强直性脊柱炎信息采集系统的实现及应用

冯静，冯媛

1延安大学附属医院，陕西延安716000;2第四军医大学西京医院，西安710032

强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis，AS)是一种慢性进行性自身免疫性疾病［1］，其发病受环境、季节、地域及饮食习惯等多方面因素的影响。由于该病好发于青壮年男性且致残率高，近年来医学界对本病的重视程度逐渐加大。然而，由于发病机制以及易感因素尚不明确，同时缺少大量的病情以及疗效统计数据，目前本病仍然没有特效的治疗方法，病情控制较为缓慢［2］。针对强直性脊柱炎这一危害性强，且处在初级研究发展阶段的临床病症，更需要信息化手段来对其进行控制以及统计治疗，以促进该类疾病的研究［3］。

1 系统分析与设计

1．1 需求分析建模

在项目开发过程中，需求分析是非常重要和关键的一步。要对强直性脊柱炎建立一个实用的信息采集系统，必须对用户的各项信息需求以及处理功能进行合理组织和统筹安排。根据用户需求描述，对AS信息采集处理软件系统进行需求建模分析，系统的整体功能用例图如图1所示。

图1 系统功能用例图

在系统功能用例图中可以看出，系统的用户包括三类角色:分别是主任、项目组长和录入员，不同的角色对系统具有不同的操作权限。

1．2 系统总体结构

AS信息采集处理软件系统可以为分布在不同地区的用户提供一个平台，很好地解决了医疗数据共享，使得医疗数据多元化，从而为用户分析患者的发病情况和缓解方法提供了大量的数据来源。不同医院的录入员通过与系统界面进行交互，可以管理自己录入的患者信息，录入员不能查看其他录入员录入的信息;同一个医院的项目组长可以管理自己创建的录入员录入的患者信息;作为系统最高权限的主任可以查看所有用户录入的患者信息，保证了强直性脊柱炎患者医疗信息的保密性和安全性。

该系统对体系结构的需求为“浏览器/服务器结构”，即“B/S结构”［4］。基于B/S体系结构是Web应用的发展趋势，具有现代化和健壮性等优点。允许重用组件的面向对象体系结构作为三层概念的基础。根据B/S结构的特点［5］，该课题选取目前比较适合该结构的Java语言作为开发语言，并通过基于Java的J2EE开发平台将其实现［6］。该系统将基于J2EE的Web应用分为三个层次:表示层、业务逻辑层和数据持久层。

表示层实现用户界面和用户与系统的交互，用户通过浏览器登录系统进入系统管理页面。用户可以通过该层访问系统，登录系统成功后，可以对患者信息、用户信息和药物信息进行查看、删除、添加、修改、查询等操作，同时可以查看所有患者的医疗信息统计。

业务逻辑层使用Java语言实现，接受表示层传来的请求，将相关操作传递到对应的数据持久层，并接受返回的信息给表示层显示。业务逻辑层将表示层与数据库访问分离，提高了系统的安全和性能。用户的请求信息首先通过业务逻辑层的类进行处理，再通过调用数据持久层的数据访问类与数据库进行交互，实现数据库中医疗数据的更新。

数据持久层也称数据访问对象层。该层采用轻量级的组件，将存放在数据库内的用户、患者、药物等表信息，映射成对应的对象，并反映对象直接的参照、继承等关系，同时也包含了对持久化对象的基本数据操作部分，使得可以利用面向对象的思想添加、删除、修改及查看数据库中的各种数据。

数据库作为医疗数据的容器，通过数据持久层的代码被访问。在医疗数据被输入到数据持久层进一步处理之前，数据库用于医疗数据存储。这就意味着医疗数据一旦被输入到该层，该数据库中的输入将迅速减小，数据库立即对所有模块可用，因此医疗数据的正确性进一步提升。同时，也可以更好地实现综合的报告和统计。

1．3 系统功能结构

在AS信息采集处理软件系统的三层结构中，表示层用户提供友好的登录界面，模型层则用于数据的存储，中间的控制层则用于解决各类用户对信息管理和信息服务的需求，是AS信息采集处理软件系统建设的主要内容。系统的功能结构如图2所示。

图2 系统功能结构图

根据系统功能的规划，总体归纳为如图2所示的八个主要一级模块，用于解决用户对信息管理和信息服务的需求，系统每个模块的功能描述如下。

1．3．1 用户登录模块实现用户的正常登录和退出。所有用户的访问操作整体受登录模块的控制，一旦有非法登录的用户，将自动返回到登录页面。不同的用户有不同的操作权限，不同的信息记录也有不同的被访问权限。主任权限最高，可对所有模块进行管理，项目组长对医疗信息统计和数据管理模块没有权限，录入员对医疗信息统计模块、数据管理模块和用户管理模块没有权限，这样就保证了系统的保密性。

1．3．2 用户管理模块实现对用户信息的录入、认证、权限管理功能。

1．3．3 健康状况管理模块实现患者信息的查询、录入、修改、删除和打印功能。

1．3．4 医疗记录管理模块实现对患者医疗信息记录的查询、录入、修改、删除和打印功能。

1．3．5 药物信息管理模块实现药物信息的查询、录入、修改和删除功能。

1．3．6 医疗信息统计模块结合健康状况调查表和患者医疗信息，实现对患者用药、关节受累、平均病程和发病年龄、评分结果以及HLA-B27人数统计的功能。

1．3．7 数据管理模块实现将数据以Excel表格形式导入与导出，同时提供数据的备份与恢复功能，保证了系统的安全性。

1．3．8 帮助模块提供常见问题及解答信息。

2 系统实现

AS信息采集处理软件系统共分为八个模块。其中，健康状况管理模块、医疗记录管理模块及医疗信息统计模块为本系统中的三个核心模块，其设计和实现过程如下。

2．1 健康状况管理模块

在健康状况管理模块中，用户请求的处理主要由图3所示的类来实现，struts-config．xml为控制层的配置文件，负责管理用户请求的分发。当用户发出查找、删除、添加、保存等请求时，根据配置文件strutsconfig．xml把请求转发给适当的Action类。Action的execute方法被执行，execute方法调用模型层的数据访问接口类，将控制层的医疗数据转化为持久对象，对数据库进行操作，用户请求得到处理。该模块的类图如图3所示。

图3 健康状况管理模块类图

ShowList类查看患者列表，ShowInfo类为查看患者信息，Showagree为查看知情同意书，ShowLinkInfo类为查看联系人信息，ShowResearch类为查看健康状况调查表信息，SaveHealth类为添加患者信息，FindBy Pname类为通过患者姓名查找该患者信息，FindByPid为通过患者id查找该患者信息。

2．2 医疗记录管理模块

医疗记录管理模块有七个选项卡，页面中每个保存按钮对应一个表单，一个或多个表单对应一个表。如患者用药选项卡对应患者用药表，而不良记录一到四，这几个选项卡均对应不良反应表，通过参数次数来与页面匹配。

图4为医疗记录管理模块中所设计实现的类及其关系。以修改用药情况为例说明修改的流程，其实现步骤如下:

①用户登录系统成功时，系统记录登录用户信息，同时记录该用户角色为主任、项目组长还是信息录入员;

图4 医疗记录管理模块类图

②用户进入系统页面后，选择医疗记录管理模块，在所有患者列表中选择需要修改的患者，并进入该患者的用药情况页面;

③选择对信息进行修改，信息修改完成后进行提交处理;

④表单正常提交时，在sturts-config．xml中查找匹配的UpdateMedicine类，实现业务操作;

⑤获取表单各项提交值，由数据访问对象类将其转换为持久化对象，进行数据库的更新操作;

返回操作是否成功，0代表提交状态不正常显示页面异常;1则转到患者用药情况的页面，该页面在struts-config．xml中已经进行配置。到此，该项业务操作完毕。

在医疗记录管理模块中，系统实现的创新点和难点为评分系统的实现。长期以来，对于强直性脊柱炎的疾病活动度的评估方法多采用Bath法(如:BA SDAI、BASFI、BASMI等)。

荷兰的Lukas C等进行了一项研究，发现新的评估方法(ASDAS)较以往的评估手段更加直观、更有效、判别能力更强。ASDAS中主成分分析显示:其中有3个因素的本征值＞0．75(患者评估、外周关节评估和急性期蛋白);判别功能分析显示:其判别正确率最高可达72%(以往是＜50%);该公式包含5项变量:总体背痛评分、患者总体评分、晨僵时间、C反应蛋白和血沉。

在该模块中，不仅保留了对BASDAI、BASFI的评分，同时加入了新的评估方法ASDAS，使得系统的内容更加完善和实用。在评分结果中，用户可以查看每次随访ASDAS、BASDAI、BASFI、BASMI、MRI和Harris的评分数值，为了方便医师对患者的评分进行查看，该系统提供两种形式的评分结果形式、数值形式和图示。图示形式显示患者多次随访评分结果的变化曲线，医师可以根据患者的评分变化曲线对患者病情进行判断。

2．3 医疗信息统计模块

健全的、发达的、现代化的统计工作，能够及时地调查、分析和提供准确、丰富的统计数据，作为医务人员医疗工作和科学研究的向导［7］。统计在管理决策和进行决策控制过程中起到重要作用。首先，统计是制定决策的依据，要进行科学决策，就必须掌握及时、准确、全面的统计信息。信息不准确或不全面可能导致决策的失误。其次，统计为决策提供科学方法，对占有的大量统计信息进行加工整理，把原始信息变为决策信息，并对决策方案进行评论、论证，以便选出最优方案。最后，统计也是决策控制的手段。要对决策的实现进行有限控制，就要对决策实施情况进行信息反馈，并依据反馈信息对决策方案进行调整或修订。

在AS信息采集处理软件系统中，医疗信息统计模块的功能共包括八个方面:患者用药信息统计、关节及关节外表现统计、患者平均病程与平均发病年龄统计、BASDAI的统计、BASFI的统计、ASDAS的统计和HLA-B27检验结果的统计。统计信息以多种方式呈现，包括报表显示，条形图显示以及饼状图显示，本节详细介绍统计功能的实现过程。

图5 医疗信息统计模块类图

医疗信息统计模块的类图如图5所示。Show BASFI为查看BASFI评分的统计，ShowBASDAI为查看BASDAI评分的统计，ShowASDAS为查看ASDAS评分的统计，ShowArtus类为查看关节及关节外表现的人数统计，分为骶髂、髋关节、脊柱和外周的统计，UseMedicine类为查看使用各类药物的人数统计，HlaStatistic类为查看HLA-B27人数统计，MeanAge类为查看患者的平均病程和平均发病年龄。

在统计图中包括条形统计图和饼状图两种图。条形统计图视图中分为2个子模块:文字说明与绘图区域。条形图旨在用多个不同填充色的矩形框来展示不同比较对象之间的数量关系。饼状图则能清晰地看到各部分占总量的百分比，以及部分与部分之间的数量对比关系。

3 系统应用

该系统已经在实际中得到应用。以下相关病例数据均来自本单位实际数据。符合1984年美国纽约修订标准或2009年ASAS颁布的SpA分类标准，且未合并其他系统严重疾病。

由于篇幅有限，这里仅以信息统计部分指标和结果为例，说明该系统的应用情况和效果。根据1984年的纽约修订标准和2009年ASAS推荐的中轴型SpA的分类标准，目前在骶髂关节分级方面，X线、横断CT和MRI影像已经成为骶髂关节病变观察、定位、定性的重要指标。依据X线的诊断分级，我们对AS患者关节受累状况与病程进行了统计，结果如图6所示。

图6 关节受累统计

从图6可见，系统可对录入的AS患者进行各个受累关节(脊柱、髋和骶髂关节)统计，并可以分年龄、性别分别进行统计分析。年龄中又将年龄段以16、30岁为基础进行分割统计。系统统计的骶髂关节炎Ⅲ级的性别、发病年龄分布可分别以柱状图和饼状图显示。

通过对于基于Web的强直性脊柱炎医疗信息采集处理软件系统的应用，将患者的基本信息、医疗信息等内容集成起来，实现信息的统一管理。通过对系统中相关的AS信息资料的统计，分析患者的症状体征、免疫状态和遗传个体差异等因素对病情发展及治疗效果的影响，以期客观评价目前AS的诊治现状，提高临床医师的诊断、医疗及评估水平，并为AS患者的诊治及研究提供较为充分的循证医学依据。

AS信息采集处理软件着重于利用采集AS患者信息，并对这些信息进行统计和分析，使得分析结果能够对患者康复提供很大帮助，同时能够促进对AS深度的研究。正是这点区别使本系统的设计与研究有着自己特殊的解决方案和独特之处，且系统的实用价值比较强，它提供的调查是与AS患者切身相关的内容，它的内容也比较全面。不仅包含患者的健康状况和医疗记录信息，而且信息更新和扩展性也很好。随着医疗信息不断发展变化，模块可以增添，内容能及时修改。

［1］魏云玉，黄红宇，陆红兵，等．465例强直性脊柱炎患者HLA-B27结果的调查分析［J］．颈腰痛杂志，2008，29(1):41-42

［2］刘湘源，王宽婷，赵伟，等．HLA-B27阴性与阳性强直性脊柱炎的对比研究［J］．中华风湿病学杂志，1998，(2):143-146

［3］吕旭东．医疗信息系统体系结构研究及开发平台设计［D］．杭州:浙江大学博士论文，2007:71-82

［4］Xu XL，Hu WH．Research on J2EE Teaching Based on Mainstream Open Source Frameworks［R］．Bradford，West Yorkshire，UK:Proceedings of the 2010 10th IEEE International Conference on Computer and Information Technology，June 29 2010-July 1 2010:2014-2017

［5］Cheng Y L．Design of a financial expense system based on B/S and C/S［J］．J of Ningbo Polytechnic，2008，(12):29-32

［6］Zhang JP，Zhu XD，Liang X．C/S and B/S Mixed Style and the Application［R］．Wuhan，Hubei，China:In Proceeding of the 2009 First International Workshop on Education Technology and Computer Science，Vol(2):682-686

［7］杨云，郝建朋，袁李娟．基于数据仓库技术的医疗信息查询系统设计与实现［J］．计算机工程与设计，2008，29(15):4051-4053