基于云計算的移動醫療健康服務平臺的研究與設計

于 淼 方工文

基于云計算的移動醫療健康服務平臺的研究與設計

于 淼①方工文②

目的：設計基于云計算的移動醫療健康服務平臺，改變目前醫療行為中存在的醫療資源浪費嚴重、信息共享度低和就醫感受差等現象。方法：在分析云計算以及相關理論基礎上，提出基于谷歌應用引擎(GAE)的移動醫療云的解決方案，構建移動醫療健康服務平臺。結果：設計出包括總體業務流程、開發環境部署的基于GAE移動醫療健康服務平臺，實現了醫療服務模式的轉變。結論：云計算與醫療服務相結合設計的移動醫療健康服務平臺，為促進醫療服務模式轉變、滿足人民群眾對醫療服務質量和服務效率需求提供有效的信息技術支撐解決方案。

云計算；移動醫療；谷歌應用引擎；醫療健康服務平臺；信息技術

云計算的概念于2007年由Google公司首次提出，是一種基于互聯網的計算方式，能夠使得共享的資源、軟件以及信息按需提供給計算機或者相關設備[1-3]。互聯網中的云計算服務充分體現了其“云”的特點，包括虛擬化、高擴展性、高可靠性、低成本和存儲能力[4]。

1 基于云計算的移動醫療基礎理論

1.1 云計算概述

云計算三種基本模式分別為基礎設施即服務(infrastructure as a service，IaaS)、平臺即服務(platform as a service，PaaS)和軟件即服務(software as a service，SaaS)[5]，供應商Google、微軟、亞馬遜和IBM等公司紛紛將云計算作為未來的核心戰略，并相繼推出自己研發的云計算服務平臺，無論在實踐應用方面還是技術創新方面，均作出了突出貢獻，對一些典型云計算平臺進行比較[6-7](見表1)。

1.2 移動醫療云服務模型

傳統醫療行業存在資源分布不均、機構重復及效率低下等現象，雖然借助計算機技術，醫療行業的服務水平與服務效率有所提升，但醫療機構單獨構建信息化架構面臨著成本大、周期長、后期維護困難以及不同醫療機構間難以協作等問題[8]。

移動醫療云服務為云計算與醫療技術的結合，可為醫療行業在醫療應用擴展、整合醫療資源、擴大醫療范圍以及降低技術建設成本等方面帶來有效的解決方案[9-10]。從發展的角度來看，醫療云既靈活又方便，是IT信息技術與醫療行業融合發展的必然產物，也是醫療行業發展的必然方向，將為人民群眾帶來全新的就醫模式與就醫體驗，成為提高社會醫療服務效率的最佳工具。

2 基于GAE的移動醫療健康服務平臺的整體架構

谷歌應用引擎(Google App engine，GAE)是谷歌公司在2008年推出的一款PasS云平臺，用于開發和部署Web應用，主要支持Java、PHP和Python等編程語言[11]。GAE架構基本分為前端、數據儲存和服務群三部分。前端包含4個模塊，前端控制(Front End)、靜態文件(Static Files)、應用服務器(App Server)和應用管理節點(App Master)。數據存儲采用基于BigTable技術的分布式數據庫，是整個App Engine唯一存儲持久化數據的地方。服務群則提供各種服務供App Server調用。開發人員無需考慮CPU、內存及分布等復雜和難以控制等問題，輕松地將網絡應用部署Google的基礎架構上，而程序的運行可以全部由GAE完成。

本研究根據典型云計算平臺的比較以及移動醫療服務平臺應用系統的特點，進行基于GAE的移動醫療服務平臺整體的架構設計，其架構如圖1所示。

圖1 基于GAE的移動醫療平臺整體架構圖

平臺架構基于瀏覽器/服務器((browser/server，B/S)模式，服務器端作為醫療服務的提供者，不僅實現各種醫療服務功能，而且提供與GAE平臺層的通信接口，并保證接口的高度可移植性，以適用不同的云計算平臺。服務器端應用系統采用JAVA語言進行開發，代碼和資源文件采用分布式存儲于GAE平臺基礎設施上，以充分利用GAE平臺的高數據處理能力和存儲能力，降低客戶端的硬件要求，實現“重云端、輕客戶端”的設計理念。其中服務器Servlet負責監聽客戶端請求，同時將客戶端請求交由GAE處理，最終將處理結果集反饋至客戶端。客戶端作為醫療服務平臺直接面向用戶的交互接口，接收服務請求反饋結果并進行數據分析，最終將前端文件和數據一并呈現給用戶。

3 基于GAE的移動醫療健康服務平臺的設計與實現

3.1 總體業務流程

移動醫療健康服務平臺是醫療服務提供者與普通用戶之間交互信息的橋梁。普通用戶通過注冊登錄手機端App可以實現網上問題咨詢、診療服務、健康檔案管理、通知提醒、生活小貼士以及個人信息管理等功能；醫療服務提供者訪問平臺可以實現反饋咨詢問題、提供診療服務、開立遺囑、查詢用戶的健康檔案以及實時推送提醒等功能。其系統總體業務流程如圖2所示。

表1 典型云計算平臺比較表

圖2 系統總體業務流程圖

3.2 GAE開發環境配置與搭建

(1)GAE開發環境配置見表2。

表2 GAE開發環境配置

(2)創建應用程序。采用Gmail的郵箱和密碼，通過鏈接https//：appengine.google.com登錄GAE平臺，點擊創建應用按鈕，創建一個云計算應用程序。普通Gmail賬戶可以創建最多10個這樣的應用[12-13]。根據提示填寫該應用的名稱，進入控制面板進行管理。部署完成后即可通過填寫的應用名稱訪問該應用程序。

(3)配置本地應用。啟動Eclipse，通過添加Google Plugin下載地址http：//dl.google.com/ eclipse/ plugin/4.2，軟件會自動連接下載地址，尋找資源。成功下載并安裝GAE插件。插件安裝成功后，即可創建相應的云計算應用程序。通過設置appengine-web. xml中對應的項目及其套件名稱等信息后，開發套件將本地應用文件自動上傳并部署到GAE平臺[14]。

3.3 數據模型設計

經需求分析，清楚業務流程后進行數據庫設計，對現實中的概念模型進行數據抽象形成數據實體，分為醫療服務提供商實體(HcareProvider)、服務商詳細信息實體(HcpDetail)、醫療服務行為實體(HcareActivity)、醫師實體(DoctorInfo)、醫療服務預約實體(ActivitySubscribe)和醫藥用品實體(MedicalProduct)等，并設計好數據實體間的關系，以E-R圖的形式表現出來。

(1)醫療服務提供商實體。HcareProvider實體與HcpDetail實體相互依存，為一對一關系，而與HcareActivity實體和MedicalProduct實體都為一對多關系，表明某一個醫療服務提供商可提供一種或多種醫療活動，具有多種醫藥用品。

(2)醫療服務行為主體。HcareActivity實體與HcareProvider實體、DoctorInfo實體和ActivitySubscribe實體相關聯，一個醫療行為包括醫療服務提供商的信息和作為醫療行為主體的醫師的信息，當用戶預約時，生成的預約記錄中包含醫療服務行為的信息。

(3)醫藥用品實體。MedicalProduct實體主要與醫療服務提供商實體進行關聯，每條醫藥用品信息均需包含服務提供商的信息。

3.4 醫療健康服務平臺與云端的數據存儲接口設計

健康服務平臺與GAE平臺間的交互主要體現在數據的讀取與存儲。數據存儲接口除實現數據操作的基本功能，如讀取、存儲、更新及批量事務處理外，最主要的是將健康服務平臺產生的數據通過GAE平臺的特性達到持久化的目的，且不增加存儲成本。

GAE數據存儲區可視作一個對象數據庫，每個實體即為一個對象，數據存儲接口設計上采用Java持久化API(JPA)，JPA以數據類作為存儲單位，通過標注設置需被持久化到數據存儲區的數據。JPA通過以下方式實現數據訪問，首先設置配置文件，實體管理工廠(EntityManagerFactory)加載配置文件并生成實例。實體管理工廠實例創建EntityManager實例，EntityManager實例處理數據對象或執行事務。最后關閉EntityManager。

3.5 醫療健康服務平臺的使用情況

基于GAE的移動醫療健康服務平臺投入使用后，為醫患雙方提供了極大方便。以預約就診功能為例，患者可方便的通過手機等移動終端按醫生或日期進行預約，免去排除等待之苦；醫生通過移動設備可隨時查看自己的患者信息，閱讀患者來信，處理會診等，如圖3、圖4所示。

圖3 預約界面圖

圖4 醫生端界面圖

4 基于GAE的移動醫療健康服務平臺應用評價

4.1 移動醫療健康服務平臺的應用效果

移動醫療健康服務平臺提供健康宣傳教育、電子病歷隨時管理、移動端預約掛號、健康咨詢實時互動和用藥提醒等服務，可做到適時提醒和督促慢性病患者依診療方案治療，可解決傳統上慢性病患者離院后自我管理能力弱和依從性差的問題。同時，應用移動醫療健康服務平臺可優化醫療流程，使門診預約就診率持續上升，目前已達到45%，網上繳費與查取檢驗報告極大減少了患者排隊等待時間，提高了醫院患者流通率，改善了患者就診環境。電子病歷能準確反映患者病程變化，為精準化醫療提供依據。通過移動健康服務平臺滿意度調查，92.7%的患者非常滿意，5.4%的患者比較滿意，僅有1.1%的患者表示一般，這類患者以60歲以上老年人居多。

4.2 GAE在移動醫療健康服務平臺中的應用評價

基于GAE的移動醫療健康服務平臺實現醫療服務模式轉變，是醫患雙方共贏的結果。由于目前云計算服務提供商眾多且良莠不齊，選擇GAE平臺是為了能最大限度保證數據的安全性與服務的穩定性。就建設過程而言，采用GAE平臺帶來投資低、擴展性高、安全及容災性強等優勢[15-16]。就運營過程而言，可為醫院帶來運維成本低，資源重復利用率高，信息共享便捷等長處，為實現分級診療提供強有力的支持。針對患者而言，常見病、慢性病的診治可突破空間限制，不必頻繁往來醫院，不但能夠節約就診時間，還可提升就醫環境良好感受。

雖然云計算平臺促進了傳統醫療的轉型，但是否能將關鍵、敏感的數據及更核心的功能部署在云計算平臺上，目前還難以決斷，因為數據的高度集中，使系統的安全性及用戶隱私等方面將面臨更嚴峻的挑戰[17-18]。

5 結語

本研究設計的移動醫療健康服務平臺，將服務器端部署在Google云計算平臺GAE中，旨在為醫療行業信息化中存在的問題提供一種有效的解決方案，該服務平臺充分利用了云計算平臺的優勢，在數據存儲的安全性與擴充性和計算能力方面不僅能夠滿足所需，還可極大降低建設成本，在提高醫療健康服務質量上也有明顯改善。

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Research and design of mobile medical service platform based on cloud computing/

YU Miao, FANG Gong-wen//China Medical Equipment,2017,14(8):122-125.

Objective: To design a mobile health service platform based on cloud computing so as to reform the current medical problems including serious waste of medical resources, low level of information sharing and poor feel of medical treatment and so on. Methods: On the basic of analyzing cloud computing and relative theories, a solution of mobile medical cloud based on Google App Engine(GAE) was proposed. Results: A mobile medical health service platform including overall business process and deployment of development environment based on GAE has been designed and the traditional medical service mode has been converted. Conclusion: The exploration and attempt that constructe mobile medical health service platform by combining cloud computing with medical services can promote the conversion of medical mode and provide a effective solution for meeting the requirements of medical service quality and service efficiency for the masses.

Cloud computing; Mobile healthcare; Google App engine; Medical service platform; Information technology

Department of Statistic and Information, Qingdao No.6 People's Hospital, Qingdao 266034, China.

1672-8270(2017)08-0122-04

R-058

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.08.034

于淼,女,(1983- ),碩士研究生，工程師。青島市第六人民醫院統計信息科，研究方向：醫院信息化建設。

2017-02-15

①青島市第六人民醫院統計信息科 山東 青島 266033

②青島市婦女兒童醫院人事科 山東 青島 266034