藥學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)采集、分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉藝 才玉婷

摘? 要： 本文旨在基于云計(jì)算技術(shù)，設(shè)計(jì)藥學(xué)調(diào)查通用數(shù)據(jù)共享平臺，為解決數(shù)據(jù)存儲、管理、分析等問題提供有效方法。本文通過對藥學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)采集、分析系統(tǒng)的需求分析、系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)分析、系統(tǒng)測試分析，結(jié)果證明藥學(xué)調(diào)查采集、分析系統(tǒng)可滿足藥學(xué)研究人員的需要，系統(tǒng)維護(hù)性好、界面簡潔大方，操作簡捷便利。

關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)采集;分析;設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

【Abstract】： The purpose of this paper is to design a general data sharing platform for pharmaceutical investigation based on cloud computing technology， and to provide effective methods for data storage， management and analysis. Through the requirement analysis， system technology analysis and system test analysis of pharmaceutical investigation data collection and analysis system， the results show that the pharmaceutical investigation collection and analysis system can meet the needs of pharmaceutical researchers， and the system has good maintenance， simple and generous interface， and simple and convenient operation.

【Key words】： Data acquisition; Analysis; Design and implementation

0? 引言

近些年來，互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療技術(shù)快速發(fā)展，為醫(yī)學(xué)科研提供了一個新的渠道。上世紀(jì)九十年代，WEB心理學(xué)實(shí)驗(yàn)室（WEB Experimental Psychology Lab）成立，開創(chuàng)了互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的先河。學(xué)者UD Reips對WEB心理學(xué)實(shí)驗(yàn)室五年的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，包括實(shí)驗(yàn)室的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、訪客數(shù)量統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)質(zhì)量等，分析結(jié)果證明通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、分析，對醫(yī)學(xué)科學(xué)研究具有重要的意義。目前，由于我國的國情所限，國內(nèi)醫(yī)療信息管理機(jī)制與傳播渠道仍然未成規(guī)模、體系，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，嚴(yán)重的阻礙了醫(yī)學(xué)科研的進(jìn)展。目前主流的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)采集仍然采用傳統(tǒng)的紙、筆記錄，最后再輸入計(jì)算機(jī)中，效率低下，周期較長，不利于對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、管理[1-3]。

利用云存儲技術(shù)實(shí)現(xiàn)醫(yī)療信息的存儲、數(shù)據(jù)挖掘，是當(dāng)前我國的醫(yī)療信息化的重要方向。JJ Yang提出了一個基于云計(jì)算的醫(yī)療記錄隱私保護(hù)的解決方案，將醫(yī)療數(shù)據(jù)集進(jìn)行垂直分割并實(shí)施不同的保護(hù)策略，將統(tǒng)計(jì)分析和密碼學(xué)有機(jī)結(jié)合在一起來實(shí)現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)管理和隱私保護(hù)之間的平衡，實(shí)現(xiàn)了一個可用于大規(guī)模醫(yī)療數(shù)據(jù)訪問和共享的原型系統(tǒng)[4-7]。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)+等新技術(shù)的快速發(fā)展，醫(yī)藥領(lǐng)域的調(diào)查網(wǎng)絡(luò)問卷的相關(guān)應(yīng)用也紛紛涌現(xiàn)，但由于醫(yī)學(xué)問題的特殊性，當(dāng)前的醫(yī)藥調(diào)查網(wǎng)絡(luò)問卷存在一定的問題，集中在以下幾個方面：? （1）調(diào)查問卷普遍是為某個研究課題設(shè)定的，無法為其他醫(yī)學(xué)項(xiàng)目服務(wù);（2）數(shù)據(jù)采集手段單一、效率低下;（3）系統(tǒng)中缺少數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析工具，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘等。

本文旨在基于云計(jì)算技術(shù)，設(shè)計(jì)藥學(xué)調(diào)查通用數(shù)據(jù)共享平臺，為解決數(shù)據(jù)存儲、管理、分析等問題提供有效方法。

1? 需求分析

藥學(xué)調(diào)查項(xiàng)目的功能型需求的系統(tǒng)用戶劃分為系統(tǒng)管理員、醫(yī)藥管理人員、患者等類別：

（1）系統(tǒng)管理員：醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)藥調(diào)查項(xiàng)目的管理人員，包括系統(tǒng)管理員、項(xiàng)目管理員、單位管理員。系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)對整個藥學(xué)調(diào)查、分析系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行管理與維護(hù)，具有項(xiàng)目管理、賬號管理、日志管理等數(shù)據(jù)維護(hù)權(quán)限;

（2）項(xiàng)目管理員：負(fù)責(zé)制定醫(yī)學(xué)調(diào)查問卷的設(shè)計(jì)、調(diào)查參與者的協(xié)調(diào)管理，具有賬號管理（創(chuàng)建單位負(fù)責(zé)人賬號等）、模板設(shè)計(jì)、報(bào)表管理等權(quán)限;

（3）單位管理員：負(fù)責(zé)管理本單位的檔案及相關(guān)內(nèi)容。包括賬號管理、檔案管理、報(bào)表管理等? ? 權(quán)限。

（4）患者：醫(yī)藥調(diào)查項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)采集對象，具有管理個人檔案、填寫、修改等權(quán)限。

1.1? 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理主要包括賬號管理與日志管理兩個模塊。藥學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)采集、分析系統(tǒng)由系統(tǒng)管理員、醫(yī)藥管理人員、患者等不同角色對于批數(shù)據(jù)進(jìn)行管理操作。通過角色訪問控制，系統(tǒng)管理員可以創(chuàng)建項(xiàng)目管理員賬號，項(xiàng)目管理員能夠創(chuàng)建單位管理員賬號，單位管理員能夠創(chuàng)建研究人員、醫(yī)生、患者賬號，每個用戶本人可以對自己的賬號進(jìn)行管理;系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，容易遇到網(wǎng)絡(luò)、硬件等故障，導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全問題，需要根據(jù)日志管理功能恢復(fù)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)，同時監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行時的數(shù)據(jù)、監(jiān)控服務(wù)器運(yùn)行狀態(tài)，以便于更好的維護(hù)、管理系統(tǒng)[8-10]。

1.2? 數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理主要包括調(diào)查模板、檔案管理、報(bào)告管理三個模塊。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要，對不通過的訪問用戶設(shè)定不同的權(quán)限。完整的患者藥學(xué)模板應(yīng)包括患者的基本信息、病史信息、化驗(yàn)結(jié)果、病情調(diào)查問卷等內(nèi)容。藥學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)采集、分析的主要內(nèi)容就是患者檔案內(nèi)容，檔案由單位管理員負(fù)責(zé)創(chuàng)建和填寫，本系統(tǒng)需提供檢索工具，便于系統(tǒng)使用者檢索、查閱特定患者的數(shù)據(jù)信息。為了調(diào)查藥品使用的情況，需要為患者制定評估方案，需要患者填寫訪問數(shù)據(jù)，系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)情況進(jìn)行計(jì)算、判斷、評估，同時根據(jù)醫(yī)生的意見、患者的個性化特征，進(jìn)行輸入量化的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將獲得的患者數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.3? 非功能需求

系統(tǒng)正常運(yùn)行需要安全性、穩(wěn)定性、可維護(hù)等方面的需要。數(shù)據(jù)的安全性包括機(jī)密性、完整性、可用性。要求數(shù)據(jù)傳輸、存儲環(huán)節(jié)中，系統(tǒng)對用戶給予嚴(yán)格的權(quán)限管理機(jī)制，在數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸中，數(shù)據(jù)不能被竊取、篡改。系統(tǒng)響應(yīng)速度快，系統(tǒng)配置、維護(hù)便利，系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境和需求進(jìn)行動態(tài)配置[11]。

2? 系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)

2.1? ETMVC框架

本系統(tǒng)采用基于MVC輕量級的web開發(fā)框架ETMVC框架進(jìn)行開發(fā)。MVC（Model View Control，模型-視圖-控制器），是目前廣泛使用的軟件設(shè)計(jì)模式，將應(yīng)用的輸入、處理、輸出過程按照模型、視圖、控制的方式進(jìn)行分離，形成模型層、視圖層和控制層。用戶通過視圖層提交請求，控制層負(fù)責(zé)用戶請求，并將請求處理過程中與模型層進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。分層設(shè)計(jì)提高了系統(tǒng)的可重復(fù)性，減輕了開發(fā)人員的負(fù)擔(dān)。

2.2? ECharts可視化工具

Echarts（EnterpriseCharts，商業(yè)產(chǎn)品圖表庫，百度團(tuán)隊(duì)開發(fā)），其架構(gòu)圖如圖1所示。

2.2? CryptDB加密算法

由于藥學(xué)數(shù)據(jù)采集、分析涉及到患者的隱私，因此，本系統(tǒng)采用CryptDB加密算法，該算法的主要工作原理為：通過云端部署數(shù)據(jù)庫或代理數(shù)據(jù)庫，在用戶服務(wù)器中配置用戶到可信任數(shù)據(jù)庫代理的連接，數(shù)據(jù)庫代理中部署了CryptDB驅(qū)動程序來執(zhí)行數(shù)據(jù)加密解密操作。通過CryptDB數(shù)據(jù)加密，即使系統(tǒng)遭遇黑客攻擊，黑客也無法解密用戶數(shù)據(jù)。

2.3? 界面設(shè)計(jì)

界面（User Interface，UI），即用戶界面。系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)的目的是對軟件的人機(jī)交互、操作、美觀方面的整體設(shè)計(jì)。根據(jù)本系統(tǒng)的用戶需要，本系統(tǒng)按照藥學(xué)的規(guī)程設(shè)計(jì)，界面簡單、實(shí)用。為提高數(shù)據(jù)處理效率，本系統(tǒng)采用兩種訪問接口：WEB和Android。其中在Web平臺中，用戶可以實(shí)現(xiàn)全部功能模塊。

3? 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試工作是系統(tǒng)開發(fā)的重要組成部分，在系統(tǒng)整體開發(fā)完成之后，由管理員、患者等用戶對整個系統(tǒng)進(jìn)行全面的功能測試。使用LoadRmmer測試工具從性能、遷移性、安全性三個方面進(jìn)行? ?測試。

3.1? 功能測試

模板管理功能測試（表1）。

檔案管理功能測試（表2）。

按照要求填寫各項(xiàng)內(nèi)容后保存成功，進(jìn)入報(bào)告管理頁面，可以看到相關(guān)量表的診斷結(jié)果，該結(jié)果與量表評分標(biāo)準(zhǔn)預(yù)期結(jié)果一致。

4? 討論與結(jié)論

本研究目的為藥學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，根據(jù)軟件功能流程，首先對軟件的功能性需求與非功能性需求進(jìn)行了分析，依據(jù)藥學(xué)調(diào)查的特征對藥學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)進(jìn)行按用戶類別進(jìn)行了分類分析， 將系統(tǒng)功能劃分為系統(tǒng)管理員、項(xiàng)目管理員、單位管理員與患者。又分別對系統(tǒng)開發(fā)框架技術(shù)進(jìn)行了介紹，利用ETMVC框架開發(fā)工具與CryptDB加密技術(shù)開發(fā)適用于本系統(tǒng)的框架。系統(tǒng)完成之后，通過用戶包括系統(tǒng)管理員、項(xiàng)目管理員、單位管理員、患者的測試，實(shí)現(xiàn)整個項(xiàng)目的穩(wěn)定性、可維護(hù)性等需要[12-13]。

本文設(shè)汁實(shí)現(xiàn)了一個以模板構(gòu)建、檔案管理、統(tǒng)計(jì)分析方案設(shè)計(jì)、報(bào)表管理為主要應(yīng)用的藥學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)。醫(yī)藥研究人員可以通過Web和Android兩種系統(tǒng)接口進(jìn)入系統(tǒng)，支持在線搜集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)。通過使用本系統(tǒng)，研究人員可生成統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告。

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)具有一定的研究意義，但仍存在需要完善的問題，有待進(jìn)一步研究：

（1）本系統(tǒng)的可視化統(tǒng)計(jì)分析工具側(cè)重于“統(tǒng)計(jì)”方面，而藥學(xué)數(shù)據(jù)分析更需要數(shù)據(jù)深入挖掘工具。因此，在以后的研究中，需在系統(tǒng)中增加復(fù)雜的數(shù)據(jù)挖掘工具。

（2）本系統(tǒng)的安全性仍需要提高，尤其是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份方面，由于單節(jié)點(diǎn)服務(wù)器失效容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，因此，在日后的研究中，須研究采用備份熱切換機(jī)制，確保系統(tǒng)平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)。

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