臨床醫(yī)學教學管理系統(tǒng)

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【關鍵詞】:微服務;架構(gòu);臨床教學;管理系統(tǒng)

1基于微服務架構(gòu)的東方醫(yī)院臨床醫(yī)學教學管理系統(tǒng)

同濟大學附屬東方醫(yī)院是一所集醫(yī)療、教學和科研為一體的三級甲等綜合性公立醫(yī)院.2001年成為同濟大學的附屬醫(yī)院,目前承擔著來自同濟大學等多所院校的臨床各專業(yè)本科、研究生以及留學生的理論見習課程和臨床實習輪轉(zhuǎn)帶教任務.目前,在院本科生、研究生和留學生600余名.醫(yī)院成立教學辦公室作為專職的教學管理機構(gòu).

1．1需求及其難點分析

東方醫(yī)院臨床醫(yī)學教學管理系統(tǒng)在進行信息化改造的過程中有以下需求:①需要對學生和教師的全流程行為進行跟蹤管理;②需要保障教學質(zhì)量并進行量化評估,實現(xiàn)教學管理任務過程的可視化;③需要通過信息化改造進一步提升醫(yī)學教育的效率,即通過引入人工智能技術(shù)提高自動化、智能化水平,同時不增加人力資源;④建立臨床教學管理相關數(shù)據(jù)的科學性管理體制,挖掘臨床教學管理的數(shù)據(jù)價值.該系統(tǒng)在信息化改造方面有以下難點:①臨床課程教學形式和方法多樣,課時數(shù)多,排課難度和工作量大.近年來,東方醫(yī)院的教學業(yè)務范圍擴展迅速,接收國內(nèi)多所醫(yī)學院校、多個專業(yè)的理論授課和實習教學,且長、短期實習的留學生眾多.其臨床教學系統(tǒng)的課程復雜,涉及學科多,課程類型復雜,包括理論教學、見習、PBL授課、CBL授課、教學查房、小講課、技能訓練等,課時數(shù)龐大,每年完成56門課程授課,總學時達3000以上,人工排課效率低且易出錯.②各專業(yè)實習輪轉(zhuǎn)和實踐課程同步進行,管理難度大.該院實習生來自多所醫(yī)學院校,專業(yè)多、人數(shù)多,實綱和實習進度不統(tǒng)一.以臨床醫(yī)學專業(yè)為例,學生需要進行內(nèi)、外、婦、兒多個科室輪轉(zhuǎn)實習,且各個院校進出實習日期不一致,實習輪轉(zhuǎn)計劃和實踐課程制定須在符合實綱的基礎上,兼顧多個教研室實習人數(shù)的均衡性.③學生成長軌跡可視化分析需求.醫(yī)學教育應以學生為中心,學生成長軌跡可視化分析是教育轉(zhuǎn)型實踐的新探索.在信息化助力下,系統(tǒng)自動生成各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖表,形成多維度成長檔案,包括過程記錄、師生互動、形成性評價、終結(jié)性考核、技能操作等方面,學生的成長不再是枯燥的分數(shù),而是全面成長的軌跡.可視化的數(shù)據(jù)分析,使教師因材施教更加科學.④智能化教研室及教師績效管理需求.通過教學軌跡跟蹤,系統(tǒng)即時動態(tài)生成教研室及教師的教學績效.通過數(shù)據(jù)的專業(yè)解析和深層挖掘可以找到各個教研室及教育管理中的潛在問題,對已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一些教育問題,可通過數(shù)據(jù)分析找出癥結(jié).

1．2該方案微服務架構(gòu)的特征

根據(jù)實際調(diào)研結(jié)果,以及綜合評定各種微服務技術(shù)方案的具體特點,結(jié)合用戶需求,我們選擇了基于Docker容器技術(shù)的Kubernetes微服務框架,通過利用Kubernetes等技術(shù)將東方醫(yī)院臨床醫(yī)學教學管理系統(tǒng)的各種應用跨主機編排在一起,實現(xiàn)彈性、易擴展的架構(gòu),從而輕松應對不斷變化的臨床醫(yī)學教學管理系統(tǒng).在該系統(tǒng)中,Docker容器是資源分割和調(diào)度的基本單位,并封裝整個軟件運行的環(huán)境.它是一個跨平臺、可移植并且簡單易用的容器解決方案,可在容器內(nèi)部快速自動化地部署應用,并通過操作系統(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)設計了能力支撐微服務層,包括三方面:人臉識別微服務、圖像轉(zhuǎn)換微服務和消息通知微服務.其次,在能力微服務層上面構(gòu)建了應用微服務層,包括學籍管理微服務、考勤管理微服務、課程管理微服務、實習輪轉(zhuǎn)微服務、教學互動微服務,以及數(shù)據(jù)分析微服務.第三,該架構(gòu)的最頂層是客戶端層,支持PCWeb瀏覽器、移動端瀏覽器、手機微信客戶端、手機APP這4種直接訪問方式,客戶端層通過http、websocket、noGtification這3種輕量級通信協(xié)議與應用微服務層相聯(lián)并獲取所需數(shù)據(jù).另外,該系統(tǒng)架構(gòu)還設計了數(shù)據(jù)庫微服務,包括教師數(shù)據(jù)庫、學生數(shù)據(jù)庫、考勤數(shù)據(jù)庫、教學數(shù)據(jù)庫4個數(shù)據(jù)庫,共同為該系統(tǒng)其他模塊提供數(shù)據(jù)庫服務.

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

2．1主要功能

該系統(tǒng)有六大功能:學籍管理、考勤管理、課程管理、實習輪轉(zhuǎn)、教學互動、數(shù)據(jù)分析東方醫(yī)院臨床醫(yī)學教學管理系統(tǒng)的特點如下:高效化:提供考勤、輪轉(zhuǎn)、評價、考核等功能,提高了教學管理的工作效率.專業(yè)化:遵循頂層設計、分級管理、過程管理的原則,緊扣教學管理工作中的難點,統(tǒng)一管理教學培訓數(shù)據(jù),使管理工作科學化、專業(yè)化.智能化:通過引入多項人工智能技術(shù),系統(tǒng)實現(xiàn)了醫(yī)學教育信息化系統(tǒng)的智能化改造,完善了教學工作中的數(shù)據(jù)記錄與分析功能,挖掘出了醫(yī)學教育環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)價值.采用基于容器的微服務架構(gòu)進行上層應用開發(fā),并進行個性化應用及需求的彈性擴展與開發(fā),該系統(tǒng)有以下創(chuàng)新點:①引入“睿眼”人臉識別引擎,成功實現(xiàn)人臉數(shù)據(jù)的采集及自動識別;②基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進行數(shù)據(jù)挖掘和深入分析,建立臨床醫(yī)學教學大數(shù)據(jù)分析及能力,對于醫(yī)學教育過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)進行分析,有針對性地改善教學環(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,構(gòu)建分布式基礎數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)文件的共享.

2．2人臉識別考勤功能的實現(xiàn)

基于人臉識別的考勤是該系統(tǒng)主要創(chuàng)新點之一.為解決考勤問題,在能力微服務層引入了人臉識別微服務.通過1080P高清網(wǎng)絡攝像頭對進出人員進行人臉檢測,并通過“睿眼”人臉識別引擎進行人臉數(shù)據(jù)的采集及自動識別,識別成功率高達99．83％,有效提高了課程考勤的效率人臉識別考勤功能的實現(xiàn)步驟如下:步驟1:RTSP視頻流.攝像頭對著閘機持續(xù)進行視頻流拍攝,所生成的RTSP視頻流經(jīng)局域網(wǎng)傳輸給圖像轉(zhuǎn)換微服務模塊.步驟2a:定時抓取圖像.圖像轉(zhuǎn)換微服務模塊從RTSP視頻流中定時抓取圖像,發(fā)送給圖像轉(zhuǎn)換微服務模塊.步驟2b:視頻圖形數(shù)據(jù).在執(zhí)行步驟2a的同時,圖像轉(zhuǎn)換微服務模塊還將視頻經(jīng)局域網(wǎng)發(fā)送給位于PC客戶機上的Web瀏覽器,供管理員用戶進行隨時查看.步驟3:檢測人臉.采用“睿眼”人臉檢測算法,人臉檢測微服務模塊負責從圖像轉(zhuǎn)換微服務模塊所傳送來的圖像中檢測人臉信息.步驟4:通知檢測到人臉.人臉檢測微服務模塊一旦檢測到人臉信息就立即將該消息傳給WebScGoket消息通知微服務模塊,WebScketo消息通知微服務模塊會通過WebScketo接口將該消息立即傳給位于PC客戶機上的Web瀏覽器,提醒管理員用戶及時查看.步驟5:人臉識別請求.位于PC客戶機上的Web瀏覽器向人臉識別微服務模塊發(fā)出人臉識別請求.步驟6:人臉識別結(jié)果.采用“睿眼”人臉識別引擎,對數(shù)據(jù)庫中原有人臉信息進行比對,人臉識別微服務模塊對人臉信息進行識別,并將識別結(jié)果發(fā)給位于PC客戶機上的Web瀏覽器,供考勤人員實時查看.

2．3應用效果

該系統(tǒng)在東方醫(yī)院的實際應用效果十分明顯:①提高了教學管理水平:系統(tǒng)的應用真正幫助教務管理人員從繁雜的教務事項中解脫出來,縮短了排課、整理數(shù)據(jù)等時間,能夠一鍵生成學科、科室、教師、學生的過程化管理信息,極大地提高了教學管理效率,高效地解決了傳統(tǒng)教學管理的方式落后、事務繁雜且易出錯等問題,進而真正達到教學管理的系統(tǒng)化、信息化和智慧化.②網(wǎng)絡化系統(tǒng)是臨床教師教學的有力保障：通過系統(tǒng),教師能夠在手機上隨時查看教學、實習進度,并收到系統(tǒng)的定時提醒,不僅促進了教師隊伍信息化素養(yǎng)的發(fā)展,而且還可以通過查看學生個性化成長軌跡進行因材施教,有效保證了臨床教學質(zhì)量的穩(wěn)步提升.③個性化信息促進學習效率的提高:學生可隨時通過系統(tǒng)在手機上查詢學習、實習進度,在課堂、實習之外與教師進行互動、反饋,通過個人成長軌跡及時調(diào)整學習目標與計劃,不僅提高了學習的自主性,增強了學習歸屬感,而且節(jié)約了教學成本,提高了學習效率.

3結(jié)論

利用微服務架構(gòu)所具有的小型化、自治性、輕量級通信、技術(shù)中立、靈活部署等特點,也利用容器技術(shù)的優(yōu)點,我們設計并實現(xiàn)了一套基于微服務架構(gòu)的臨床醫(yī)學教學管理系統(tǒng).該系統(tǒng)不僅能夠以智能化的手段實現(xiàn)臨床醫(yī)學教學管理的各項功能,還具有部署靈活、管理簡便、容易維護和擴展等優(yōu)點.另外,在教學數(shù)據(jù)的可視化方面進步明顯,用戶體驗優(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)學教學管理系統(tǒng)的信息化建設的難點,而且性價比很高、智能化突出,有著重要的實用價值和推廣價值.

參考文獻

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