老年期癡呆評估系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

馮雅秋， 吳曉紅， 卿粼波， 張 陽， 何小海

(四川大學 電子信息學院， 成都 610065)

0 引 言

根據(jù)第七次普查的數(shù)據(jù)， 中國60歲及以上人口10年間增加了8 600萬人，人口老齡化正在進入一個快速增長的通道[1]。隨著中國人口老齡化進程加快，老年癡呆作為一種常見的老年疾病，越來越受到人們的關注[2]。中國現(xiàn)有1 000多萬老年癡呆患者，其中65歲以上老年人中以每年5%～7%的速度增長[3]。中國對癡呆病人的評估工具，多采用量表問答的形式，從各種角度對癡呆老人的情況進行評估。

如今的醫(yī)用相關系統(tǒng)，多采用傳統(tǒng)技術棧構建軟件。隨著互聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)不斷革新，大量優(yōu)秀插件應運而生，同時醫(yī)護人員對病患信息的展示形式及交互有了新的要求。傳統(tǒng)的技術棧往往受困于自身兼容性，不能滿足于技術革新和拓展。由于癡呆量表選項特殊，醫(yī)護人員在系統(tǒng)中進行患者病歷錄入時，對數(shù)據(jù)的少量且個性化動態(tài)交互、可視信息的低冗余度需求明顯。為減少網(wǎng)絡通信請求，支持癡呆患者數(shù)據(jù)的高效錄入，應采用前端處理的方式進行數(shù)據(jù)處理并動態(tài)渲染。

隨著用于創(chuàng)建用戶界面Vue的興起和普及，管理系統(tǒng)框架搭建多采用Vue和SpringBoot。針對上述問題的特殊性，本文基于Vue，并配以springBoot，設計一種基于B/S架構的動態(tài)量表癡呆評估系統(tǒng)，以滿足醫(yī)護人員對癡呆患者的高效數(shù)據(jù)錄入。該系統(tǒng)采用Vue.js前端框架完成數(shù)據(jù)處理，利用其搭載的ES6語言進行量表數(shù)據(jù)結(jié)構處理；利用其可改變數(shù)據(jù)雙向綁定的方式，定制個性化癡呆量表選項；利用其動態(tài)組件定義進行自定義組件調(diào)用，增加代碼復用性；利用其特有的watch函數(shù)進行數(shù)據(jù)修改監(jiān)聽，實現(xiàn)點擊不同癡呆評估選項后可展示不同的后續(xù)問題，增加醫(yī)護對癡呆評估量表的可閱讀性，減少初始頁面的信息冗余度。

由此可見，采用Vue前端框架及其二次封裝組件的相關技術，可解決癡呆評估量表數(shù)量多、數(shù)據(jù)類型錯綜復雜的問題。

1 系統(tǒng)需求分析及方案設計

1.1 需求分析

中國目前的癡呆評估系統(tǒng)具有諸多不足，老年癡呆診斷不準確，評估工具較少，多為單一的認知評估或者精神評估，評估方式缺乏多樣性和完整性。如：張思然[4]等人僅采用簡易認知量表(Mini-cog)和8條目癡呆篩查問卷(AD8)；吳越[5]等人僅采用快速認知篩查量表(QCSS-E)進行評估。由于傳統(tǒng)評估方式多采用紙質(zhì)評估，無論從表現(xiàn)形式、數(shù)據(jù)分析研究來看，都不便于后續(xù)的拓展研究和數(shù)據(jù)回溯。因此，以信息化手段建立癡呆評估系統(tǒng)，推進醫(yī)療與信息建設合作，可有效加強相關研究。

根據(jù)成都市老年癡呆診療研究專家小組指導意見，建立創(chuàng)新型分級癡呆評估方式，評估過程遵循從簡單快捷到復雜全面，逐層遞加遞增。參與團隊囊括社區(qū)、康養(yǎng)機構、神經(jīng)內(nèi)科、記憶門診、住院部等相關人員和部門。結(jié)合三醫(yī)院、四醫(yī)院豐富且大量的臨床數(shù)據(jù)資源，及癡呆日大型義診等公益活動，獲得大量老年癡呆行為數(shù)據(jù)。研究建立老年癡呆評估方法與指標體系，輔以評估報告圖上傳和在線瀏覽、對各評估結(jié)果進行可視化分析展示。除了保證系統(tǒng)的基本功能需求外，還需保證系統(tǒng)的可維護性和可擴展性。

由于傳統(tǒng)的癡呆評估系統(tǒng)以量表作為主要工具，但各個量表之間的關聯(lián)度較小，且不能直接對癡呆病人的各方面情況進行直觀對比展示。此外，量表間數(shù)據(jù)類型過多，若用傳統(tǒng)技術棧構建的軟件進行開發(fā)，將導致后期維護困難、代碼冗余，系統(tǒng)的可維護性和可擴展性較差。

基于上述分析，本文設計了一種基于Vue的動態(tài)量表生成的癡呆評估系統(tǒng)。

1.2 總體設計

從癡呆評估流程分析，本系統(tǒng)在專業(yè)醫(yī)生的建議下，針對老年期癡呆，考慮到不同層次醫(yī)療水平的差異，及后續(xù)診療的實現(xiàn)難度，采用初步篩查、綜合評估、精準檢查的方式，進行分層評估。其評估流程如圖 1所示。

圖1 癡呆評估流程圖

認知功能評估[6]是發(fā)現(xiàn)認知功能障礙的第一步，通常以神經(jīng)心理學測驗作為評估工具，是癡呆早期診斷、病情嚴重程度判斷、療效評價的量化工具。其中，CDT[7]畫鐘測驗操作簡單，易于社區(qū)和基層醫(yī)院快速篩查。若初篩為異常，則通過記憶門診從認知功能、日常生活能力、精神行為、鑒別診斷與排除等角度進行綜合的評判。對于此部分量表，采用醫(yī)生挑選的標準進行評分。例如：認知功能評估采取張明園版的MMSE，MMSE[8]簡易精神狀態(tài)檢查量表對重度認知障礙檢出具有較好的敏感性和特異性。全面評估后，專業(yè)醫(yī)生依患者在多方表現(xiàn)，進一步判斷患者是否應進行精準檢查(腦CT/腦MRI、腦脊液四項、血液生化等相關檢查)，最后根據(jù)檢查結(jié)果，對患者進行精準診療對癥診療和照護建議。鑒于以上流程，系統(tǒng)醫(yī)學功能架構設計如圖 2所示。

圖2 系統(tǒng)醫(yī)學功能架構

考慮到系統(tǒng)功能的復雜性，本系統(tǒng)采用vue.js搭建前端，SpringBoot框架搭建后臺，并結(jié)合 ElementUI桌面端組件庫搭建基本組件。核心技術使用Vue的自定義封裝組件技術，對量表內(nèi)的多類型組件進行封裝設計和動態(tài)調(diào)用，提出面向數(shù)據(jù)驅(qū)動的組件化設計方法，實現(xiàn)在組件化的基礎上構建具有良好封裝性及擴展性的動態(tài)量表，將一個復雜頁面轉(zhuǎn)換為可調(diào)用的多功能動態(tài)組件，并能進行統(tǒng)一管理，且滿足跨組件數(shù)據(jù)通信[9]。采用Echarts的可視化設計針對人機交互的可視化進行圖表映射[10]，對各量表數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計展示，方便醫(yī)護人員的直觀分析。系統(tǒng)架構如圖3所示，主要包括癡呆評估量表模塊、評估報告圖片上傳展示模塊以及評估結(jié)果動態(tài)展示模塊。其中，癡呆評估模塊完成了對評估量表的自定義式動態(tài)封裝。

圖3 系統(tǒng)主要功能模塊組成

2 系統(tǒng)功能模塊設計

2.1 自定義動態(tài)量表模塊

2.1.1 量表內(nèi)組件結(jié)構設計

對于量表內(nèi)組件結(jié)構，需根據(jù)醫(yī)院提供的紙質(zhì)量表，分析其表現(xiàn)形式并抽象出元素；根據(jù)Vue組件原理分析可實現(xiàn)的組件嵌套方式，結(jié)合元素和組件的關系，設計出能動態(tài)調(diào)用抽象組件元素的方法，生成完整的邏輯流程圖。

首先，對量表的表現(xiàn)形式進行分析。根據(jù)醫(yī)院提供的多張癡呆評估量表可發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)容的表現(xiàn)形式可歸類為幾種固定的量表組件元素，若直接采用原生組件開發(fā)，雖然符合基本設計，但不能滿足全部功能需求，也不利于后期調(diào)整維護。若基于ElementUI組件的基本功能，通過對組件進行二次封裝，可實現(xiàn)目標功能[11]。紙質(zhì)癡呆量表元素轉(zhuǎn)換為可實現(xiàn)組件包括：文本輸入，可以對輸入信息進行提示以及字數(shù)限制(如：姓名、用藥不良反應說明等)；利用選擇器(如日期時間選擇器、地址選擇器等)，來快速填寫用藥時間、出生日期、家庭住址等信息；單選框和可輸入單選框，選擇用藥類型以及相應的說明；多選框和可輸入多選框，對多聯(lián)用藥進行選擇和說明。

其次，量表中可能含有多層嵌套方式，因此不同組件間的關系也變換多樣，可將其設計成多層嵌套結(jié)構，組件之間呈多種關系。

抽象組件的動態(tài)調(diào)用，可利用Vue的組件(component)功能的`is`屬性值，動態(tài)綁定注冊組件名稱，根據(jù)組件名稱去components中找到該組件名稱對應的組件選項，再根據(jù)組件選項對象創(chuàng)造VNode實例節(jié)點，實現(xiàn)動態(tài)綁定。

切換多個重封裝的代碼，以形成一個完整的自定義量表結(jié)構。最后，根據(jù)前文分析，頁面調(diào)用此自定義組件時，形成量表組件結(jié)構的邏輯流程如圖4所示。

圖4 量表調(diào)用流程

2.1.2 組件封裝及數(shù)據(jù)傳輸設計

組件封裝根據(jù)其數(shù)據(jù)雙向綁定的不同可分為兩種形式：一是對基礎組件直接封裝；二是對基本組件進行多項組合后，重新定義數(shù)據(jù)雙向綁定形式，即為復雜組件封裝。雙向綁定的實現(xiàn)包括兩部分：一部分是能夠?qū)崿F(xiàn)在模型層數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，觸發(fā)視圖層的變化；另一部分是能夠在視圖層，觸發(fā)模型層中的方法[12]。Vue提供的v-model為數(shù)據(jù)雙向綁定的語法糖，v-model綁定數(shù)據(jù)值，則能監(jiān)聽用戶的輸入事件來更新數(shù)據(jù)。

2.1.2.1 基礎組件封裝及數(shù)據(jù)雙向綁定

基礎的組件封裝，即不改變組件原有的表現(xiàn)形式進行封裝，需要對其數(shù)據(jù)的雙向綁定進行重構。以封裝基本組件el-radio選擇器為例，頂層組件的數(shù)據(jù)值為value，可驅(qū)動頂層組件的視圖，并通過props層傳遞給父組件，子組件的數(shù)據(jù)值設為localValue，可驅(qū)動子組件的視圖。但父子組件之間并未形成數(shù)據(jù)的互相驅(qū)動，即父子組件的數(shù)據(jù)更新均不影響到對方。

封裝后采用watch對象，對父組件的value和子組件的localValue進行監(jiān)聽。若需將頂層組件更新后的value值賦值給子組件，則用watch改變localValue值；若對底層子組件進行輸入編輯，可用watch進行消息發(fā)布，在頂層進行訂閱接收，以實現(xiàn)雙向綁定。其數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)過程如圖5所示。

圖5 基本組件數(shù)據(jù)傳輸設計

2.1.2.2 復雜組件封裝及數(shù)據(jù)雙向綁定

系統(tǒng)中，由于癡呆量表需要對患者的評估選項進行補充說明，例如“其他”選項，后接一個輸入框?qū)π畔⑦M行更全面的補充。其實現(xiàn)方式設置outerValue對兩個基本組件的值進行包裹，再和父組件通信。基本子組件的綁定值為localValue，輸入框的綁定值為input。watch監(jiān)聽是否點擊了“其他”選項，若localValue中的值為“其他”，輸入框才能進行輸入操作，input值進行更新為自定義輸入字符，向外傳遞的outerValue值為 localValue拼接input。其實現(xiàn)過程如圖 6所示。

圖6 復雜組件數(shù)據(jù)傳輸設計

復雜組件例如多選可輸入組件封裝后，醫(yī)用量表頁面則可直接根據(jù)以下代碼得到可補充說明的多選問答題，組件會根據(jù)lable值是否為其他，來進行判斷渲染。

根據(jù)不同的type可以調(diào)用不同的自定義組件。cn_key為問題描述，僅做頁面渲染，en_key為問題鍵，選中后的value為問題的值，兩者形成鍵值對，方便傳輸給后端。所有表單的內(nèi)容放入一個json中，量表的el-form內(nèi)的html部分可僅使用一句form-item結(jié)構，便能根據(jù)表單內(nèi)容模塊化的json文件，渲染出具有各種樣式的癡呆量表。量表的關鍵代碼如下:

v-for="(item, index) in basicinfo_cnkey"

:key="index + "

:item="item"

:en_key="item.en_key"

:cn_key="index + 1 + '. ' + item.cn_key"

:value="basicinfo_show"

type="basicinfo_show">

所有封裝組件的核心元素為：type、cn_key、en_key。每個自定義封裝組件為一個單獨的vue，存放在單獨的components文件中(見表1)，并在主函數(shù)進行全局注冊，方便在各個頁面進行組件調(diào)用。

表1 自定義組件文件

2.2 報告圖瀏覽模塊

在進行患者癡呆評估時，采用量表填選只能作為評估方式之一，其結(jié)果也僅為對患者生成的概括性測評。若需提高評估的準確性，應結(jié)合病歷報告進行分析。

設計報告圖瀏覽模塊，實現(xiàn)對患者的病歷報告圖進行上傳和在線瀏覽。設計思路是將圖片的基本信息抽取為3個動態(tài)變量：title、type、item。其中，title為報告標題，type為量表類型(如：生活能力評估、認知損害檢查等)，item為該類型下某個具體的量表。

在每個頁面，設置病歷報告的相應基本數(shù)據(jù)，并帶值進行查詢。若該類型下有歷史圖片，則進行圖片遍歷展示，否則顯示當前患者暫無檢查記錄。報告圖瀏覽模塊設計流程如圖13所示。

圖7 報告圖瀏覽模塊設計流程

2.3 視覺化展示模塊

為了將患者的綜合信息進行可視化展示，向后端進行數(shù)據(jù)請求，獲得相應的json數(shù)據(jù)格式，利用Echarts的柱狀圖進行展示。不僅能對個人患者情況進行柱狀圖縱向分析(如患者不同評估獲得的總分及結(jié)論)，還能在橫向?qū)Ρ榷嗷颊咔闆r時，給出不同因素對病癥的影響(如患者年齡對MMSE量表測評結(jié)果的影響)。其實現(xiàn)過程如下：

(1)繪圖前建立文件，為Echarts準備DOM容器。

(2)通過echarts.init()方法對Echarts實例進行初始化。

(3)請求后臺數(shù)據(jù)，存入對應的json文件中，進行相關配置。

柱狀圖設置其橫坐標為不同的量表類型，縱坐標為分數(shù)，兩種圖例分別展示患者實際得分與總分，鼠標懸浮可看到具體的分值以及相應結(jié)論。

2.4 患者病歷管理模塊

系統(tǒng)管理模塊頁面實現(xiàn)了對癡呆病歷信息的管理。其中包括：查看癡呆評估病歷、新增癡呆評估病歷、修改癡呆評估病歷。根據(jù)項目合作人員的不同身份，設置對應的權限、角色、id。

采用關系型數(shù)據(jù)庫MySQL對病歷信息進行存儲和管理，所有數(shù)據(jù)均以關系型表格存于數(shù)據(jù)庫中。其數(shù)據(jù)庫設計的ER(實體關系)如圖 8所示。

圖8 數(shù)據(jù)庫ER圖

3 系統(tǒng)測試

采用Apache Jmeter進行系統(tǒng)壓力測試，服務器為Intel(R)Core(TM)i5-4460 CPU @3.20 GHz 3.20 GHz，內(nèi)存大小為16 GB，系統(tǒng)版本為Windows10專業(yè)版，瀏覽器為Google Chome。利用Jmeter并發(fā)2 000個請求，測試結(jié)果見表2。由此可以看出，平均響應時間為1 786 ms，錯誤率為0%，吞吐量為376.2/sec，以上指標說明該系統(tǒng)的性能完全滿足應用要求。

系統(tǒng)首頁如圖9所示，此頁面可展示所有患者的基本信息，可添加新患者并填寫其數(shù)據(jù)，可點擊查看患者的具體評估信息。

圖10為具體的組件封裝在量表中的表現(xiàn)，并展示出了兩層嵌套結(jié)構。簡單組件文本框、輸入框的直接生成，復雜組件封裝單選/多選點擊其他選項，可在后面輸入框進行輸入補充，如圖11所示。

圖10 自定義動態(tài)量表實現(xiàn)

圖11 復雜組件實現(xiàn)圖

前端向后端發(fā)送請求，獲得患者的所有量表數(shù)據(jù)，生成需展示的柱狀圖，如圖12所示。圖中橫坐標為患者的不同量表，縱坐標為相應的分數(shù)。綠色柱狀圖為量表可獲得的滿分，左邊的藍色柱狀圖為患者實際得分，鼠標懸浮藍色柱狀圖可查看該量表得分情況和相應結(jié)論，懸浮于綠色柱狀圖可顯示不同分數(shù)對應的結(jié)論。多個柱狀圖橫向?qū)Ρ瓤芍庇^獲取患者的量表得分，以便快速分析患者的癡呆情況。

圖12 癡呆得分柱狀圖

如圖13所示，柱狀圖橫向?qū)Ρ瓤芍庇^看出患者的癡呆情況。例如：抽出所有患者的MMSE數(shù)據(jù)，分析其所得分數(shù)與所對應的年齡段。以年齡段為橫坐標，MMSE得分均值為縱坐標，可分析年齡對MMSE得分的影響。

圖13 MMSE得分與患者年齡關系

4 結(jié)束語

本文結(jié)合癡呆評估的實際需求，針對原有系統(tǒng)功能不足、多功能組件復用程度低、后期維護困難等問題，設計了基于Vue框架，可自定義組件以及二次封裝組件的技術，采用多種組件通信方式，解決了癡呆評估量表數(shù)量多，后期維護困難的問題。該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，管理高效，對于癡呆評估的研究做出了一定貢獻。