的生理參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析，判斷監(jiān)護(hù)病人的異常原因，方通知醫(yī)院相關(guān)科室提前做準(zhǔn)備，為健

10、康救護(hù)贏得時(shí)間，盡量增加病人得到及時(shí)救治的可能性。
　　 目前解決異構(gòu)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享的技術(shù)手段中，有兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。一是HL7標(biāo)準(zhǔn)，它最早起源于美國，是醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的電子數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，本研究采用其最新的HL7 V3版本。HL7標(biāo)準(zhǔn)主要定義了數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)格式及通信協(xié)議，其中HL7消息的構(gòu)建和解析是實(shí)現(xiàn)異構(gòu)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的關(guān)鍵技術(shù)之一。另一關(guān)鍵技術(shù)XML，是一種可定義描述對象結(jié)構(gòu)的元語言，用XML技術(shù)描述的數(shù)據(jù)對象被稱為XM

11、L文檔，XML文檔的結(jié)構(gòu)由XML Schema進(jìn)行描述。HL7V3消息支持XML格式描述，通過XML Schema對文件結(jié)構(gòu)的預(yù)定義，既可以實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間對于交換數(shù)據(jù)的語法、語義認(rèn)知的統(tǒng)一，又能對XML進(jìn)行驗(yàn)證。數(shù)據(jù)交換雙方擁有共同的XML Schema，是異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)互通的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)HL7接口引擎實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換。對HL7數(shù)據(jù)交互過程，可進(jìn)行如下描述：⑴消息的請求者(HIS)調(diào)用HL7借口引擎，根據(jù)HL7 Schem

12、a，對請求的信息進(jìn)行編碼，形成標(biāo)準(zhǔn)化XML文檔;⑵通過Internet、3G、WiFi等多種方式將XML文檔發(fā)送到監(jiān)護(hù)平臺(tái);⑶在監(jiān)護(hù)平臺(tái)設(shè)計(jì)HL7引擎接口，采用C/S模式，分成HL7代理和HL7服務(wù)端兩個(gè)部分， HL7代理在平臺(tái)前置機(jī)上運(yùn)行，周期性的讀取上傳的XML文檔，將數(shù)據(jù)封裝成標(biāo)準(zhǔn)的HL7消息后傳送到HL7服務(wù)器，HL7服務(wù)端監(jiān)聽并接受來自HL7代理的HL7消息，對其進(jìn)行解析;⑷將解析后的健康信息后存入健康監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)庫。
　　

13、 本文提出了目前較為切合實(shí)際需求的慢性病健康監(jiān)護(hù)方案，最終設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了包括健康數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)、分析評(píng)估、醫(yī)患互動(dòng)交流、預(yù)約咨詢、醫(yī)囑下發(fā)等多功能在內(nèi)的健康監(jiān)護(hù)平臺(tái)。該設(shè)計(jì)方案貼近醫(yī)患使用習(xí)慣、操作方便，符合實(shí)際監(jiān)護(hù)要求。對于健康監(jiān)護(hù)的評(píng)估分析，通過對模擬數(shù)據(jù)的測試，閾值算法較好的適應(yīng)了病人的閾值波動(dòng)，在長時(shí)間的監(jiān)護(hù)之后，相對于國家標(biāo)準(zhǔn)閾值，基于監(jiān)護(hù)病人自適應(yīng)閾值的監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確度更高，表明本分析評(píng)估算法是確實(shí)可行的。在數(shù)據(jù)共享方面，預(yù)留

14、了HL7接口，為以后與HIS等信息系統(tǒng)的交互打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在研究過程中仍然存在問題:在健康評(píng)估方面，以健康指數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)的測量方法正確率有待提高，算法有待進(jìn)一步改進(jìn)，相關(guān)參數(shù)的設(shè)定需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步修正;在數(shù)據(jù)共享方面，由于硬件環(huán)境的限制，對數(shù)據(jù)共享的測試暫時(shí)未能實(shí)現(xiàn)，需要搭建硬件環(huán)境，對HL7標(biāo)準(zhǔn)下的數(shù)據(jù)共享工作進(jìn)行測試。此外，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對健康監(jiān)護(hù)提出了新的要求。健康評(píng)估不應(yīng)作為健康監(jiān)護(hù)的終結(jié)點(diǎn)，應(yīng)該以健康評(píng)估為基礎(chǔ)，繼續(xù)開

15、發(fā)健康預(yù)測等下游功能，并為慢性病、社會(huì)學(xué)等研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ);在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，一個(gè)人一天的監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)就可以達(dá)到數(shù)十MB甚至上百M(fèi)B，隨著用戶的增多，數(shù)據(jù)量有可能達(dá)到TB甚至PB級(jí)，因此，對多用戶、海量數(shù)據(jù)的管理是本課題以后的一個(gè)難點(diǎn)，可以考慮利用日益成熟的云技術(shù)來解決。本文設(shè)計(jì)的健康監(jiān)護(hù)平臺(tái)在HL7標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)庫管理、健康評(píng)估等方面提出了新的思路，對健康監(jiān)護(hù)產(chǎn)業(yè)有較好的借鑒意義，隨著健康監(jiān)護(hù)的不斷發(fā)展，HL7標(biāo)準(zhǔn)和XML技術(shù)的逐步成熟，數(shù)據(jù)