陳志云 趙 昆 白 玥 謝 翔 安煒杰

(華東師范大學計算機科學與軟件工程學院 上海 200062)

基于iOS平臺的手衛(wèi)生監(jiān)測與管理系統(tǒng)的設計與實現

陳志云 趙 昆 白 玥*謝 翔 安煒杰

(華東師范大學計算機科學與軟件工程學院 上海 200062)

手衛(wèi)生安全監(jiān)管是世衛(wèi)組織要求醫(yī)療機構采取的重要醫(yī)療監(jiān)管環(huán)節(jié)，但目前我國大部分的醫(yī)療機構在進行手衛(wèi)生的過程監(jiān)管時，仍采用紙張記錄、人工錄入的傳統(tǒng)方式，整個過程耗時費力、缺乏及時反饋，導致干預措施落實滯后。針對這一問題，提出一種基于iOS移動平臺和C/S模式的手衛(wèi)生數據監(jiān)測與管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現了準確記錄、實時匯總、速成報表以及后臺管理等功能，可極大地提高醫(yī)療機構的監(jiān)管效率。

手衛(wèi)生監(jiān)測 iOS移動平臺 MVC框架

0 引 言

醫(yī)院感染是醫(yī)療安全中的重要問題。美國每年發(fā)生醫(yī)院感染病例200萬例，同時產生超過40億美元額外醫(yī)療費用。然而，至少30%～40%的醫(yī)院感染可以通過加強手衛(wèi)生措施預防[1]，Larson[2]早在1988年便提出手衛(wèi)生對于醫(yī)院感染的控制有重要意義，是預防醫(yī)院感染最有效、最方便、最廉價的干預措施。根據世界衛(wèi)生組織(WHO)的建議：手衛(wèi)生依從性提高可以明顯減少醫(yī)院感染。美國一些專業(yè)機構建議醫(yī)療機構醫(yī)務人員的洗手依從率要達到90%以上，甚至部分醫(yī)院要求達到97%以上。我國目前醫(yī)療機構中醫(yī)務人員手衛(wèi)生依從率僅為40%左右。如何提高醫(yī)務人員手衛(wèi)生依從率是各家醫(yī)院面臨的主要問題。WHO發(fā)布的《醫(yī)療活動中的手衛(wèi)生指南》建議使用手衛(wèi)生監(jiān)測表進行現場調查分析手衛(wèi)生依從性并及時反饋，可以有效提高依從率。但目前在我國的大多數醫(yī)療機構中，醫(yī)務人員的手衛(wèi)生數據的采集和依從率計算還處于傳統(tǒng)的手工方式，即由觀察者將觀察對象的手衛(wèi)生執(zhí)行情況記錄在紙張表格上，然后再手工錄入到Excel中進行依從率計算。這種傳統(tǒng)方式的過程繁瑣、耗時費力，且容易出錯，并且因為以及缺乏及時反饋，導致干預措施落實滯后的狀況。如果是大型醫(yī)療機構，上述監(jiān)管方法嚴重影響監(jiān)管效率和監(jiān)管治療，導致醫(yī)療安全問題突出。

為了改進上述情況，我們設計并實現了一種基于移動終端的手衛(wèi)生數據監(jiān)測與管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設計

本系統(tǒng)把世衛(wèi)組織統(tǒng)一發(fā)布的手衛(wèi)生依從性觀察表(中文版)[3]的紙張形式轉化到智能移動設備，手衛(wèi)生觀察者通過智能移動設備記錄觀察結果，并將數據提交至服務器后臺，再在服務器端實現手衛(wèi)生依從率的統(tǒng)計，統(tǒng)計結果可以顯示在服務器頁面，也可以直接以電子表格的形式打印輸出。

該系統(tǒng)由兩部分組成，分別是手衛(wèi)生移動監(jiān)測APP和手衛(wèi)生數據統(tǒng)計后臺服務器。由于iPad屬于醫(yī)療機構允許使用的、不影響其他醫(yī)療設備運行的醫(yī)療器械，所以本系統(tǒng)的移動端搭載在基于iOS平臺的iPad設備上，手衛(wèi)生數據統(tǒng)計后臺則以Web服務形式實現。iPad上觀察表截屏如圖1所示。

圖1 iPad上觀察表截圖

1.1 系統(tǒng)體系框架

系統(tǒng)體系框架如圖2 所示。系統(tǒng)主要由Web服務端(簡稱Web端)、數據庫和iOS客戶端(簡稱iOS端)組成。數據庫利用SQL Server 2008建立；iOS端主要將觀察數據實時上傳至服務器，其與數據庫的信息交互通過基于ASP.NET Web API[4-5]的組件完成；Web端主要提供數據的查詢與管理，其基于ASP.NET MVC[6]框架搭建而成；并且整個系統(tǒng)采用IIS(Internet Information Services，互聯網信息服務)作為應用服務器。

圖2 系統(tǒng)體系架構

1.2 功能模塊設計

根據實際需求，本系統(tǒng)分為兩個終端，iOS客戶端的手衛(wèi)生監(jiān)測APP和以Web形式開放的手衛(wèi)生數據統(tǒng)計平臺，各終端模塊分類如圖3所示。手衛(wèi)生監(jiān)測APP(簡稱監(jiān)測客戶端)分為觀察者登錄、觀察設置、觀察記錄以及提交結果模塊；手衛(wèi)生數據統(tǒng)計平臺(簡稱統(tǒng)計平臺)分為用戶登錄、依從率查看、依從率報表下載以及后臺管理模塊。

圖3 各終端模塊分類

(1) 監(jiān)測客戶端的功能主要是為依從率的計算提供數據來源，其主要使用對象是手衛(wèi)生觀察者。原來的紙張記錄方式是在觀察者觀察之前，需填寫觀察表的基本信息(如觀察者信息、醫(yī)院、科室、病房、日期等)后才能開始執(zhí)行觀察。為了對原有方式實現最大限度相似而又相應簡化的操作，監(jiān)測客戶端將整個過程主要分為如下四個模塊：

① 觀察者登錄：觀察者填寫賬號和密碼，登錄成功可繼續(xù)使用其他功能。

② 觀察設置：觀察者登錄成功后，填寫觀察表基本信息。

③ 觀察記錄：觀察者記錄手衛(wèi)生執(zhí)行情況，記錄開始后系統(tǒng)會自動記錄觀察所用時間，根據WHO觀察表文件規(guī)定，當觀察超過40分鐘后，系統(tǒng)會自動給觀察者記錄超時的提示，這樣觀察者可將精力全部集中在重要的手衛(wèi)生觀察環(huán)節(jié)上。

④ 提交結果：觀察結束，將結果直接提交至服務器。

(2) 統(tǒng)計平臺主要是依從率的展示、報表下載和各類信息的查詢與管理，面向醫(yī)院科室管理者和整個系統(tǒng)的管理員兩類用戶。其中系統(tǒng)管理員擁有最高權限，可訪問平臺所有模塊的功能。統(tǒng)計平臺主要分為以下五個模塊：

① 登錄：用戶根據用戶名密碼登錄到平臺，否則無法使用平臺其他功能，平臺根據用戶權限提供不同的訪問功能。

② 依從率查看：平臺根據用戶選擇的時間段展示依從率以及相關柱狀圖。

③ 報表下載：將統(tǒng)計的依從率以電子表格的形式打印輸出并根據用戶意愿是否下載報表。

④ 后臺管理：包括觀察者信息管理、手衛(wèi)生數據信息管理、統(tǒng)計平臺用戶信息管理、醫(yī)院信息管理。由于平臺功能的特殊性，統(tǒng)計平臺用戶信息管理和醫(yī)院信息管理兩個模塊只有系統(tǒng)管理員權限才能訪問。

1.3 數據庫設計

根據需求，本系統(tǒng)需要建立6張表：手衛(wèi)生數據表、觀察者表、用戶表、醫(yī)院表、專業(yè)表、專業(yè)所屬類別表，各表的設計分別如表1-表6所示。其中手衛(wèi)生數據表是核心表，該系統(tǒng)的核心功能均與此表相關，比如iOS端手衛(wèi)生數據的提交以及Web端依從率的查看和報表下載；觀察者表主要存儲iOS端用戶的相關 信息；用戶表存放的是Web端用戶的信息，由于Web端用戶分為普通用戶和系統(tǒng)管理員，所以利用Authority字段來區(qū)分權限，若是系統(tǒng)管理員權限則不需要所屬醫(yī)院屬性；醫(yī)院表用來存儲使用本系統(tǒng)醫(yī)院的信息；專業(yè)表是存放被調出的醫(yī)務人員屬于哪個主業(yè)的信息；專業(yè)類別表用來存放區(qū)分專業(yè)所屬類別的信息。表間關系可用實體數據模型圖表示。

表1 手衛(wèi)生數據表(Detail)

表2 觀察者表(Checker)

表3 用戶表(User)

表4 醫(yī)院表(Hosp)

表5 專業(yè)表(Major)

表6 專業(yè)類別表(MajorCategory)

2 系統(tǒng)實現

根據前面的數據庫設計，使用SQL Server 2008 Management studio建立所需的數據表格并采用對應的數據庫來存儲應用程序數據，數據庫建立在遠程服務器上面。整個系統(tǒng)中，無論是iOS端還是Web端均要與數據庫進行數據交互，并且由于終端類型的不同，Web端使用ASP.NET MVC框架搭建，而服務端采用ASP.NET Web API技術為iOS端提供數據交互接口。

2.1 MVC模式簡介

MVC設計模式將一般的應用程序根據功能的不同分為三個主要部分Model(模型)、View(視圖)、Controller(控制器)[7]。模型是應用程序中某事物的定義，將事物抽象為對象并負責相關邏輯計算，比如利用getter和setter可實現傳遞數據的功能；視圖是應用程序中對某事物進行展示，它把從模型傳遞來的數據根據需求進行顯示并接受用戶的操作；控制器是模型與視圖之間傳遞信息的部分， 負責將用戶的請求聯系相關模型進行處理最終將處理結果返回到視圖上面。MVC模式使這三部分的每個部分之間都不必卷入其他部分的狀態(tài)表示和實現方法的細節(jié)中去[8]，從而減少了程序間的依賴性和代碼的冗余，提高了系統(tǒng)的后期維護性。模型、視圖、控制器三者間的關系如圖4所示。

圖4 模型、視圖、控制器三者關系圖

2.2 數據建模

為了給后面的開發(fā)搭建基礎，首先需要為整個系統(tǒng)構建數據模型。由于ASP.NET Web API與ASP.NET MVC同樣都是基于MVC(模型-視圖-控制器)架構的，因此兩者可以共用同一套數據模型。

本系統(tǒng)選擇ADO.NET Entity Framework6.0[9-10]作為模型層設計方式，并以Database First(從數據庫生成)開發(fā)模式生成實體數據模型(EDM)。實體數據模型會自動生成一個繼承自DbContext的類，并將各數據表映射為相應的模型類且將表中字段映射為類中的屬性。除此之外還完美地映射了數據庫中各個表之間的關系，本系統(tǒng)的實體數據模型截圖如圖5所示。這樣在程序中可聲明相關的DbContext對象，通過該對象的操作來完成與數據庫的數據交互。

圖5 實體數據模型截圖

2.3 監(jiān)測客戶端的實現

監(jiān)測客戶端基于iOS 8.0平臺使用Object-C語言開發(fā)，運行設備硬件要求為iPad。APP的核心功能是觀察者將所觀察到的手衛(wèi)生數據提交到遠程服務器上面，為后面服務器統(tǒng)計依從率提供數據源。為了達到iOS平臺與服務器通信的目的，本系統(tǒng)采用ASP.NET Web API技術為iOS端提供交互接口。該技術可用于創(chuàng)建連接瀏覽器、移動設備等多種客戶端的HTTP 服務[11]，iOS端利用HTTPS請求方式中的GET或者POST方法實現對數據庫資源的讀寫操作，服務器最終把數據以JSON格式返回作為響應。

1) ASP.NET Web API接口實現

系統(tǒng)主要創(chuàng)建了兩個用于連接iOS客戶端的接口，分別為GetCheckerLogin和PostDetail方法，前者用于響應iOS端觀察者的登錄驗證，后者用于將觀察者提交的數據寫入數據庫。

2) iOS端請求接口

iOS端采用GET方法請求觀察者的登錄驗證以及采用POST方法請求提交觀察的記錄。實現的代碼分別如下所示：

① GET方法請求觀察者的登錄驗證：首先聲明了請求的統(tǒng)一資源定位符(URL)變量urlRequest，然后通過調用NSURLConnection sendSynchronousRequest發(fā)起請求，并將服務器響應結果存放在NSData類型的dataResponse中。

NSString *urlString = [[NSString alloc] initWithFormat:@″https://clyhands.com/api/checker/?name=%@&pass=%@″, name, passWord];

urlString = [urlString stringByAddingPercentEscapesUsingEncoding: NSUTF8StringEncoding];

NSURLRequest *urlRequest = [NSURLRequest requestWithURL:[NSURL URLWithString: urlString]];

NSData *dataResponse = [NSURLConnection sendSynchronousRequest: urlRequest returningResponse: nil error: nil];

② POST方法請求提交觀察的記錄：首先將JSON格式的觀察數據轉換成可用于POST請求的字節(jié)數據，然后聲明請求的URL,最后設置請求的頭部消息。

postData = [NSData dataWithBytes:[jsonRequest UTF8String] length:strlen([jsonRequest UTF8String])];

NSMutableURLRequest *request = [[NSMutableURLRequest alloc] init];

[request setURL : [NSURL URLWithString: @″https://clyhands.com/api/detail″]];

//本次請求為POST請求

[request setHTTPMethod:@″POST″];

//請求內容為JSON格式

[request setValue: @″application/json″ forHTTPHeaderField:@″Content-Type″];

//請求體內容為postData

[request setHTTPBody:postData];

2.4 統(tǒng)計平臺的實現

統(tǒng)計平臺基于ASP.NET MVC 5.0版本并使用C#語言開發(fā),并且利用Razor[12]引擎完成界面的展示。

對于普通用戶來說，統(tǒng)計平臺最重要的作用是將網頁上展示的依從率表格以電子表格的形式導出，本系統(tǒng)利用JavaScript和C#結合的方式實現此功能，實現方法描述如下：

(1) 網頁上生成一個“導出”按鈕，點擊該按鈕觸發(fā)編寫的exportExcel(f,tablehtml)方法，并同時傳入兩個參數，f代表要提交的表單，tablehtml代表網頁上依從率表格標簽的id值。該方法以SelfExportExcel.js文件的形式存放在Scripts文件夾下，調用前需要以的形式導入網站中。

(2) exportExcel方法將表格內容進行編碼后，將編碼內容寫入f表單內的隱藏控件，最后以POST的形式提交f表單。

(3) 表單提交至后端相應的控制器上，控制器首先獲取傳入的HTML內容，對其進行解碼后并轉換成byte陣列，最后通過File( )方法將數據輸出給Web端，控制器代碼如下所示：

[HttpPost]

public FileResult SaveExcel(FormCollection form)

{

string strHtml = form[″hHtml″];

strHtml = HttpUtility.HtmlDecode(strHtml);//Html解碼

//字串轉byte陣列

byte[] b=System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(strHtml);

string FileName = DateTime.Today;

//輸出給Client端

return File(b, ″application/vnd.ms-excel″, FileName + ″.xls″);

}

3 結 語

本系統(tǒng)以上海中醫(yī)藥大學附屬曙光醫(yī)院醫(yī)療安全監(jiān)管體系為基礎，在iOS平臺的移動智能終端上實現了手衛(wèi)生觀察信息的實時輸入和統(tǒng)計，通過iPad完成手衛(wèi)生監(jiān)測信息的輸入、利用后臺數據統(tǒng)計功能實時展現、定時匯總手衛(wèi)生監(jiān)測的相關信息結果。

利用智能移動終端完成監(jiān)測數據的采集、分析以及實時反饋，可以優(yōu)化監(jiān)管流程，縮短中間環(huán)節(jié)，減少不必要的重復勞動，大大提高監(jiān)管效率。如能在大型醫(yī)療機構中推廣，對于提高醫(yī)療機構醫(yī)療安全管理水平，具有極大的社會意義和經濟意義。

[1] 李六億,劉玉村.醫(yī)院感染管理學[M].北京:北京大學醫(yī)學出版社,2010:252-253.

[2] Larson E.A causal link between handwashing and risk of infection? Examination of the evidence[J].Infection Control & Hospital Epidemiology:the Official Journal of the Society of Hospital Epidemiologists of America,1988,9(1):28-36.

[3] 世界衛(wèi)生組織.Observation_Form_Chinese[DB/OL].http://www.who.int/entity/gpsc/5may/tools/Observation_Form_Chinese.doc?ua=1.

[4] MSDN Library.ASP.NET Web API參考[DB/OL].http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/hh833994(v=vs.108).aspx.

[5] Nair N,Bhandari R K.移動應用程序開發(fā):基于Kendo UI Mobile和ASP.NET[M].吳驊,王學昌,譯.北京:清華大學出版社,2015:36-66.

[6] Esposito D.Programming Microsoft ASP.NET MVC[M].Washington,DC,USA:Microsoft Press,2010.

[7] Gao L.An intensive MVC design pattern based on ASP.NET[C]//2010 Second International Conference on Computer Engineering and Applications,2010:679-682.

[8] 章其康.MVC模式在Web應用中的研究與實現[J].網絡安全技術與應用,2007(7):84-86.

[9] Blakeley J A,Campbell D,Muralidhar S,et al.The ADO.NET entity framework: making the conceptual level real[N].ACM SIGMOD Record,2006,35(4):32-39.

[10] Data Access and Storage.實體框架(EF)入門[DB/OL].https://msdn.microsoft.com/zh-cn/data/ee712907.aspx.

[11] 韓立峰.基于ASP.NET Web API框架的校園一卡通手機客戶端研究[J].計算機與現代化,2014(9):128-131,136.

[12] W3School.ASP.NET Razor-標記[OL].http://www.w3sch ool.com.cn/aspnet/razor_intro.asp.

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF MONITORING AND MANAGEMENT SYSTEM OF HAND HYGIENE BASED ON iOS PLATFORM

Chen Zhiyun Zhao Kun Bai Yue*Xie Xiang An Weijie

(SchoolofComputerScienceandSoftwareEngineering,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200062,China)

The supervision of hand hygiene and safety is an important medical supervision link for medical institutions, which is required by WHO. However, most of the medical institutions in our country still adopt the traditional way of paper record and manual input during the process of hand hygiene supervision. The whole process is time consuming and laborious, and lacks timely feedback, leading to the delay of implementation of intervention measures. Aiming at these problems, a hand hygiene data monitoring and management system based on iOS mobile platform and C / S mode is proposed. The system realizes accurate recording, real-time summary, quick report and background management and so on, which can greatly improve the supervision efficiency of medical institutions.

Hand hygiene monitoring iOS mobile platform MVC framework

2016-04-13。陳志云，副教授，主研領域：多媒體應用與教育技術。趙昆，碩士生。白玥，講師。謝翔，碩士生。安煒杰，碩士生。

TP3

A

10.3969/j.issn.1000-386x.2017.05.017