基于云平台和大数据的移动病患管理系统

黄愉然

（柳州市工人医院信息科，广西柳州545005）

在移动互联网时代，医疗数据呈现出爆炸式增长的态势[1]。医疗数据有着各种类型的数据来源，包括：医疗临床数据、移动设备的行为数据以及个人健康数据[2-4]。将医疗数据付诸实践研究是目前医疗机构数据处理和数据分析的关键问题。同时，个人健康数据也加深了医疗行政人员和政府对医疗管理、医疗决策、医疗市场以及行为的了解[5]。智能医疗使用信息通信技术为患者与医务人员、医疗机构、医疗设备及智能医疗服务之间提供了一种互动方式[6]。

文中使用云计算和大数据技术构建了移动病患管理系统。首先，使用云计算技术的基础设施层、应用层和服务层构建病患信息获取、存储与共享平台，大幅提升医院的工作效率及工作质量；使用大数据技术提供病患信息WEB分析服务，辅助医生进行诊断和治疗。实验结果表明，本文所构建的基于云平台和大数据的移动病患管理系统以患者个人为中心，符合医疗卫生改制的要求。

1 基于云平台和大数据的患者管理系统

云计算是一种基于网络的计算模型，利用非本地或远程服务器进行分布式计算，通过集成网格计算、并行计算、分布式计算、网络存储、虚拟化和负载均衡技术，为计算机系统提供超强的计算与存储能力。同时，使用基础设施即服务、平台即服务、软件即服务的模式实现其他商业运作，使用户节省投资及维护成本，快速、轻松地在不同设备之间共享数据和应用程序。本文使用云计算技术的基础设施层、应用层和服务层构建的病患信息获取、存储及共享平台，大幅提升了医院的工作效率和工作质量。该系统总体框架，如图1所示。

图1 云平台患者管理系统总体架构

文中所构建的患者管理系统的基础设施层包括私有云和公有云。其中，私有云是指医疗机构搭建的内部云计算平台。私有云数据存储在内部服务器上，通过内部网络即可实现数据的传输。此外，私有云能有效保证数据的安全，但所需的费用昂贵且扩展性差。因而，同时使用私有云和公有云来进行计算与数据存储。通常将一般可共享信息放在公有云上，而将比较重要的数据放在私有云上，一方面可保证数据的安全，另一方面也可降低存储费用。应用层是在基础设施层所提供的硬件设施基础上，建立的用户所需要的软件环境。医疗机构通过建立软件开发和运行的环境，并进行统一维护与管理。服务层主要是指为用户提供SaaS、PaaS和IaaS服务，本文在服务层构建患者管理系统。

患者管理系统是整个系统的核心，包括数据接收层和管理应用层。数据接收层主要负责接收医疗设备发送的数据；管理应用层主要负责为医务工作者提供一个数据交互平台。

图2 数据接收模块功能图

系统数据接收模块采用两种数据交互方式：HTTP协议和SocketTCP协议，并根据需求将获取的数据存入到云平台。数据接收模块功能，如图2所示。该模块首先使用HTTP或SocketTCP实现移动医疗设备与后台的数据通信，后台将获取的数据存入到数据库服务器，然后系统将数据推送给其他服务器，如：医疗商服务器、设备厂商服务器或社区医疗管理系统等。

图3 系统功能模块图

管理应用层功能模块，如图3所示。该模块负责从物联网设备终端获取数据，并支持数据区域共享和多角色管理。从而实现了个人健康档案管理、基层卫生管理服务、医疗服务和机构管理、区域共享5个功能，下面具体介绍。

1.1 个人健康档案

个人健康档案即对患者个人基本信息进行管理，包括个人基本信息、家庭情况、个人病史和过敏史等。健康档案处理基本流程，如图4所示。首先，使用身份证查询患者档案信息，若搜索不到则新建患者档案。患者信息以家庭为单位，家庭中其她人员信息与户主进行绑定，通过搜索家庭户主便可查询到其他成员的健康档案。

图4 健康档案处理流程图

1.2 基层卫生管理服务

基层卫生管理服务主要负责，基层医疗中村卫生所和基层医疗行政单位的卫生管理服务。可根据功能将其分为重点疾病随访和重点人群随访，重点人群包括0～6岁儿童、孕产妇和65岁以上老人，重点疾病包括高血压和各种慢性疾病。

1.3 医疗服务

医疗服务主要负责提供门诊服务、急诊服务和接诊转诊服务。在门诊过程中医生可搜索最近门诊记录来查看患者的健康记录和各种处方、数据。其具体处理流程，如图5所示。

图5 患者健康档案处理流程

1.4 机构管理

机构管理功能主要负责对后台管理员设置、成员添加、用户相关设备分配和机构设置等进行管理。目前主要包括行政机构、基层医疗机构和大型医疗机构等。

图6 区域共享设计图

1.5 区域共享

区域共享模块一大数据技术，对不同医疗系统和不同数据格式实现文档共享与数据交互。该模块根据IP地址来唯一标识医疗机构，医疗机构间的相互合作和互联共同具有深远意义。其主要流程为：患者首先使用标识源到区域共享服务器注册并自动识别患者信息，若患者信息相同则进行数据合并操作。

2 系统实现与分析

为了验证本移动病患管理系统所构建的平台有效性，本部分使用Hadoop框架构建了病患管理平台。该平台使用两台PC机作为Master，一台称作Na⁃meNode，另一台称作JobTracker。其中，NameNode也可以用作JobTracker，主要负责启动、调度和跟踪各个人物的执行。同时，系统使用10台PC作为Slave，Slave作为DataNode主要负责任务跟踪的工作。本系统使用Java Eclipse作为开发工具，使用MySQL数据库存储结构化数据、利用HBASE存储半结构化数据、使用HDFS存储非结构化数据，同时采用浏览器、Web服务器和数据库服务器设计患者管理平台。

系统核心功能包括用户注册、诊疗分析和紧急救助服务。这里简要介绍用户注册和紧急救助功能的软件设计流程。

用户注册主要实现在线添加病人和账号分配工作，其工作流程如图7所示。医护人员登录本管理系统后，在Web页面录入患者的基本信息及居住地、健康状况和监护人信息等；注册成功推送信息将以短信的形式发送给用户。

图7 患者注册流程图

紧急救助功能工作流程，如图8所示。当患者出现病状时，使用该系统发送救助请求；系统获取请求后识别确认用户的身份，并根据用户的GIS信息人工进行救护车派发和产生服务清单；救助结束后，解锁救护车的状态并等待下一次的救援任务。

图8 患者紧急救助流程图

本文基于云平台和大数据技术构建的移动病患管理系统主界面，如图9所示；图10是个人居民健康档案建档界面；图11则为会诊信息页面。

图9 移动病患管理系统主界面

图10 个人居民健康档案建档界面

图11 会诊信息页面

为了研究本系统的有效性，对比传统方法与基于云计算的方法获取患者信息的速度，比较结果如图12所示。从图中3次查找结果可以看出，本文所提出的方法在查找同一个病人的数据时速度更快。

图12 患者信息获取速度比较

3 结束语

针对传统的医院信息管理系统所存在的使用成本高、管理维护困难、系统构建繁琐以及存储效率低等问题，本文基于云平台和大数据技术构建了移动病患管理系统。首先，使用云计算技术的基础设施层、应用层和服务层构建病患信息获取、存储和共享平台，大幅提升医院的工作效率与工作质量；然后，使用大数据技术提供病患信息WEB分析服务[17]，辅助医生进行诊断和治疗。实验结果表明，本文所构建的基于云平台和大数据的移动病患管理系统以患者个人为中心，符合医疗卫生改制的要求。

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