基于MVC模式的Web医疗设备租赁系统应用

陈旭创，潘远文，王肖文，程捷（通信作者）

佛山市第一人民医院设备科 （广东佛山 528000）

医疗设备种类、数量繁多，特别是对于如何提升不同科室同种设备的使用效率、如何将医院的共有设备配置做到最优化是现行的设备管理方面的难题。处于探索阶段的设备租赁管理工作成为解决以上问题的方法之一，而此工作需要一个功能随时更新、I/O交互的实时管理系统，该系统能够根据需要调整和改变显示的内容，且用户界面与计算模型相独立，而其中结构组织模型最好的选择即MVC。

MVC模式[1]为Web应用开发的高效设计模式，现主要探索研究一种有效的设备最优化配置方法，并通过结合当前网络科技应用，研究一套能最优化设备配置、提高医疗设备使用效率的Web应用[2]管理系统。

1 MVC模式的基本原理及优势

1.1 MVC模式的基本原理

MVC模式指将一个应用的输入、处理、输出流程按照model、view、controller的方式进行分离，分为3个层。（1）视图（view）层：即用户交互视图。（2）模型（model）层：即业务流程/状态的处理以及业务规则的制定。（3）控制（controller）层：即从用户接收请求，将model与view匹配在一起，共同完成用户的请求。

1.2 MVC模式的优势

采用MVC模式进行软件开发，其优势为：（1）在模型运行时，同时建立和使用多个视图；（2）视图与控制器具有可接插性；（3）模型具有可移植性与可重用性；（4）有利于软件工程化管理；（5）有利于应用的维护和扩充。

2 最优化设备配置方案研究

根据我院在共有设备使用效率管理方面的要求，本研究通过对医疗设备管理系统跟踪、统计2016、2017、2018年各科室共有设备年度工作量，得出最优设备配置方案，不同的设备管理呈现出不同的最优配置模型。院内的共有设备分别指监护仪、呼吸机、注射泵、病床等，现主要研究监护仪最优化配置模型，其他设备所使用的方法类似。

依据我院各个科室监护仪的年度使用时间研究、调整监护仪的利用率，最终得到一个最优的配置方案。具体操作是将监护仪设备利用率低于30%的科室信息整体调出，作为可租借设备接入租赁[3-5]系统资产统一管理，接入系统后，由工程师及临床人员共同协作，及时将此部分监护仪做好使用前准备工作，并将系统状态更新至备用状态，当临床科室需要租借设备提出申请时，系统将已经处于备用的设备进行调配，办理相关租借手续后方可借出；而利用率高于30%的列入下一年继续跟踪，如此循环，使每个科室的监护仪使用率达到最大化。

进行基本统计、建立数学模型，按照每天每台设备的使用时间为7 h计算，设每个科室的现有的设备数量为n，每台设备的工作量为Xi （i = 1 … n），监护仪的工作量应考虑血压监测、血氧监测、心电监测3个项目均是分开录入，某科室该设备的年度理论总工作量为Y，数据库获取的年度实际总工作量为Yt，实际年度平均每台该设备的平均工作量为X。

假设，设备的使用效率为E，则有：

平均工作量X=Yt/（3+n）；

设备使用效率E=X/Y×100%。

将从数据库提取的2016年数据进行预处理，包括剔除边缘科室、特殊科室、中央监护系统等，计算出使用效率并划分等级，处理后的数据见图1。

图1 2016年各科室监护仪使用数据

将使用率低于30%的科室调出作为重点研究对象，并将该科室监护仪信息整体调出，接入租赁系统的作为备用设备，将目前的设备数作为其最优化配置设备数，并在原有基础上减少1台。经过1年的使用，再收集2017年被选设备的使用数据并进行比较、判断设备使用率的变化，如果使用率提高说明低设备数的配置适合该科室；如果使用率降低，需要再调走1台设备。使用1年并收集2018年的设备使用数据，如此循环直至每个科室的监护仪设备数量达到最优状态。

设备最优化配置处理流程见图2。

图2 设备最优化配置处理流程

经过跟踪，以我院2017、2018年的监护仪使用时间数据为依据（图3），排除只有单台设备的特殊科室，分析数据得出结论：使用效率总体出现一定的上升趋势，表现良好，能够达到预想的效果。

由于数据来源的有限性，现实条件的变化较大，本研究通过采用动态的数据分析模式，先获取我院监护仪数据，排除设备使用率良好的科室，并将所得到的数据进行预处理、动态跟踪及统计分析，提出最优化的设备配置方案。具体配置方案是乳腺肿瘤内科6台、胃肠肿瘤内科4台、头颈乳腺放疗科2台、鼻咽放疗一科2台、小儿外科3台、骨一区5台、产前6台，总体使用率均出现了较理想的提升，但是麻醉科的设备数量较多，且因科室特殊性仍需要进一步跟踪分析。

图3 使用率统计结果数据

3 系统的设计

依据MVC的设计思想，MVC软件系统设计的第一步是根据Web应用需求，构建应用系统的MVC模型。前提是充分了解用户需求，本研究所描述的应用实例是一个关于医院医疗设备租赁项目的软件系统开发应用研究。开发该系统的主要目的是将医院各科室共有医疗设备进行合理的资源配置，使得每个科室共有设备的拥有量处于最优的配置状态。

3.1 Web应用的需求分析

通过对临床科室共有设备的需求量进行深入调查分析，归纳出该设备租赁系统主要应包括如下功能（图4）。（1）临床设备租借服务功能：在院内网以Web形式为有需要租借设备的临床科室提供服务，主要包括临床科室登录、租借设备资源检索、填写设备租借申请单、设备租借进度显示、设备租借统计分析等模块。（2）后台模型管理控制功能：为设备管理员进行全院可租借设备信息接入、模型录入，实时更新设备租借状态、年度统计分析、租借设备数控制、租借进程控制、租借进度跟踪等模块。

图4 医疗设备租赁系统架构

3.2 数据库设计

依据系统的功能需求，系统管理的主要实体是医疗设备资源实体，采用数据库设计原理得出数据库的概念模型（ERD），主要部分见图5。

图5 数据库的概念模型

由此转换的关系主要包括租借设备信息（rental dev info）、设备附件信息（dev annex info）、已发布设备信息（upload dev info）、资源发布申请（ask for dev）等。数据库表头包括设备名称（name）、设备类型（class）、使用年限（year of use）、设备状态（status）、设备编号（number）、发布时间（time）、设备附件1（appendix 1）等。

3.3 系统模型构建

基于MVC的基本思想，通过用数学模型表示MVC系统：

System =（M，V，C，R）；

C=（C1，C2，C3，……，Ci）；

M=（M1，M2，……，Mj）；

V=（V1，V2，V3，……，Vk）；

Request=（R1，R2，……，Rl）；

System表示实际的应用系统；如前所述M、V、C表示model、view、controller；Request表示系统中用户请求的集合，其将M、V、C联系成一个有机整体。

依照该数学模型，将确定的医疗设备租赁系统的功能进行分层，得到系统的MVC软件模型（图6）。（1）将直接与用户（工程师或临床人员）交互的模块分离到V集合；（2）将数据库以及对数据库的逻辑处理分离到M集合，则数据库的连接处理、数据检索（包括租借设备的分类检索、简单检索、高级检索）逻辑以及数据更新（包括科租借设备资源导入等）逻辑均被归属到M集合；（3）用户各种请求的接受处理并转化为对相应业务逻辑的调用，将业务逻辑的处理结果返回给相应的页面显示，控制流程则交由控制（controller）层完成。

图6 医疗设备租赁系统MVC模型

4 于JSP开发中应用MVC模式——Web应用的实现

系统的MVC模型建好后，即可以选用JSP、Servlets和JavaBeans 3件套进行程序开发。

4.1 3件套的有机结合

JSP + Servlets + JavaBeans是 MVC 模式在 JS 开发中的应用典范，3者通过有机结合可以很好地实现MVC模型的系统功能。（1）model数据层：封装于JavaBeans组件（即Java类）中。（2）view视图层：由JSP负责处理页面表示。（3）controller控制层：Servlets接受用户的输入及动作，并调用相应的JavaBeans组件，处理后交由相应的JSP页面程序表示。

4.2 Web应用的实现

图6清晰展示出医疗设备租赁系统[6-7]的功能结构，系统功能的实现主要依靠3件套与MVC模式之间良好的映射关系，最后将系统中model层的各处理逻辑用相应的JavaBeans组件来实现，数据库我们采用MySQL建立[8]；view层所有页面均采用JSP组织编写[9]；并编写了Servlets控制器处理用户各种不同类型的请求。

5 小结

基于MVC模式开发的医疗设备租赁系统其数据层、业务逻辑处理层与数据表示层清晰分离，提高了开发效率，且系统投入使用后的维护过程相对简单。医院运行该系统后基本能够实现院内医疗设备调配的实时状态更新、控制，并逐步完善最优化设备配置数，有效降低医疗设备的闲置率，提升各科室设备的使用率，对医院医疗设备管理、效益起到促进作用。