骨科病例随访数据库系统的设计

刘 粤，张敏洁，曹 波，李 伟，姜志高，孔德策，邵 进，张 岩，刘树义，杨铁毅

（上海市浦东新区公利医院，海军军医大学附属公利医院，上海 200135）

0 引言

随着大数据时代的到来，“循证医学”模式不断和传统就诊模式进行碰撞，如何摆脱人工的数据采集和大宗数据收集，并对数据进行分析，从而为最终的临床判断和预后的提出提供数据依据，是今后智能医疗的发展方向[1]。目前因骨科疾病而就诊的人数逐年递增，已有的骨科数据库管理软件及相应的业务管理系统通常只是对数据进行采集与存储，不符合疾病发生和发展需要不断记录动态数据的需求。骨科随访不仅仅是对疾病发展、治疗效果的跟踪，更是“经验型医学”向“科学型医学”的转换，从而修正既有的诊疗行为，提高临床诊疗水平和决策能力。因此，融合病例管理和病例随访功能而构建专业骨科数据库及其业务管理系统已经成为一种迫切需求[2]。本研究设计一种骨科病例随访数据库系统，并初步用于临床，取得一定的效果。

1 系统设计与实现

1.1 系统设计

骨科病例随访数据库系统的主要业务需求为：通过定期的自动数据采集，实现对目标病例与随访的管理，并支持对随访的结果进行相应的统计。同时，系统支持基本的管理功能，例如用户管理、权限管理等。

根据项目的具体需求，确立系统设计的主要原则为：（1）以数据为中心，不局限于传统的PC 业务场景，可以根据具体需求，未来增加对手机App、公众号、小程序等终端的支持；（2）根据用户的使用逻辑进行自主定义数据采集，包括对于问卷和评估表分类选项的抓取和评分抓取，或是对某一时间段的检查/检验数据进行抓取等，从而满足医疗、护理等部门对临床、科研、管理的多方面需求；（3）通过采用自主开发的技术框架，保证数据的闭合性和专属性，不仅可以保护系统的知识产权，还可以使后续业务的开发更加快捷、高效，节约开发成本，提高系统部署的可行性。

1.1.1 系统架构

本系统采用浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）架构[3]，不仅能实现快速的代码开发与部署，在后续的维护与兼容性方面也具有比客户端/服务器（Client/Server，C/S）架构更符合医院使用场景的优势。本系统涉及服务器端和客户端2 个主要部分，并采用当下主流的分层架构模式，实现高内聚低耦合的高效系统性能。系统架构如图1 所示。其中，数据库服务器、Web 服务器与相关网络系统构成本系统的基本硬件环境，以承载数据库软件与业务系统软件的正常运行；数据层主要负责业务系统对数据访问的事务管理，例如所有数据的增、删、改、查操作等；业务层主要负责对业务规则的制订、业务流程的实现等与业务需求有关的系统功能，如对病种、病例、随访等业务信息的管理，以及用户管理与系统管理等，起到数据交换中承上启下的作用；表示层用于显示数据和接收用户输入的数据，为用户提供一种交互式操作的界面，采用Web 的方式实现人机交互，大大提升了院内各终端访问的兼容性与便捷性。

图1 骨科病历随访数据库系统架构图

1.1.2 技术实现

1.1.2.1 开发环境与开发工具

本系统的开发环境为Microsoft 公司所提供的Visual Studio 2017，为了保证系统的稳定性，采用成熟的Microsoft.Net Core 2.1 版本的框架来开发Web应用程序编程接口（application programming interface，API）服务，为前端Web Client 的业务请求提供相应的业务操作与数据操作等。

为了加快系统开发的效率与兼容性，选择C#作为开发语言。C#是微软公司发布的一种面向对象的、运行于.NET Framework 和.NET Core 之上的高级程序设计语言，安全、稳定且简单，不涉及Microsoft Windows Server 2012 操作系统的兼容性问题。

1.1.2.2 基于MVC（Model-View-Controller）3 层架构的Web API

在Visual Studio 2017 开发环境中，通过DBFirst模式的Scaffold-DbContext 脚本，直接将MS SQL Server 数据库的表结构转化为MVC 中Model 层的数据结构。当数据库的表发生变化时，也可以通过Scaffold-DbContext 脚本来实现数据结构的同步，非常便捷与高效。在系统开发过程中，针对不同的业务内容分别建立相应的Controller，使Web API 的超文本传输语言（hyper text transfer protocol，HTTP）业务请求逻辑更加合理与安全。例如，针对病例管理业务，建立病例Controller；针对随访业务，建立相应的随访业务Controller。这样，在HTTP 客户端发起POST 业务请求时，根据不同的业务内容，按业务逻辑约定的规范发起对相应Controller 的业务请求，并返回对应的View 视图，不仅使系统开发的功能耦合度降低，同时大大提升了后续代码维护与升级的便捷性，降低了软件维护的成本。

1.1.2.3 数据库

数据库采用MS SQL Server 2012 R2，其与Microsoft Windows 操作系统的兼容性强，且可最大限度地保持与医院信息系统（hospital information system，HIS）、电子病历系统（electronic medical record system，EMRS）等业务系统数据库的兼容性。

另外，MS SQL Server 2012 R2 为使用者提供了丰富的管理工具与软件开发库。在C#的开发环境中，可以直接调用.NET 框架所提供的System.Data.SqlClient 命名空间中的对象与方法，实现与MS SQL Server 2012 R2 数据库中的数据进行交互。数据库设计与管理所使用的工具为SQL Server 管理平台（SQL Server management studio，SSMS）。

1.2 模块设计

本系统的功能模块结构图如图2 所示，主要包括病例管理、随访管理和数据管理3 个功能模块。

图2 骨科病例随访数据库系统功能模块结构图

1.2.1 病例管理模块

病例管理模块是在《电子病历应用管理规范（试行）》的基础上对病种进行定义与管理，依据国际疾病分类（international classification of diseases，ICD）编码，从医院HIS 中对相应病种数据进行采集[4-5]。本系统一期的建设主要包含腰椎退行性疾病、髋部骨折的病种管理，并且预留四肢骨折和运动医学模块的后期业务拓展端口。

在病例清单中，提供病史浏览、入组管理等操作的按钮。通过加载相应病例后，用户可以根据临床病种需求，在线查阅患者的病史信息，确定目标患者，对其进行病例入组确认，并对入组有问题的病例进行剔除。入组之后，就可以在入组的子页面中浏览相关信息，如身份信息、诊断信息、入组信息、报告信息等。病例入组界面如图3 所示。

图3 病例入组界面

1.2.2 随访管理模块

在随访管理模块中，医生或护士可以对入组的患者进行入院后的生理评估、病情评估，并在患者出院之后，根据预留的联系方式，定期了解患者的病情变化，指导患者康复，如图4 所示。

图4 入组病例随访管理界面

在一期系统中，随访管理模块提供基础参数表、护理评分表、术前评分表、术后评分表、随访评分表5 个评分表，每个表都支持分类输入和/或汇总，如腰椎类疾病的视觉模拟评分（visual analogue scale，VAS）、SF36 评分、日本骨科协会评估治疗（Japanese Orthopaedic Association，JOA）评分等，如图5 所示。

图5 随访评分管理界面

本系统的数据来自院内的多个业务系统，例如，通过HIS 获取门诊和门诊病例相关数据，通过放射科信息系统（radiology information system，RIS）、实验室信息系统（laboratory information system，LIS）获取检验参数、影像报告和检查数据，通过EMRS 获取电子病历数据等。医务人员可以根据自己的需要对目标病例进行数据输入，比如，可以通过医院的护理评分系统抓取护理评分数据，可以对术前、术后的各类评分进行实时录入，随访时可以对各类数据进行采集。

本系统针对入组病例提供随访计划制订功能，可以按照1 个月、3 个月、6 个月、12 个月、24 个月等周期制订随访计划，进行随访任务的派送和记录，从而建立时间维度的测量数据列表，以便动态观察患者病情与恢复情况，如图6、7 所示。

图6 随访计划管理界面

图7 随访统计界面

1.2.3 数据管理模块

考虑到每个病例样本及相互的横向指标（各类指标的结果值）以及纵向指标（时间函数）收集的需要，数据管理模块支持基础信息整体/分类导出，医疗、护理评分表/评估表汇总导出，而且各类评估表可以根据患者治疗的时间点（术前、术后、术后1 个月、术后3 个月、术后6 个月、术后12 个月）导出Excel 文件，如图8 所示。这种功能设计可以避免进行回顾性研究时再去找数据源随访，从而可能找到有偏移数据的情况。同时，该模块支持随访数据与各类指标的动态导出，可全程跟踪定位，方便开展科研活动。

图8 数据导出Excel 文件示例

2 初步应用

本系统在2019 年末完成部署，首先在腰椎退行性疾病和髋部疾病这2 个疾病研究中进行了实际运用。运用本系统，可对有腰椎或髋部病变的2 类患者入院后即进行主观量表的实时评定，术后抓取手术相关信息，出院前对其进行术后评估，出院后在规定时间点对其进行规律随访（包括电话、短信、门诊等），实时对其各个时间点的主观、客观指标进行记录。每个患者的随访数据详尽，同时可以在不同的随访时间点对指定病例进行规范随访，并且可以对数据进行抓取和分类。本系统不但降低了传统随访工作的烦琐性，也提高了数据录入的准确性，有利于了解某种疾病在某一个体上的演变过程。

3 结语

本研究遵循“循证医学”和“临床流行病学”方法，从理论到科研，再到实践[6-7]，设计了一种具有随访功能的骨科数据库系统，为研究骨科疾病提供了工具，有利于提高骨科疾病的临床诊疗水平和医师的决策能力[8]。本系统的特点在于：（1）以病种进行划分，以就诊的自然病程（门诊↔住院）按照时间轴记录客观指标（包括检查、检验指标）和主观指标（包括疼痛问卷、生活质量问卷、功能评价表等）。（2）根据随访时间点进行定时随访任务的发送和记录，可以得到长期、大宗病例的临床数据结果[9-11]。但本系统在界面构建、随访实时性、数据结果的智能分析、图像分析、临床决策等诸多方面还需进一步完善。