藥學調(diào)查數(shù)據(jù)采集、分析系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

劉藝 才玉婷

摘? 要： 本文旨在基于云計算技術(shù)，設計藥學調(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)果證明藥學調(diào)查采集、分析系統(tǒng)可滿足藥學研究人員的需要，系統(tǒng)維護性好、界面簡潔大方，操作簡捷便利。

關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)采集;分析;設計與實現(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)學科研提供了一個新的渠道。上世紀九十年代，WEB心理學實驗室（WEB Experimental Psychology Lab）成立，開創(chuàng)了互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學實驗室的先河。學者UD Reips對WEB心理學實驗室五年的運行數(shù)據(jù)進行了分析，包括實驗室的結(jié)構(gòu)、設計、訪客數(shù)量統(tǒng)計、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)實施實驗數(shù)據(jù)采集、分析，對醫(yī)學科學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)療信息管理機制與傳播渠道仍然未成規(guī)模、體系，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，嚴重的阻礙了醫(yī)學科研的進展。目前主流的醫(yī)學數(shù)據(jù)采集仍然采用傳統(tǒng)的紙、筆記錄，最后再輸入計算機中，效率低下，周期較長，不利于對數(shù)據(jù)進行分析、管理[1-3]。

利用云存儲技術(shù)實現(xiàn)醫(yī)療信息的存儲、數(shù)據(jù)挖掘，是當前我國的醫(yī)療信息化的重要方向。JJ Yang提出了一個基于云計算的醫(yī)療記錄隱私保護的解決方案，將醫(yī)療數(shù)據(jù)集進行垂直分割并實施不同的保護策略，將統(tǒng)計分析和密碼學有機結(jié)合在一起來實現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)管理和隱私保護之間的平衡，實現(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)藥領域的調(diào)查網(wǎng)絡問卷的相關(guān)應用也紛紛涌現(xiàn)，但由于醫(yī)學問題的特殊性，當前的醫(yī)藥調(diào)查網(wǎng)絡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定的，無法為其他醫(yī)學項目服務;（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)計分析工具，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘等。

本文旨在基于云計算技術(shù)，設計藥學調(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

藥學調(diào)查項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)療機構(gòu)、醫(yī)藥調(diào)查項目的管理人員，包括系統(tǒng)管理員、項目管理員、單位管理員。系統(tǒng)管理員負責對整個藥學調(diào)查、分析系統(tǒng)的運行進行管理與維護，具有項目管理、賬號管理、日志管理等數(shù)據(jù)維護權(quán)限;

（2）項目管理員：負責制定醫(yī)學調(diào)查問卷的設計、調(diào)查參與者的協(xié)調(diào)管理，具有賬號管理（創(chuàng)建單位負責人賬號等）、模板設計、報表管理等權(quán)限;

（3）單位管理員：負責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、報表管理等? ? 權(quán)限。

（4）患者：醫(yī)藥調(diào)查項目中的數(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)建項目管理員賬號，項目管理員能夠創(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行管理;系統(tǒng)在運行過程中，容易遇到網(wǎng)絡、硬件等故障，導致系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全問題，需要根據(jù)日志管理功能恢復系統(tǒng)及數(shù)據(jù)，同時監(jiān)測系統(tǒng)運行時的數(shù)據(jù)、監(jiān)控服務器運行狀態(tài)，以便于更好的維護、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、報告管理三個模塊。根據(jù)系統(tǒng)設計需要，對不通過的訪問用戶設定不同的權(quán)限。完整的患者藥學模板應包括患者的基本信息、病史信息、化驗結(jié)果、病情調(diào)查問卷等內(nèi)容。藥學調(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責創(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)情況進行計算、判斷、評估，同時根據(jù)醫(yī)生的意見、患者的個性化特征，進行輸入量化的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將獲得的患者數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

1.3? 非功能需求

系統(tǒng)正常運行需要安全性、穩(wěn)定性、可維護等方面的需要。數(shù)據(jù)的安全性包括機密性、完整性、可用性。要求數(shù)據(jù)傳輸、存儲環(huán)節(jié)中，系統(tǒng)對用戶給予嚴格的權(quán)限管理機制，在數(shù)據(jù)進行傳輸中，數(shù)據(jù)不能被竊取、篡改。系統(tǒng)響應速度快，系統(tǒng)配置、維護便利，系統(tǒng)架構(gòu)設計靈活，系統(tǒng)根據(jù)實際運行環(huán)境和需求進行動態(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計模式，將應用的輸入、處理、輸出過程按照模型、視圖、控制的方式進行分離，形成模型層、視圖層和控制層。用戶通過視圖層提交請求，控制層負責用戶請求，并將請求處理過程中與模型層進行數(shù)據(jù)交換。分層設計提高了系統(tǒng)的可重復性，減輕了開發(fā)人員的負擔。

2.2? ECharts可視化工具

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

2.2? CryptDB加密算法

由于藥學數(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? 界面設計

界面（User Interface，UI），即用戶界面。系統(tǒng)的界面設計的目的是對軟件的人機交互、操作、美觀方面的整體設計。根據(jù)本系統(tǒng)的用戶需要，本系統(tǒng)按照藥學的規(guī)程設計，界面簡單、實用。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）。

按照要求填寫各項內(nèi)容后保存成功，進入報告管理頁面，可以看到相關(guān)量表的診斷結(jié)果，該結(jié)果與量表評分標準預期結(jié)果一致。

4? 討論與結(jié)論

本研究目的為藥學調(diào)查數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的設計與實現(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行了分析，依據(jù)藥學調(diào)查的特征對藥學調(diào)查數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)進行按用戶類別進行了分類分析， 將系統(tǒng)功能劃分為系統(tǒng)管理員、項目管理員、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、項目管理員、單位管理員、患者的測試，實現(xiàn)整個項目的穩(wěn)定性、可維護性等需要[12-13]。

本文設汁實現(xiàn)了一個以模板構(gòu)建、檔案管理、統(tǒng)計分析方案設計、報表管理為主要應用的藥學調(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)計分析報告。

本系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)具有一定的研究意義，但仍存在需要完善的問題，有待進一步研究：

（1）本系統(tǒng)的可視化統(tǒng)計分析工具側(cè)重于“統(tǒng)計”方面，而藥學數(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)點服務器失效容易導致數(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制，確保系統(tǒng)平穩(wěn)的運行狀態(tài)。

參考文獻

[1]周可， 王樺， 李春花， 等. 云存儲技術(shù)及其應用[J]. 中興通訊技術(shù)， 2010， 16（4）： 24-27. DOI：10.3969/j.Issn.1009- 6868.2010.04.006.

[2]邵浩達， 阮邦武. 第三講： 醫(yī)學調(diào)查研究的概念和設計[J]. 中國實用婦科與產(chǎn)科雜志， 2000， 16（3）： 185-186.

[3]陳根. 大數(shù)據(jù)一“互聯(lián)網(wǎng)+”醫(yī)療的基礎， 五大應用場景[EB/OL]. http：//newseed.pedaily.en/u/cg/201511191322455. shtml， 2015-11-19.

[4]尹春. 基于J2EE的醫(yī)院科研管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 黑龍江大學， 2010.

陳玉亮， 張代華. 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應用于科研檔案的實證研

究[J]. 軟件， 2016， 37（9）： 52-54.

[5]楊朝霞. 基于RBAC的學生科研項目管理系統(tǒng)工作流模型分析與設計[J]. 軟件， 2012， 33（4）： 13-15.

[6]鄭迪夏. 某醫(yī)院科研管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 廈門大學， 廈門大學， 2015.

[7]張玉美. 醫(yī)院科研管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 燕山大學， 2016.

[8]朱海燕， 朱彬， 李思寧， 等. 基于工作流醫(yī)院科研項目管理系統(tǒng)的設計與應用[J]. 當代醫(yī)學， 2012， 18（8）： 38-39.

[9]徐立波. 高校科研業(yè)績積分管理系統(tǒng)研究[J]. 軟件， 2014（2）： 10-12.

[10]彭利華. 基于組件技術(shù)的醫(yī)院科研管理系統(tǒng)研究與設計[J]. 電腦開發(fā)與應用， 2014， v.27; No. 235（3）： 48-50.

[11]趙政. 眼科專科醫(yī)院科研管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 天津大學， 2016.

[12]徐世波， 張健. 基于國產(chǎn)平臺的科研學術(shù)管理信息系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J]. 軟件， 2013（11）： 50-51.