基于Web的醫療設備使用維護技術支持系統設計

【作者】趙金海，侯文生，陳海燕，唐 偉，王義輝

1 重慶大學生物醫學工程系，重慶市，400044

2 重慶市醫療電子工程中心，重慶市，400044

3 重慶師范大學教育科學學院，重慶市，400044

4 重慶西南醫院設備科，重慶市，400044

基于Web的醫療設備使用維護技術支持系統設計

【作者】趙金海1,3，侯文生1,2，陳海燕2，唐 偉4，王義輝4

1 重慶大學生物醫學工程系，重慶市，400044

2 重慶市醫療電子工程中心，重慶市，400044

3 重慶師范大學教育科學學院，重慶市，400044

4 重慶西南醫院設備科，重慶市，400044

針對當前醫療設備維修難、維修周期長的問題，提出了一種基于web的醫療設備使用維護技術支持系統。在分析系統架構與功能的基礎上，采用搜索引擎、BBS、知識庫等關鍵技術，設計開發了適合醫療設備技術服務人員在線/離線使用的醫療設備使用維護技術支持平臺。平臺為用戶提供了知識服務與交互式服務，使得用戶能夠獲得更為理想的解決方案。

技術支持；知識庫；醫療設備；使用維護

0 引言

現代醫療設備越來越先進、越來越復雜，這就為設備的使用、維護與維修帶來了挑戰。醫療設備維護和維修管理已經成為當今醫院管理的重要組成部分之一[1]。設備的維護和維修一般有三種方式，即醫院技術人員自主維修，設備廠商售后人員維修，以及社會第三方維修[2]。由于客戶分散，設備廠商維修人員不足，維修周期長，維護維修成本畸高，也嚴重影響了醫療設備的使用效率，不利于患者疾病診療，同時也給醫院造成經濟損失[3-4]。調查顯示，醫療設備預防性維護維修的效率是設備廠商售后服務的短板，而提高醫院設備維護人員的技術水平是有效的解決途徑[5-6]。

技術資料和文檔對于設備的維護與維修尤為重要，但由于種種原因使醫院設備維護工程技術人員獲得的設備技術資料非常有限，嚴重阻礙了醫技人員技術的發揮。對于一些原本可以勝任的非固件故障，由于缺乏維護維修技術資料，醫技人員也難以進行診斷或維修，可能造成設備停機，給患者帶來安全隱患[7-8]。

技術資料的有效分享是提高醫技人員維護維修水平的關鍵之一，現代信息技術則提供了信息的高效分享。諸如百度文庫、豆丁網等文檔分享平臺、優酷、YouTube等視頻分享平臺都已有成功應用。部分廠商自身技術水平有限，不足以提供這樣的在線技術支持，因此開發一個通用的技術支持平臺非常有必要。本文結合科技部、衛生部聯合實施的“創新醫療器械產品應用示范工程（簡稱‘十百千萬工程’）”，提出一種基于Web的醫療設備技術支持系統。系統通過采用Web技術、在線文檔技術、數據庫等技術方法，實現了醫療設備使用維護維修等方面的文檔、視頻等技術資料的共享，用戶與領域專家、用戶之間的實時或離線交流等功能。

1 系統設計

技術支持系統以知識庫的創建和使用為核心，實現了文檔資料的上傳、下載、搜索、瀏覽、編輯等功能，實現了常見問題庫的自動創建與自主更新功能，此外，系統還使用了第三方搜索引擎，提高了搜索主題的檢出率。系統還集成了Web Chat，以便用戶與領域專家或者其他用戶進行在線交互；同時，系統還集成了BBS，以方便用戶進行離線交互。

1.1 系統基本架構

系統采用B/S模式，分為三個層次，即客戶層、服務器層，以及業務層。系統的總體架構如圖1所示。客戶層負責與服務器之間的數據交互，以及數據的顯示。服務器層處理用戶的業務需求，以及數據的存取。業務層負責具體的用戶需求業務，包括用戶的交互，文檔的檢索，用戶的反饋等。

圖1 技術支持系統架構圖Fig.1 System architecture diagram

1.2 系統功能與關鍵技術

技術支持系統具有如下功能：(1) 知識庫服務，主要包括文檔庫的構建與維護，文檔的檢索與顯示等；(2) 交互式服務，主要包括Web Chat即時通信服務，離線故障提交與反饋處理，離線BBS交互等。

系統采取的關鍵技術包括文檔分享平臺技術、Web Chat及Ajax技術、中文分詞和搜索引擎技術，以及數據庫技術。其中，文檔分享綜合應用了Web技術的交互性，鼓勵用戶參與文檔的共享，從而共同創建文檔庫[9]。Web Chat是一種基于B/S架構的運行于Web瀏覽器的即時通信技術，這樣的即時通訊工具基于Ajax技術開發，程序運行界面無刷新，無需下載任何客戶端控件與插件，運行效率高[10]。文檔搜索則提高了用戶搜索體驗[11]。此外，在文檔的存儲方式上，借鑒了搜索引擎的索引技術，以提高主題的檢索效率和搜索的命中率。

系統開發采用流行的Web開發工具php，后臺數據庫采用開源的MySQL數據庫。由于其體積小、速度快、總體擁有成本低，并且開發源碼，所以MySQL是中小型網站的開發中首選的數據庫。

2 系統實現

2.1 技術支持的流程

當用戶遇到維護維修難題時可以利用系統提供的多種技術支持手段，獲得最佳的解決方案。用戶可以查詢系統知識庫，以獲得技術文檔；可以異步發送故障說明，或者通過BBS發布故障信息；還可以與領域專家或者其他用戶進行同步通信，該流程如圖2所示。

圖2 技術支持流程Fig.2 The graph of support process

2.2 文檔庫構建

文檔是由授權用戶、管理員或者領域專家上傳或者在線創建的技術資料，是知識庫的核心。包括文本資料、圖片資料、視頻資料等多種媒體形式。文檔庫構建的流程如圖3所示。

圖 3 文檔庫構建流程圖Fig.3 Flow chart to build the document library

2.3 文檔檢索系統的實現

(1) 中文分詞

為簡便起見，系統采用基于匹配的分詞方法，分詞采用兩個詞典，即中文常用詞詞典和醫療設備專業詞典。常用詞詞典采用了共享的百度分詞詞庫，而醫療設備專業詞典為根據現有醫療設備文檔自建的詞庫。與搜索引擎的最大切分不同，為了提高文檔搜索的準確度而非檢出率，系統采用正向最大匹配方法和逆向最大匹配方法相結合的雙向匹配法，從而最大限度地識別詞組。

對于分詞進行測試，如主題 “阿是超聲波治療儀顯示數據不穩定”，當標題中的專有名詞錄入詞庫前，分詞結果“阿|是|超聲波|治療儀|顯示|數據|不穩定”，登錄專用名詞后，分詞結果為“阿是超聲波治療儀|顯示|數據|不穩定”。本文對于系統內的120個文檔的標題進行了分詞測試，測試結果的準確率達到91%，分詞結果的準確性取決于詞典的詞匯量。

(2) 索引庫構建

索引庫主要包含倒排索引表，倒排索引表則根據文檔信息表創建。文檔信息表存儲文檔的詳細信息，如文檔ID、文檔標題、文檔內容、文檔路徑、文檔格式等信息。對于在線創建的文檔，信息表中保存了文檔內容，文檔路徑為空；對于用戶上傳的文檔，表中保存了文檔存儲的相對路徑，文檔內容為空。文檔信息表存儲方式如表1所示。

表1 文檔信息表Tab.1 The table of documents information

為提高搜索命中率，本文借鑒了搜索引擎技術，創建了基于關鍵字的倒排索引表。倒排索引是一種索引方法，索引表被用來存儲某個單詞所在的文檔的編號，在檢索時，通過文檔編號可以快速確定目標文檔，因為是通過文檔包含的詞語確定文檔，所以稱為倒排索引[11]。

倒排列表為一個二元結構，第一個分量為詞語所在文檔的編號，該編號為文檔的唯一標識，可以根據該編號唯一確定一個文檔，其類型為整數類型，為數據庫系統自動增加；第二個分量為詞語在該文檔中的權重，權重的取值范圍從0到1。為簡化計算過程，醫療設備專有名詞占最大比重為0.5，其他詞語占0.5，詞語的權重根據詞語數量取平均值，當只有一個詞語時，其權重為1，禁用詞（助詞）權重為0。以“適用”一詞為例，該詞出現在文檔25和文檔34中，所以倒排列表中對應項為(25,..), (34,..)。“光子治療儀的適用范圍”有三個關鍵詞，“光子治療儀”、“適用”、“范圍”，其中“光子治療儀”為專業詞匯，在本系統定義的規則下，其權重為0.5，其余兩詞的權重均為0.25，所以就得到了對應的倒排列表項(25; 0.25)和(34; 0.25)。根據表1的文檔信息，創建如表2所示的倒排索引。

表2 倒排索引表Tab.2 The inverted index table

(3) 主題檢索與內容顯示

為提高文檔檢索的查準率，查詢與文檔的相關性計算采用向量模型。簡單來說，向量模型即將文檔與查詢都表示為向量，向量的分量即索引項的權重。檢索時，計算兩個向量之間的相似度，結果顯示根據相似度進行排序。

此外，用戶還可以點擊第三方搜索按鈕，使用第三方搜索引擎進行搜索。在該系統中，采用Google公司提供的Google SOAP Search API作為擴展搜索。

圖 4 查詢結果顯示示例（失眠治療儀連接）Fig.4 The query results of the sample

結果頁面結構采用傳統Windows的幫助文檔顯示方式，界面簡潔、易用。顯示效果截圖如圖4所示。顯示頁采用了Ajax技術，在客戶端和服務器之間實現異步通信。由于Ajax為局部刷新，所以這種顯示效果提升了用戶體驗。

2.4 用戶交互服務

在該系統中，用戶可以通過三種方式與領域專家或者其他用戶交互，即實時通信、離線Trouble Ticket遞交與處理，以及BBS。系統集成了開源的即時通訊工具Candy，該軟件提供良好的文檔和完整的API。通過Candy，用戶可以與領域專家或者其他用戶進行文字、語音、圖片等多種方式的交互。該軟件支持群聊等多種功能，作為技術支持系統的重要部分，提供了實時的技術支持能力。

當用戶遇到問題時，對于一些實時性需求不高的問題，用戶根據自己的診斷，填寫TT(Trouble Ticket)，系統根據設備類型自動將TT發送給領域專家。專家接收到TT后，會給出問題的解決方案。此外，系統還集成了開源的Discuz以方便用戶進行交互。

3 總結

本文首先分析了醫療設備維護維修的現狀和問題，提出了在線技術支持系統的解決方案，構建了一個技術支持平臺，該平臺作為“十百千萬工程”醫療示范產品管理系統的子系統，已經通過多種測試，目前正在推廣和試運行。在試運行過程中，也發現有以下幾方面有待完善：

首先，搜索與建立索引所需要的詞典還有待完善，搜索結果的排序需要進一步設計。由于中文沒有開源的通用詞庫，因此目前使用的詞庫需要擴充，而自建的醫療器械專業詞典只是人工操作，后期的開發將實現基于統計的專業詞典構建。搜索結果排序是專業搜索引擎的核心，排序結果的理想與否決定了搜索引擎能否成功，隨著知識庫文檔數量的增加，還需要進一步完善系統的搜索結果排序。其次，如何讓更多用戶參與到知識庫的共建共享中來，是今后在獎勵與積分規則設計中著重考慮的問題。另外，開發支持移動通信設備的系統，也將滿足手機或者其他移動設備用戶的需求。

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[2] 陳嬛, 劉珍才, 汪興旺. 大型醫療設備維修管理的思考和探討[J].中國醫學裝備, 2012, 09(2): 31-32.

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Web-Based Support System for Medical Device Maintenance

【Writers】ZHAO Jinhai1,3, HOU Wensheng1,2, CHEN Haiyan2, TANG Wei4, WANG Yihui4

A Web-based technology system was put forward aiming at the actual problems of the long maintenance cycle and the difficulties of the maintenance and repairing of medical equipments. Based on analysis of platform system structure and function, using the key technologies such as search engine, BBS, knowledge base and etc, a platform for medical equipment service technician to use by online or offline was designed. The platform provides users with knowledge services and interactive services, enabling users to get a more ideal solution.

technical support, knowledge base, medical devices, maintenance

1 Department of Biomedical Engineering,Chongqing University, Chongqing, 400044
2 Chongqing Medical Electronic Engineering Center, Chongqing, 400044
3 School of Education Science, Chongqing Normal University, Chongqing, 400044
4 The Equipment Division of Chongqing Southwest Hospital, Chongqing, 400044

TP311.52

A

1671-7104(2015)01-0025-04

10.3969/j.issn.1671-7104.2015.01.007

2014-08-04

國家科技支撐計劃（2011BAI14B04）

侯文生，教授，E-mail: wshoucqu@163.com