药学调查数据采集、分析系统的设计与实现

刘艺 才玉婷

摘  要： 本文旨在基于云计算技术，设计药学调查通用数据共享平台，为解决数据存储、管理、分析等问题提供有效方法。本文通过对药学调查数据采集、分析系统的需求分析、系统相关技术分析、系统测试分析，结果证明药学调查采集、分析系统可满足药学研究人员的需要，系统维护性好、界面简洁大方，操作简捷便利。

关键词： 数据采集;分析;设计与实现

【Abstract】： The purpose of this paper is to design a general data sharing platform for pharmaceutical investigation based on cloud computing technology， and to provide effective methods for data storage， management and analysis. Through the requirement analysis， system technology analysis and system test analysis of pharmaceutical investigation data collection and analysis system， the results show that the pharmaceutical investigation collection and analysis system can meet the needs of pharmaceutical researchers， and the system has good maintenance， simple and generous interface， and simple and convenient operation.

【Key words】： Data acquisition; Analysis; Design and implementation

0  引言

近些年来，互联网+医疗技术快速发展，为医学科研提供了一个新的渠道。上世纪九十年代，WEB心理学实验室（WEB Experimental Psychology Lab）成立，开创了互联网医学实验室的先河。学者UD Reips对WEB心理学实验室五年的运行数据进行了分析，包括实验室的结构、设计、访客数量统计、数据安全、数据质量等，分析结果证明通过互联网实施实验数据采集、分析，对医学科学研究具有重要的意义。目前，由于我国的国情所限，国内医疗信息管理机制与传播渠道仍然未成规模、体系，无法实现数据共享，严重的阻碍了医学科研的进展。目前主流的医学数据采集仍然采用传统的纸、笔记录，最后再输入计算机中，效率低下，周期较长，不利于对数据进行分析、管理[1-3]。

利用云存储技术实现医疗信息的存储、数据挖掘，是当前我国的医疗信息化的重要方向。JJ Yang提出了一个基于云计算的医疗记录隐私保护的解决方案，将医疗数据集进行垂直分割并实施不同的保护策略，将统计分析和密码学有机结合在一起来实现医疗数据管理和隐私保护之间的平衡，实现了一个可用于大规模医疗数据访问和共享的原型系统[4-7]。随着大数据、人工智能、互联网+等新技术的快速发展，医药领域的调查网络问卷的相关应用也纷纷涌现，但由于医学问题的特殊性，当前的医药调查网络问卷存在一定的问题，集中在以下几个方面：  （1）调查问卷普遍是为某个研究课题设定的，无法为其他医学项目服务;（2）数据采集手段单一、效率低下;（3）系统中缺少数据统计分析工具，无法实现数据挖掘等。

本文旨在基于云计算技术，设计药学调查通用数据共享平台，为解决数据存储、管理、分析等问题提供有效方法。

1  需求分析

药学调查项目的功能型需求的系统用户划分为系统管理员、医药管理人员、患者等类别：

（1）系统管理员：医疗机构、医药调查项目的管理人员，包括系统管理员、项目管理员、单位管理员。系统管理员负责对整个药学调查、分析系统的运行进行管理与维护，具有项目管理、账号管理、日志管理等数据维护权限;

（2）项目管理员：负责制定医学调查问卷的设计、调查参与者的协调管理，具有账号管理（创建单位负责人账号等）、模板设计、报表管理等权限;

（3）单位管理员：负责管理本单位的档案及相关内容。包括账号管理、档案管理、报表管理等    权限。

（4）患者：医药调查项目中的数据采集对象，具有管理个人档案、填写、修改等权限。

1.1  系统管理

系统管理主要包括账号管理与日志管理两个模块。药学调查数据采集、分析系统由系统管理员、医药管理人员、患者等不同角色对于批数据进行管理操作。通过角色访问控制，系统管理员可以创建项目管理员账号，项目管理员能够创建单位管理员账号，单位管理员能够创建研究人员、医生、患者账号，每个用户本人可以对自己的账号进行管理;系统在运行过程中，容易遇到网络、硬件等故障，导致系统数据安全问题，需要根据日志管理功能恢复系统及数据，同时监测系统运行时的数据、监控服务器运行状态，以便于更好的维护、管理系统[8-10]。

1.2  数据管理

数据管理主要包括调查模板、档案管理、报告管理三个模块。根据系统设计需要，对不通过的访问用户设定不同的权限。完整的患者药学模板應包括患者的基本信息、病史信息、化验结果、病情调查问卷等内容。药学调查数据采集、分析的主要内容就是患者档案内容，档案由单位管理员负责创建和填写，本系统需提供检索工具，便于系统使用者检索、查阅特定患者的数据信息。为了调查药品使用的情况，需要为患者制定评估方案，需要患者填写访问数据，系统根据相关情况进行计算、判断、评估，同时根据医生的意见、患者的个性化特征，进行输入量化的数据，系统将获得的患者数据进行统计分析。

1.3  非功能需求

系统正常运行需要安全性、稳定性、可维护等方面的需要。数据的安全性包括机密性、完整性、可用性。要求数据传输、存储环节中，系统对用户给予严格的权限管理机制，在数据进行传输中，数据不能被窃取、篡改。系统响应速度快，系统配置、维护便利，系统架构设计灵活，系统根据实际运行环境和需求进行动态配置[11]。

2  系统相关技术

2.1  ETMVC框架

本系统采用基于MVC轻量级的web开发框架ETMVC框架进行开发。MVC（Model View Control，模型-视图-控制器），是目前广泛使用的软件设计模式，将应用的输入、处理、输出过程按照模型、视图、控制的方式进行分离，形成模型层、视图层和控制层。用户通过视图层提交请求，控制层负责用户请求，并将请求处理过程中与模型层进行数据交换。分层设计提高了系统的可重复性，减轻了开发人员的负担。

2.2  ECharts可视化工具

Echarts（EnterpriseCharts，商业产品图表库，百度团队开发），其架构图如图1所示。

2.2  CryptDB加密算法

由于药学数据采集、分析涉及到患者的隐私，因此，本系统采用CryptDB加密算法，该算法的主要工作原理为：通过云端部署数据库或代理数据库，在用户服务器中配置用户到可信任数据库代理的连接，数据库代理中部署了CryptDB驱动程序来执行数据加密解密操作。通过CryptDB数据加密，即使系统遭遇黑客攻击，黑客也无法解密用户数据。

2.3  界面设计

界面（User Interface，UI），即用户界面。系统的界面设计的目的是对软件的人机交互、操作、美观方面的整体设计。根据本系统的用户需要，本系统按照药学的规程设计，界面简单、实用。为提高数据处理效率，本系统采用两种访问接口：WEB和Android。其中在Web平台中，用户可以实现全部功能模块。

3  系统测试

系统测试工作是系统开发的重要组成部分，在系统整体开发完成之后，由管理员、患者等用户对整个系统进行全面的功能测试。使用LoadRmmer测试工具从性能、迁移性、安全性三个方面进行   测试。

3.1  功能测试

模板管理功能测试（表1）。

档案管理功能测试（表2）。

按照要求填写各项内容后保存成功，进入报告管理页面，可以看到相关量表的诊断结果，该结果与量表评分标准预期结果一致。

4  讨论与结论

本研究目的为药学调查数据采集与分析系统的设计与实现，根据软件功能流程，首先对软件的功能性需求与非功能性需求进行了分析，依据药学调查的特征对药学调查数据采集与分析系统进行按用户类别进行了分类分析， 将系统功能划分为系统管理员、项目管理员、单位管理员与患者。又分别对系统开发框架技术进行了介绍，利用ETMVC框架开发工具与CryptDB加密技术开发适用于本系统的框架。系统完成之后，通过用户包括系统管理员、项目管理员、单位管理员、患者的测试，实现整个项目的稳定性、可维护性等需要[12-13]。

本文设汁实现了一个以模板构建、档案管理、统计分析方案设计、报表管理为主要应用的药学调查数据采集及分析系统。医药研究人员可以通过Web和Android两种系统接口进入系统，支持在线搜集数据和分析数据。通过使用本系统，研究人员可生成统计分析报告。

本系统的设计与实现具有一定的研究意义，但仍存在需要完善的问题，有待进一步研究：

（1）本系统的可视化统计分析工具侧重于“统计”方面，而药学数据分析更需要数据深入挖掘工具。因此，在以后的研究中，需在系统中增加复杂的数据挖掘工具。

（2）本系统的安全性仍需要提高，尤其是系统的数据备份方面，由于单节点服务器失效容易导致数据丢失，因此，在日后的研究中，须研究采用备份热切换机制，确保系统平稳的运行状态。

参考文献

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