臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng)

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【關(guān)鍵詞】:微服務(wù);架構(gòu);臨床教學(xué);管理系統(tǒng)

1基于微服務(wù)架構(gòu)的東方醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng)

同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院是一所集醫(yī)療、教學(xué)和科研為一體的三級(jí)甲等綜合性公立醫(yī)院.2001年成為同濟(jì)大學(xué)的附屬醫(yī)院,目前承擔(dān)著來(lái)自同濟(jì)大學(xué)等多所院校的臨床各專(zhuān)業(yè)本科、研究生以及留學(xué)生的理論見(jiàn)習(xí)課程和臨床實(shí)習(xí)輪轉(zhuǎn)帶教任務(wù).目前,在院本科生、研究生和留學(xué)生600余名.醫(yī)院成立教學(xué)辦公室作為專(zhuān)職的教學(xué)管理機(jī)構(gòu).

1．1需求及其難點(diǎn)分析

東方醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng)在進(jìn)行信息化改造的過(guò)程中有以下需求:①需要對(duì)學(xué)生和教師的全流程行為進(jìn)行跟蹤管理;②需要保障教學(xué)質(zhì)量并進(jìn)行量化評(píng)估,實(shí)現(xiàn)教學(xué)管理任務(wù)過(guò)程的可視化;③需要通過(guò)信息化改造進(jìn)一步提升醫(yī)學(xué)教育的效率,即通過(guò)引入人工智能技術(shù)提高自動(dòng)化、智能化水平,同時(shí)不增加人力資源;④建立臨床教學(xué)管理相關(guān)數(shù)據(jù)的科學(xué)性管理體制,挖掘臨床教學(xué)管理的數(shù)據(jù)價(jià)值.該系統(tǒng)在信息化改造方面有以下難點(diǎn):①臨床課程教學(xué)形式和方法多樣,課時(shí)數(shù)多,排課難度和工作量大.近年來(lái),東方醫(yī)院的教學(xué)業(yè)務(wù)范圍擴(kuò)展迅速,接收國(guó)內(nèi)多所醫(yī)學(xué)院校、多個(gè)專(zhuān)業(yè)的理論授課和實(shí)習(xí)教學(xué),且長(zhǎng)、短期實(shí)習(xí)的留學(xué)生眾多.其臨床教學(xué)系統(tǒng)的課程復(fù)雜,涉及學(xué)科多,課程類(lèi)型復(fù)雜,包括理論教學(xué)、見(jiàn)習(xí)、PBL授課、CBL授課、教學(xué)查房、小講課、技能訓(xùn)練等,課時(shí)數(shù)龐大,每年完成56門(mén)課程授課,總學(xué)時(shí)達(dá)3000以上,人工排課效率低且易出錯(cuò).②各專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)輪轉(zhuǎn)和實(shí)踐課程同步進(jìn)行,管理難度大.該院實(shí)習(xí)生來(lái)自多所醫(yī)學(xué)院校,專(zhuān)業(yè)多、人數(shù)多,實(shí)綱和實(shí)習(xí)進(jìn)度不統(tǒng)一.以臨床醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)為例,學(xué)生需要進(jìn)行內(nèi)、外、婦、兒多個(gè)科室輪轉(zhuǎn)實(shí)習(xí),且各個(gè)院校進(jìn)出實(shí)習(xí)日期不一致,實(shí)習(xí)輪轉(zhuǎn)計(jì)劃和實(shí)踐課程制定須在符合實(shí)綱的基礎(chǔ)上,兼顧多個(gè)教研室實(shí)習(xí)人數(shù)的均衡性.③學(xué)生成長(zhǎng)軌跡可視化分析需求.醫(yī)學(xué)教育應(yīng)以學(xué)生為中心,學(xué)生成長(zhǎng)軌跡可視化分析是教育轉(zhuǎn)型實(shí)踐的新探索.在信息化助力下,系統(tǒng)自動(dòng)生成各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖表,形成多維度成長(zhǎng)檔案,包括過(guò)程記錄、師生互動(dòng)、形成性評(píng)價(jià)、終結(jié)性考核、技能操作等方面,學(xué)生的成長(zhǎng)不再是枯燥的分?jǐn)?shù),而是全面成長(zhǎng)的軌跡.可視化的數(shù)據(jù)分析,使教師因材施教更加科學(xué).④智能化教研室及教師績(jī)效管理需求.通過(guò)教學(xué)軌跡跟蹤,系統(tǒng)即時(shí)動(dòng)態(tài)生成教研室及教師的教學(xué)績(jī)效.通過(guò)數(shù)據(jù)的專(zhuān)業(yè)解析和深層挖掘可以找到各個(gè)教研室及教育管理中的潛在問(wèn)題,對(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一些教育問(wèn)題,可通過(guò)數(shù)據(jù)分析找出癥結(jié).

1．2該方案微服務(wù)架構(gòu)的特征

根據(jù)實(shí)際調(diào)研結(jié)果,以及綜合評(píng)定各種微服務(wù)技術(shù)方案的具體特點(diǎn),結(jié)合用戶(hù)需求,我們選擇了基于Docker容器技術(shù)的Kubernetes微服務(wù)框架,通過(guò)利用Kubernetes等技術(shù)將東方醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng)的各種應(yīng)用跨主機(jī)編排在一起,實(shí)現(xiàn)彈性、易擴(kuò)展的架構(gòu),從而輕松應(yīng)對(duì)不斷變化的臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng).在該系統(tǒng)中,Docker容器是資源分割和調(diào)度的基本單位,并封裝整個(gè)軟件運(yùn)行的環(huán)境.它是一個(gè)跨平臺(tái)、可移植并且簡(jiǎn)單易用的容器解決方案,可在容器內(nèi)部快速自動(dòng)化地部署應(yīng)用,并通過(guò)操作系統(tǒng)內(nèi)核技術(shù)為容器提供資源隔離與安全保障.首先,該系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)了能力支撐微服務(wù)層,包括三方面:人臉識(shí)別微服務(wù)、圖像轉(zhuǎn)換微服務(wù)和消息通知微服務(wù).其次,在能力微服務(wù)層上面構(gòu)建了應(yīng)用微服務(wù)層,包括學(xué)籍管理微服務(wù)、考勤管理微服務(wù)、課程管理微服務(wù)、實(shí)習(xí)輪轉(zhuǎn)微服務(wù)、教學(xué)互動(dòng)微服務(wù),以及數(shù)據(jù)分析微服務(wù).第三,該架構(gòu)的最頂層是客戶(hù)端層,支持PCWeb瀏覽器、移動(dòng)端瀏覽器、手機(jī)微信客戶(hù)端、手機(jī)APP這4種直接訪問(wèn)方式,客戶(hù)端層通過(guò)http、websocket、noGtification這3種輕量級(jí)通信協(xié)議與應(yīng)用微服務(wù)層相聯(lián)并獲取所需數(shù)據(jù).另外,該系統(tǒng)架構(gòu)還設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)庫(kù)微服務(wù),包括教師數(shù)據(jù)庫(kù)、學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)、考勤數(shù)據(jù)庫(kù)、教學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)4個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),共同為該系統(tǒng)其他模塊提供數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù).

2東方醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng)的具體技術(shù)方案

2．1主要功能

該系統(tǒng)有六大功能:學(xué)籍管理、考勤管理、課程管理、實(shí)習(xí)輪轉(zhuǎn)、教學(xué)互動(dòng)、數(shù)據(jù)分析東方醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)如下:高效化:提供考勤、輪轉(zhuǎn)、評(píng)價(jià)、考核等功能,提高了教學(xué)管理的工作效率.專(zhuān)業(yè)化:遵循頂層設(shè)計(jì)、分級(jí)管理、過(guò)程管理的原則,緊扣教學(xué)管理工作中的難點(diǎn),統(tǒng)一管理教學(xué)培訓(xùn)數(shù)據(jù),使管理工作科學(xué)化、專(zhuān)業(yè)化.智能化:通過(guò)引入多項(xiàng)人工智能技術(shù),系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了醫(yī)學(xué)教育信息化系統(tǒng)的智能化改造,完善了教學(xué)工作中的數(shù)據(jù)記錄與分析功能,挖掘出了醫(yī)學(xué)教育環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)價(jià)值.采用基于容器的微服務(wù)架構(gòu)進(jìn)行上層應(yīng)用開(kāi)發(fā),并進(jìn)行個(gè)性化應(yīng)用及需求的彈性擴(kuò)展與開(kāi)發(fā),該系統(tǒng)有以下創(chuàng)新點(diǎn):①引入“睿眼”人臉識(shí)別引擎,成功實(shí)現(xiàn)人臉數(shù)據(jù)的采集及自動(dòng)識(shí)別;②基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和深入分析,建立臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)大數(shù)據(jù)分析及能力,對(duì)于醫(yī)學(xué)教育過(guò)程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,有針對(duì)性地改善教學(xué)環(huán)節(jié)中的薄弱環(huán)節(jié);③采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集平臺(tái),構(gòu)建分布式基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)文件的共享.

2．2人臉識(shí)別考勤功能的實(shí)現(xiàn)

基于人臉識(shí)別的考勤是該系統(tǒng)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)之一.為解決考勤問(wèn)題,在能力微服務(wù)層引入了人臉識(shí)別微服務(wù).通過(guò)1080P高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭對(duì)進(jìn)出人員進(jìn)行人臉檢測(cè),并通過(guò)“睿眼”人臉識(shí)別引擎進(jìn)行人臉數(shù)據(jù)的采集及自動(dòng)識(shí)別,識(shí)別成功率高達(dá)99．83％,有效提高了課程考勤的效率人臉識(shí)別考勤功能的實(shí)現(xiàn)步驟如下:步驟1:RTSP視頻流.攝像頭對(duì)著閘機(jī)持續(xù)進(jìn)行視頻流拍攝,所生成的RTSP視頻流經(jīng)局域網(wǎng)傳輸給圖像轉(zhuǎn)換微服務(wù)模塊.步驟2a:定時(shí)抓取圖像.圖像轉(zhuǎn)換微服務(wù)模塊從RTSP視頻流中定時(shí)抓取圖像,發(fā)送給圖像轉(zhuǎn)換微服務(wù)模塊.步驟2b:視頻圖形數(shù)據(jù).在執(zhí)行步驟2a的同時(shí),圖像轉(zhuǎn)換微服務(wù)模塊還將視頻經(jīng)局域網(wǎng)發(fā)送給位于PC客戶(hù)機(jī)上的Web瀏覽器,供管理員用戶(hù)進(jìn)行隨時(shí)查看.步驟3:檢測(cè)人臉.采用“睿眼”人臉檢測(cè)算法,人臉檢測(cè)微服務(wù)模塊負(fù)責(zé)從圖像轉(zhuǎn)換微服務(wù)模塊所傳送來(lái)的圖像中檢測(cè)人臉信息.步驟4:通知檢測(cè)到人臉.人臉檢測(cè)微服務(wù)模塊一旦檢測(cè)到人臉信息就立即將該消息傳給WebScGoket消息通知微服務(wù)模塊,WebScketo消息通知微服務(wù)模塊會(huì)通過(guò)WebScketo接口將該消息立即傳給位于PC客戶(hù)機(jī)上的Web瀏覽器,提醒管理員用戶(hù)及時(shí)查看.步驟5:人臉識(shí)別請(qǐng)求.位于PC客戶(hù)機(jī)上的Web瀏覽器向人臉識(shí)別微服務(wù)模塊發(fā)出人臉識(shí)別請(qǐng)求.步驟6:人臉識(shí)別結(jié)果.采用“睿眼”人臉識(shí)別引擎,對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中原有人臉信息進(jìn)行比對(duì),人臉識(shí)別微服務(wù)模塊對(duì)人臉信息進(jìn)行識(shí)別,并將識(shí)別結(jié)果發(fā)給位于PC客戶(hù)機(jī)上的Web瀏覽器,供考勤人員實(shí)時(shí)查看.

2．3應(yīng)用效果

該系統(tǒng)在東方醫(yī)院的實(shí)際應(yīng)用效果十分明顯:①提高了教學(xué)管理水平:系統(tǒng)的應(yīng)用真正幫助教務(wù)管理人員從繁雜的教務(wù)事項(xiàng)中解脫出來(lái),縮短了排課、整理數(shù)據(jù)等時(shí)間,能夠一鍵生成學(xué)科、科室、教師、學(xué)生的過(guò)程化管理信息,極大地提高了教學(xué)管理效率,高效地解決了傳統(tǒng)教學(xué)管理的方式落后、事務(wù)繁雜且易出錯(cuò)等問(wèn)題,進(jìn)而真正達(dá)到教學(xué)管理的系統(tǒng)化、信息化和智慧化.②網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)是臨床教師教學(xué)的有力保障：通過(guò)系統(tǒng),教師能夠在手機(jī)上隨時(shí)查看教學(xué)、實(shí)習(xí)進(jìn)度,并收到系統(tǒng)的定時(shí)提醒,不僅促進(jìn)了教師隊(duì)伍信息化素養(yǎng)的發(fā)展,而且還可以通過(guò)查看學(xué)生個(gè)性化成長(zhǎng)軌跡進(jìn)行因材施教,有效保證了臨床教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提升.③個(gè)性化信息促進(jìn)學(xué)習(xí)效率的提高:學(xué)生可隨時(shí)通過(guò)系統(tǒng)在手機(jī)上查詢(xún)學(xué)習(xí)、實(shí)習(xí)進(jìn)度,在課堂、實(shí)習(xí)之外與教師進(jìn)行互動(dòng)、反饋,通過(guò)個(gè)人成長(zhǎng)軌跡及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)目標(biāo)與計(jì)劃,不僅提高了學(xué)習(xí)的自主性,增強(qiáng)了學(xué)習(xí)歸屬感,而且節(jié)約了教學(xué)成本,提高了學(xué)習(xí)效率.

3結(jié)論

利用微服務(wù)架構(gòu)所具有的小型化、自治性、輕量級(jí)通信、技術(shù)中立、靈活部署等特點(diǎn),也利用容器技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),我們?cè)O(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套基于微服務(wù)架構(gòu)的臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng).該系統(tǒng)不僅能夠以智能化的手段實(shí)現(xiàn)臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理的各項(xiàng)功能,還具有部署靈活、管理簡(jiǎn)便、容易維護(hù)和擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn).另外,在教學(xué)數(shù)據(jù)的可視化方面進(jìn)步明顯,用戶(hù)體驗(yàn)優(yōu)異.總之,該技術(shù)方案不僅能夠有效解決綜合性附屬醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng)的信息化建設(shè)的難點(diǎn),而且性?xún)r(jià)比很高、智能化突出,有著重要的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值.

參考文獻(xiàn)

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作者：羅軼瑋 姚建文 徐斌 宋貴峰 石濤 謝穎 單位：同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院教學(xué)辦公室 上海諾基亞貝爾股份有限公司