醫(yī)學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

郭 偉 羅二平 賈 敏 馬曉玉 謝康寧 劉 娟 湯 池*

醫(yī)學(xué)計(jì)量是保障醫(yī)療質(zhì)量安全，降低醫(yī)療設(shè)備不良事件，提高疾病診治效率的必要手段，且發(fā)揮著重要的社會(huì)效益[1]。針對(duì)我國(guó)醫(yī)學(xué)計(jì)量人才培養(yǎng)存在的問(wèn)題，加強(qiáng)院校階段醫(yī)學(xué)計(jì)量人才培養(yǎng)，空軍軍醫(yī)大學(xué)在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展了醫(yī)學(xué)計(jì)量本科和研究生課程教學(xué)，依托國(guó)家和軍隊(duì)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目，新建教學(xué)專用和國(guó)際先進(jìn)的“醫(yī)學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)室”，為醫(yī)學(xué)計(jì)量課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供重要的條件支撐，收到良好的教學(xué)效果[2-3]。本研究針對(duì)醫(yī)學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與教學(xué)管理需求，研究介紹實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路和方法，為高等院校開(kāi)展醫(yī)學(xué)計(jì)量人才培養(yǎng)提供參考和幫助。

1 醫(yī)學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與教學(xué)管理系統(tǒng)建設(shè)需求

1.1 設(shè)備科學(xué)化管理需求

醫(yī)學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)設(shè)備精度高、價(jià)格昂貴，需加強(qiáng)科學(xué)管理。實(shí)驗(yàn)室依據(jù)《法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)考核規(guī)范》(JJF 1069-2012)和《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求》(GB/T 27025-2008)標(biāo)準(zhǔn)，以及軍隊(duì)醫(yī)學(xué)計(jì)量一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)站建站標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)要求建設(shè)，總體架構(gòu)涵蓋3大平臺(tái)，分別為：由多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀、電外科、輸液泵和注射泵、氣流、血氧及培養(yǎng)箱等工作站組成的醫(yī)用電生理類計(jì)量檢定平臺(tái)；由醫(yī)用超聲檢測(cè)設(shè)備、計(jì)算機(jī)X射線成像(computed radiography，CR)、數(shù)字X射線攝影(digital radiography，DR)、數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)、X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描(X-ray computed tomography，CT)及磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)等工作站組成的醫(yī)用放射影像計(jì)量檢定平臺(tái)和由質(zhì)量、溫度、壓力和光學(xué)工作站組成的基本物理參數(shù)計(jì)量檢定平臺(tái)，后續(xù)計(jì)劃新增醫(yī)用生化類計(jì)量檢定平臺(tái)。上述平臺(tái)計(jì)量設(shè)備90%以上為進(jìn)口品牌福祿克和奧利科，屬國(guó)際領(lǐng)先品牌，其精度高，價(jià)格昂貴。同時(shí)，醫(yī)學(xué)計(jì)量設(shè)備需定期溯源校準(zhǔn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境要求較為嚴(yán)苛，對(duì)設(shè)備規(guī)范化管理提出更高的要求。傳統(tǒng)管理主要采用紙質(zhì)化人工管理方法，使用登記本記錄儀器設(shè)備使用情況，采用檔案盒存檔方式管理設(shè)備檔案資料(包括購(gòu)買(mǎi)合同、培訓(xùn)資料、維修保養(yǎng)、校準(zhǔn)溯源、借用記錄及充放電管理等)和相關(guān)原始記錄，且需專人管理，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不便檔案資料查詢。因此，亟須加強(qiáng)設(shè)備科學(xué)化管理，以方便、高效和快捷地對(duì)醫(yī)學(xué)計(jì)量設(shè)備進(jìn)行科學(xué)和規(guī)范化管理。

1.2 課程信息化管理需求

醫(yī)學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)課程的科目多、軌道多，需加強(qiáng)信息化管理。依托醫(yī)學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)室，學(xué)校開(kāi)設(shè)了“軍事醫(yī)學(xué)計(jì)量”和“醫(yī)學(xué)計(jì)量檢定技術(shù)與方法”兩門(mén)本科生課程和“軍事醫(yī)學(xué)計(jì)量”研究生課程，并獲批國(guó)家一類醫(yī)學(xué)繼續(xù)教育項(xiàng)目，面向國(guó)家、軍隊(duì)醫(yī)學(xué)計(jì)量從業(yè)技術(shù)人員，開(kāi)展醫(yī)學(xué)計(jì)量檢定技能規(guī)范化培訓(xùn)，教學(xué)軌道較多。同時(shí)，針對(duì)不同的教學(xué)對(duì)象，制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，涵蓋實(shí)驗(yàn)科目較多，并能進(jìn)行靈活的實(shí)驗(yàn)預(yù)約。教學(xué)過(guò)程中，需按要求詳細(xì)記錄教學(xué)過(guò)程，包括教學(xué)時(shí)間、地點(diǎn)、對(duì)象和課堂教學(xué)效果分析等，并完整保存學(xué)生實(shí)驗(yàn)原始記錄。上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理，仍采用傳統(tǒng)手工方法進(jìn)行，效率低下、浪費(fèi)嚴(yán)重。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，催生了教學(xué)管理方法的變革和創(chuàng)新，加強(qiáng)信息化管理已成為高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的必然趨勢(shì)[4-7]。

2 醫(yī)學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 功能模塊設(shè)計(jì)

基于對(duì)醫(yī)學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的需求分析，完成管理系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)，主要包括4大功能模塊。①用戶管理模塊：實(shí)現(xiàn)管理員、普通用戶、登錄信息記錄及數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出等功能；②設(shè)備管理模塊：實(shí)現(xiàn)計(jì)量檢定設(shè)備的日常使用和維護(hù)、檢定溯源和數(shù)據(jù)打印等功能；③實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊：實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃制定、實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作、實(shí)驗(yàn)成績(jī)及實(shí)驗(yàn)總結(jié)的錄入和數(shù)據(jù)打印等功能；④計(jì)量檢定和校準(zhǔn)模塊：實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)儀器的檢定和校準(zhǔn)原始記錄檔案的建立及用戶登錄密碼設(shè)定和數(shù)據(jù)打印等功能。系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)框圖

2.2 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1 系統(tǒng)應(yīng)用框架

系統(tǒng)應(yīng)用框架由表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用、應(yīng)用支撐、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)軟件、硬件設(shè)備和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)7部分組成。①表現(xiàn)層：是直接面向用戶的管理系統(tǒng)界面；②業(yè)務(wù)應(yīng)用：主要實(shí)現(xiàn)具體的管理功能；③應(yīng)用支撐：為具體管理業(yè)務(wù)提供所需的工作流管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理和信息門(mén)戶管理等應(yīng)用功能；④系統(tǒng)數(shù)據(jù)：為管理系統(tǒng)提供所需的所有數(shù)據(jù)；⑤系統(tǒng)軟件、硬件設(shè)備和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)的軟硬件基礎(chǔ)。系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)示意圖

2.2.2 系統(tǒng)技術(shù)框架

根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用框架，設(shè)計(jì)系統(tǒng)技術(shù)框架，其中數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和服務(wù)器設(shè)計(jì)是管理系統(tǒng)的關(guān)鍵[8-10]。系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)示意圖

(1)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。①穩(wěn)定可靠：主要表現(xiàn)為具有災(zāi)難恢復(fù)、系統(tǒng)錯(cuò)誤恢復(fù)及人為操作錯(cuò)誤恢復(fù)等功能，穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)庫(kù)要盡量降低數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)劃內(nèi)維護(hù)宕機(jī)時(shí)間；②可擴(kuò)展性：設(shè)計(jì)靈活、可進(jìn)化的數(shù)據(jù)體系結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展的前提，是系統(tǒng)功能擴(kuò)展的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)需要允許任何數(shù)據(jù)被有序引入，并與原有數(shù)據(jù)保持一致和集成；③安全性：數(shù)據(jù)庫(kù)的安全控制主要通過(guò)用戶標(biāo)識(shí)和鑒別、存取控制、視圖機(jī)制、審計(jì)及數(shù)據(jù)加密等機(jī)制完成；④高效性：高效的數(shù)據(jù)庫(kù)需從數(shù)據(jù)庫(kù)連接方式、集群部署、負(fù)載均衡及結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言(structured query language，SQL)設(shè)計(jì)等方面研究，以達(dá)到效果。

(2)服務(wù)器設(shè)計(jì)。服務(wù)器設(shè)計(jì)包括web應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。其中，Web應(yīng)用服務(wù)器可為應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯提供運(yùn)行環(huán)境，包括超文本傳輸協(xié)議(hyper text transfer protocol，HTTP)服務(wù)器和企業(yè)Java應(yīng)用服務(wù)器，支持分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下應(yīng)用軟件的快速開(kāi)發(fā)和部署；應(yīng)用軟件在Web應(yīng)用服務(wù)器及其內(nèi)嵌的Java虛擬機(jī)(java virtual machine，JVM)中運(yùn)行，相應(yīng)的服務(wù)端構(gòu)件可與客戶、數(shù)據(jù)庫(kù)、已有的應(yīng)用系統(tǒng)和群件等進(jìn)行通訊。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器是日常工作依賴的應(yīng)用數(shù)據(jù)重要信息資源，需安全且可控的方式連接至Web，以充分發(fā)揮其作用為用戶服務(wù)。

3 醫(yī)學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與教學(xué)管理系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)登錄界面包含登錄信息，登錄主界面主要是當(dāng)日和后2日教學(xué)計(jì)劃，包括課程名稱、授課內(nèi)容、日期和授課人等，方便教學(xué)組長(zhǎng)或教學(xué)秘書(shū)提醒和安排相關(guān)教師備課和上課。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器設(shè)計(jì)技術(shù)，可依托校園網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄，方便教師管理實(shí)驗(yàn)設(shè)備和安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)，方便學(xué)生預(yù)約、查詢和維護(hù)自己的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。系統(tǒng)登錄界面如圖4所示，系統(tǒng)主界面如圖5所示。

圖4 系統(tǒng)登錄界面圖

圖5 系統(tǒng)主界面圖

3.1 系統(tǒng)管理功能

系統(tǒng)管理功能包括基礎(chǔ)信息維護(hù)、用戶權(quán)限、設(shè)備信息維護(hù)、設(shè)備信息一覽、教學(xué)計(jì)劃制定、日志管理、數(shù)據(jù)庫(kù)備份和教學(xué)計(jì)劃導(dǎo)入功能。系統(tǒng)管理功能界面如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)管理功能界面圖

(1)基礎(chǔ)信息維護(hù)。包含設(shè)備基本信息和教學(xué)基本信息維護(hù)，其中設(shè)備基本信息可預(yù)設(shè)設(shè)備類別、采購(gòu)方式、制造國(guó)家和廠商等。教學(xué)基本信息可預(yù)設(shè)學(xué)期、年級(jí)和專業(yè)等信息。

(2)用戶權(quán)限。包含用戶管理和權(quán)限管理，可增加和刪減登錄系統(tǒng)用戶，明確用戶身份，并設(shè)置用戶使用系統(tǒng)的權(quán)限等級(jí)等。

(3)設(shè)備信息維護(hù)和設(shè)備信息一覽。可管理和閱覽實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有儀器設(shè)備具體信息，包括設(shè)備編號(hào)、規(guī)格型號(hào)、出廠年月、主要功能和技術(shù)參數(shù)等，如圖6所示。

(4)教學(xué)計(jì)劃制定與導(dǎo)入。可按照學(xué)校確定的學(xué)期教學(xué)計(jì)劃，在系統(tǒng)中直接編寫(xiě)醫(yī)學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，也可將制定好的教學(xué)計(jì)劃直接導(dǎo)入系統(tǒng)，并可在系統(tǒng)首頁(yè)提醒實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，即系統(tǒng)首頁(yè)顯示的教學(xué)計(jì)劃，如圖5所示。

(5)日志管理功能可查看所有登錄用戶的登錄信息，包括登錄(退出)時(shí)間、地點(diǎn)和用戶身份等。數(shù)據(jù)庫(kù)備份功能可將全部系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份為一個(gè)數(shù)據(jù)包，以備系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)情況時(shí)，及時(shí)恢復(fù)系統(tǒng)原有數(shù)據(jù)。

3.2 設(shè)備管理功能

設(shè)備管理功能包括設(shè)備日常使用登記和信息查詢、設(shè)備日常維護(hù)登記和信息查詢、設(shè)備檢定校準(zhǔn)登記和信息查詢，實(shí)現(xiàn)計(jì)量檢定儀器從購(gòu)買(mǎi)、使用至報(bào)廢退出的全壽命周期管理。設(shè)備管理功能界面如圖7所示。

圖7 設(shè)備管理功能界面圖

(1)設(shè)備日常使用登記和信息查詢。主要管理設(shè)備日常使用情況和查詢?cè)O(shè)備以往使用情況，包括使用人、使用時(shí)間、使用地點(diǎn)和使用時(shí)的環(huán)境參數(shù)等。

(2)設(shè)備日常維護(hù)登記和信息查詢。主要管理設(shè)備出現(xiàn)故障后，維修、保養(yǎng)和報(bào)廢等相關(guān)信息，包括維修(保養(yǎng)或報(bào)廢)人員、時(shí)間、地點(diǎn)及維修故障情況(保養(yǎng)情況或報(bào)廢情況)等。

(3)設(shè)備檢定校準(zhǔn)登記和信息查詢。計(jì)量檢定設(shè)備按規(guī)定要求，需定期進(jìn)行校準(zhǔn)和溯源，以保證儀器設(shè)備正常工作。主要記錄計(jì)量設(shè)備自身校準(zhǔn)和溯源具體情況，包括：本次校準(zhǔn)溯源時(shí)間、地點(diǎn)、人員和校準(zhǔn)溯源的原始記錄等，以及提醒下次校準(zhǔn)溯源時(shí)間，如圖7所示。

3.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理功能

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理功能包括教員教學(xué)情況登記，學(xué)員實(shí)驗(yàn)成績(jī)登記、教員學(xué)期總結(jié)、教學(xué)計(jì)劃一覽、教學(xué)計(jì)劃明細(xì)查詢和成績(jī)查詢，方便教師和學(xué)生登記及查詢相關(guān)教學(xué)信息。實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理功能界面如圖8所示。

(1)教員教學(xué)情況登記和學(xué)期總結(jié)。教學(xué)情況登記主要記錄教師每次課教學(xué)具體情況，包括教學(xué)時(shí)間、地點(diǎn)、對(duì)象和缺席人數(shù)以及課堂教學(xué)情況小結(jié)等。學(xué)期總結(jié)主要記錄課程教學(xué)結(jié)束后的全課程教學(xué)總結(jié)。

圖8 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理功能界面圖

(2)教學(xué)計(jì)劃一覽和明細(xì)查詢。主要瀏覽學(xué)期整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃和按照關(guān)鍵字(課程名稱、學(xué)期、專業(yè)和年級(jí)等)查詢具體教學(xué)計(jì)劃。

(3)學(xué)員實(shí)驗(yàn)成績(jī)登記和查詢。由教師或?qū)W生完成計(jì)量檢定實(shí)驗(yàn)原始記錄，掃描錄入和實(shí)驗(yàn)成績(jī)登記等，以及后期實(shí)驗(yàn)成績(jī)查詢和打印。

3.4 計(jì)量檢定和校準(zhǔn)功能

計(jì)量檢定和校準(zhǔn)功能主要管理使用計(jì)量檢定設(shè)備對(duì)被檢醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備進(jìn)行計(jì)量檢定的具體情況，包括設(shè)備名稱、送檢單位、送檢人員、檢定員、檢定結(jié)果、檢定日期和下次檢定日期等。計(jì)量檢定和校準(zhǔn)功能界面如圖9所示。

圖9 計(jì)量檢定和校準(zhǔn)功能界面圖

4 結(jié)語(yǔ)

本研究針對(duì)醫(yī)學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的需求分析，采用信息化技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)醫(yī)學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與教學(xué)管理系統(tǒng)，可提升實(shí)驗(yàn)室信息化、規(guī)范化管理能力，降低管理成本，提高管理效率，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與教學(xué)管理的實(shí)際效能。