1. 绪论
1.1. 研究背景
随着我国经济与社会的快速发展，医院信息化建设已经逐渐成为当今社会医学发展现代化的主要趋势 [1]，医院信息管理系统也随之应运而生。目前，大部分医院根据其业务部门，手术科室进行层级分类，为不同的科室都配备了专属的信息管理系统 [2]，如患者在线预约平台、住院管理系统、行政管理系统等。
针对外科手术的信息管理系统，市面上已经有十分成熟的产品，且相关研发机构很多，但是，对于介入手术这类小众且高精度的内科手术而言，市面上少有成熟的产品 [3]。通过对浙二、浙四等多家省内重点医院的调研和走访得知，医院目前所使用的依旧是基于HIS系统所研发的管理系统 [4]，其功能单一、医护管理流程权限不明确、信息阻塞难以及时分享，很多流程操作都停留在纸面书写上，尚不能满足全流程管理、复杂查询、图文报告在线生成等临床需求。
基于医疗信息化的发展和实际所需，开发一套满足现阶段下介入手术临床管理需求的管理系统，是医院的迫切需要，也是医疗信息化发展进阶的必然要求。
1.2 研究目的与意义
传统的HIS系统对介入手术的管理存在诸多不足 [5]：1) 医护人员操作同一系统，权限划分不明确，经常出现重复性操作等问题；2) 管理系统与管理仪器分离，没有进行接口对接，医护人员需要记录仪器数据再录入信息；3) 系统功能单一，操作流程繁琐，已无法满足当前介入手术的管理需求。
本文设计的介入手术临床管理系统将改变传统管理模式，使介入手术的管理流程规范化、系统化、程序化，同时，完善的系统功能将大大简化医护人员的操作流程，原来需要手动记录的业务都可在系统完成，节省人力成本，提高管理效率，对于医院的信息化建设是十分有意义的。
2. 系统关键技术
2.1. B/S架构
B/S架构是一种伴随Web技术所兴起的一种网络结构模式 [6]，此模式将Web浏览器作为客户端最主要的应用软件，简单来说，就是通过一台主机(即服务器)连接用户的计算机。B/S结构可以看作是对传统客户端/服务器(Client/Server, C/S)结构的一种改造 [7]，利用不断成熟的Web开发技术，结合浏览器的多种脚本语言，使用通用的浏览器即可实现传统C/S结构需要专业软件才能实现的复杂功能，同时，节约了开发成本 [8]。B/S架构如图1所示。
相比于传统的C/S架构，B/S架构具有以下优势：
1) 轻量化
B/S架构是通过服务器部署，使用终端远程访问的方式，在服务器网路覆盖范围内使用PC、移动端等各种设备均可进行访问，对设备性能需求较低。C/S架构则需要安装客户端，且对设备性能要求较高。
2) 多并发
B/S架构使用服务器 + 工作站的方式进行部署，可以支持多用户多场景同时进行系统访问，实现多屏异步操作、多屏画面共享、多人异屏联动等操作设置，适应不同场景的应用需求。C/S架构只能实现单用户单屏控制。
3) 强运营
系统需要迭代更新的时候，B/S只需远程连网服务器更新资源即可对所有使用终端实现同步更新 [9]。C/S架构由于是本地化部署，当需要迭代更新时，所有使用终端都需要逐一重新部署，且C/S安装包一般较大，下载与安装时间长。
2.2. SSM框架
SSM框架是Spring MVC、Spring和Mybatis框架的整合，是标准的MVC模式，将整个系统划分为View层、Controller层、Service层、DAO层四层，使用Spring MVC负责请求的转发和视图管理，Spring实现业务对象管理，Mybatis作为数据对象的持久化引擎 [10]。
其中，DAO层主要是做数据持久层的工作，负责与系统数据库进行联络的一些任务都封装在此；Service层主要负责系统的业务逻辑应用设计，有利于业务逻辑的独立性和重复利用性，使得程序显得非常简洁；Controller层要调用Service层的接口来控住业务流程；View层主要负责前台JSP (Java Server Pages, JSP)页面的显示。
SSM框架具有成本低、扩展性好、良好的可维护性等优点，是目前Java Web开发的首选框架，业界标杆。
2.3. Vue.js
Vue.js是用于构建前端用户页面的渐进式框架。在开发方面，Vue.js可以与现代化的工具链以及各种支持的类库相结合使用，而且具有简洁、易于理解的API，是一个灵活高效稳定的前端开发框架。
该框架实现了MVVM (Model-View-View Model)的开发架构模式，在前端页面中，将Model用纯Java Script对象表示，View负责页面的显示，两者做到了最大限度的分离。将面向DOM (Document Object Model)的编程转化为面向数据的编程 [11]，使用MVVM框架操作，DOM操作被极大地简化了。从而具有了很多优势，如减少了代码的耦合度、增加了代码可复用性等。
3. 系统需求分析
软件需求划分为功能需求、质量需求和约束性需求。质量需求和约束性需求统称为非功能性需求，本章将从功能性和非功能性需求两方面对系统进行需求分析 [12]。
3.1. 功能需求分析
通过分析和研究，介入手术临床管理系统应当实现三类用户的功能需求。面向护士用户，按照业务流程实现对患者的术前、术中、术后的护理管理，可实时监听患者的生命体征，手术耗材管理，护理报告的生成和打印等。面向医生用户，医生仅能查看已录入的护士报告，对已手术的患者进行手术信息登记，同时医生对于介入影像的操作，除了基本的查看功能，还能对其进行播放，图像处理等业务操作。除此之外，医生可使用科研平台进行数据查询和科研学习。面向管理人员，除了基本的新增系统新用户等基础功能，还能够按科室、按角色，具体到个人进行操作权限的划分。
本系统的主要功能模块可分为术前模块、术中模块、术后模块及科研与管理等内容。具体设计如图2。
Figure 2. System function module diagram
图2. 系统功能模块图
3.2. 非功能性需求分析
1) 技术可行性
本系统所用到的开发技术都是当前Web端系统开发所用到的主流技术，如Vue.js、Spring Boot等都是稳定且安全的开发工具，经过多年的发展和更新，完全适配当下绝大部分的浏览器，因此本系统的开发方法可靠，技术角度没有问题。
2) 健壮性
本系统可能面临用户的错误输入，不合理的拖曳操作，还可能面对浏览器崩溃，内存占用过大等问题，所以在设计软件时，要全面考虑软件系统运行过程中可能遇到的情况，做出有针对性的设计。在前后端交互时，用户可能向后端传递一些错误的数据，后端系统在执行时也会遇到各种异常，这些情况都不能引起系统崩溃，系统要做出正确的处理，继续正常运行 [13]。
3) 易用性
对于医护人员而言，介入手术临床管理系统应当操作简单，业务流程清晰，不需要太多其他非业务操作。因此本系统完全按照介入手术临床业务流程所设计，不存在医护人员不理解的操作，用户只需简单的引导便可上手本系统。
4. 系统总体设计
4.1. 系统设计原则
1) 可用性
系统需应对用户操作的各种可能性错误，因此开发过程中要完善代码逻辑和处理程序，提高系统的可用性。
2) 安全性
本系统应用于医院真实的环境中，涉及到了患者的真实信息，因此，安全性是必须考虑到的问题。要保护患者的隐私和防止其他网络攻击导致信息外泄，本系统需设计一套可靠的安全体系。
3)可扩展性
考虑到其他临床需求的增加，在设计时充分考虑系统的各种输入输出需求，系统应保留各种标准化接口，以便后续版本迭代，方便系统扩展 [13]。
4)开放性
系统不仅要与医院原有的系统对接，还能对接各类手术仪器，因此，设计时要考虑开放接口的开发，实现与其他系统的数据共享和传输。
4.2. 系统架构设计
系统基于B/S架构所开发，采用三层架构，即表现层、业务逻辑层、数据访问层。各层之间通过接口请求相互访问，并通过对象模型的实体类作为数据传递的载体，图3为系统架构图。具体的架构设计为：
1) 用户可直接操作页面向后端发出各种指令，如：查询数据、删除数据等。
2) 后端根据请求内容对数据库中表单中的各项数据进行读写操作，并将向前端返回请求，前端拿到数据后对数据进行二次解析，然后对页面DOM树进行重新渲染，页面得到更新。
3) 通过对Axios的二次封装实现前后端请求响应和数据交互，通过XML和HTTPRequest对象在无需重载页面的情况下实现前后端数据交互。中间层的存在，实现了系统前后端分离的开发模式。
5. 系统功能实现
5.1. 系统主要功能介绍
5.1.1. 术前功能模块
护士人员点击“手工登记”对新入院患者进行信息登记，并对有需要的患者安排手术排班信息，包括手术类别、手术医生、手术室、手术拟日期等。完成前期的基本信息录入后，用户可进行其他术前管理业务，包括：护士介入治疗、用药记录、护理评估等，用户只需操作相应模块就可完成对患者术前管理。图4为用药记录模块页面。
同时，由于介入手术类型的不同，往往所使用的手术耗材种类和数量也都不同，如果使用传统手动记录的管理方式，无疑浪费了很多人力物力，不能保证效率还可能由于疏忽造成安全隐患。为此，本系统可直接通过与医院器材库的对接，能直接获取患者本次手术所使用耗材的具体信息，免去了护士人员手动记录耗材的操作。
5.1.2. 术中功能模块
介入手术临床管理系统可连接术中各类监听仪器，完成对患者术中实时的生命体征监测。用户只需点击“监听并获取生命体征”按钮，设置监听间隔，系统即刻开始监听患者生命体征，并周期性将信息显示到页面列表。护士人员可随时进入“生命体征”页面查看监听到的体征数据，从而帮助护士人员及时发现异常并反馈给医生。
手术主刀医生需对患者的手术信息进行及时录入，包括手术过程中的各项参数信息，如辐射剂量、出血量等。并通过预先系统内设的手术模板，对患者手术经过和结果进行编辑。对于介入影像的处理，除了基础的播放功能，医生还能逐帧操作，选择不同血管部位进行查看等，丰富了对介入影像的二次处理功能。图5为介入影像处理页面。
Figure 4. Medication record module page
图4. 用药记录模块页面
Figure 5. Interventional image processing page
图5. 介入影像处理页面
5.1.3. 术后功能模块
术后功能模块主要包括手术报告的签名打印，电子专科病例的建档及院后随访等。
手术报告模版基于FastReport开发，医护人员在术前和术中做填写的报告内容，系统已通过编辑好的报告模板自动生成手术报告，医护人员只需进行“报告电子签名打印”页面即可查看相关报告。由于权限的设置，护士人员只能操作护理报告，对医生权限下的手术报告只能查看无法进行操作，二次确认无误后完成电子签名，报告锁定无法再次操作。图6为介入护理报告单。
Figure 6. Interventional nursing report form
图6. 介入护理报告单
电子专科病例 [14] 实现了对患者基本信息和手术信息的归类和整理，结构化的电子病例完整记录了患者入院到出院的所有信息。当有医疗需要时，电子专科病例能随时随地提供安全、可靠、实时地访问病人健康记录的能力，是后续医疗服务过程中医生的主要信息源 [15]。
院后随访借助了微信公众号和小程序第三方平台，医生提前排好随访计划表，系统提供自定义随访问卷模板，医生针对病人情况制定具体问卷，系统则按计划时间对患者及其家属发送问卷。
5.2. 系统优势
5.2.1. 科研平台
通过查阅大量文献资料及实地调研得知，当前绝大多数医院介入科室的管理系统的功能只停留在基础管理层面，并未扩展新功能，如无法利用数据库保存的真实数据作科研学习，造成了资源浪费 [16]。因此，本文设计的介入手术临床管理系统不仅完善了基本管理功能，还创造性地建立起一个基于手术数据的临床科研平台。
临床科研平台提供了一种基于手术记录关键字的数据清洗、查询和导出功能。相较于简单的数据检索，该功能将手术过程中所有的关键字结构化为一个个树节点，利用SQL语句对查询逻辑的拼接，用户只需通过组合运算关系、逻辑条件、字段值成为查询条件语句，且该功能支持多个查询条件的组合拼接，生成最终的条件组合列表并查询需要的手术信息。图7为数据查询子页面。
5.2.2. 权限设置
传统的HIS系统对于介入手术的管理的一个很大弊端在于医护业务操作未能分离，很多时候医护同时操作同一模块，导致数据重复性录入、重要数据丢失等问题 [17]。针对上述问题，本系统按照用户角色进行模块设计，主要针对护士、医生、管理人员三种身份，按其角色权限分配不同的操作模块。
用户登录系统，后台会根据其账号查询身份信息，然后分配角色Token密令，前端页面根据其Token生成此角色下所能操作的模块，用户操作对应模块实现对介入手术的临床管理。
由于介入科室内会根据不同手术类型再划分不同的科室，除了按角色分配权限，管理员还能根据手术科室进行领域权限划分，不同科室人员登录系统所操作的模块不同，互不影响，数据也不会复用。更精细的划分可以精确到个人权限。
6. 总结与展望
介入手术临床管理系统是在医疗卫生领域的一次多学科交叉融合的尝试，将医学、信息科学、计算机科学等学科的优势特长结合起来，形成一个有机的整体。目前，该系统已通过相关医院测试并上线运行，在介入手术科室内的日常工作使用中，大大减轻了医护人员的工作量，解决了以往数据重复录入等实际问题。对比传统HIS系统的管理模式，该系统不仅简化了操作流程，更重要的是提供了一种更加科学的信息管理模式，提高了医护工作效率，节约了医院人力成本。
随着系统的实施和使用，医护人员会提出更多的临床需求和细节优化，因此，本系统还需不断进行版本迭代和细节优化。例如对医护进行更精细的权限配置，进一步简化用户的操作步骤；介入影像增加影像测量、分割功能。在实际使用过程中，系统开发者也会针对出现的各种问题进行功能升级，使得介入手术临床管理管理流程更加完备智能，极大提高信息录入和信息处理效率 [18]，且有助于开展后续医疗数据分析、挖掘等业务，推动医院信息化管理的发展。
参考文献