慢性病防治“u化”与基于云计算的移动社区健康管理服务平台研究

刘芷含



·中国全科医疗/社区卫生服务工作研究·

慢性病防治“u化”与基于云计算的移动社区健康管理服务平台研究

刘芷含

随着云计算、高速移动互联网及物联网等技术的不断成熟，医疗卫生领域实现“泛在卫生保健”(Ubiquitous Healthcare)既是大势所趋，也具备现实可能。本研究依据社区健康管理理论和面向服务的体系架构，提出了一个基于云计算的慢性病移动社区健康信息采集和大数据分析管理服务平台的设计方案和实现方法。通过该平台，社区居民可享有方便快捷的自我健康管理服务，社区卫生服务者可以精准地向慢性病患者或潜在高危个体提供及时高效的服务，以期为泛在卫生保健和慢性病防治的“u化”研究提供理论依据。

泛在卫生保健；慢性病；健康管理；云计算

刘芷含.慢性病防治“u化”与基于云计算的移动社区健康管理服务平台研究[J].中国全科医学，2016，19(31)：3790-3794.[www.chinagp.net]

LIU Z H. The“Ubiquitousness” of chronic disease prevention and control and a mobile service platform for community health management based on cloud computing[J].Chinese General Practice，2016，19(31)：3790-3794.

社区卫生服务是以人的健康为中心，合理使用卫生资源和适宜技术，融预防、医疗、保健、康复、健康教育等为一体的，有效的、经济的、方便的、综合的、连续的基层卫生服务。因其符合慢性病管理的需要，被世界卫生组织认定为慢性病防控的有效举措[1]。自1997年做出改革城市卫生服务体系和发展社区卫生服务的决策以来，我国社区卫生服务体系得到了较快发展，但居民健康和罹患慢性病的状况并没有得到很好的改善，医疗费用也在不断上涨[2]。1998—2013年，我国城市、农村居民慢性病患病率分别增长了9.34%、17.63%；而城市、农村居民的人均卫生费用分别从1998年的625.9、194.6元激增至2013年的3 234.1、1 274.4元[3-4]。2013年第五次国家卫生服务调查的结果显示，全国15岁及以上人口的慢性病患病率为33.1%，由此推算全国有慢性病病例数达3.7亿[5]，导致的疾病负担约占总疾病负担的70%[6]。有研究认为，我国社区卫生服务对居民健康贡献不理想的原因，除与居民的健康观念、生活方式、就医选择定势等服务对象因素和政府投入、卫生资源配置等宏观政策因素有直接关系外，社区卫生服务方式传统、与大医院服务内容同质化、不能适应慢性病患者需求等自身因素也是值得考量的重要方面[2，7]。为进一步发挥社区卫生服务在慢性病防治中的作用，健康管理已普遍纳入社区卫生服务范围，但目前大量研究尚停留在对慢性病社区健康管理模式的理论探索或经验总结层面，针对社区健康管理在国家医疗卫生信息化建设新形势下的发展及其技术实现路径的探讨仍比较缺乏。事实上，要建立起针对日益庞大的慢性病人群的一体化综合防治体系，仅依靠传统的医疗信息管理方式是很难实现的。社区卫生服务的未来发展将不仅体现在基本功能的提升方面，其更多的功能将被发挥出来，如“互联网+”社区卫生服务、信息化网络建设等多项工作方向均已提上日程[8]。随着3G/4G技术、云计算技术的发展，手机功能日趋多元化，可穿戴设备的种类和功能也随着传感器技术的日益进步和高性能低功耗处理芯片的推出而逐步丰富，这些都为慢性病健康管理领域实现信息的高速互联互通奠定了基础。因此，在社区卫生服务和慢性病防治领域实现无处不在的“智慧医疗”，既符合现实迫切需要，也已具备技术可行性。本研究探讨了泛在卫生保健理念的缘起、内涵及其在慢性病管理领域的应用意义和现状，并提出一个基于云计算的慢性病移动社区健康管理服务平台的具体实现方案，为推动我国慢性病防治的“u化”提供理论参考和决策依据。

1 泛在卫生保健的缘起及其在慢性病管理中的应用意义与现状

德国学者Stefan Kirn于2002年正式提出“泛在卫生保健”(Ubiquitous Healthcare/U-Healthcare/u-health，直译为“无处不在的卫生保健”，亦有学者译为“U化卫生保健”“普适医疗”“普适健康看护”)理念[9-15]，是指一种使得个体消费者可通过移动运算设备(随时随地)获取任何类型健康服务的信息系统配置。该理念实际上起源于信息科学技术领域的“泛在计算”(Ubiquitous Computing/Pervasive Computing，亦称“普适计算”“U计算”)概念。后者由美国施乐实验室的首席技术官Mark Weiser于1991年在载于《科学美国人》(Scientific American)的《面向21世纪的计算机》(The Computer for the 21st Century)一文中首次提出[16]。“泛在”(Ubiquitous)源自拉丁语，意为“普遍存在、无所不在”(existing everywhere)。泛在计算是一种超越传统桌面计算的全新计算模式，旨在实现信息空间与物理空间的融合，使人们在这个融合的空间中可以随时随地、透明地获得数字化的服务。智能是泛在计算的关键，同时其区别于传统计算环境的一个重要特点是对移动的支持。在泛在计算时代，用户可以通过手持设备、可穿戴设备或其他常规、非常规计算设备无障碍地使用计算能力和信息资源。日本野村综研所将泛在计算模式应用到网络服务中，提出“泛在网络”(Ubiquitous Network)，是指一种由智能网络、最先进的计算技术及其他领先的数字技术基础设施武装而成的技术社会形态[17-19]。

泛在网络的构建是通向未来智能化信息社会的必经之路。2010年，时任中科院计算机所所长的李国杰院士指出，今后几十年我国发展信息科学技术的总体战略目标和任务是构建“普惠泛在的信息网络体系”，简称U-INS体系(Universal，User-oriented，Ubiquitous Information Network Systems)。U有3种含义：一是Universal，全民普及、惠及全民；二是User-oriented和User-centric，面向用户和以用户为中心；三是Ubiquitous，网络通信和服务无处不在[20]。日本与韩国率先于2004年分别制订了各自国家信息化战略“u-Japan”“u-Korea”，美国也于2008年宣布实施“智慧地球”(Smarter Planet)战略[21]。建设“u社会”，对我国而言既是全新命题，更是迫切的现实任务。

泛在网络自诞生之日起，便因其强烈的人本主义色彩而注定将在与人类健康和福祉密切相关的医疗卫生领域特别是健康管理领域大有作为。正如2013年在日本东京召开的第10届国际泛在卫生保健大会所提出的：“人类未来的福利提高需要当前的卫生保健系统做出改变。目前对卫生保健的关注点正在从‘疾病康复’转向‘保持健康和提高生命质量’。为了维持日常健康水平，需要特别的方法和技术将其应用到日常生活中去”[10]。西方国家已建立了比较完备的泛在卫生保健系统(见图1)。随着物联网和云计算的发展，我国台湾地区的医疗产业在短短十年间也已实现从“e化”(electronized)到“m化”(mobilized)最终到“u化”的转变[11-12]。相较之下，由于泛在计算和泛在网络研究在我国大陆地区兴起较晚，目前与泛在卫生保健有关的前期工作不多，特别是慢性病健康管理视野中的相关研究和应用还十分缺乏[13]，不利于国家慢性病综合防控策略的真正落实。

2 基于云计算的慢性病移动社区健康管理服务平台系统功能需求

慢性病健康管理包含健康信息采集、健康数据存储、健康风险评估、慢性病监测、健康干预等内涵，这些任务为慢性病移动社区健康管理服务平台的系统功能单元划分提供了天然基础。值得注意的是，本研究采用杨金侠等[23]的理论，认为社区慢性病防控的受体不能仅限于患病人群，从社区健康管理的角度看，也应该包括社区内的健康人群和高危人群。因此该平台的应用系统可分为社区卫生服务中心、社区居民(而不仅仅是慢性病患者)两个子系统。系统主要目标为：通过健康数据的实时获取引导慢性病防治的“关口”前移以帮助“控费”，通过健康数据的深度挖掘利用落实系统、协同、一体化的慢性病综合防控策略。具体思路和步骤包括：采集和管理用于健康及疾病危险因素评价、跟踪和健康行为指导的个人健康信息并进行评价，动态监测社区居民的健康状况；依据评价结果进行社区居民健康干预，同时动态追踪、评价干预的效果(见图2)。

图1 泛在卫生保健系统的典型架构[22]Figure 1 Typical framework of u-health system

图2 基于云计算的慢性病移动社区健康管理服务平台系统功能需求Figure 2 Systemic function requirements of the mobile service platform for community health management of chronic disease based on cloud computing

2.1 健康信息采集 本模块的功能是通过医疗物联网与移动互联网等技术，将社区居民用户的血压、血糖、血氧饱和度、心率、体温、睡眠情况、人体成分分析等生理指标通过安装了远程终端的智能可穿戴设备或其他测试设备(例如计步器、骨密度测量仪、营养仪等)采集出来，并通过个人智能手机的App将信息实时传输至云端的数据中心。

2.2 健康数据存储 本模块为健康管理功能模块的核心，其主要目标为搭建一个基于云存储“数据仓库”的健康数据中心，对采集上来的元数据进行加工和存储。针对海量数据中的结构化数据(如Oracle、MySQL等数据库数据)，开发智能化检索系统，以准确便捷地调用所需的各类健康数据；对于非结构化数据(如XML、Word和PDF文档、影像、音视频等)进行去伪、剔重、过滤，并以友好的图表形式呈现给用户。在程序开发过程中需注重两类数据库的建设：一是慢性病病种数据库，按慢性病病种抽取病例数据，将同质指标的结果按时间顺序排列或连接起来，形成慢性病相关的临床指标和危险因素的曲线(这些曲线既可以反映慢性病及相关因素的变化状态，也可以反映临床和行为因素干预的效果、效益和效用)，以便于后期对现行慢性病疾病流行状况、诊疗及干预效果进行分析[24]，此外还可与SAS、SPSS等主流统计软件进行连接，发挥数据的科研价值。二是慢性病治疗方案数据库，对慢性病相关治疗方案进行收录和索引，供用户查阅参考。

2.3 健康风险评估 该模块主要任务是：利用采集的居民健康大数据，结合全基因组测序(Whole-genome Sequencing)技术，明确个体的患病风险[25]；设计疾病风险评估算法，建立风险评估模型，计算个体患病的相对风险并即时为用户生成风险评估报告。该模块既有助于个人自我健康管理的实现，也有助于缓解目前社区医护人员数量不足的状况。

2.4 慢性病监测与预警 该模块需要实现两方面功能：一是通过对不同人群生理参数的长期监测，评估和遴选慢性病相关危险因素，运用数据挖掘技术进行比对关联分析，制作健康监测评估图谱和知识库[26]，掌握慢性病流行规律及特点[27]，可为制定特定人群的综合防治措施提供循证医学依据，还可预测未来某段时间某社区的慢性病发作情况等。二是通过对居民客户端设置相应的预警阀值，实现系统同时自动向居民和对应的社区医务人员(例如签约家庭医生等)发出预警信息，以便采取紧急措施，提高社区慢性病防控效能。

2.5 健康干预及效果评价 该模块可协助社区医务人员开展健康干预，包括对患病人群进行针对性疾病或疾病危险因素的管理以及对健康和高危人群进行生活方式指导、心理指导[23]，并进行干预效果评价。社区医生可以通过对服务对象风险评估报告进行分析后将医嘱或指导性意见发送至居民客户端，居民可以通过互联网与社区医生进行实时的视频交流。

3 基于云计算的慢性病移动社区健康管理服务平台的实现方法

3.1 技术路线 系统采用MySQL数据库实现数据存储，采用Java语言实现后台管理功能，以及基于Android平台和IOS平台的App的开发。考虑社区健康管理服务平台应用的复杂性，设计平台时采用基于面向服务的架构(Service-oriented Architecture，SOA)，提供服务的定义、开发、部署及运行等功能，各层之间通过松散耦合实现逻辑复用，通过服务方式实现同层之间模块的松耦合，使得平台具备良好的扩展能力。

3.2 总体架构 慢性病移动社区健康管理服务平台功能的技术实现，涉及各种采集数据的传感器、传递数据的网络、存储数据的数据库、处理数据的云计算服务、加工与利用数据的各种应用以及与用户的交互等诸多复杂因素。为了提高程序的健壮性，并使平台设计更合理，本研究采用五层架构实现，每一层有明确的分工(见图3)。(1)感知层：实现对居民健康数据的感知识别、数据采集处理和自动控制，并通过通信模块将采集设备连接到网络层和应用层。(2)网络层：主要实现信息的传递(采集数据的上传以及应用层信息的下达)、路由和控制，包括核心网和接入网，网络层依托公众电信网和互联网。(3)支撑服务层：主要实现信息和业务的处理，建立一个基本的社区健康管理支撑服务平台。具体包括：面向服务的架构平台、海量数据集成服务平台、云计算能力服务平台、通信能力服务平台、物联能力服务平台(数据采集与传输)。(4)应用层：实现社区健康管理的各种应用、统计分析、慢性病监测、慢性病预防与控制等。(5)交互层：系统向用户提供多种交互终端(如PC端、手机端App等)，实现人与系统之间信息和指令的交互，还将应用层的功能提供给社区居民和社区卫生服务者，让他们通过交互终端方便地使用这些功能。

在系统的实现过程中，还要考虑系统的安全性以及标准化问题，因而在总体架构中增加两个体系。一是安全保障体系，遵循国家现有的相关法规、信息安全建设的行业标准以及目前先进的技术体系，对系统的整体安全性进行规划与实施。二是标准规范体系，包括架构标准、应用需求标准、通信协议、标识标准、安全标准、应用标准、数据标准、信息处理标准，每类标准还可能会涉及技术标准、协议标准、接口标准、设备标准、测试标准、互通标准等方面。

3.3 公共服务模块 在系统实现过程中需要大量应用到云计算、海量数据、物联、通信等公共服务，因此特统一设计4个公共服务模块。(1)云计算能力服务：考虑泛在卫生保健的数据存储、数据运算都比目前的互联网高几个数量级，因此设计该平台需要考虑在传统的IT系统的基础之上，融合进云计算的方案，以增强平台的计算能力、扩展能力。利用云计算解决各社区信息中心大量闲置的计算和存储能力的问题，为适应业务量的弹

图3 基于云计算的慢性病移动社区健康管理服务平台总体架构Figure 3 Overall architecture of the mobile service platform for community health management of chronic disease based on cloud computing

性增长、降低应用部署成本提供重要的技术手段。(2)海量数据集成服务：针对社区健康管理服务平台分布式网络环境中的海量结构化数据和非结构化数据的特点，平台提供基于SOA的海量数据集成服务，包括统一数据模型与管理、异构数据采集与整合、海量数据组织与存贮、海量数据共享和发布、海量数据分析和挖掘等，为物联网的海量数据处理奠定基础。(3)物联能力服务：通过标准化协议和多种适配器接入多种多样的物联网终端和应用，同时还提供物联网终端的数据采集与传输等服务能力。在此基础上，实现机器到机器、机器到人、人到机器的互动与协作，实现物联网应用的融合。(4)通信能力服务：平台会用到大量的通信能力，比如短信、微信、定位、呼叫中心等，也可能用到第三方的服务和资源。

4 小结

正如时任美国国立卫生研究院行为医学与社会科学研究主管副院长Robert M.Kaplan博士所言，在实验室里收集的健康相关信息不一定能够代表人们每天的健康状况。70多年以来，学术界一直呼唤一种可以对人们日常情境中的体验采样的方法[28]。泛在卫生保健不仅提供了这种方法，更指明了医疗信息化建设的发展方向。本研究针对社区健康管理的关键需求与典型应用，在综合研究云计算、物联网智能传感与感知技术、大数据采集、存储与处理技术、计算机决策支持技术的基础上，给出了一个基于云计算的慢性病移动社区健康管理服务平台的设计方案和实现方法。该平台可用于城市社区居民健康数据的采集、监管、预测，有助于提高社区医疗服务和居民健康的水平。通过本文提出的社区健康管理服务平台，可帮助社区居民实现人本主义的自我健康管理，为社区卫生服务中心提供“u化”的慢性病综合防治服务，加速推进慢性病管理领域的卫生供给侧结构性改革。鉴于国际信息技术发展的日新月异，如何尽快付诸实践、并在运行中依据我国医疗卫生体制改革进程对系统及时进行调适和改进，应是下一步研究和工作的方向。

作者贡献：刘芷含负责本文的撰写、修改。

本文无利益冲突。

[1]梁万年，饶克勤，常文虎.卫生事业管理学[M].北京:人民卫生出版社，2003.

[2]李星明，黄建始.健康管理和社区卫生整合对慢性病防治的意义与服务模式探讨[J].疾病控制杂志,2008，12(1):53-57. LI X M,HUANG J S.Exploration of significance and model for the integration of health management and community health delivery on chronic diseases prevention[J].Chinese Journal of Disease Control & Prevention，2008，12(1):53-57.

[3]国家卫生和计划生育委员会.2014中国卫生统计年鉴[M].北京：中国协和医科大学出版社，2014.

[4]原卫生部.2004中国卫生统计年鉴[EB/OL].[216-06-16].http://www.nhfpc.gov.cn/htmlfiles/zwgkzt/ptjnj/year2004/p183.htm.

[5]徐玲，孟群.第五次国家卫生服务调查结果之二——卫生服务需要、需求和利用[J].中国卫生信息管理杂志，2014，11(3):193-194.

[6]李滔，王秀峰.健康中国的内涵与实现路径[J].卫生经济研究，2016，33(1):4-10. LI T,WANG X F.Connotation and realizing route of Healthy China[J].Health Economics Research，2016，33(1):4-10.

[7]刘瀚洋,穆云庆.社区在慢性病健康管理中的作用[J].医学与哲学,2015,36(23):51-54. LIU H Y,MU Y Q.The role of community in health management for chronic diseases[J].Medicine & Philosophy,2015,36(23):51-54.

[8]李丽清，卢祖洵，邬丹，等.社区卫生服务未来发展趋势的建模与仿真研究[J].中国全科医学,2016,19(1):12-18. LI L Q,LU Z X,WU D,et al.Model building and simulation of the development trend of community health services in China[J].Chinese General Practice，2016,19(1):12-18.

[9]KIRN S.Ubiquitous healthcare:the Onkonet mobile agents architecture[Z].Springer Berlin Heidelberg,2002:265-277.

[10]TAMURA T, PARK K S.Invitation to the 10th International Conference on Ubiquitous Healthcare(u-Healthcare 2013)[EB/OL].[2016-06-17].http://u-healthcare2013.l-bmi.org/.

[11]张显洋.台湾医院U化经验谈(连载一)[J].中国卫生信息管理杂志,2012,9(4):37-41.

[12]张显洋.台湾医院U化经验谈(连载二)[J].中国卫生信息管理杂志,2012,9(5):55-57.

[13]谢亚可.普适医疗伦理问题前瞻[J].吉首大学学报(社会科学版),2016,37(3):56-62.

[14]CONEJAR R J, KIM H K.Designing U-Healthcare web services system[J].International Journal of Software Engineering & Its Applications,2015,9(3):209-216.

[15]KIM J, AHN C W.Diabetes management system based on Ubiquitous Healthcare[J].Journal of Paediatrics & Child Health,2011,12(3):S31-32.

[16]WEISER M.The computer for the 21st century[J].Scientific American,1991,265(3):66-75.

[17]徐光祐,史元春,谢伟凯.普适计算[J].计算机学报,2003,26(9):1042-1050.

[18]吴先涛,吴承治.普适计算与泛在网络[J].现代传输,2009，35(3):51-63. WU X T,WU C Z.Pervasive computing and ubiquitous network[J].Modern Transmission,2009，35(3):51-63.

[19]张平,苗杰,胡铮,等.泛在网络研究综述[J].北京邮电大学学报,2010,33(5):1-6. ZHANG P,MIAO J,HU Z,et al.A survey of ubiquitous network[J].Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications,2010,33(5):1-6.

[20]李国杰.信息科学技术的长期发展趋势和我国的战略取向[J].中国教育网络,2010,40(2):27-30.

[21]陈柳钦.物联网:国内外发展动态及亟待解决的关键问题[J].决策咨询通讯,2010,21(5):15-25.

[22]TOUATI F, TABISH R.U-Healthcare system:state-of-the-art review and challenges[J].Journal of Medical Systems,2013,37(3):1-20.

[23]杨金侠,王章泽.基于社区健康管理的慢性病综合防控策略构想[J].中国卫生经济,2010，29(7):67-69. YANG J X,WANG Z Z.Thoughts about strategies for chronic disease integrated control on the basis of community health management[J].Chinese Health Economics，2010，29(7):67-69.

[24]卢楠,沈忆光,衣志勇,等.构建保健人群主要慢性病监测数据库的意义[J].中华保健医学杂志,2016,18(1):76-77.

[25]KAO R R, HAYDON D T, LYCETT S J,et al.Supersize me:how whole-genome sequencing and big data are transforming epidemiology[J].Trends in Microbiology,2014,22(5):282-91.

[26]汪鹏,吴昊,罗阳,等.医疗大数据应用需求分析与平台建设构想[J].中国医院管理,2015,35(6):40-42. WANG P,WU H,LUO Y,et al.Needs analysis and platform building of medical big data application[J].Chinese Hospital Management,2015,35(6):40-42.

[27]国家卫生和计划生育委员会.关于印发《中国慢性病防治工作规划(2012—2015年)》的通知[Z].2012.

[28]KAPLAN R M, STONE A A.Bringing the laboratory and clinic to the community:mobile technologies for health promotion and disease prevention[J].Annual Review of Psychology,2013,64(2):471-498.

(本文编辑：闫行敏)

The "Ubiquitousness" of Chronic Disease Prevention and Control and A Mobile Service Platform for Community Health Management Based on Cloud Computing

LIUZhi-han.

SchoolofPublicAdministration,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China

With the gradual maturing of technologies such as cloud computing,high-speed mobile Internet and Internet of Things,to realize the "Ubiquitous Healthcare" in the health field is not only an irresistible trend,but also a realistic possibility.According to the community health management theory and service-oriented system structure,the study proposed the designing scheme and implementation method of a management service platform for health information collection and big data analysis of mobile community of chronic disease based on cloud computing.With this platform,community residents can enjoy the convenient and quick self-management service of health,and community healthcare staff can provide timely and efficient service to the chronic disease patient or those potentially high-risk individuals precisely.The paper hopes to provide theoretical references for researches of ubiquitous healthcare and “be ubiquitous” of chronic disease prevention and control.

Ubiquitous healthcare;Chronic diseases;Health management;Cloud computing

国家自然科学基金青年项目(71603289)；中国博士后科学基金一等资助项目(2016M590759)；湖南省哲学社会科学基金项目(15JD61)；湖南省教育厅高校创新平台开放基金项目(15K135)

410083湖南省长沙市，中南大学公共管理学院

R 197

A

10.3969/j.issn.1007-9572.2016.31.006

2016-06-04；

2016-09-26)