1 引言

近年来,随着全球传染病暴发流行的不断出现,以疾病诊断为基础的常规监测已逐渐不能满足公共卫生监测预警的需求。症状监测作为一种全新的监测手段,正越来越多地引起人们的关注。

症状监测预警系统以症状信息上报平台为基础,以通用分组无线服务技术(general packet radio service,GPRS)、3G、4G、Wlan等无线网络为依托,以医疗机构人员为业务执行点,对所需上报的医疗机构实施上报任务,实现了以“人、物”要素跨业务系统的关联查询和比对^[1]。症状监测预警系统将以往在诊所、医院能进行的填报病例症状信息延伸到了任何无线网络能够覆盖的区域,使上报人员摆脱了空间束缚,将症状上报做到实时化、准确化和高效化。症状监测预警系统将症状上报工作推向一个崭新的模式,提高了上报效率,降低了收集信息费用,保障了社会的安定和谐,真正体现了“向科技要效率”的指导思想,为提高国家边境地区处理重大公共卫生事件的效率做出了巨大贡献。

本研究实现的症状监测预警系统完全基于Java 服务器页面(Java server pages,JSP)技术,医疗机构人员上报信息的客户端应用(application,APP)是基于android平台,充分利用移动通信,实现症状上报和症状监测的一体化和信息化,提高了疾病预防控制中心人员应对传染病早期发生的效率,规范了症状上报的流程,改善了现有疫情上报中存在的一些问题。

2 JSP技术与android 平台 2.1 JSP技术

JSP是由Sun Microsystems公司倡导、许多公司参与一起建立的一种动态网页技术标准。它是在传统的网页HTML文件中插入Java程序段和JSP标记,从而形成JSP文件(*.jsp)。用JSP开发的Web应用是跨平台的,既能在 android下运行,也能在其他操作系统上运行。JSP将网页逻辑与网页设计和显示分离,支持可重用的基于组件的设计,使基于Web的应用程序开发变得迅速和容易。Web服务器在遇到访问JSP网页的请求时,首先执行其中的程序段,然后将执行结果连同JSP文件中的HTML代码一起返回给客户。插入的Java程序段可以操作数据库、重新定向网页等,以实现建立动态网页所需要的功能。

2.2 android平台

android是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统,主要使用于移动设备,如智能手机和平板电脑,由Google公司和开放手机联盟领导及开发^[2]。

开放性是android平台的最大优势,开放的平台允许任何移动终端厂商加入到android联盟中来。其次是丰富的硬件,这一点还是与android平台的开放性相关,由于android的开放性,众多的厂商会推出千奇百怪,功能各异的多种产品。此外,android平台方便开发,可提供给第三方一个十分宽泛和自由的环境,不会受到各种条条框框的阻扰。

基于以上JSP技术与android平台的特点及优点^[3],结合市场上现有的系统,开发一款基于JSP与android平台的云南边境地区症状监测预警系统是可行的和必要的^[4-5]。

3 系统总统结构

症状监测预警系统的建设包括症状信息数据库、症状信息上报终端软件(即android移动设备应用软件)、症状信息监测PC端的后台支撑平台和基础设施建设等内容^[6-7]。

症状信息数据库主要包括基础数据库管理、数据录入、数据查询和数据交换等功能,为整个症状监测预警系统提供基础的数据支持。

症状信息上报终端软件以android平台为基础,基于B/S架构设计,使用Hybrid app技术生成可以安装的APP,实现了症状上报、信息查询、导入Excel表和签到等功能。通过web service技术,医疗机构上报人员能够通过移动设备方便地从服务器端获取所需的信息,并把患者的症状信息及时地上传到服务器,提高了上报人员的工作效率。

PC端的后台支撑平台采用JSP中的MVC设计模式进行开发,该服务端与症状上报终端软件相关联,支撑其实现所设计的功能,主要完成症状上报终端软件上传症状信息的接收、数据查询、数据质量控制、用户管理和自动监测预警等。

基础设施主要包括PC端后台支撑软硬件(应用服务器、存储服务器、交换机、防火墙、操作系统和MYSQL数据库)和症状上报装备(android移动设备、笔记本等)。

该系统由基础层、数据层、应用支撑层和应用服务层构成,其中应用服务层包括移动终端应用层和PC端应用层,其总体架构如图 1所示。

4 系统功能设计与实现

云南边境疾病症状监测预警系统分为症状上报终端软件和PC端的后台支撑平台,该系统的功能与结构如图 2所示。

4.1 症状上报终端软件

症状上报终端软件是安装在android移动设备上的APP,其主要功能如图 3所示。

4.1.1 零报功能

医疗机构当天没有症状信息上报时所需使用的功能。零报的原因包括无症状(当天没有患者就诊)、停业关门和其他。点击其他时可以在其他原因输入框中输入原因。原因只能选择一个,当天零报后就不能再次零报,零报功能界面如图 4所示。当点击症状上报功能上报一条症状信息后,当天的零报记录自动删除且不能再次零报,因为已经上报了症状信息。

4.1.2 症状报告功能

该功能是症状上报终端软件的核心功能,当医疗机构当天有患者就诊时,可使用该功能进行症状报告,有多少患者就应当报告多少条,当数据量过大时可以用到后面的导入Excel 表功能。症状报告功能主要记录患者的基本个人信息,比如姓名、性别、年龄、住址等,还需要填写患者的就诊与发病日期,最主要的是填写患者的症状与体征信息。症状与体征信息包括已知所有传染病包括的14种症状(寒战、头痛、肌肉疼痛、脱水、咳嗽、咽痛、呼吸困难、腹泻、腹痛、恶心/呕吐、脓血便、淋巴结肿大、皮疹和发热),如果出现其他症状还应当填写其他症状信息。信息填写好提交后,服务器会保存该条数据。一条症状信息的基本内容包括所上报信息的医疗机构名称、上报日期、上报人、患者信息、症状信息等。其中有很多信息是默认生成的,可提高上报效率。如果上报人员觉得该条症状信息还有问题,可以先暂存,稍后再修改后上报,症状报告界面如图 5所示。

4.1.3 已上报症状查询功能

主要用于查询上报人以往上报的症状记录,每个上报人仅能查询自己上报的症状记录。系统默认显示最新记录,每页显示20条。上报人员可以根据每条记录上的简单记录信息点击查询详细信息。如果想查询某位患者的信息,可以输入患者名称进行查询。已上报症状查询界面如图 6所示。

4.1.4 已暂存症状查询功能

可查询上报人员已经暂存的症状信息,症状报告功能中没有直接提交而先暂存的症状信息可以修改,然后再上报或者再次暂存。已暂存症状查询显示界面如图 7所示,上报人员可以根据提示的上报日期对暂存的记录进行修改。

4.1.5 月报查询功能

主要是用于查询上报人员当月所上报的症状记录,默认显示当月的所有症状记录。和上述查询功能一样,也可以查看单独某条记录详情。界面如图 8所示。

4.1.6 签到功能

签到功能主要是为了提高医疗机构上报人员的积极性,上报人员每天应当都要签到,一天只能签到一次。管理人员可以根据签到时间来对上报人员进行质量考核。界面如图 9所示。

4.1.7 帮助文档功能

该功能主要是让使用症状上报终端软件的上报人员可以快速的使用该软件。

4.1.8 导入Excel表功能

如果该医疗机构每天就诊的患者数量巨大，如几百个。那么通过上报终端由上报人员逐一上报显得工程量巨大,通过实际调查,一般这类的医疗机构都有自己的医院信息系统(hospital information system,HIS)系统,也会录入当天就诊患者的信息,所以每天就诊信息保存在医疗机构的HIS系统中,然后通过HIS系统导出Excel表,再通过本终端的导入Excel表功能导入到症状上报终端软件。通过实际应用,一般只有大型的医院需要导入Excel表功能。所以该功能只提供给一些需要导入Excel表的上报人员使用。

4.2 PC端的后台支撑平台

后台支撑平台基于B/C架构,主要面向疾病预防控制中心的管理人员,为其提供服务,支撑管理症状上报终端实现其所设计的功能,该PC端的后台支撑平台功能如下：

4.2.1 管理用户

对所注册的普通用户(即上报人员)、管理员用户的基本信息和权限进行管理。同时还提供注册新用户和查找用户等功能。

4.2.2 数据查询

数据查询功能主要是提供给管理人员查看系统中所上报的所有症状信息,默认显示最新数据,通过数据表格的形式展示给管理人员观看。管理人员为当地州、县疾病预防控制中心指定人员,患者症状信息数据都是要求保密的。管理人员可以通过页面中所提供的条件查询、导出Excel表和打印等功能实现对大数据的多样化管理。

4.2.3 数据分析

数据分析是以图形、曲线等形式将当前月份的症状数据以百分比的形式展示出来,其中各月份的百分比可以和最近几个月份的百分比作对比,对于百分比差值比率连续3 d都升高或降低5%的数据重点关注,提取3 d某症状百分比均上升或下降的症状所在地,将其1周的数据百分比提取出来,对于连续3 d症状百分比均升高或降低5%以上且1周内症状百分比均升高或降低3%的数据来源做出预警。各月份的数据也会与历史同期月份数据做对比 ,出现大幅折线升降的再预警。

4.2.4 数据考核

为了防止上报人员不报、乱报而造成数据质量过低而设计的。管理人员可以通过数据考核功能查看当天或者当月所有医疗机构是否上报症状信息和上报条数等。对于没有上报或者乱报的医疗机构可以进行督导。

4.2.5 数据保密性设计

每个上报数据的用户都有自己独立的账号和密码,密码是经过MD5加密处理的,所以用户只能看到自己上报的信息。为了考虑患者信息的安全性,患者姓名用拼音,联系方式可以不填写。该系统设置管理员级别,只有症状暴发时才能由最高级别管理员查看预警暴发地区的信息。高级管理员和上报用户签订保密协议,承担相应的信息泄露后果。记录成员登录查看log日志,详细记录管理员的操作内容,对管理员的操作进行严格的监督。

5 系统核心技术与创新点 5.1 Hybrid app开发技术

症状上报端软件的开发采用Hybrid app混合模式移动应用的方式,该开发模式兼具“Native App良好用户交互体验的优势”和“Web app跨平台开发的优势”。即在android的webview中载入html代码,利用android提供的强大的Java与JSP的交互功能,用网页作为界面来开发程序,同时也可以用JSP回调机器的本地功能。

5.2 自动预警功能设计

系统的自动预警功能也是整个系统的核心部分。对于单条症状,如果上报人员在症状信息中填写为传染病,那么后台系统会自动获取填报了传染病信息的症状,为管理人员分析使用。对于大量数据,可以通过已经设定好的阈值来预警,当某天的上报数量超过该阈值,那么系统也会自动发出警告信息。管理人员可以根据相应的经验来分析和做出响应。

5.3 移动终端软件与医学结合

目前在市场上的移动终端软件与医学结合的并不多,在当今火热的互联网+时代下,开发出一款与医疗相关的软件很有必要。对于云南省边境地区,交通和信息相对国家中东部地区还是比较落后的,所以很容易导致传染病的发生传播速率高于其他地方。因此开发云南边境地区症状监测预警系统用于云南省边境地区传染病的预防与公共卫生事件的响应是可行的。该系统实现后可以收集当地所有医疗机构的患者症状信息,实现信息汇总和症状预警。同时也可以作为当地国家疫情直报系统的辅助系统,实现疫情暴发之前能够对其可能暴发的情况做出预警。

6 结论

本文实现的基于JSP和android的云南边境地区症状监测预警系统采用了基于B/S架构的web service技术和移动通信技术,同时融合了无线通信、数据库和计算机网络等最新的前沿技术,并且以Hybrid app的形式开发移动终端软件,实现了医疗机构症状信息的信息化。该系统主要实现了症状上报、移动办公、数据查询和数据分析等功能,通过该系统的应用,可以改进现有的症状信息上报方式,提高传染病响应效率和公共卫生事故应急处理能力,解决“传染病发现不及时、管理与应对任务重”的矛盾,保障了云南边境地区人民的生命财产安全。

作者贡献:

章凡：主要设计软件系统及论文的整体格式与思路

宋耀莲：主要为第一作者提供思路与技术方法

张雅：主要负责论文流程图的设计

李宇昊：主要负责论文流程图的设计