隨著“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”模式的應(yīng)用和發(fā)展，“App+硬件+云端”逐漸成為移動醫(yī)療發(fā)展的主流趨勢，越來越多的移動醫(yī)療App內(nèi)置在手機中來借助傳感器記錄人體指標和收集數(shù)據(jù)，通過移動醫(yī)療App+智能穿戴設(shè)備為用戶提供自動化的數(shù)據(jù)輸人服務(wù)。這些數(shù)據(jù)為可以提供疾病診斷的智能診斷式移動醫(yī)療App的研發(fā)提供有力支撐，極大提高了醫(yī)療數(shù)據(jù)收集的準確性和便利性，在未來的醫(yī)藥健康領(lǐng)域必將發(fā)揮更重要的作用。

　　本文介紹了個人健康助理App的設(shè)計與實現(xiàn)。調(diào)研市場主流App，通過分析App功能以及界面的優(yōu)缺點，結(jié)合現(xiàn)有資源和用戶需求，設(shè)計出個人健康助理App的總體架構(gòu)，在架構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計代碼并實現(xiàn)，最后完成對App的測試工作。

　　系統(tǒng)需求分析

　　系統(tǒng)總體功能架構(gòu)分析

　　個人健康助理系統(tǒng)在整體功能結(jié)構(gòu)上將系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)、主頁、醫(yī)生個人四個模塊，詳見圖1。

　　數(shù)據(jù)模塊：主要實現(xiàn)血壓、血糖等數(shù)據(jù)的記錄，包括手動輸入和自動錄入，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以折線圖形式直觀地顯示出來，以及計步功能。

　　主頁模塊：主要實現(xiàn)疾病和癥狀的搜索功能，健康資訊即科普類文章的推送，健康提醒功能可以設(shè)置鬧鐘提醒人們按時吃藥或進行測量。

　　醫(yī)生模塊：實現(xiàn)私人醫(yī)生咨詢，用戶可以按科室、地區(qū)、醫(yī)院等查找醫(yī)生，并可向醫(yī)生咨詢問題。

　　個人模塊：實現(xiàn)了個人基本信息的獲取，健康檔案中可以查看最近一次的身體情況報告，在消息中心中可以查看向醫(yī)生咨詢記錄。

　　系統(tǒng)功能性需求分析

　　經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，個人健康助理系統(tǒng)的用戶可分為兩類，分別是醫(yī)生用戶和普通用戶。普通用戶可查詢個人健康助理各項功能，醫(yī)生用戶需要向普通用戶提供咨詢服務(wù)。

　　1.普通用戶需求

　　普通用戶通過系統(tǒng)可以完成對健康數(shù)據(jù)的管理，疾病搜索，向醫(yī)生咨詢，查看推送的資訊以及設(shè)置提醒事項。

　　2.醫(yī)生用戶需求

　　醫(yī)生用戶通過系統(tǒng)可以管理自己的個人信息，維護自己的用戶列表。

　　系統(tǒng)性能需求分析

　　系統(tǒng)可用性：要求保證功能正常使用，所有通信均支持IPv6協(xié)議，界面符合邏輯，便于操作，頁面最長響應(yīng)時間不超過5秒。系統(tǒng)安全性：要求系統(tǒng)前后端提供密碼加密措施；確保系統(tǒng)和個人信息的安全；基本的漏洞防范。

　　系統(tǒng)總體設(shè)計

　　系統(tǒng)總體技術(shù)架構(gòu)設(shè)計

　　個人健康助理系統(tǒng)采用MVC架構(gòu)，見圖2。MVC模式（Model-View-Controller）是軟件工程中的一種軟件架構(gòu)模式，把軟件系統(tǒng)分為三個基本部分：模型（Model）、視圖（View）和控制器（Controller）。其中M層處理數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)邏輯等；V層處理界面處理的結(jié)果；C層起橋梁作用，控制V層和M層通信來分離視圖和業(yè)務(wù)邏輯。在Android中，對于模型層，我們針對業(yè)務(wù)模型，建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相關(guān)的類，Model是與View無關(guān)，但和業(yè)務(wù)相關(guān)，比如對數(shù)據(jù)庫的操作、對網(wǎng)絡(luò)的請求都應(yīng)該在Model里面處理；對于視圖層，使用XML文件進行界面的描述；對于控制層，Activity和Fragment一般處理用戶交互問題，它可以讀取視圖層的數(shù)據(jù)，并向模型層發(fā)送數(shù)據(jù)請求。

　　系統(tǒng)物理拓撲架構(gòu)設(shè)計

　　個人健康助理系統(tǒng)中主要有手機客戶端、檢測設(shè)備、App后臺服務(wù)器、環(huán)信服務(wù)器四類實體。其中檢測設(shè)備通過藍牙與手機客戶端連接，將數(shù)據(jù)傳輸至手機，手機客戶端通過Http協(xié)議與App后臺服務(wù)和環(huán)信服務(wù)器相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器。圖3為系統(tǒng)物理拓撲結(jié)構(gòu)圖。

　　系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

　　系統(tǒng)流程

　　經(jīng)過調(diào)研，結(jié)合項目需求與現(xiàn)有資源，本文設(shè)計出如下系統(tǒng)流程。首先，用戶打開App進入登錄頁面，用戶可根據(jù)需要登入或注冊新用戶；用戶登入后進入主界面。主界面分為四個Tab，依次為數(shù)據(jù)，首頁，醫(yī)生和個人。在數(shù)據(jù)界面，可選擇需要測量種類進行測量或記錄，查看步數(shù)以及最近一次的測量數(shù)據(jù)。當點擊某一項數(shù)據(jù)時，可以在新的頁面顯示更多該項數(shù)據(jù)以及它的圖表；在首頁界面，可以通過搜索框搜索疾病，查看健康資訊以及設(shè)置健康提醒；在醫(yī)生界面，顯示各個科室的列表，當點擊具體科室可以顯示此科室的醫(yī)生列表，此外，還可以通過位置和排序方式進一步篩選列表中的醫(yī)生，選中一位醫(yī)生時，進入醫(yī)生詳情界面，在此界面可以查看醫(yī)生詳情以及咨詢醫(yī)生；在個人界面，可以對個人信息進行設(shè)置，填寫健康檔案信息、查看醫(yī)生消息等。

　　登錄模塊

　　客戶端安裝運行后進入登錄界面。未注冊用戶通過“注冊”按鈕進入注冊界面，系統(tǒng)通過EditText獲取用戶名、密碼后，上傳至服務(wù)器，根據(jù)服務(wù)器的返回值來確定用戶是否注冊成功。已注冊用戶輸入用戶名密碼，同樣將用戶名密碼上傳至服務(wù)器，根據(jù)服務(wù)器返回值提示是否登錄成功。

　　IPv6協(xié)議支持

　　本系統(tǒng)涉及到通信部分有兩種，一種是Android手機與服務(wù)器之間的通信，另一種是Android手機與檢測設(shè)備之間的通信。對于前者，Android4.0版本以上的手機均支持IPv6，同時，還需要在與服務(wù)器通信的過程中使用IPv4/v6兼容API；對于后者，系統(tǒng)使用的藍牙協(xié)議規(guī)范最低標準設(shè)置為藍牙4.2標準。藍牙4.2是藍牙技術(shù)聯(lián)盟于2014年12月推出的新的規(guī)范，提出了IPv6網(wǎng)絡(luò)支持。

　　數(shù)據(jù)模塊

　　數(shù)據(jù)模塊包括血壓、血糖等數(shù)據(jù)收集、存儲和圖形化展示。

　　數(shù)據(jù)收集包括手動輸入數(shù)據(jù)和通過藍牙連接設(shè)備自動錄入數(shù)據(jù)。手動輸入通過EditText獲取已輸入的數(shù)據(jù)，并判斷數(shù)據(jù)的合理性；自動輸入通過藍牙連接設(shè)備，藍牙連接的具體實現(xiàn)步驟如下：

　　首先檢測終端是否支持藍牙，并判斷藍牙是否可用。然后，自定義一個繼承自Service并實現(xiàn)了BluetoothAdapter.LeScanCallback接口的BleService類，在BleService中實現(xiàn)BluetoothGattCallback（）方法完成藍牙連接后的回調(diào)。同時，使用Handler實現(xiàn)藍牙線程與主線程之間的通信。接著，在主線程中通過bindService（）方法啟動BleService，分別通過BleService的MSG_REGISTER關(guān)鍵字注冊藍牙服務(wù)，MSG_START_SCAN關(guān)鍵字掃描藍牙服務(wù)，最后通過MSG_DEVICE_CONNECT關(guān)鍵字連接藍牙設(shè)備，實現(xiàn)設(shè)備的連接過程。

　　數(shù)據(jù)存儲分為本地存儲和服務(wù)器存儲。本地存儲使用Sqlite實現(xiàn)。Sqlite的實現(xiàn)過程如下：

　　首先，自定義一個繼承自SQLiteOpenHelper的DbHelper類，通過實例化DbHelper類，獲取數(shù)據(jù)庫寫權(quán)限，然后通過表名實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫表的增刪改查操作；服務(wù)器存儲通過HttpClient類實現(xiàn)，首先對HttpClient類的實例設(shè)置Url和連接超時時間等參數(shù)，將數(shù)據(jù)封裝在類型為NameValuePair的List中，然后通過HttpClient實例的execute（）方法獲取服務(wù)器響應(yīng)，最后根據(jù)相應(yīng)結(jié)果判斷數(shù)據(jù)是否上傳成功。

　　數(shù)據(jù)的圖形化展示使用第三方庫MPAndroidChart和helloCharts實現(xiàn)圖表的繪制。

　　搜索

　　搜索功能主要使用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)（BayesNetwork）結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是一種概率圖型模型，借由有向無環(huán)圖得知一組隨機變量及其n組條件概率分配的性質(zhì)。用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)來表示疾病和其相關(guān)癥狀之間的概率關(guān)系。

　　通過JSMILE建立一個已知結(jié)構(gòu)的有向圖，設(shè)置他們的初始概率以及條件概率，來構(gòu)造一個由疾病、癥狀節(jié)點構(gòu)成的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，如圖4所示。

　　圖中的葉子節(jié)點表示癥狀，非葉子節(jié)點表示疾病，用箭頭表示因果關(guān)系，在已知節(jié)點概率以及疾病對應(yīng)癥狀條件概率的情況下，根據(jù)癥狀可以計算出某些潛在疾病的概率，供用戶參考。

　　醫(yī)生咨詢

　　醫(yī)生咨詢，主要包括根據(jù)條件篩選醫(yī)生與同醫(yī)生的即時通訊功能。

　　醫(yī)生的篩選通過選擇位置、科室以及排序?qū)崿F(xiàn)。當點擊其中一個選項時，彈出一個由左右兩個List組成的兩級列表，以位置為例，左邊列表顯示省列表，右邊列表顯示市列表。根據(jù)選擇的選項篩選出符合條件的醫(yī)生，以列表的形式顯示出來。

　　與醫(yī)生的即時通訊通過第三方的即時通訊接口“環(huán)信”實現(xiàn)。消息通信的過程大致如圖4所示。

　　用戶之間的消息傳遞，首先發(fā)送到環(huán)信服務(wù)器，環(huán)信服務(wù)器可將消息直接送達目標用戶。同時，App后臺服務(wù)器處理消息回調(diào)并通過RESTAPI返回至環(huán)信服務(wù)器。RESTAPI是一種設(shè)計風格。由于前端設(shè)備層出不窮，包括手機、平板、桌面電腦、其他專用設(shè)備等，必須要有一種統(tǒng)一的機制，方便前端設(shè)備與后端進行通信。由此而產(chǎn)生了RESTAPI。

　　計步、資訊和鬧鈴

　　計步功能通過Service實現(xiàn)。在MainActivity中啟動一個繼承自Service類的StepService類，在StepService類中可以獲取傳感器的實例，通過傳感器實例獲取當時的步數(shù)。在計步界面中，我們通過一個線程每500ms向傳感器請求更新一次數(shù)據(jù)，以期在計步界面實時更新計步數(shù)據(jù)。每次存在數(shù)據(jù)更新操作或在Activity的生命周期更替時，將計步數(shù)據(jù)更新至數(shù)據(jù)庫。

　　資訊功能通過用戶喜好對用戶設(shè)置標簽，服務(wù)器根據(jù)標簽向用戶推送相應(yīng)的科普類文章。

　　鬧鈴功能通過四大組件之一的BroadcastReceiver實現(xiàn)。首選自定義一個類繼承BroadcastReceiver類，并重寫onReceive（）函數(shù)，在onReceive（）函數(shù)中實現(xiàn)觸發(fā)鬧鈴后的效果。然后在鬧鈴界面完成鬧鈴的注冊，最后通過AlarmManager設(shè)置廣播延遲的時間。當廣播發(fā)出后觸發(fā)onReceive（）函數(shù)從而達到鬧鈴提醒的效果。

　　個人信息

　　在健康檔案界面，收集個人資料、生活習慣及健康記錄等信息，當用戶填寫完成后，通過SharedPreference保存到本地，并上傳至服務(wù)器。在消息中心界面可以查看同醫(yī)生通信的記錄。

　　總結(jié)

　　個人健康助理系統(tǒng)能夠管理自身的健康，達到健康助理的效果。在功能上，App實現(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄及查詢，使用戶隨時隨地了解自身的健康狀態(tài)，醫(yī)生咨詢功能使用戶在有疑慮時得到專業(yè)的解答，同時實現(xiàn)了癥狀-疾病的搜索，并以概率形式展示出來，使用戶了解可能會發(fā)生的疾病及其概率，這也是本項目的一個創(chuàng)新點。項目的不足之處在于，現(xiàn)在沒有足夠的醫(yī)生資源和疾病數(shù)據(jù)，在醫(yī)生咨詢和搜索模塊沒有完整的實現(xiàn)?？偟膩碚f，個人健康助理系統(tǒng)能夠促進個人的健康，提高人們的健康意識，有著良好的應(yīng)用前景。

　　（作者單位南京大學計算機科學與技術(shù)系）

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