基于云平臺的糖尿病院后健康監(jiān)測管理系統(tǒng)

曾小華，郭文明，朱旭陽，蔡榮杰，楊小燕，劉紅梅

基于云平臺的糖尿病院后健康監(jiān)測管理系統(tǒng)

曾小華，郭文明，朱旭陽，蔡榮杰，楊小燕，劉紅梅

目的：解決2型糖尿病患者出院后體征監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲再利用問題，方便醫(yī)生查閱和家庭跟蹤。方法：利用移動網(wǎng)絡、藍牙和云技術(shù)，開發(fā)設計由云客戶端和云服務器端組成的基于云平臺的糖尿病院后健康監(jiān)測管理系統(tǒng)。結(jié)果：與傳統(tǒng)2型糖尿病患者出院后的診治模式相比，該系統(tǒng)實現(xiàn)了患者在家就能通過智能客戶端完成自我監(jiān)測數(shù)據(jù)的上傳存儲、緊急呼救和復診預約等，減少了往返醫(yī)院的次數(shù)，明顯縮短了診治時間，方便了醫(yī)生調(diào)閱歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)和異常及時干預。結(jié)論：該系統(tǒng)的實現(xiàn)大大提高了2型糖尿病患者的院后診治效率，在未來個人移動醫(yī)療領域具有廣闊的應用前景。

2型糖尿病患者；云平臺；院后繼續(xù)醫(yī)療；及時干預

0 引言

糖尿病是嚴重威脅人類健康的世界性公共衛(wèi)生問題[1]。目前，我國已位于世界糖尿病大國行列，糖尿病患者將近9 200萬人，而確診為2型糖尿病的患者占糖尿病患者的90%以上[2]，其病程長、預后差，常伴有并發(fā)癥。加強對糖尿病患者的管理和教育，對其出院后血糖、血壓、體質(zhì)量等體征進行日常監(jiān)測，以及用藥情況等進行長期跟蹤提醒、定期隨訪和個性化指導，發(fā)現(xiàn)異常及時干預，能幫助患者更有效地自我管理、控制血糖，對減輕或延緩并發(fā)癥的發(fā)生具有極其重要的意義[3]。

智能手機技術(shù)的推廣應用引起了眾多醫(yī)療廠家和研究機構(gòu)的關(guān)注，有各種形式的設計問世[4-7]，國內(nèi)也出現(xiàn)了很多糖尿病管理應用程序（application，APP）。然而這些軟件只是將醫(yī)學保健書籍中的一些方案或者知識機械地移植到移動設備中，產(chǎn)品功能相對單一、零散，對患者的健康指導意義不強，缺乏家庭健康跟蹤、專業(yè)的醫(yī)療指導和醫(yī)患互動；并且血糖儀等廠商都伴隨著自己的產(chǎn)品裝配各自的記錄軟件，僅僅記錄一堆枯燥的數(shù)據(jù)，無法真正解決患者的需求；已確診的2型糖尿病患者出院后（簡稱“院后”），傳統(tǒng)治療模式需要往返醫(yī)院進行血糖等體征檢查和面對面會診溝通，且大多缺少延伸到其出院后的家庭跟蹤、隨訪等繼續(xù)治療，加速了病情的惡化及并發(fā)癥的發(fā)生，因此改進傳統(tǒng)的糖尿病診治模式顯得十分重要。而基于”智能手機+移動終端”的移動醫(yī)療健康技術(shù)的發(fā)展趨勢[8]，建立醫(yī)生和患者間更密切、更有效的管理體系，達到糖尿病患者的個體化管理，從而實現(xiàn)患者健康從被動走向主動的自我管理模式，能提高醫(yī)療效率、降低醫(yī)療成本[9-10]。綜合上述背景并借鑒物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在遠程醫(yī)療系統(tǒng)和云技術(shù)在區(qū)域醫(yī)療信息化中的應用[11-12]，開發(fā)設計由云客戶端和云服務端構(gòu)成的基于云平臺的糖尿病院后健康監(jiān)測管理系統(tǒng)，以“人-機-人”模式取代傳統(tǒng)的往返醫(yī)院檢查體征的模式，且利于醫(yī)護人員對患者體征的家庭跟蹤、異常及時干預和患者復診時信息調(diào)閱，打破了醫(yī)療過程中患者院中、院后醫(yī)療及健康信息的隔離，真正實現(xiàn)了以患者為中心的延續(xù)醫(yī)療服務。

1 基于云平臺的糖尿病院后健康監(jiān)測管理系統(tǒng)設計

1.1 云平臺

云計算（cloud computing）是基于當前已相對成熟與穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)新型計算模式，即把原本存儲于個人計算機、移動設備等個人設備上的大量信息集中在一起，在強大的服務器端協(xié)同工作。它是一種新興的共享計算資源的方法，能夠?qū)⒕薮蟮南到y(tǒng)連接在一起以提供各種計算服務[13-14]。云計算主要分為基礎設施即服務（infrastructure as a service，IaaS）、平臺即服務（platform as a service，PaaS）、軟件即服務（software as a service，SaaS）3個類型的服務[15]。本系統(tǒng)的設計就是通過借鑒基于云計算的海量數(shù)據(jù)存儲模型[16]搭建云平臺，為地理位置分散的智能手機客戶端和醫(yī)生PC（personal computer）端提供服務，患者數(shù)據(jù)由云端統(tǒng)一管理，將院中、院后信息有效整合，并方便共享，同時提高可靠性和安全性。

1.2 系統(tǒng)總體設計

本文設計的糖尿病院后健康監(jiān)測管理系統(tǒng)采用先進的互聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)，搭建醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)、院后外網(wǎng)數(shù)據(jù)庫雙網(wǎng)模式的云平臺，并且實現(xiàn)云平臺、智能手機客戶端和醫(yī)生PC端數(shù)據(jù)同步，方便體征數(shù)據(jù)的長期存儲和再利用，讓數(shù)據(jù)更安全，其架構(gòu)設計如圖1所示。主要工作流程為：血糖儀、數(shù)字血壓計和體脂儀等個人健康設備為家庭體征采集終端，通過藍牙將采集的數(shù)據(jù)上傳給智能手機客戶端，客戶端存儲體征數(shù)據(jù)到本地數(shù)據(jù)庫并通過Wi-Fi等無線網(wǎng)絡或有線網(wǎng)絡同步上傳到云服務平臺，患者可通過手機客戶端APP查閱歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)、出院提醒和進行健康評估，發(fā)現(xiàn)異常可緊急呼救。云平臺服務器端對客戶端上傳的院后體征數(shù)據(jù)和醫(yī)院PC端上傳的患者院中信息進行存儲整合，醫(yī)護人員通過PC端登錄云服務平臺網(wǎng)站在線監(jiān)測患者的院后體征參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常及時干預管理，且方便查閱患者院中、院后數(shù)據(jù)，進行定期隨訪和優(yōu)化用藥方案，同時能實現(xiàn)一對一或一對多的看護方式[17]，這樣既可以縮短診治時間以及減少患者醫(yī)療費用，又可以提高院后護理效率。

1.2.1 智能手機客戶端

智能手機客戶端作為體征數(shù)據(jù)收發(fā)的橋梁，主要負責與個人健康監(jiān)測設備建立藍牙連接、接收監(jiān)測設備采集的體征數(shù)據(jù)、暫存數(shù)據(jù)到本地數(shù)據(jù)庫以及向云服務器端上傳數(shù)據(jù)，核心是負責體征數(shù)據(jù)的接收和上傳。手機客戶端通過藍牙接收個人健康設備監(jiān)測的數(shù)據(jù)和上傳到云服務端，其流程如圖2所示。智能手機與云服務器通過Wi-Fi、3G等移動網(wǎng)絡都接入Internet實現(xiàn)網(wǎng)絡連接，兩者之間的通信方式采用基于TCP/IP的Socket通信機制[18]，分別為客戶端和服務器端編寫程序，以保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定上傳和接收。而客戶端應用程序主要有體征記錄、院后管理、院后檔案、移動呼救及設置五大功能模塊。其訪問流程如圖3所示。

圖1 基于云平臺的糖尿病院后健康監(jiān)測管理系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 智能手機客戶端數(shù)據(jù)傳輸流程圖

1.2.2 云服務器端功能設計

考慮到糖尿病患者出院后家庭體征監(jiān)測數(shù)據(jù)的上傳以及實際工作中醫(yī)生對患者健康的家庭跟蹤隨訪、信息調(diào)閱和發(fā)現(xiàn)異常及時干預的需求，對系統(tǒng)云服務器端做出如圖4所示的功能設計，以管理員角色為例，主要有平臺管理、用戶管理、體征管理、院后檔案、院后管理和急救管理六大功能模塊。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

根據(jù)對糖尿病患者出院后繼續(xù)跟蹤治療等個性化需求分析，智能手機客戶端開發(fā)軟件采用Eclipse集成開發(fā)環(huán)境下的Android軟件開發(fā)工具，用Java語言開發(fā)編程，主要方便患者出院后體征監(jiān)測數(shù)據(jù)的上傳存儲、健康評估、異常緊急呼救等；醫(yī)生PC端開發(fā)軟件是基于.Net框架在 Microsoft Visual Studio 2010集成開發(fā)環(huán)境下采用C#進行網(wǎng)站開發(fā)，方便患者復診預約、醫(yī)生對患者的家庭健康跟蹤和數(shù)據(jù)的調(diào)閱等；均使用Microsoft SQL Server 2008作為數(shù)據(jù)庫軟件。

圖3 客戶端應用程序訪問流程圖

圖4 云服務器端功能設計圖

2.1 客戶端APP功能模塊實現(xiàn)

（1）體征記錄模塊。2型糖尿病患者出院后需要對血糖、血壓、體質(zhì)量等進行長期監(jiān)測，以歐姆龍數(shù)字血壓計、歐姆龍體脂儀和邁瑞H900家用監(jiān)護儀等作為體征采集終端，通過藍牙與三星GT-i9500智能手機終端進行數(shù)據(jù)傳輸，保存到本地數(shù)據(jù)庫，通過網(wǎng)絡同步上傳到云平臺服務器，方便歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)的查閱。出現(xiàn)體征異常時會有個性化提示。

（2）院后管理模塊。患者出院后的注意事項錄入到出院提醒，客戶端自動同步服務器端的醫(yī)囑等提醒，到點提醒患者，患者也可手動添加、修改和刪除需提醒的事項。此外，將滿意度調(diào)查推送到APP，提示患者填寫調(diào)查問卷，能跟進和提高對患者院后的護理效率，從而更好地為患者繼復服務。

（3）健康評估模塊。系統(tǒng)每個月對患者體征數(shù)據(jù)進行健康評估，主要評估測量的次數(shù)（少則建議，多則鼓勵）并以圖表形式顯示一個月以來體征的趨勢，如有異常會進行個性化提示，建議患者復診，并且把健康評估推送到智能手機客戶端，患者可通過智能終端APP查看系統(tǒng)的健康評估。

（4）移動呼救模塊?；颊甙l(fā)生事故時發(fā)出呼救，客戶端自動啟動全球定位系統(tǒng)（global positioning system，GPS）定位和急救功能，并把當前事故發(fā)生位置、發(fā)生的事先預定義事件和語音呼救信息上傳到南方院后云服務平臺，同時撥打120，并把發(fā)生事故的信息和位置以短信的方式發(fā)送至監(jiān)護人手機上，在此過程中，所有的通話都會打開揚聲器和自動接通電話。南方院后云服務平臺網(wǎng)站上會自動彈出急救信息，并顯示呼救者的檔案和發(fā)生事故的位置，當醫(yī)護人員確認該急救時手機客戶端會語音提示該急救信息已經(jīng)處理。

2.2 運行測試

利用Eclipse ADT開發(fā)工具將糖尿病院后健康監(jiān)測管理系統(tǒng)開發(fā)項目打包成APK安裝包，上傳至后臺文件服務器。以三星GT-i9500智能手機作為系統(tǒng)運行測試終端，利用Wi-Fi從文件服務器上下載APK安裝包并安裝運行。以歐姆龍數(shù)字血壓計、歐姆龍體脂儀和邁瑞H900家用監(jiān)護儀作為體征采集終端，通過藍牙與三星GT-i9500智能手機客戶端進行數(shù)據(jù)傳輸。云平臺是由20臺服務器搭建組成的Hadoop集群，CPU采用IntelXeonE5504，內(nèi)存為8GB DDR3，2塊1 000 Mbps以太網(wǎng)卡，4塊1 TB SATA硬盤，存儲空間共計80 TB，每臺服務器均接入千兆匯聚層交換機，交換機萬兆上聯(lián)，并搭載64位CentOS 5.4操作系統(tǒng)，滿足海量數(shù)據(jù)的快速存取和處理需求[19]。在網(wǎng)絡連通狀態(tài)下對系統(tǒng)進行了測試，因論文篇幅限制，只列出了客戶端APP部分功能界面，如圖5所示。系統(tǒng)服務端南方院后云服務平臺網(wǎng)站進行復診預約和急救地點管理的Web頁如圖6所示。經(jīng)測試運行，驗證了基于云平臺的糖尿病院后健康監(jiān)測管理系統(tǒng)的設計具有可行性。

圖5 客戶端APP界面

3 結(jié)語

與2型糖尿病患者出院后傳統(tǒng)診治模式相比，本文設計的系統(tǒng)有以下明顯優(yōu)勢：

（1）患者在家通過手機客戶端上傳監(jiān)測的體征數(shù)據(jù)到云平臺，減少了往返醫(yī)院進行體征監(jiān)測和復查的次數(shù)以及由此造成的醫(yī)療費用和時間浪費，并可登錄云平臺網(wǎng)站進行歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)查閱和復診預約等；

圖6 南方院后云服務平臺復診預約和急救地點管理網(wǎng)頁

（2）系統(tǒng)手機客戶端本身自帶SQLite數(shù)據(jù)庫，患者可離線存儲和查看體征歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，有效避免因網(wǎng)絡故障丟失數(shù)據(jù)的情況；

（3）醫(yī)護人員通過云平臺網(wǎng)站可以一對一或一對多方式對患者進行家庭健康跟蹤和在線監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常及時干預管理，節(jié)省了護理時間，并提高了護理效率；

（4）監(jiān)測的體征數(shù)據(jù)可長期存儲在云端，成為可再利用的“活”數(shù)據(jù)，院中、院后數(shù)據(jù)能得到有效整合，方便患者復診轉(zhuǎn)診時為醫(yī)護人員診斷提供有價值的參考；

（5）存儲在云端的數(shù)據(jù)具有安全驗證，不會因為未授權(quán)而泄露數(shù)據(jù)，增強了系統(tǒng)的安全性，保護了患者的信息。

為方便2型糖尿病患者出院后家庭健康跟蹤繼續(xù)治療以及根據(jù)某醫(yī)院的實際需求，設計的基于云平臺的糖尿病院后健康監(jiān)測管理系統(tǒng)，已按計劃完成基本功能，并提供可視化的用戶操作界面，使用戶與系統(tǒng)之間具有良好的交互性。系統(tǒng)簡易實用，達到了設計要求，能改變傳統(tǒng)糖尿病被動的診治模式和改善患者院后延續(xù)醫(yī)療服務的救治停滯和延遲，真正體現(xiàn)以患者為中心的院后延續(xù)醫(yī)療服務，具有較大的實際應用價值和發(fā)展前景。

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[1] 張靜平，李秀敏.內(nèi)科護理學[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2009：530-531.

[2] 鄒大進.2型糖尿病在中國流行狀況與治療策略[EB/OL].[2014-03-27].http：//www.docin.com/p-474998307.html.

[3] 季黎明，劉偉，伍彩霞，等.糖尿病信息管理系統(tǒng)與健康教育在2型糖尿病治療中的聯(lián)合應用[J].上海醫(yī)學，2010，33（5）：462-466.

[4] 楊思軍，郝繼飛，張道明，等.基于智能手機的心電無線監(jiān)護系統(tǒng)[J].嵌入式系統(tǒng)應用，2009，25（26）：46-48.

[5] 孫守軍，吳凱，吳效明.基于藍牙技術(shù)的無線移動監(jiān)護系統(tǒng)[J].中國醫(yī)療器械雜志，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，張政波，王衛(wèi)東，等.基于智能手機的穿戴式移動監(jiān)護系統(tǒng)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31（5）：8-9，22.

[9] 李磊，郭暉，高立超.互聯(lián)網(wǎng)在糖尿病患者健康管理中的應用[J].中華健康管理學雜志，2012，6（2）：133-135.

[10]饒偉，鄧月光，楊陽，等.構(gòu)建低成本家庭醫(yī)療裝備系統(tǒng)的可行性研究[J].科技導報（北京），2008，26（3）：46-51.

[11]姬曉波，曾凡，張敏.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在醫(yī)療系統(tǒng)中的應用[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，31（12）：102-103.

[12]岳紅麗，張侃.云計算在區(qū)域醫(yī)療信息化中的應用探索[J].計算機與現(xiàn)代化，2012（8）：141-143，147.

[13]吳吉義，平玲娣，潘雪增，等.云計算：從概念到平臺[J].電信科學，2009，25（12）：23-30.

[14]陳全，鄧倩妮.云計算及其關(guān)鍵技術(shù)[J].計算機應用，2009，29（9）：2 562-2 567.

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

[16]許小媛，程宏兵.基于云計算的海量數(shù)據(jù)存儲[J].制造業(yè)自動化，2013，35（13）：82-85.

[17]趙越，王之瓊，柯萌，等.面向糖尿患者的家庭醫(yī)療監(jiān)護數(shù)據(jù)壓縮及傳輸[J].醫(yī)學信息學雜志，2010，31（5）：18-21.

[18]黃慧萍，肖世德，孟祥印.基于Android平臺的步進電機遠程控制系統(tǒng)[J].制造業(yè)自動化，2014，36（3）：44-47.

[19]李彭軍，陳光杰，郭文明.基于HDFS的區(qū)域醫(yī)學影像分布式存儲架構(gòu)設計[J].南方醫(yī)科大學學報，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

廣州市產(chǎn)學研項目（2012Y5-00002）；廣州市科技攻關(guān)項目（2013 J4300072）；廣東省戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)攻關(guān)項目（2012A010701013）；粵港關(guān)鍵領域重點突破項目（2011A011304001）；廣東省科技計劃項目（2012 B040305006）

曾小華（1986—），男，研究方向為計算機在醫(yī)學中的應用，E-mail：1505493229@qq.com。

510515廣州，南方醫(yī)科大學網(wǎng)絡中心（曾小華，郭文明，朱旭陽，蔡榮杰，楊小燕）；510515廣州，南方醫(yī)科大學第三附屬醫(yī)院（劉紅梅）

郭文明，E-mail：gwm@fimmu.com