魏倩茹

(揚(yáng)州大學(xué)附屬淮安市婦幼保健院,江蘇 淮安 223001)

0 引言

利用無(wú)線通信技術(shù),將醫(yī)患信息與藥品信息集中管理,既是醫(yī)院信息化管理的必要途徑,也是提升醫(yī)院整體效益的關(guān)鍵一步。目前醫(yī)院信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)類型多樣,部分研究者通過(guò)創(chuàng)建一體化管理系統(tǒng),根據(jù)病患信息創(chuàng)建云平臺(tái),實(shí)現(xiàn)醫(yī)院信息的共享與集成,雖然該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)醫(yī)院信息管理,但因云平臺(tái)僅針對(duì)應(yīng)用醫(yī)院,普適性與兼容性欠佳,所以應(yīng)用效果并不理想;還有部分研究者立足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)了醫(yī)院數(shù)據(jù)安全系統(tǒng),構(gòu)建了醫(yī)院信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全模型,雖實(shí)現(xiàn)了相關(guān)信息的安全管理,但其無(wú)線通信功能較差,無(wú)法得到大規(guī)模應(yīng)用。鑒于此,為強(qiáng)化醫(yī)院信息管理效率與監(jiān)管能力,設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線通信技術(shù)的醫(yī)院信息管理系統(tǒng),以期提升醫(yī)院信息傳輸效率、準(zhǔn)確度與完整度,為醫(yī)院管理層提供更具價(jià)值的信息。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

醫(yī)院整體人流量較大,病患數(shù)據(jù)與藥品數(shù)據(jù)眾多,且數(shù)據(jù)間屬性及格式各異,因此對(duì)醫(yī)院信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)及處理要求較高。設(shè)計(jì)的基于無(wú)線通信的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)分為應(yīng)用層、系統(tǒng)層、處理層以及無(wú)線通信層,如圖1所示,其中無(wú)線通信層是基礎(chǔ),其依據(jù)Wi-Fi無(wú)線通信協(xié)議,通過(guò)無(wú)線傳輸連接其他層,利用顯示器呈現(xiàn)給信息管理者[1];系統(tǒng)層通過(guò)數(shù)據(jù)與功能接口獲取信息,為處理層與應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)支撐;處理層負(fù)責(zé)整合醫(yī)院信息,利用鄰近算法(K-Nearest Neighbor,KNN)集成數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于MariaDB數(shù)據(jù)庫(kù)中;應(yīng)用層提供相應(yīng)的信息查詢功能,通過(guò)該層獲取病患的掛號(hào)、出入院、藥品購(gòu)入等信息。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 信息收集

信息收集模塊由數(shù)字傳感器、處理器等部件構(gòu)成,數(shù)字傳感器采用DHM9B,編程模式為OBD,可支持?jǐn)?shù)據(jù)連續(xù)掃描,符合系統(tǒng)信息收集的要求。處理器是信息收集模塊的核心,處理器選用MIPS,其功耗低、集成能力良好,處理速度較快[2]。因?qū)胄问酱嬖诓町?數(shù)據(jù)格式也有所不同,有時(shí)會(huì)無(wú)法讀取,對(duì)此應(yīng)增加模擬信號(hào)收集,保證數(shù)據(jù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換精度。但模擬信號(hào)易受到外部影響,所以應(yīng)在收集芯片上安裝濾波電路,從而保證數(shù)據(jù)收集的精度。隨后將不同數(shù)據(jù)輸入處理器中,通過(guò)轉(zhuǎn)換與矯正進(jìn)行歸一化處理,在傳輸協(xié)議約束下傳輸?shù)椒?wù)器,并做好深層處理。信息收集電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 信息收集電路設(shè)計(jì)

2.2 信息傳輸

信息傳輸模塊由ADF7025BCPZ-RL無(wú)線射頻芯片完成,其具有終端信息的發(fā)送、接收、創(chuàng)建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以及顯示醫(yī)院信息等功能。ADF7025BCPZ-RL電路由串口、顯示器等組成,電路設(shè)計(jì)如圖3所示。在ADF7025BCPZ-RL電路圖內(nèi),電阻R1的數(shù)值為2 000 Ω,R2～R5的數(shù)值均為500 Ω。ADF7025BCPZ-RL與液晶顯示器相連,管理者可通過(guò)顯示器查看當(dāng)前掛號(hào)及藥品流向等信息。利用ADF7025BCPZ-RL進(jìn)行信息傳輸時(shí),先由信息收集模塊進(jìn)行信息收集,ADF7025BCPZ-RL接到系統(tǒng)命令后,對(duì)收集完的數(shù)據(jù)信息釋放紅外輻射,當(dāng)射程達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),ADF7025BCPZ-RL觸發(fā)數(shù)字傳感器讓其收集信息,由此便完成了信息傳輸。

圖3 ADF7025BCPZ-RL電路設(shè)計(jì)

2.3 信息存儲(chǔ)

選擇TS9012DFS高性能存儲(chǔ)器為系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)器,該存儲(chǔ)器具有雙口緩沖的功能,芯片集成能力強(qiáng),功能繁多,擁有海量數(shù)據(jù)資源,體積小易于存儲(chǔ)[3]。在TS9012DFS內(nèi)設(shè)有指針控制電路,可為I/O端口提供總線讀取服務(wù)。在指針控制電路之中,能夠傳輸指針信號(hào)并隨著串行數(shù)據(jù)連接至讀接口上,數(shù)據(jù)在TS9012DFS內(nèi)集成后通過(guò)編碼控制數(shù)據(jù)讀寫(xiě),緩存數(shù)據(jù)讀出后通過(guò)I/O端口轉(zhuǎn)換指針信號(hào),最后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于TS9012DFS中。信息存儲(chǔ)的具體工作流程如圖4所示。

圖4 信息存儲(chǔ)工作流程

2.4 信息處理

信息存儲(chǔ)后,由信息處理模塊對(duì)存儲(chǔ)信息進(jìn)行處理,該硬件的核心部件為MG10A-P1數(shù)據(jù)通信控制器,具有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)換能力與控制能力。MG10A-P1擁有豐富的數(shù)據(jù)接口,從接口輸入數(shù)據(jù)信息,數(shù)據(jù)輸入后再轉(zhuǎn)換至芯片內(nèi),MG10A-P1便可將芯片內(nèi)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖像信息。除芯片功能轉(zhuǎn)換以外,MG10A-P1內(nèi)還具有生成功能,將更新后的圖像信息生成傳輸信號(hào),由此協(xié)助MG10A-P1完成傳輸。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)為MariaDB,根據(jù)系統(tǒng)需求與功能實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)的核心數(shù)據(jù)庫(kù)表包括用戶、聯(lián)系方式、科室、主治醫(yī)生、護(hù)士長(zhǎng)、藥房等,其余各表為數(shù)據(jù)庫(kù)中的屬性表。User(用戶)表示用戶屬性,應(yīng)用于注冊(cè)、登錄流程;Phone(電話)用于存儲(chǔ)姓名、聯(lián)系方式、類型及關(guān)鍵詞等信息;Department(科室)用于存儲(chǔ)科室編號(hào)、科室功能、病房等信息;Attending Physician(主治醫(yī)生)用于存儲(chǔ)醫(yī)生信息;Head Nurse(護(hù)士長(zhǎng))用于存儲(chǔ)護(hù)士長(zhǎng)信息;Pharmacy(藥房)主要包括藥品清單、藥房交換機(jī)信息等屬性。MariaDB數(shù)據(jù)庫(kù)中各數(shù)據(jù)表情況如圖5所示。云應(yīng)用中的共享型服務(wù),僅需極短時(shí)間便可獲得包括節(jié)點(diǎn)、服務(wù)、備份、擴(kuò)容等管理功能豐富的分類服務(wù)。

圖5 MariaDB數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 類型劃分

因收集到的數(shù)據(jù)類型較為多樣,所以在管理任務(wù)前對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理,確定分類主題并構(gòu)建分類器。分類器運(yùn)行原理為KNN算法,以門診信息為例,經(jīng)收集、過(guò)濾以及處理之后,將數(shù)據(jù)導(dǎo)入分類器,設(shè)定輸入數(shù)據(jù)集為x、x1、x2均為函數(shù)序列,并設(shè)置期望輸出值y,在約束條件下求解最優(yōu)權(quán)重λ,將待分類的信息數(shù)據(jù)代入如下公式:

(1)

將計(jì)算結(jié)果與分類閾值進(jìn)行比較,從而確定門診信息收集數(shù)據(jù)的屬類。

4.2 特征檢測(cè)

醫(yī)院信息管理提取了多尺度結(jié)構(gòu)信息,同時(shí)根據(jù)使用效果需求檢測(cè)顯示界面的邊緣結(jié)構(gòu)特征。通過(guò)重構(gòu)方法重新構(gòu)建顯示傳達(dá),從而提升顯示界面表達(dá)能力。將無(wú)線通信技術(shù)引入顯示界面特征檢測(cè)中可得出:

(2)

公式(2)中,Dif表示顯示界面特征,f1與f2表示適應(yīng)函數(shù),通過(guò)上述處理有效提升了界面表達(dá)效果。在無(wú)線通信技術(shù)的基礎(chǔ)上,得到界面檢測(cè)的適應(yīng)函數(shù),同時(shí)通過(guò)形狀檢測(cè)出界面特征。

4.3 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

節(jié)點(diǎn)是為醫(yī)院信息管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)更新的軟件模塊,具體流程包括:(1)初始化Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò);(2)發(fā)送新添加的網(wǎng)絡(luò)信號(hào);(3)當(dāng)新網(wǎng)絡(luò)信號(hào)未進(jìn)入Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí),繼續(xù)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信號(hào)[4];(4)當(dāng)新網(wǎng)絡(luò)信號(hào)已進(jìn)入Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí),檢測(cè)當(dāng)前新增信息,若存在新增信息則繼續(xù)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信號(hào),經(jīng)多次迭代實(shí)現(xiàn)信息更新。

4.4 數(shù)據(jù)檢測(cè)

數(shù)據(jù)檢測(cè)的作用是對(duì)新引入數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行安全分析,通過(guò)預(yù)先識(shí)別清除潛在風(fēng)險(xiǎn)信息。在該項(xiàng)目中,基于KNN算法對(duì)數(shù)據(jù)安全狀態(tài)D(S)進(jìn)行評(píng)估,具體可通過(guò)如下公式實(shí)現(xiàn):

(3)

公式(3)中,D1、D2分別表示路徑延遲與延遲變化兩個(gè)變量。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)設(shè)置數(shù)據(jù)安全閾值,并將計(jì)算結(jié)果與閾值進(jìn)行對(duì)比,如果結(jié)果高于閾值,那么表明不存在危險(xiǎn)因素,反之則存在危險(xiǎn)因素,并根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)信息對(duì)其處理。

5 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

5.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為對(duì)設(shè)計(jì)的基于無(wú)線通信的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)的性能進(jìn)行測(cè)試,利用VTest仿真平臺(tái),測(cè)試傳輸時(shí)間、傳輸準(zhǔn)確度及與傳輸完整度。為形成合理化比較,設(shè)置傳統(tǒng)醫(yī)院信息管理系統(tǒng)作為參照系統(tǒng),兩個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境相同,確保測(cè)試變量的唯一性。VTest仿真平臺(tái)的基礎(chǔ)是專業(yè)引擎、3D設(shè)備以及數(shù)據(jù)編輯工具,開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為Java,通過(guò)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù),可確保數(shù)據(jù)信息的完整性與有效性。

5.2 傳輸時(shí)間

設(shè)置5、10、15、20個(gè)并發(fā)數(shù),基于不同網(wǎng)絡(luò)條件統(tǒng)計(jì)兩個(gè)醫(yī)院信息管理系統(tǒng)的傳輸時(shí)間,如表1所示。比較后可發(fā)現(xiàn),并發(fā)數(shù)越多,系統(tǒng)傳輸時(shí)間越長(zhǎng);在添加或修改信息方面,基于無(wú)線通信的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)的傳輸時(shí)間均低于傳統(tǒng)醫(yī)院信息管理系統(tǒng),其運(yùn)行性能更為良好。

表1 傳輸時(shí)間比較

5.3 傳輸準(zhǔn)確度

對(duì)設(shè)計(jì)的基于無(wú)線通信的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)與傳統(tǒng)醫(yī)院信息管理系統(tǒng)的傳輸準(zhǔn)確度進(jìn)行測(cè)試,具體測(cè)試結(jié)果如表2所示。其中傳輸準(zhǔn)確度公式可表示為:

表2 傳輸準(zhǔn)確度比較

(4)

公式(4)中,T表示傳輸準(zhǔn)確度,c表示傳輸截面,d表示數(shù)據(jù)特征,e表示傳輸效率。根據(jù)表2的傳輸準(zhǔn)確度測(cè)試結(jié)果,與傳統(tǒng)醫(yī)院信息管理系統(tǒng)相比,設(shè)計(jì)的基于無(wú)線通信的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確度更高的數(shù)據(jù)信息傳輸效果。

5.4 傳輸完整度

測(cè)試基于無(wú)線通信的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)與傳統(tǒng)醫(yī)院信息管理系統(tǒng)的傳輸完整度,結(jié)果如表3所示。由表3可知,設(shè)計(jì)的基于無(wú)線通信的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)的傳輸完整度高于傳統(tǒng)醫(yī)院信息管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了高度完整的數(shù)據(jù)信息傳達(dá)。

表3 傳輸完整度比較

6 結(jié)語(yǔ)

綜上,醫(yī)院信息增長(zhǎng)速度提升,導(dǎo)致醫(yī)院信息管理系統(tǒng)負(fù)載增大,管理效率逐漸下降。為獲得良好的信息處理效果,本研究基于無(wú)線通信技術(shù)對(duì)醫(yī)院信息管理系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),根據(jù)任務(wù)需求與系統(tǒng)部署,分別完成了硬件與軟件的相關(guān)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作,并進(jìn)行了數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì),最終為醫(yī)務(wù)工作者與病患提供性能穩(wěn)定的信息管理系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明,本系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸與共享,與傳統(tǒng)醫(yī)院信息管理系統(tǒng)相比,具有更為良好的信息處理能力,應(yīng)用前景廣闊,后期應(yīng)致力于拓展系統(tǒng)應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)更為智能化的服務(wù)。