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Java EE的个人健康信息管理系统的开发

添加时间:2020/07/16 来源:南京邮电大学 作者:贾顺贺
本文选用 Java EE(Java Platform Enterprise Edition)作为系统的开发平台,应用 Strust2 框架实现 MVC(Model View Controller)设计模式,达到降低视图层与业务逻辑层之间的耦合程度目的。
以下为本篇论文正文:

摘要

  随着生活水平的不断提高,人们越来越重视自己的健康。健康信息管理作为一种能够将被动的疾病治疗转变为主动健康管理的新兴健康服务模式越来越受欢迎。目前国内外的健康信息管理产品大多应用于医院、康复中心等医疗机构,而针对大众的健康信息管理研究较少。

  本文在分析了现有健康信息管理系统的不足后,设计并开发了一个面向大众、功能丰富的个人健康信息管理系统。

  本文选用 Java EE(Java Platform Enterprise Edition)作为系统的开发平台,应用 Strust2 框架实现 MVC(Model View Controller)设计模式,达到降低视图层与业务逻辑层之间的耦合程度目的。同时,系统选用 MySQL 数据库作为系统的主要存储数据库,并整合对象关系映射框架 Hibernate 来实现数据持久化,实现业务逻辑与数据访问之间的松耦合。最终通过 Spring整合安全控制框架 Shiro,完成了系统的信息认证、权限管理和单点登录等功能。为提升了用户的体验效果,在系统的前台开发过程中还使用了 Ajax、JQuery、JFreeChart 等前端技术,并在部分重要功能模块实现了无刷新动态显示,减少了用户等待的时间和系统服务器的响应负担。

  系统开发包括需求分析、系统设计、系统实现和测试等步骤。需求分析明确了系统的实现目标与总体需求,通过功能性需求分析划分了功能模块的结构,同时进行了非功能性需求分析,包括质量可靠性需求分析和安全性需求分析;然后,对系统进行了总体设计介绍,详细设计了系统管理、用户信息管理、健康信息管理、健康档案管理等功能模块,分析了业务的执行过程,创建了业务流程分析模型;同时,以系统核心的健康档案管理功能模块和用户信息管理模块为例进行了详细地数据库表设计,确保所得到的数据库表结构能够满足数据持久化保存的需求;在系统需求分析和系统设计的基础上,开发了应用程序和用户界面,并对系统进行了全面的功能性测试与性能测试。

  本系统对健康信息进行分类管理,让用户查找使用简单方便,极大地提升了健康信息的管理效率。本个人健康信息管理系统对于预防疾病的发生、降低医疗费用、优化区域医疗资源以及促进个人健康具有重要的应用价值与实际意义。

  关键词:个人健康,医疗信息化,健康管理

个人健康信息管理系统

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

目录

  第一章绪论

  1.1研充背景与选题意义

  健康是人们生存的基本,劳作的基础,谋取幸福的前提。随着社会经济的发展,人们更加重视自身健康,但在我国,亚健康、慢性病和老龄化等问题严重影响着社会的发展。

  中国科学院心理研究所统计结果显示,由于地城差异不同人翻的亚健康状态同样存在着显著的差异,但总体状况不容乐观,中国亚健康人群已超过75%,更可怕地是亚健康问题的波及面还在不断地扩张凹。

  我国工业化和城市化快速发展加快了人们的生活节奏、加重了工作压力,再加上环境污染等问题对人体的影响,使人们患上慢性病的概率进一步提高。 在我国,目前明确诊断的慢性病患者超过2.6亿,慢性病给家庭生活、卫生服务和公共财政造成了巨大压力,对低收入人群的影响尤为严重,已经成为严重的公共卫生间题和社会问题P.

  20世纪下半叶,国家计划生育政策使得新生婴儿的出生率骤然下降,中国人口老龄化的进程也因此展开,专家预测,我国人口老龄化比例将在未来的40年时间内达到34%.不断增加的人口老龄化给国家、社会带来了诸多问题,例如养老保障体系建设难度较大、老年人的医疗卫生消费支出水平有限难以满足医疗需求、老年人社会服务严重不足凹。老年人的日常护理、医疗保健、健康康复、精神建设等各项需求越来越难以满足。

  在生活中亚健康、慢性病和老龄化这类的健康问题很容易被人们所忽视,其引发的疾病却不应该被忽视。任何疾病都是有規律可循的,并都是有一-定潜 伏期的,并不是突然发生的,亚健康、慢性病和老龄化引起的疾病更是如此。专家指出,人类1/3的疾病是通过有效的预防保健等措施是可以避免的,13 的疾病通过有效预防和早期发现控制是可以缓解的,1I3 的疾病通过早发现早治疗的积极医疗方式是可以提高医疗效果的。保障人类的健康最直接有效的方式奠过于疾病的早期预防与发现。目前,大部分人已经意识到健康无可取代的地位,并开始更加期待多方便面的医疗健康服务和主动的健康消费而非单- -的医疗 模式和被动的问诊模式。近年来,随着智慧医疗行业发展,医疗信息化的浪潮也愈演愈烈,通过打造健康档案区域医疗信息平台,利用先进的物联网技术和计算机系统来逐步实现医疗信息化建设,不仅能预防和控制亚健康、慢性病和老龄化带来的诸多问题,还能提高国民健康水平、促进医疗信息化技术的革新问。

  中共中央、国务院在2016年10月印发的《"健康中国2030"规划纲要》明确指出健康是促进:全面发展的必然要求,是经济社会发展的基础条件问。纲要指出实现国民健康长寿不仅仅是国家富强、民族振兴的重要标志,同样是也是全国各族人民的共同愿望,其中还强调要尽快完成人口健康信息化服务体系和人口健康信息平台建设。" 互联网+健康医疗"服务规范要求国民健康信息服务要能够覆盖全生命周期,并提供包括预防治疗和自主康复管理- -体化服务。因此如何在医疗信息化的发展中充分利用互联网信息化技术优势,为居民健康档案、疾病预防治疗与日常健康状态提供管理服务,是互联网应用研究人员与医疗信息化建设研究人员所共同面临的重点课题。

  将被动的疾病预防治疗转变为主动的健康管理,达到长期有效地促进个人健康正是个人健康信息管理系统目的。通过科学的健康管理,充分地调动个人的主动性和积极性,利用日常有限的资源最大限度的改善不健康的状态,对于预防疾病的发生,降低医疗费用以及保护和促进个人健康具有重要意义问。正是基于以上原因,建立-一个个人健康信息管理系统可以最大化的分配和优化区域医疗资源,具有一定的现实和社会研究意义。

  1.2国内外研究现状

  1.2.1健康信息类型与存储

  健康信息是指与人类健康相关的行为模式,主要包括人体生物信息和疾病相关信息。人体生物信。息是指我们每时每刻都会产生的健康相关的信息,如血压、心率、脉搏、血糖等:

  疾病相关信息是指我们每年定期体检的相关数据指标和就诊记录、检查结果、服药信息等,健康信息是一种宝贵的卫生资源。对健康信息的存储是整个医疗信息化与数字化的重要环节。

  健康信息记录形式上主要有文本文件、图形文件、图像文件、视频文件等类型。目前,大多数医疗机构主要以文本文件和图形文件两种记录形式记录健康信息。

  文本文件是健康信息的主要记录方式,- -般以文字列表的方式呈现,如图1.1所示。文本文件存储相对简单,通常以对象模型创建关系型数据表结构实现存储,如检查报告,服药记录,既往病史和费用清单等。

  核磁共振、扫描、超声波等医学成像技术的相继诞生为医务人员带来了更为精确的诊断信息,但同时产生也了大量图形文件,如眼底彩照和心电图。眼底彩照是眼底检查产生的眼底彩色照片,能直观的观察到- -部分对准瞳孔的眼底,是检查玻璃体、视网膜、脉络膜和视神经疾病的重要方法,如图1.2 所示。心电图是利用心电图机从体表记录心脏每-一心动周期所产生的电活动变化图形的技术,它对心脏基本功能及其病理研究方面,具有重要的参考价值,如图1.3 所示。由于图形文件占用空间较大,传统关系型数据库已经开始不能满足图形文件的存储需求,分布式文件系统成为解决图形存储的技术手段之一。目 前,Google 公司设计并实现的分布式文件系统GFS (Google File System)和Apache开源社区的Hadoop 中的分布式文件系统是两个主流的能够实现图形文件分布存储的系统。

  1.2.2 国外个人健康信息管理研究现状

  1956 年,个人健康信息( Personal Health Record, PHR) 这一概念就被美国医学协会(American Medical Association, AMA)所提及,但当时个人的医疗和健康意识相对比较薄弱,相对比较落后网络技术也极大的限制了个人健康信息管理的研究工作。在 21 世纪初,随着互联网时代的到来,个人健康信息管理作为一种热门的研究工作才逐渐得以展开[6].美国国立生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information, NCBI)指出个人健康信息管理是指用户自行管理健康信息数据的健康信息管理服务模式。个人健康信息和电子病历(Electronic Medical Record, EMR)大不一样,电子病历的数据是由医疗机构产生,例如医院、康复中心和疗养院等,主要用于存储患者进入医院后所产生的疾病数据和电子账单,而个人健康信息是一种可以在线获取的医疗史及实时的个人健康数据[7].

  欧美等西方发达国家早于 20 世纪 70 年代就提出了健康管理的概念[8],之后在不同国家及历史背景下健康管理也被赋予了不同的内容和意义,并逐渐引起了人们的关注。巨大的市场需求有力地推动着健康管理的发展,并慢慢形成了一个独立的行业[9].

  美国有着较为完善的个人健康信息管理体系,且在个人健康信息的处理、存储和共享方面的研究与应用工作都要优先于其他国家。美国政府早在 2002 年便提出要建立健全国家卫生信息基础设施(National Health Information Infrastructure , NHII)。美国政府希望通过建立和完善国家卫生信息基础设施,逐步实现个人健康信息的共享体系。美国总统布什在 2006 年便提出要建立基于互联网的个人健康记录,为患者、医生和医疗机构提供必要的帮助[10].

  Google 公司推出的 GoogleHealth 健康病例管理平台是一个较为典型的企业涉及医疗信息化建设的事例。GoogleHealth 的使用逻辑非常简单,用户可以自愿将病历交给 Google Health进行管理,以便随时随地的在线取回。不过遗憾是,由于平台的知名度并不高,使用人数少,该平台在 2012 年 1 月 1 日已经全面关闭。

  1.2.3 国内个人健康信息管理研究现状

  近年来,我国加快了医疗信息化建设的步伐,但是由于起步时间相对较晚,使得符合我国国情的健康信息管理服务模式尚未确立[11].2009 年出台的新医疗卫生体制改革方案[11-12],特别强调加快医疗卫生信息化的建设。方案明确指出充分发挥互联网信息技术优势,建立健全医疗卫生信息系统,提升疾病预防、居民健康档案建立和体检报告分析等能力。2010 年成立的"浙江省数字卫生标准化技术委员会"为浙江省医疗信息化制定相关标准,医疗信息化标准的统一有利于加快健康医疗信息化的建设[13].

  随着政策的宽松与支持,国内涌现出专注于医疗健康的互联网公司和机构。这些公司和机构以提高民众健康意识和状态为出发点,专注于健身、饮食、医疗常识科普和慢性疾病预防等。"咕咚网"是一家以"快乐运动,健康生活"为理念的互联网公司。它通过手机或可穿戴设备对用户运动步数进行采集和分析,并给出比较合理的健身和饮食建议,同时提供了网络社区、运动减排慈善等乐趣功能,使用户运动健身的同时能够分享运动、分享快乐。作为国内 IT 行业"三巨头",百度、阿里巴巴和腾讯三家大型互联网公司也都在医疗信息化建设中有所部署,并有多项医疗相关产业的计划。广大的个人开发爱好者同样开发了许多新颖、有趣、好用的医疗健康相关应用,深受广大使用者欢迎。但就目前而言,我国现阶段的互联网医疗健康信息类应用或网站还比较混乱,严重缺乏高可信度、高品质的相关应用或网站,有关个人健康信息管理的门户更是少之又少,所以,我国在互联网医疗健康管理的道路上还有很长的路要走。

  主要研究内容本文在深入研究系统开发相关技术的基础上,设计并实现了一个基于 Java EE 平台的个人健康信息管理系统。论文主要研究内容包括:

  (1)个人健康信息管理系统的需求分析作为个人健康信息管理系统设计开发的起点,系统需求必须要足够的明确,只有这样才能开发出满足当前社会需求的个人健康信息管理系统。需求分析过程中以用户为出发点进行功能性分析,要求做到系统功能全面、操作简单、体验优异。此外,在对个人健康信息管理系统需求进行充分调研的基础上,为最大程度的减少开发的代价并缩短开发时间,还对个人健康信息管理系统进行了可行性分析,包括技术可行性、经济可行性和操作可行性。

  (2)个人健康信息管理系统的设计首先对个人健康信息管理系统进行总体规划,并对技术框架进行详细地介绍,充分说明系统的设计流程和设计思想。系统功能的设计是系统设计过程的重点,具体了系统的各功能模块的工作流程,并详细设计系统数据库中各功能的数据库表。

  (3)个人健康信息管理系统的实现根据个人健康信息管理系统的需求分析和功能设计,开发并实现个人健康信息管理系统,并详尽介绍各功能模块的开发过程和技术细节,展示系统主体功能的运行效果。

  论文章节安排全文共分六章。

  第一章:绪论。介绍个人健康信息管理系统的开发背景和发展前景。综合国内外相关课题研究及应用情况确定本文的研究内容和研究意义,并规划文章总体结构。

  第二章:系统开发相关技术。确定个人健康信息管理系统开始所需要的主要技术和实施方案,确保所选技术可以满足系统设计与实施的要求。

  第三章:个人健康信息管理系统需求分析。分析个人健康信息管理系统实际需求,明确系统建设的总体目标,并划分个人健康信息管理系统的业务功能模块。

  第四章:个人健康信息管理系统设计。完成系统设备选择工作,实现对系统的整体部署规划。实现个人健康信息管理系统的各项功能模块和数据库模型设计,并对系统的外部接口和用户界面进行分析和设计。

  第五章:个人健康信息管理系统实现。介绍个人健康信息管理系统的实现过程,完成系统程序编码,并展示系统主体部分的运行效果和功能界面。 最后对个人健康信息管理系统进行功能测试和性能测试。

  第六章:总结与展望。归纳总结全文研究内容,展望下一步研究方向。








  第二章系统开发相关技术
  2.1 B/S結构框架技术
  2.2JanaEE平台概述
  2.3时序图
  2.4MVC模式
  2.5Shiro安全控制

  第三章个人健康偿息管理系统需求分析
  3.1系统实现目标
  3.2系统可行性分析
  3.3系统总体需求分析
  3.4系统功能需求分析
  3.4.1系统管理功能分析
  3.4.2信息管理功能分析
  3.5系统非功能性需求分析
  3.5.1质量可靠性需求分析
  3.5.2安全性需求分析
  3.6本章小结

  第四章个人健康信息管理系统设计
  4.1 系统设计原则
  4.2系统整体架构设计
  4.3数据库设计
  4.3.1数据库的选择
  4.3.2设计原则和技巧
  4.3.3数据库表设计

  4.4系统模块设计
  4.4.1户登录模块
  4.4.2系统管理模块
  4.4.3信息管理模块
  4.5本章小结

  第五章个人健康信息管理系统实现与测试
  5.1开发框架选择与集成
  5.2系统基础功能实现
  2.1 登录功能实现
  5.2.2注册功能实现
  5.3系统管理功能实现
  5.3.1用户组管理功能实现
  5.3.2用户管理功能实现
  5.3.3角色管理功能实现

  5.4信息管理功能实现
  5.4.1就诊报告管理
  5.4.2体征数据管理
  5.4.3心血管数据管理
  5.4.4其他功能界面
  5.5系统测试
  5.5.1功能测试
  5.5.2性能测试
  5.6本章小结

  第六章 总结与展望

  本文设计并开发了一个基于 Java EE 平台的个人健康信息管理系统。依托互联网优势,利用 B/S 架构实现的个人健康信息管理系统,在用户通过注册审核后,便可以使用浏览器登录系统,完成对个人健康信息的管理,同时还可以轻松便捷的与他人共享个人健康信息。

  本文首先介绍了个人健康信息管理系统的开发背景和发展前景,并分析了国内外健康信息管理的研究现状及应用情况。针对我国的医疗健康管理服务水平,结合我国实际国情,最终确定开发一个面向大众、功能丰富的个人健康信息管理系统。

  在系统的设计与实现之前,对系统进行了充分的需求分析。需求分析过程中以用户为出发点进行功能性分析,要求系统功能全面、操作简单、体验优异。此外,在对个人健康信息管理系统需求进行充分调研的基础上,为最大程度的减少开发的代价并缩短开发时间,还对个人健康信息管理系统进行了可行性分析,包括技术可行性,经济可行性和操作可行性。

  个人健康信息管理系统功能的详细设计是系统设计过程的重点,具体规划了系统的各功能模块的工作流程,并详细设计了系统数据库中各功能的数据库表。最后,根据个人健康信息管理系统的需求分析和功能设计,开发实现了个人健康信息管理系统,并详尽介绍了各功能模块的开发过程和技术细节,同时还展示了系统主体部分的运行效果。

  本系统可能取得的创新及优势主要体现如下几点:

  (1)良好的交互界面。Ajax、JQuery、JFreeChart 等前端技术的使用极大的提升了用户的体验效果,使得各功能模块操作十分简单。其中部分功能模块还实现了无刷新动态显示,不仅缩减了用户等待的时间,还减轻了系统服务器的响应负担。

  (2)开发效率高,性能优良。系统采用了目前主流的开源框架技术,如:Spring、Struts2、Shiro、Hibernate 等,减少了代码的复杂程度、实现了应用的各层之间的解耦、提高了系统开发的效率。同时数据库连接池等成熟技术的使用进一步提升了系统的性能。

  (3)本文设计开发的个人健康信息管理系统面向大众,使个人用户能够自行管理健康信息数据。目前国内外的健康信息管理产品大多应用于医院、康复中心和疗养院等医疗机构,而针对大众的健康信息管理产品较少,并且大多数健康信息管理产品的用户只能被动的查询个人健康相关信息。而在本系统中,用户可以自由查看或共享个人健康信息,系统还为用户提供了基本的体检档案管理、体检报告管理与分析、异常健康预警的功能,为充分利用体检档案资料进行数据挖掘做好了准备工作。

  (4)可移植性、可维护性及可扩展性强。本系统基于 Java EE 平台实现,具有平台无关的高可移植性特点。同时,系统采用的分层应用框架具有松耦合特性,进一步降低了系统维护的复杂度,而且这种分层的模块化设计方式,也有利于后期功能的扩展。

  本文设计实现的个人健康信息管理系统虽然取得了一定的成功,但任何技术都不是完美无缺的,系统还有需要进一步的研究和改进,不足总结如下:

  (1)由于目前市面上浏览器种类较多,系统仅对主流的浏览器进行了适配的工作,日后还需要进一步对其他浏览器进行适配。

  (2)系统开发过程中虽然引入了 Shiro 等比较成熟的权限管理框架,但还是需要进一步加强保护个人隐私。例如将权限管理从功能树划分到数据库字段划分的转化,进一步细化权限。

  (3)由于时间有限,还有很多健康管理的功能没能实现,如慢性疾病的评估、养老保险和健康预测等功能没去设计与实现,这将是以后必须考虑和开发的方向。

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致谢

  在两年的研究生奋斗历程即将结束之际,我想对一直陪伴我、支持我和关心我的老师、同学、朋友及家人们表达我最诚挚地感谢。

  首先感谢我的指导老师张胜教授,在我攻读硕士期间张老师对我严格要求,不断地督促我学习与进步,也正是因为张老师的悉心指导与精心培养,我才能顺利地完成整个系统的开发和本学位论文的撰写。而且在生活中,和蔼可亲的他同样给予了我无私地帮助与关怀,在此谨向张老师表示最真诚的感谢。

  其次感谢南京邮电大学电光工程学院的所有老师,感谢他们对我学业上的指导与生活上的帮助。特别感谢陈建飞老师对我论文的指导,陈老师有着丰富的科研、教学与实践经验和务实的工作作风,他将是我今后工作学习的榜样。同时感谢我的师兄孙奎、陈亚群在我学习过程中的指导与帮助。感谢我班级同学们对我的关心、帮助与支持。

  然后感谢我最敬爱的父亲和母亲,感谢他们在经济、生活以及精神上一直以来对我的支持和无私的帮助。

  最后感谢所有关心我的朋友的一直地陪伴与帮助,感谢所有审阅本论文以及给出了宝贵意见的导师们!

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