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Java EE的個人健康信息管理系統的開發

添加時間:2020/07/16 來源:南京郵電大學 作者:賈順賀
本文選用 Java EE(Java Platform Enterprise Edition)作為系統的開發平臺,應用 Strust2 框架實現 MVC(Model View Controller)設計模式,達到降低視圖層與業務邏輯層之間的耦合程度目的。
以下為本篇論文正文:

摘要

  隨著生活水平的不斷提高,人們越來越重視自己的健康。健康信息管理作為一種能夠將被動的疾病治療轉變為主動健康管理的新興健康服務模式越來越受歡迎。目前國內外的健康信息管理產品大多應用于醫院、康復中心等醫療機構,而針對大眾的健康信息管理研究較少。

  本文在分析了現有健康信息管理系統的不足后,設計并開發了一個面向大眾、功能豐富的個人健康信息管理系統。

  本文選用 Java EE(Java Platform Enterprise Edition)作為系統的開發平臺,應用 Strust2 框架實現 MVC(Model View Controller)設計模式,達到降低視圖層與業務邏輯層之間的耦合程度目的。同時,系統選用 MySQL 數據庫作為系統的主要存儲數據庫,并整合對象關系映射框架 Hibernate 來實現數據持久化,實現業務邏輯與數據訪問之間的松耦合。最終通過 Spring整合安全控制框架 Shiro,完成了系統的信息認證、權限管理和單點登錄等功能。為提升了用戶的體驗效果,在系統的前臺開發過程中還使用了 Ajax、JQuery、JFreeChart 等前端技術,并在部分重要功能模塊實現了無刷新動態顯示,減少了用戶等待的時間和系統服務器的響應負擔。

  系統開發包括需求分析、系統設計、系統實現和測試等步驟。需求分析明確了系統的實現目標與總體需求,通過功能性需求分析劃分了功能模塊的結構,同時進行了非功能性需求分析,包括質量可靠性需求分析和安全性需求分析;然后,對系統進行了總體設計介紹,詳細設計了系統管理、用戶信息管理、健康信息管理、健康檔案管理等功能模塊,分析了業務的執行過程,創建了業務流程分析模型;同時,以系統核心的健康檔案管理功能模塊和用戶信息管理模塊為例進行了詳細地數據庫表設計,確保所得到的數據庫表結構能夠滿足數據持久化保存的需求;在系統需求分析和系統設計的基礎上,開發了應用程序和用戶界面,并對系統進行了全面的功能性測試與性能測試。

  本系統對健康信息進行分類管理,讓用戶查找使用簡單方便,極大地提升了健康信息的管理效率。本個人健康信息管理系統對于預防疾病的發生、降低醫療費用、優化區域醫療資源以及促進個人健康具有重要的應用價值與實際意義。

  關鍵詞:個人健康,醫療信息化,健康管理

個人健康信息管理系統

Abstract

  Modern people pay more and more attention to their health with the continuous improvement of living standards, so health information management is becoming more and more popular as an emerging health service model that can transform passive disease treatment into active health management. At present, most of the health information management products are used in hospitals, rehabilitation centers and other medical institutions at home and abroad, but few used for the public. A personal health information management system that is oriented towards the public and has rich functions is designed and developed based on analyzing the shortcomings of the existing health information management system.

  To achieve the purpose of reducing the degree of coupling between the view layer and the business logic layer, Java EE (Java Platform Enterprise Edition) is chosen as the development platform of the system and strust2 framework is applied to impement the MVC (Model ViewController) designing pattern in the paper. At the same time, to achieve loose coupling between business logic and data access, MySQL database is chosen as the main storage database of the system and integrating the object-relational mapping framework Hibernate to achieve data persistence. Finally, the system information authentication, rights management and single sign-on functions are completed through the Spring integrated security control framework Shiro. Front-end technologies such as Ajax, jQuery, and JFreeChart are used in the front-end development process of the system and the refresh-free dynamic display is implemented in some important function modules to reduce the waiting time of the user and the response burden of the system server to improve the user experience.

  System development includes requirements analysis, system design, system implementation, and testing. The system's implementation goals and overall requirements is defined by the requirements analysis, and the functional requirements analysis pides the structure of the functional modules, at the same time, non-functional requirements analysis including quality reliability requirements analysis and security requirements analysis is performed ; the overall design of the system is introduced in the steps of system design ,the functional modules including system management, user information management, health information management, health file management are detailed designed, the business execution process is analyzed, a business process analysis model is created; a detailed database table of the system core including health file management function module and user information management module is design to ensure that the obtained database table structure; application programs and user interfaces were developed on the basis of system requirements analysis and system design and the system has been fully functional testing and performance testing.

  This system classifies and manages health information, making it easy for users to find and use, and greatly improves the management efficiency of health information. This personal health information management system has important application value and practical significance for preventing the occurrence of diseases, reducing medical expenses, optimizing regional medical resources, and promoting personal health.

  Key words: Personal health, Medical informatization, Health management

目錄

  第一章緒論

  1.1研充背景與選題意義

  健康是人們生存的基本,勞作的基礎,謀取幸福的前提。隨著社會經濟的發展,人們更加重視自身健康,但在我國,亞健康、慢性病和老齡化等問題嚴重影響著社會的發展。

  中國科學院心理研究所統計結果顯示,由于地城差異不同人翻的亞健康狀態同樣存在著顯著的差異,但總體狀況不容樂觀,中國亞健康人群已超過75%,更可怕地是亞健康問題的波及面還在不斷地擴張凹。

  我國工業化和城市化快速發展加快了人們的生活節奏、加重了工作壓力,再加上環境污染等問題對人體的影響,使人們患上慢性病的概率進一步提高。 在我國,目前明確診斷的慢性病患者超過2.6億,慢性病給家庭生活、衛生服務和公共財政造成了巨大壓力,對低收入人群的影響尤為嚴重,已經成為嚴重的公共衛生間題和社會問題P.

  20世紀下半葉,國家計劃生育政策使得新生嬰兒的出生率驟然下降,中國人口老齡化的進程也因此展開,專家預測,我國人口老齡化比例將在未來的40年時間內達到34%.不斷增加的人口老齡化給國家、社會帶來了諸多問題,例如養老保障體系建設難度較大、老年人的醫療衛生消費支出水平有限難以滿足醫療需求、老年人社會服務嚴重不足凹。老年人的日常護理、醫療保健、健康康復、精神建設等各項需求越來越難以滿足。

  在生活中亞健康、慢性病和老齡化這類的健康問題很容易被人們所忽視,其引發的疾病卻不應該被忽視。任何疾病都是有規律可循的,并都是有一-定潛 伏期的,并不是突然發生的,亞健康、慢性病和老齡化引起的疾病更是如此。專家指出,人類1/3的疾病是通過有效的預防保健等措施是可以避免的,13 的疾病通過有效預防和早期發現控制是可以緩解的,1I3 的疾病通過早發現早治療的積極醫療方式是可以提高醫療效果的。保障人類的健康最直接有效的方式奠過于疾病的早期預防與發現。目前,大部分人已經意識到健康無可取代的地位,并開始更加期待多方便面的醫療健康服務和主動的健康消費而非單- -的醫療 模式和被動的問診模式。近年來,隨著智慧醫療行業發展,醫療信息化的浪潮也愈演愈烈,通過打造健康檔案區域醫療信息平臺,利用先進的物聯網技術和計算機系統來逐步實現醫療信息化建設,不僅能預防和控制亞健康、慢性病和老齡化帶來的諸多問題,還能提高國民健康水平、促進醫療信息化技術的革新問。

  中共中央、國務院在2016年10月印發的《"健康中國2030"規劃綱要》明確指出健康是促進:全面發展的必然要求,是經濟社會發展的基礎條件問。綱要指出實現國民健康長壽不僅僅是國家富強、民族振興的重要標志,同樣是也是全國各族人民的共同愿望,其中還強調要盡快完成人口健康信息化服務體系和人口健康信息平臺建設。" 互聯網+健康醫療"服務規范要求國民健康信息服務要能夠覆蓋全生命周期,并提供包括預防治療和自主康復管理- -體化服務。因此如何在醫療信息化的發展中充分利用互聯網信息化技術優勢,為居民健康檔案、疾病預防治療與日常健康狀態提供管理服務,是互聯網應用研究人員與醫療信息化建設研究人員所共同面臨的重點課題。

  將被動的疾病預防治療轉變為主動的健康管理,達到長期有效地促進個人健康正是個人健康信息管理系統目的。通過科學的健康管理,充分地調動個人的主動性和積極性,利用日常有限的資源最大限度的改善不健康的狀態,對于預防疾病的發生,降低醫療費用以及保護和促進個人健康具有重要意義問。正是基于以上原因,建立-一個個人健康信息管理系統可以最大化的分配和優化區域醫療資源,具有一定的現實和社會研究意義。

  1.2國內外研究現狀

  1.2.1健康信息類型與存儲

  健康信息是指與人類健康相關的行為模式,主要包括人體生物信息和疾病相關信息。人體生物信。息是指我們每時每刻都會產生的健康相關的信息,如血壓、心率、脈搏、血糖等:

  疾病相關信息是指我們每年定期體檢的相關數據指標和就診記錄、檢查結果、服藥信息等,健康信息是一種寶貴的衛生資源。對健康信息的存儲是整個醫療信息化與數字化的重要環節。

  健康信息記錄形式上主要有文本文件、圖形文件、圖像文件、視頻文件等類型。目前,大多數醫療機構主要以文本文件和圖形文件兩種記錄形式記錄健康信息。

  文本文件是健康信息的主要記錄方式,- -般以文字列表的方式呈現,如圖1.1所示。文本文件存儲相對簡單,通常以對象模型創建關系型數據表結構實現存儲,如檢查報告,服藥記錄,既往病史和費用清單等。

  核磁共振、掃描、超聲波等醫學成像技術的相繼誕生為醫務人員帶來了更為精確的診斷信息,但同時產生也了大量圖形文件,如眼底彩照和心電圖。眼底彩照是眼底檢查產生的眼底彩色照片,能直觀的觀察到- -部分對準瞳孔的眼底,是檢查玻璃體、視網膜、脈絡膜和視神經疾病的重要方法,如圖1.2 所示。心電圖是利用心電圖機從體表記錄心臟每-一心動周期所產生的電活動變化圖形的技術,它對心臟基本功能及其病理研究方面,具有重要的參考價值,如圖1.3 所示。由于圖形文件占用空間較大,傳統關系型數據庫已經開始不能滿足圖形文件的存儲需求,分布式文件系統成為解決圖形存儲的技術手段之一。目 前,Google 公司設計并實現的分布式文件系統GFS (Google File System)和Apache開源社區的Hadoop 中的分布式文件系統是兩個主流的能夠實現圖形文件分布存儲的系統。

  1.2.2 國外個人健康信息管理研究現狀

  1956 年,個人健康信息( Personal Health Record, PHR) 這一概念就被美國醫學協會(American Medical Association, AMA)所提及,但當時個人的醫療和健康意識相對比較薄弱,相對比較落后網絡技術也極大的限制了個人健康信息管理的研究工作。在 21 世紀初,隨著互聯網時代的到來,個人健康信息管理作為一種熱門的研究工作才逐漸得以展開[6].美國國立生物技術信息中心(National Center for Biotechnology Information, NCBI)指出個人健康信息管理是指用戶自行管理健康信息數據的健康信息管理服務模式。個人健康信息和電子病歷(Electronic Medical Record, EMR)大不一樣,電子病歷的數據是由醫療機構產生,例如醫院、康復中心和療養院等,主要用于存儲患者進入醫院后所產生的疾病數據和電子賬單,而個人健康信息是一種可以在線獲取的醫療史及實時的個人健康數據[7].

  歐美等西方發達國家早于 20 世紀 70 年代就提出了健康管理的概念[8],之后在不同國家及歷史背景下健康管理也被賦予了不同的內容和意義,并逐漸引起了人們的關注。巨大的市場需求有力地推動著健康管理的發展,并慢慢形成了一個獨立的行業[9].

  美國有著較為完善的個人健康信息管理體系,且在個人健康信息的處理、存儲和共享方面的研究與應用工作都要優先于其他國家。美國政府早在 2002 年便提出要建立健全國家衛生信息基礎設施(National Health Information Infrastructure , NHII)。美國政府希望通過建立和完善國家衛生信息基礎設施,逐步實現個人健康信息的共享體系。美國總統布什在 2006 年便提出要建立基于互聯網的個人健康記錄,為患者、醫生和醫療機構提供必要的幫助[10].

  Google 公司推出的 GoogleHealth 健康病例管理平臺是一個較為典型的企業涉及醫療信息化建設的事例。GoogleHealth 的使用邏輯非常簡單,用戶可以自愿將病歷交給 Google Health進行管理,以便隨時隨地的在線取回。不過遺憾是,由于平臺的知名度并不高,使用人數少,該平臺在 2012 年 1 月 1 日已經全面關閉。

  1.2.3 國內個人健康信息管理研究現狀

  近年來,我國加快了醫療信息化建設的步伐,但是由于起步時間相對較晚,使得符合我國國情的健康信息管理服務模式尚未確立[11].2009 年出臺的新醫療衛生體制改革方案[11-12],特別強調加快醫療衛生信息化的建設。方案明確指出充分發揮互聯網信息技術優勢,建立健全醫療衛生信息系統,提升疾病預防、居民健康檔案建立和體檢報告分析等能力。2010 年成立的"浙江省數字衛生標準化技術委員會"為浙江省醫療信息化制定相關標準,醫療信息化標準的統一有利于加快健康醫療信息化的建設[13].

  隨著政策的寬松與支持,國內涌現出專注于醫療健康的互聯網公司和機構。這些公司和機構以提高民眾健康意識和狀態為出發點,專注于健身、飲食、醫療常識科普和慢性疾病預防等。"咕咚網"是一家以"快樂運動,健康生活"為理念的互聯網公司。它通過手機或可穿戴設備對用戶運動步數進行采集和分析,并給出比較合理的健身和飲食建議,同時提供了網絡社區、運動減排慈善等樂趣功能,使用戶運動健身的同時能夠分享運動、分享快樂。作為國內 IT 行業"三巨頭",百度、阿里巴巴和騰訊三家大型互聯網公司也都在醫療信息化建設中有所部署,并有多項醫療相關產業的計劃。廣大的個人開發愛好者同樣開發了許多新穎、有趣、好用的醫療健康相關應用,深受廣大使用者歡迎。但就目前而言,我國現階段的互聯網醫療健康信息類應用或網站還比較混亂,嚴重缺乏高可信度、高品質的相關應用或網站,有關個人健康信息管理的門戶更是少之又少,所以,我國在互聯網醫療健康管理的道路上還有很長的路要走。

  主要研究內容本文在深入研究系統開發相關技術的基礎上,設計并實現了一個基于 Java EE 平臺的個人健康信息管理系統。論文主要研究內容包括:

 。1)個人健康信息管理系統的需求分析作為個人健康信息管理系統設計開發的起點,系統需求必須要足夠的明確,只有這樣才能開發出滿足當前社會需求的個人健康信息管理系統。需求分析過程中以用戶為出發點進行功能性分析,要求做到系統功能全面、操作簡單、體驗優異。此外,在對個人健康信息管理系統需求進行充分調研的基礎上,為最大程度的減少開發的代價并縮短開發時間,還對個人健康信息管理系統進行了可行性分析,包括技術可行性、經濟可行性和操作可行性。

 。2)個人健康信息管理系統的設計首先對個人健康信息管理系統進行總體規劃,并對技術框架進行詳細地介紹,充分說明系統的設計流程和設計思想。系統功能的設計是系統設計過程的重點,具體了系統的各功能模塊的工作流程,并詳細設計系統數據庫中各功能的數據庫表。

 。3)個人健康信息管理系統的實現根據個人健康信息管理系統的需求分析和功能設計,開發并實現個人健康信息管理系統,并詳盡介紹各功能模塊的開發過程和技術細節,展示系統主體功能的運行效果。

  論文章節安排全文共分六章。

  第一章:緒論。介紹個人健康信息管理系統的開發背景和發展前景。綜合國內外相關課題研究及應用情況確定本文的研究內容和研究意義,并規劃文章總體結構。

  第二章:系統開發相關技術。確定個人健康信息管理系統開始所需要的主要技術和實施方案,確保所選技術可以滿足系統設計與實施的要求。

  第三章:個人健康信息管理系統需求分析。分析個人健康信息管理系統實際需求,明確系統建設的總體目標,并劃分個人健康信息管理系統的業務功能模塊。

  第四章:個人健康信息管理系統設計。完成系統設備選擇工作,實現對系統的整體部署規劃。實現個人健康信息管理系統的各項功能模塊和數據庫模型設計,并對系統的外部接口和用戶界面進行分析和設計。

  第五章:個人健康信息管理系統實現。介紹個人健康信息管理系統的實現過程,完成系統程序編碼,并展示系統主體部分的運行效果和功能界面。 最后對個人健康信息管理系統進行功能測試和性能測試。

  第六章:總結與展望。歸納總結全文研究內容,展望下一步研究方向。








  第二章系統開發相關技術
  2.1 B/S結構框架技術
  2.2JanaEE平臺概述
  2.3時序圖
  2.4MVC模式
  2.5Shiro安全控制

  第三章個人健康償息管理系統需求分析
  3.1系統實現目標
  3.2系統可行性分析
  3.3系統總體需求分析
  3.4系統功能需求分析
  3.4.1系統管理功能分析
  3.4.2信息管理功能分析
  3.5系統非功能性需求分析
  3.5.1質量可靠性需求分析
  3.5.2安全性需求分析
  3.6本章小結

  第四章個人健康信息管理系統設計
  4.1 系統設計原則
  4.2系統整體架構設計
  4.3數據庫設計
  4.3.1數據庫的選擇
  4.3.2設計原則和技巧
  4.3.3數據庫表設計

  4.4系統模塊設計
  4.4.1戶登錄模塊
  4.4.2系統管理模塊
  4.4.3信息管理模塊
  4.5本章小結

  第五章個人健康信息管理系統實現與測試
  5.1開發框架選擇與集成
  5.2系統基礎功能實現
  2.1 登錄功能實現
  5.2.2注冊功能實現
  5.3系統管理功能實現
  5.3.1用戶組管理功能實現
  5.3.2用戶管理功能實現
  5.3.3角色管理功能實現

  5.4信息管理功能實現
  5.4.1就診報告管理
  5.4.2體征數據管理
  5.4.3心血管數據管理
  5.4.4其他功能界面
  5.5系統測試
  5.5.1功能測試
  5.5.2性能測試
  5.6本章小結

  第六章 總結與展望

  本文設計并開發了一個基于 Java EE 平臺的個人健康信息管理系統。依托互聯網優勢,利用 B/S 架構實現的個人健康信息管理系統,在用戶通過注冊審核后,便可以使用瀏覽器登錄系統,完成對個人健康信息的管理,同時還可以輕松便捷的與他人共享個人健康信息。

  本文首先介紹了個人健康信息管理系統的開發背景和發展前景,并分析了國內外健康信息管理的研究現狀及應用情況。針對我國的醫療健康管理服務水平,結合我國實際國情,最終確定開發一個面向大眾、功能豐富的個人健康信息管理系統。

  在系統的設計與實現之前,對系統進行了充分的需求分析。需求分析過程中以用戶為出發點進行功能性分析,要求系統功能全面、操作簡單、體驗優異。此外,在對個人健康信息管理系統需求進行充分調研的基礎上,為最大程度的減少開發的代價并縮短開發時間,還對個人健康信息管理系統進行了可行性分析,包括技術可行性,經濟可行性和操作可行性。

  個人健康信息管理系統功能的詳細設計是系統設計過程的重點,具體規劃了系統的各功能模塊的工作流程,并詳細設計了系統數據庫中各功能的數據庫表。最后,根據個人健康信息管理系統的需求分析和功能設計,開發實現了個人健康信息管理系統,并詳盡介紹了各功能模塊的開發過程和技術細節,同時還展示了系統主體部分的運行效果。

  本系統可能取得的創新及優勢主要體現如下幾點:

 。1)良好的交互界面。Ajax、JQuery、JFreeChart 等前端技術的使用極大的提升了用戶的體驗效果,使得各功能模塊操作十分簡單。其中部分功能模塊還實現了無刷新動態顯示,不僅縮減了用戶等待的時間,還減輕了系統服務器的響應負擔。

 。2)開發效率高,性能優良。系統采用了目前主流的開源框架技術,如:Spring、Struts2、Shiro、Hibernate 等,減少了代碼的復雜程度、實現了應用的各層之間的解耦、提高了系統開發的效率。同時數據庫連接池等成熟技術的使用進一步提升了系統的性能。

 。3)本文設計開發的個人健康信息管理系統面向大眾,使個人用戶能夠自行管理健康信息數據。目前國內外的健康信息管理產品大多應用于醫院、康復中心和療養院等醫療機構,而針對大眾的健康信息管理產品較少,并且大多數健康信息管理產品的用戶只能被動的查詢個人健康相關信息。而在本系統中,用戶可以自由查看或共享個人健康信息,系統還為用戶提供了基本的體檢檔案管理、體檢報告管理與分析、異常健康預警的功能,為充分利用體檢檔案資料進行數據挖掘做好了準備工作。

 。4)可移植性、可維護性及可擴展性強。本系統基于 Java EE 平臺實現,具有平臺無關的高可移植性特點。同時,系統采用的分層應用框架具有松耦合特性,進一步降低了系統維護的復雜度,而且這種分層的模塊化設計方式,也有利于后期功能的擴展。

  本文設計實現的個人健康信息管理系統雖然取得了一定的成功,但任何技術都不是完美無缺的,系統還有需要進一步的研究和改進,不足總結如下:

 。1)由于目前市面上瀏覽器種類較多,系統僅對主流的瀏覽器進行了適配的工作,日后還需要進一步對其他瀏覽器進行適配。

 。2)系統開發過程中雖然引入了 Shiro 等比較成熟的權限管理框架,但還是需要進一步加強保護個人隱私。例如將權限管理從功能樹劃分到數據庫字段劃分的轉化,進一步細化權限。

 。3)由于時間有限,還有很多健康管理的功能沒能實現,如慢性疾病的評估、養老保險和健康預測等功能沒去設計與實現,這將是以后必須考慮和開發的方向。

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致謝

  在兩年的研究生奮斗歷程即將結束之際,我想對一直陪伴我、支持我和關心我的老師、同學、朋友及家人們表達我最誠摯地感謝。

  首先感謝我的指導老師張勝教授,在我攻讀碩士期間張老師對我嚴格要求,不斷地督促我學習與進步,也正是因為張老師的悉心指導與精心培養,我才能順利地完成整個系統的開發和本學位論文的撰寫。而且在生活中,和藹可親的他同樣給予了我無私地幫助與關懷,在此謹向張老師表示最真誠的感謝。

  其次感謝南京郵電大學電光工程學院的所有老師,感謝他們對我學業上的指導與生活上的幫助。特別感謝陳建飛老師對我論文的指導,陳老師有著豐富的科研、教學與實踐經驗和務實的工作作風,他將是我今后工作學習的榜樣。同時感謝我的師兄孫奎、陳亞群在我學習過程中的指導與幫助。感謝我班級同學們對我的關心、幫助與支持。

  然后感謝我最敬愛的父親和母親,感謝他們在經濟、生活以及精神上一直以來對我的支持和無私的幫助。

  最后感謝所有關心我的朋友的一直地陪伴與幫助,感謝所有審閱本論文以及給出了寶貴意見的導師們!

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