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(jī)中來借助傳感器記錄人體指標(biāo)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(zhǔn)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(gè)人健康助理App的設(shè)計(jì)與實(shí)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(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有資源和用戶需求，設(shè)計(jì)出個(gè)人健康助理App的總體架構(gòu)，在架構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)代碼并實(shí)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(gè)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(gè)人四個(gè)模塊，詳見圖1。

　　數(shù)據(jù)模塊：主要實(shí)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(jì)步功能。

　　主頁模塊：主要實(shí)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(shí)吃藥或進(jìn)行測量。

　　醫(yī)生模塊：實(shí)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(gè)人模塊：實(shí)現(xiàn)了個(gè)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(bào)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(gè)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(gè)人健康助理各項(xiàng)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(xiàng)。

　　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(gè)人信息，維護(hù)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(shí)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(gè)人信息的安全；基本的漏洞防范。

　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)總體技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

　　個(gè)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(gè)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(jìn)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?fù)浼軜?gòu)設(shè)計(jì)

　　個(gè)人健康助理系統(tǒng)中主要有手機(jī)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(shí)體。其中檢測設(shè)備通過藍(lán)牙與手機(jī)客戶端連接，將數(shù)據(jù)傳輸至手機(jī)，手機(jī)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器。圖3為系統(tǒng)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)流程

　　經(jīng)過調(diào)研，結(jié)合項(xiàng)目需求與現(xiàn)有資源，本文設(shè)計(jì)出如下系統(tǒng)流程。首先，用戶打開App進(jìn)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(jìn)入主界面。主界面分為四個(gè)Tab，依次為數(shù)據(jù)，首頁，醫(yī)生和個(gè)人。在數(shù)據(jù)界面，可選擇需要測量種類進(jìn)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(dāng)點(diǎn)擊某一項(xiàng)數(shù)據(jù)時(shí)，可以在新的頁面顯示更多該項(xiàng)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(gè)科室的列表，當(dāng)點(diǎn)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(jìn)一步篩選列表中的醫(yī)生，選中一位醫(yī)生時(shí)，進(jìn)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(gè)人界面，可以對個(gè)人信息進(jìn)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(yùn)行后進(jìn)入登錄界面。未注冊用戶通過“注冊”按鈕進(jìn)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(jī)與服務(wù)器之間的通信，另一種是Android手機(jī)與檢測設(shè)備之間的通信。對于前者，Android4.0版本以上的手機(jī)均支持IPv6，同時(shí)，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(lán)牙協(xié)議規(guī)范最低標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為藍(lán)牙4.2標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙4.2是藍(lán)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(lán)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(lán)牙連接設(shè)備，藍(lán)牙連接的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

　　首先檢測終端是否支持藍(lán)牙，并判斷藍(lán)牙是否可用。然后，自定義一個(gè)繼承自Service并實(shí)現(xiàn)了BluetoothAdapter.LeScanCallback接口的BleService類，在BleService中實(shí)現(xiàn)BluetoothGattCallback（）方法完成藍(lán)牙連接后的回調(diào)。同時(shí)，使用Handler實(shí)現(xiàn)藍(lán)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(lán)牙服務(wù)，MSG_START_SCAN關(guān)鍵字掃描藍(lán)牙服務(wù)，最后通過MSG_DEVICE_CONNECT關(guān)鍵字連接藍(lán)牙設(shè)備，實(shí)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(shí)現(xiàn)。Sqlite的實(shí)現(xiàn)過程如下：

　　首先，自定義一個(gè)繼承自SQLiteOpenHelper的DbHelper類，通過實(shí)例化DbHelper類，獲取數(shù)據(jù)庫寫權(quán)限，然后通過表名實(shí)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(shí)現(xiàn)，首先對HttpClient類的實(shí)例設(shè)置Url和連接超時(shí)時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(jī)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(gè)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(gè)由疾病、癥狀節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，如圖4所示。

　　圖中的葉子節(jié)點(diǎn)表示癥狀，非葉子節(jié)點(diǎn)表示疾病，用箭頭表示因果關(guān)系，在已知節(jié)點(diǎn)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(jì)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(shí)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(dāng)點(diǎn)擊其中一個(gè)選項(xiàng)時(shí)，彈出一個(gè)由左右兩個(gè)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(xiàng)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(shí)通訊通過第三方的即時(shí)通訊接口“環(huán)信”實(shí)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(dá)目標(biāo)用戶。同時(shí)，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(jì)風(fēng)格。由于前端設(shè)備層出不窮，包括手機(jī)、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(jī)制，方便前端設(shè)備與后端進(jìn)行通信。由此而產(chǎn)生了RESTAPI。

　　計(jì)步、資訊和鬧鈴

　　計(jì)步功能通過Service實(shí)現(xiàn)。在MainActivity中啟動一個(gè)繼承自Service類的StepService類，在StepService類中可以獲取傳感器的實(shí)例，通過傳感器實(shí)例獲取當(dāng)時(shí)的步數(shù)。在計(jì)步界面中，我們通過一個(gè)線程每500ms向傳感器請求更新一次數(shù)據(jù)，以期在計(jì)步界面實(shí)時(shí)更新計(jì)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(shí)，將計(jì)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(biāo)簽，服務(wù)器根據(jù)標(biāo)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(shí)現(xiàn)。首選自定義一個(gè)類繼承BroadcastReceiver類，并重寫onReceive（）函數(shù)，在onReceive（）函數(shù)中實(shí)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(shí)間。當(dāng)廣播發(fā)出后觸發(fā)onReceive（）函數(shù)從而達(dá)到鬧鈴提醒的效果。

　　個(gè)人信息

　　在健康檔案界面，收集個(gè)人資料、生活習(xí)慣及健康記錄等信息，當(dāng)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(gè)人健康助理系統(tǒng)能夠管理自身的健康，達(dá)到健康助理的效果。在功能上，App實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄及查詢，使用戶隨時(shí)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(shí)得到專業(yè)的解答，同時(shí)實(shí)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(xiàng)目的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。項(xiàng)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(shí)現(xiàn)?？偟膩碚f，個(gè)人健康助理系統(tǒng)能夠促進(jìn)個(gè)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(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系）

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