基于云平台的糖尿病院后健康监测管理系统

曾小华，郭文明，朱旭阳，蔡荣杰，杨小燕，刘红梅

基于云平台的糖尿病院后健康监测管理系统

曾小华，郭文明，朱旭阳，蔡荣杰，杨小燕，刘红梅

目的：解决2型糖尿病患者出院后体征监测数据的存储再利用问题，方便医生查阅和家庭跟踪。方法：利用移动网络、蓝牙和云技术，开发设计由云客户端和云服务器端组成的基于云平台的糖尿病院后健康监测管理系统。结果：与传统2型糖尿病患者出院后的诊治模式相比，该系统实现了患者在家就能通过智能客户端完成自我监测数据的上传存储、紧急呼救和复诊预约等，减少了往返医院的次数，明显缩短了诊治时间，方便了医生调阅历史监测数据和异常及时干预。结论：该系统的实现大大提高了2型糖尿病患者的院后诊治效率，在未来个人移动医疗领域具有广阔的应用前景。

2型糖尿病患者；云平台；院后继续医疗；及时干预

0 引言

糖尿病是严重威胁人类健康的世界性公共卫生问题[1]。目前，我国已位于世界糖尿病大国行列，糖尿病患者将近9 200万人，而确诊为2型糖尿病的患者占糖尿病患者的90%以上[2]，其病程长、预后差，常伴有并发症。加强对糖尿病患者的管理和教育，对其出院后血糖、血压、体质量等体征进行日常监测，以及用药情况等进行长期跟踪提醒、定期随访和个性化指导，发现异常及时干预，能帮助患者更有效地自我管理、控制血糖，对减轻或延缓并发症的发生具有极其重要的意义[3]。

智能手机技术的推广应用引起了众多医疗厂家和研究机构的关注，有各种形式的设计问世[4-7]，国内也出现了很多糖尿病管理应用程序（application，APP）。然而这些软件只是将医学保健书籍中的一些方案或者知识机械地移植到移动设备中，产品功能相对单一、零散，对患者的健康指导意义不强，缺乏家庭健康跟踪、专业的医疗指导和医患互动；并且血糖仪等厂商都伴随着自己的产品装配各自的记录软件，仅仅记录一堆枯燥的数据，无法真正解决患者的需求；已确诊的2型糖尿病患者出院后（简称“院后”），传统治疗模式需要往返医院进行血糖等体征检查和面对面会诊沟通，且大多缺少延伸到其出院后的家庭跟踪、随访等继续治疗，加速了病情的恶化及并发症的发生，因此改进传统的糖尿病诊治模式显得十分重要。而基于”智能手机+移动终端”的移动医疗健康技术的发展趋势[8]，建立医生和患者间更密切、更有效的管理体系，达到糖尿病患者的个体化管理，从而实现患者健康从被动走向主动的自我管理模式，能提高医疗效率、降低医疗成本[9-10]。综合上述背景并借鉴物联网技术在远程医疗系统和云技术在区域医疗信息化中的应用[11-12]，开发设计由云客户端和云服务端构成的基于云平台的糖尿病院后健康监测管理系统，以“人-机-人”模式取代传统的往返医院检查体征的模式，且利于医护人员对患者体征的家庭跟踪、异常及时干预和患者复诊时信息调阅，打破了医疗过程中患者院中、院后医疗及健康信息的隔离，真正实现了以患者为中心的延续医疗服务。

1 基于云平台的糖尿病院后健康监测管理系统设计

1.1 云平台

云计算（cloud computing）是基于当前已相对成熟与稳定的互联网新型计算模式，即把原本存储于个人计算机、移动设备等个人设备上的大量信息集中在一起，在强大的服务器端协同工作。它是一种新兴的共享计算资源的方法，能够将巨大的系统连接在一起以提供各种计算服务[13-14]。云计算主要分为基础设施即服务（infrastructure as a service，IaaS）、平台即服务（platform as a service，PaaS）、软件即服务（software as a service，SaaS）3个类型的服务[15]。本系统的设计就是通过借鉴基于云计算的海量数据存储模型[16]搭建云平台，为地理位置分散的智能手机客户端和医生PC（personal computer）端提供服务，患者数据由云端统一管理，将院中、院后信息有效整合，并方便共享，同时提高可靠性和安全性。

1.2 系统总体设计

本文设计的糖尿病院后健康监测管理系统采用先进的互联网云技术，搭建医院内网、院后外网数据库双网模式的云平台，并且实现云平台、智能手机客户端和医生PC端数据同步，方便体征数据的长期存储和再利用，让数据更安全，其架构设计如图1所示。主要工作流程为：血糖仪、数字血压计和体脂仪等个人健康设备为家庭体征采集终端，通过蓝牙将采集的数据上传给智能手机客户端，客户端存储体征数据到本地数据库并通过Wi-Fi等无线网络或有线网络同步上传到云服务平台，患者可通过手机客户端APP查阅历史监测数据、出院提醒和进行健康评估，发现异常可紧急呼救。云平台服务器端对客户端上传的院后体征数据和医院PC端上传的患者院中信息进行存储整合，医护人员通过PC端登录云服务平台网站在线监测患者的院后体征参数，发现异常及时干预管理，且方便查阅患者院中、院后数据，进行定期随访和优化用药方案，同时能实现一对一或一对多的看护方式[17]，这样既可以缩短诊治时间以及减少患者医疗费用，又可以提高院后护理效率。

1.2.1 智能手机客户端

智能手机客户端作为体征数据收发的桥梁，主要负责与个人健康监测设备建立蓝牙连接、接收监测设备采集的体征数据、暂存数据到本地数据库以及向云服务器端上传数据，核心是负责体征数据的接收和上传。手机客户端通过蓝牙接收个人健康设备监测的数据和上传到云服务端，其流程如图2所示。智能手机与云服务器通过Wi-Fi、3G等移动网络都接入Internet实现网络连接，两者之间的通信方式采用基于TCP/IP的Socket通信机制[18]，分别为客户端和服务器端编写程序，以保证数据的稳定上传和接收。而客户端应用程序主要有体征记录、院后管理、院后档案、移动呼救及设置五大功能模块。其访问流程如图3所示。

图1 基于云平台的糖尿病院后健康监测管理系统架构

图2 智能手机客户端数据传输流程图

1.2.2 云服务器端功能设计

考虑到糖尿病患者出院后家庭体征监测数据的上传以及实际工作中医生对患者健康的家庭跟踪随访、信息调阅和发现异常及时干预的需求，对系统云服务器端做出如图4所示的功能设计，以管理员角色为例，主要有平台管理、用户管理、体征管理、院后档案、院后管理和急救管理六大功能模块。

2 系统实现

根据对糖尿病患者出院后继续跟踪治疗等个性化需求分析，智能手机客户端开发软件采用Eclipse集成开发环境下的Android软件开发工具，用Java语言开发编程，主要方便患者出院后体征监测数据的上传存储、健康评估、异常紧急呼救等；医生PC端开发软件是基于.Net框架在 Microsoft Visual Studio 2010集成开发环境下采用C#进行网站开发，方便患者复诊预约、医生对患者的家庭健康跟踪和数据的调阅等；均使用Microsoft SQL Server 2008作为数据库软件。

图3 客户端应用程序访问流程图

图4 云服务器端功能设计图

2.1 客户端APP功能模块实现

（1）体征记录模块。2型糖尿病患者出院后需要对血糖、血压、体质量等进行长期监测，以欧姆龙数字血压计、欧姆龙体脂仪和迈瑞H900家用监护仪等作为体征采集终端，通过蓝牙与三星GT-i9500智能手机终端进行数据传输，保存到本地数据库，通过网络同步上传到云平台服务器，方便历史监测数据的查阅。出现体征异常时会有个性化提示。

（2）院后管理模块。患者出院后的注意事项录入到出院提醒，客户端自动同步服务器端的医嘱等提醒，到点提醒患者，患者也可手动添加、修改和删除需提醒的事项。此外，将满意度调查推送到APP，提示患者填写调查问卷，能跟进和提高对患者院后的护理效率，从而更好地为患者继复服务。

（3）健康评估模块。系统每个月对患者体征数据进行健康评估，主要评估测量的次数（少则建议，多则鼓励）并以图表形式显示一个月以来体征的趋势，如有异常会进行个性化提示，建议患者复诊，并且把健康评估推送到智能手机客户端，患者可通过智能终端APP查看系统的健康评估。

（4）移动呼救模块。患者发生事故时发出呼救，客户端自动启动全球定位系统（global positioning system，GPS）定位和急救功能，并把当前事故发生位置、发生的事先预定义事件和语音呼救信息上传到南方院后云服务平台，同时拨打120，并把发生事故的信息和位置以短信的方式发送至监护人手机上，在此过程中，所有的通话都会打开扬声器和自动接通电话。南方院后云服务平台网站上会自动弹出急救信息，并显示呼救者的档案和发生事故的位置，当医护人员确认该急救时手机客户端会语音提示该急救信息已经处理。

2.2 运行测试

利用Eclipse ADT开发工具将糖尿病院后健康监测管理系统开发项目打包成APK安装包，上传至后台文件服务器。以三星GT-i9500智能手机作为系统运行测试终端，利用Wi-Fi从文件服务器上下载APK安装包并安装运行。以欧姆龙数字血压计、欧姆龙体脂仪和迈瑞H900家用监护仪作为体征采集终端，通过蓝牙与三星GT-i9500智能手机客户端进行数据传输。云平台是由20台服务器搭建组成的Hadoop集群，CPU采用IntelXeonE5504，内存为8GB DDR3，2块1 000 Mbps以太网卡，4块1 TB SATA硬盘，存储空间共计80 TB，每台服务器均接入千兆汇聚层交换机，交换机万兆上联，并搭载64位CentOS 5.4操作系统，满足海量数据的快速存取和处理需求[19]。在网络连通状态下对系统进行了测试，因论文篇幅限制，只列出了客户端APP部分功能界面，如图5所示。系统服务端南方院后云服务平台网站进行复诊预约和急救地点管理的Web页如图6所示。经测试运行，验证了基于云平台的糖尿病院后健康监测管理系统的设计具有可行性。

图5 客户端APP界面

3 结语

与2型糖尿病患者出院后传统诊治模式相比，本文设计的系统有以下明显优势：

（1）患者在家通过手机客户端上传监测的体征数据到云平台，减少了往返医院进行体征监测和复查的次数以及由此造成的医疗费用和时间浪费，并可登录云平台网站进行历史监测数据查阅和复诊预约等；

图6 南方院后云服务平台复诊预约和急救地点管理网页

（2）系统手机客户端本身自带SQLite数据库，患者可离线存储和查看体征历史监测数据，有效避免因网络故障丢失数据的情况；

（3）医护人员通过云平台网站可以一对一或一对多方式对患者进行家庭健康跟踪和在线监测，发现异常及时干预管理，节省了护理时间，并提高了护理效率；

（4）监测的体征数据可长期存储在云端，成为可再利用的“活”数据，院中、院后数据能得到有效整合，方便患者复诊转诊时为医护人员诊断提供有价值的参考；

（5）存储在云端的数据具有安全验证，不会因为未授权而泄露数据，增强了系统的安全性，保护了患者的信息。

为方便2型糖尿病患者出院后家庭健康跟踪继续治疗以及根据某医院的实际需求，设计的基于云平台的糖尿病院后健康监测管理系统，已按计划完成基本功能，并提供可视化的用户操作界面，使用户与系统之间具有良好的交互性。系统简易实用，达到了设计要求，能改变传统糖尿病被动的诊治模式和改善患者院后延续医疗服务的救治停滞和延迟，真正体现以患者为中心的院后延续医疗服务，具有较大的实际应用价值和发展前景。

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[1] 张静平，李秀敏.内科护理学[M].北京：人民卫生出版社，2009：530-531.

[2] 邹大进.2型糖尿病在中国流行状况与治疗策略[EB/OL].[2014-03-27].http：//www.docin.com/p-474998307.html.

[3] 季黎明，刘伟，伍彩霞，等.糖尿病信息管理系统与健康教育在2型糖尿病治疗中的联合应用[J].上海医学，2010，33（5）：462-466.

[4] 杨思军，郝继飞，张道明，等.基于智能手机的心电无线监护系统[J].嵌入式系统应用，2009，25（26）：46-48.

[5] 孙守军，吴凯，吴效明.基于蓝牙技术的无线移动监护系统[J].中国医疗器械杂志，2006，30（5）：349-351.

[6] Sagahyroon A，Raddy H，Ghazy A，et al.Design and implementation of a wearable healthcare monitoring system[J].Int J Electron Healthc，2009，5（1）：68-86.

[7] Logan A G，McIsaac W J，Tisler A，et al.Mobile phone-based remotepatient monitoring system for management of hypertension indiabetic patients[J].Am J Hypertens，2007，20（9）：942-948.

[8] 高原，张政波，王卫东，等.基于智能手机的穿戴式移动监护系统[J].医疗卫生装备，2010，31（5）：8-9，22.

[9] 李磊，郭晖，高立超.互联网在糖尿病患者健康管理中的应用[J].中华健康管理学杂志，2012，6（2）：133-135.

[10]饶伟，邓月光，杨阳，等.构建低成本家庭医疗装备系统的可行性研究[J].科技导报（北京），2008，26（3）：46-51.

[11]姬晓波，曾凡，张敏.物联网技术及其在医疗系统中的应用[J].医疗卫生装备，2010，31（12）：102-103.

[12]岳红丽，张侃.云计算在区域医疗信息化中的应用探索[J].计算机与现代化，2012（8）：141-143，147.

[13]吴吉义，平玲娣，潘雪增，等.云计算：从概念到平台[J].电信科学，2009，25（12）：23-30.

[14]陈全，邓倩妮.云计算及其关键技术[J].计算机应用，2009，29（9）：2 562-2 567.

[15]Armbrust M，Fox A，Griffith R，et al.A view of cloud computing[J]. Communications of the ACM，2010，53（4）：50-58.

[16]许小媛，程宏兵.基于云计算的海量数据存储[J].制造业自动化，2013，35（13）：82-85.

[17]赵越，王之琼，柯萌，等.面向糖尿患者的家庭医疗监护数据压缩及传输[J].医学信息学杂志，2010，31（5）：18-21.

[18]黄慧萍，肖世德，孟祥印.基于Android平台的步进电机远程控制系统[J].制造业自动化，2014，36（3）：44-47.

[19]李彭军，陈光杰，郭文明.基于HDFS的区域医学影像分布式存储架构设计[J].南方医科大学学报，2011，31（3）：495-498.

（收稿：2014-08-22 修回：2014-12-15）

Design and realization of post-discharge diabetes patient health monitoring and management system based on cloud platform

ZENG Xiao-hua1,GUO Wen-ming1,ZHU Xu-yang1,CAI Rong-jie1,YANG Xiao-yan1,LIU Hong-mei2
（1.Network Center of Nanfang Medical University,Guangzhou 510515,China; 2.The Third Affiliated Hospital of Nanfang Medical University,Guangzhou 510515,China）

ObjectiveTo store the vital signs data of type II diabetes patient for inquiry and tracking by the doctor. MethodsMobile network,Bluetooth and cloud technologies were used to develop the system based on cloud platform, which was composed of cloud client and cloud server.ResultsThe system realized the functions of uploading and storing of self-monitoring data,emergency alarming and re-treatment appointment,and thus reduced the times going to hospital and the time for treatment,and facilitated the doctor to visit the history data and to perform timely intervention in case of emergencies.ConclusionThe system enhances the diagnosis and treatment efficiency of post-discharge type II diabetes patient,and may has a brilliant future in individual mobile healthcare. [Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（4）：56-59，88]

type II diabetes patient;cloud platform;post-discharge medical service;timely intervention

R318；TP311.5；TN929.53

A

1003-8868（2015）04-0056-05

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.04.056

广州市产学研项目（2012Y5-00002）；广州市科技攻关项目（2013 J4300072）；广东省战略新兴产业核心技术攻关项目（2012A010701013）；粤港关键领域重点突破项目（2011A011304001）；广东省科技计划项目（2012 B040305006）

曾小华（1986—），男，研究方向为计算机在医学中的应用，E-mail：1505493229@qq.com。

510515广州，南方医科大学网络中心（曾小华，郭文明，朱旭阳，蔡荣杰，杨小燕）；510515广州，南方医科大学第三附属医院（刘红梅）

郭文明，E-mail：gwm@fimmu.com