基于Joomla和微信的移动医疗管理平台的设计与实现外文翻译资料

 2022-11-22 16:11:21

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2017第二届信息技术与管理工程国际会议（ITME 2017）

ISBN：978-1-60595-415-8

基于Joomla和微信的移动医疗管理平台的设计与实现

张少波1，陈宪祥2，方震2，夏珊红2

1中国科学院大学，北京，中国

2中国科学院电子学研究所，北京，中国

关键词：移动医疗管理平台，穿戴式生理监护，数据可视化，Joomla，微信。

摘要：为了方便有效的移动医疗保健管理，我们设计并实施了基于网络的医疗保健管理系统来管理Android应用程序收集的生理数据。用户可以使用名为WeChat的著名社交网络软件查看他们的记录并将其分享给他们的朋友。近年来市场上出现了许多不同类型的可穿戴式健康监测设备和相关应用程序，但没有一个通用的健康数据管理平台可以管理从不同设备收集的不同生理数据。本文旨在建立一个基于Joomla和WeChat的移动医疗管理平台（MHMP），以管理从不同健康监测设备收集的不同健康数据。一个基于Joomla，Apache，MySQL和WeChat的MHMP原型已经实现。实验室测试表明，原型MHMP具有非常方便和有效管理不同来源健康数据的优势。

介绍

在过去的几十年里，医患关系发生了重大变化，人们不仅在他们感觉不舒服的时候花时间看病，而且更关心长期的身体健康变化，这使得医疗更像是一种商业活动[1]。慢性疾病如高血压，中风和心脏病特别需要长期监测。很容易理解，因为每个人的特殊身体状况，个性化医疗是一种高度针对性和有效的治疗选择。另一方面，医院也需要长期护理一些患者来提高疗效。

在2015年底，应用市场上已有超过16.5万个移动健康应用[2]。我们的实验室已经开发了许多手持式或可穿戴的生理数据测量设备和相应的应用程序[3]。

但是，大量的生理数据缺乏统一管理，用户无法有效利用这些数据。为了提高健康数据管理效率，急需一个通用的医疗管理平台。为了解决这些问题，我们设计和实现了一个可以使用浏览器或微信来管理不同生理数据的MHMP。MHMP将促进更有效地使用多源异构生理数据。由于应用程序主要由个人用户使用，因此我们还为医院和社区中的多用户管理场景开发了客户端软件。

本文的其余部分由以下小节组成：第二部分描述了MHMP的总体模式，并介绍了该平台的系统架构和技术路线图。原型MHMP的设计和实现分别在第三节和第四节中给出。该平台的测试结果显示在最后一节。

MHMP的模式

移动医疗管理平台的架构由生理信号传感设备和生理数据管理系统组成，如图1所示。生理数据管理系统由数据存储，数据分析，数据可视化，用户管理，设备管理等模块组成。

图1 生理信号感知系统和生理数据管理系统的模式

通过传感设备，用户可以轻松监控传感器测量的生理数据或通过智能手机记录的数据和管理系统，他们可以从医生处获得一些建议。通过这个系统，医生可以查看患者的实时或病史生理数据。用户数据通过应用提交后，不仅可以使用浏览器查看和了解医生的建议，还可以使用微信app查看自己的记录和医生的推荐。根据腾讯官方网站的消息，全球有超过5亿的微信用户[4]。因此，人们可以通过微信方便地使用我们的服务。

图2 MHMP两种场景的架构

如图2所示，MHMP的整体架构由数据采集器，android应用[5]，树莓派客户端软件，阿里云服务器，智能终端等组成。情景A适用于使用应用程序提交，下载和查看他/她的数据的个人用户。方案B适用于拥有管理员帐户的医疗保健提供者使用客户端小应用程序管理和检查患者的重要监护数据。

数据采集​​器包括手持式和可穿戴无线数据采集器。配备这些设备的用户可以测量心电图（ECG），阻抗心电图（ICG），血压（BP），心率（HR），加速度（ACC），角速度（GYRO）等数据。我们的应用程序通过蓝牙或由我们的树莓监测器测量，然后通过互联网上传到MHMP。 我们的平台使用具有Linux操作系统和PHP运行时环境的阿里云服务器。用户可以通过我们的官方微信账号获得便捷的服务。

MHMP的设计

我们考虑到这个平台的设计和开发的兼容性和易用性。我们不仅设计了一个模块，以方便收集第三方厂商的健康数据，还为开发者提供了一些基本的API，如登录验证和上传功能等。考虑到用户数据的安全性，我们为应用设计了加密功能。用户通常没有足够的知识来判断他们的生理数据，因此我们提供了医患沟通渠道，以便用户及时有效地获得医生的专业建议。对于客户端树莓派版本的设计，我们主要考虑便捷的操作和简单的观点。

隐私和安全模块。网络存在很多不安全因素，例如私人信息泄露和恶意无限制地访问MHMP。 在每种情况下，我们都做了有效的保护。为了防止恶意访问API，我们使用基于时间戳的参数设计了加密密钥函数。当我们的应用程序获取或发布数据时，将会向系统提交一个特殊的字符串。这就像一个私钥，只有我们的应用可以访问MHMP。我们还为不同的角色设计了一个授权系统，以确保只有授权用户才能看到相应的信息。我们使用Joomla的加密功能进行用户密码加密。

数据存储模块。在这个平台上有两种数据，一种是小数据，另一种是生理波形数据。我们使用MySQL来存储用户信息，微信信息和生理数据的路径。由我们的设备测量的像ECG和ICG这样的大型波形数据存储在文件中。这些数据文件在测量后通过MHMP提供的API上传到服务器。

数据可视化模块。一个人的生理数据通常是一个时间序列数据。我们还使用这些数据为用户绘制波形图。这使用户可以在任何具有浏览器或支持微信的智能设备上查看数据。

设备管理模块。如果一个用户填写了设备注册表或其数据上传，系统将记录设备信息。该信息也可以由管理员记录。还有一个领域可以记录设备的健康状况

反馈模块。用户可以从选择的医生处获得相应的有用建议。这对于不能轻易去医院的人来说非常方便。

客户端模块。客户端开发用于监控医院或社区中由管理员操作的患者重要数据。该软件的运行环境由服务器软件和安装在Raspberry Pi数据网关中的PHP运行时环境组成。这样，任何计算机都可以作为具有网络连接和安装浏览器的管理设备使用。我们还使用Bootstrap和AngularJS来设计操作的前端布局和操作。WebSocket协议用于Raspberry Pi数据网关与计算机或其他智能终端之间的通信。患者的健康数据存储在本地数据收集器或数据网关中，可以自动或手动上传到MHMP。

实施MHMP

系统原型的结构如图3所示。用户可以使用我们的Raspberry Pi客户端或Android应用程序进行实时测量和本地存储。基于大量生理数据的长期健康数据存储服务和复杂分析服务被放置在远程服务器上。

正如我们在第二部分讨论的那样，我们使用安装了Ubuntu操作系统，Apache，MySQL和超文本预处理器（PHP）的阿里云服务器（CPU：1核，内存：2 GB）。数据备份通过使用阿里云磁盘实现其高性价比。随着用户的增加，我们可以通过使用阿里云来轻松建立分布式集群。

Joomla！是一个屡获殊荣的内容管理系统（CMS），开源且免费供开发人员使用。我们为Joomla3.5开发了一个组件来实现所有的服务。 我们也使用另一个名为ECharts的开源工具进行图表绘制，具有用户友好的图形界面和高绘图速度。 ECharts3.1简化版本的大小仅为208 KB。

如图4所示，主数据表的关系不是很复杂。名为users的表存储了有关登录验证，角色和所选医生的基本信息。名为health_data的表存储用户及其数据的地图。以weixin作为前缀的两个表格是关于WeChat服务的。表分析器是表用户的扩展，表设备存储数据收集器的信息。

图3 MHMP的服务器端结构

图4 MHMP的主数据表

MHMP的简化类图如图5所示。使用模型 - 视图 - 控制器（MVC）框架Joomla开发这个平台很方便。图5只显示了控制器，关于客户端操作的类显示在虚线框上，管理员类显示在虚线框中。 这样的安排具有易于扩展的优点。例如，称为用户的类保留一个用户列表，并且在单击一个链接后，名为user的类将扮演角色。称为设备的类和称为设备的类之间的关系也具有类似的关系。 如虚框开销中所示，普通用户的操作由称为选择，上传，维信和心脏保健的类组成，这些类都应由称为用户的类来验证。

图5 简化的MHMP类图

实验结果

可以绘制各种生理波的MHMP原型具有非常好的兼容性和可扩展性。如图6所示，数据可视化模块可以使用滚动条显示生理波形和运动数据。滚动条还提供放大和缩小功能，以调整查看数据集大小。用户可以通过点击列表中的记录来查看记录的波形，如图7所示。

图6 生理数据图表

图7 一个人的数据列表

用户可以获得微信服务，例如获取网站的入口地址，接收系统消息，并通过微信公众账号查看历史数据，如图8所示。

如图9所示，管理员可以通过扫描按钮选择患者的数据收集器，并单击名为“回退”的按钮，通过树莓派客户端的WebSocket技术查看实时生理数据。通过单击页面上的相应按钮，可以删除历史数据或将其上传到MHMP。

图8 使用WeChat进行检查

图9 树莓派客户端的管理页面

总结

本文设计并实现了一种新型原型医疗管理平台，通过网页浏览器或微信有效利用生理数据。 还为其他开发人员提供了一系列开放API以使用该平台提供的服务。复杂的数据分析服务将在未来的工作中实施。

致谢

本工作得到国家自然科学基金（No 61302033），国家重点科技攻关项目2016YFC1304302和北京市自然科学基金重点项目Z16003的支持。

参考文献

[1]Wickramasinghe N，Troshani I，Tan J.当代消费者健康信息学[M]。施普林格国际出版社，2016年。

[2]消费者mHealth应用程序的可用性和配置文件[R]。IMS健康，2015年8月。

[3]陈献祥，谢家柏，甄芳，夏珊红。 基于LabVIEW和蓝牙低功耗的低功耗心电图和阻抗心电图检测系统，2015年IET国际生物医学图像和信号处理会议。 北京，2015年11月19日。

[4]信息http://weixin.qq.com/。

[5]迅宝。 基于Android平台的无处不在的医疗监护系统的设计与开发[D]。 中国科学院大学，2016。

[6]信息http://www.wpi.edu/news/20101/leakagestudy.html

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