CN107731268A - 一种实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统 - Google Patents

一种实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于医疗数据处理技术领域，公开了一种实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统，包括：录入模块、数据处理模块、安全认证模块、数据库模块、无线通信模块、电子病历生成模块、报警模块。录入模块通过电路线连接数据处理模块，数据处理模块通过电路线分别连接安全认证模块、电子病历生成模块、报警模块；安全认证模块通过电路线连接数据库模块；数据库模块通过电路线连接无线通信模块。本发明通过安全认证模块，极大提高数据的保密性，避免数据泄露对患者造成伤害；同时设置报警模块可以对及时对病历的错误发出报警声，通知医护工作人员做好及时纠错措施，防止依据错误病历进行治疗造成医疗事故的发生。

Description

一种实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统
技术领域
本发明属于医疗数据处理技术领域，尤其涉及一种实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统。
背景技术
电子病历也叫计算机化的病案系统或称基于计算机的病人记录，它是用电子设备(计算机、健康卡等)保存、管理、传输和重现的数字化的病人的医疗记录，取代手写纸张病历。它的内容包括纸张病历的所有信息。美国国立医学研究所将定义为：EMR是基于一个特定系统的电子化病人记录，该系统提供用户访问完整准确的数据、警示、提示和临床决策支持系统的能力。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有的电子病历容易出现病历数据泄露对患者隐私造成严重损害，同时在病历处理过程中如果出现病历数据错误，不能及时通知医生，容易造成误诊，甚至出现医疗事故。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统。
本发明是这样实现的，一种实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统，所述实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统包括：
录入模块、数据处理模块、安全认证模块、数据库模块、无线通信模块、电子病历生成模块、报警模块；
录入模块，与数据处理模块连接，用于通过键盘将患者诊断数据信息输入到计算机中；
数据处理模块，与安全认证模块、电子病历生成模块、报警模块连接，用于对录入的诊断信息进行数据处理及分析；
所述数据处理模块对感知接收信号直接进行压缩感知处理，得到的结果为y＝ΦΘ+Φn+w＝ΦΘ+e，其中Θ＝Ψx；x为n×1的原始信号；Φ为m×n测量矩阵，又称重构算子，作用是将稀疏信号从n压缩到m，m＜＜n；Ψ是稀疏基，为n×n正交变换矩阵，作用是对接收信号x进行稀疏化；
基于l1范数最小化方法，对压缩感知信号进行恢复，制定重构信号目标为x'＝min||Θ||1subject to:y＝ΦΘ；
根据凸优化的理论，转化对压缩信号重构原始信号x'的求解目标为：
令则最后的恢复算法模型为
对最后的恢复算法模型进行差分重构：输入tk＝1/L(f)，λ∈(0,1)，任意起始点Θ0(通常取Θ0＝0)；将依次代入计算得到
将代入计算出ΔΘ1；
重复步骤5)和6)，迭代k次，得到ΔΘk；
对ΔΘ1做反离散余弦变换，得Δx＝D-1(ΔΘk)；
利用前一时刻保存的值xT，计算得到xT＝xT+Δx；
安全认证模块，与数据处理模块、数据库模块连接，用于通过CA认证中心和用户名密码验证中心相结合对登陆电子病历系统的用户的身份进行认证；对经身份认证后的用户进行基于用户、角色以及权限三者关系的权限控制，同时对电子病历系统内的关键数据进行加密传输存储；
数据库模块，与安全认证模块、无线通信模块连接，用于通过数据库服务器对病历数据保存处理；
无线通信模块，与数据库模块连接，用于通过无线连接方式实现数据共享；
所述无线通信模块依据恶意节点的恶意攻击模式计算全局的虚警概率；
第一步，根据各个节点的信噪比γi为每一个参与合作感知的次级用户CRi,i＝1…k设计一个权重然后对收集得到的信号能量统计量Ui进行线性加权得到最终的信号能量的统计量
第二步，分析虚警恶意攻击模式对频谱感知造成的影响，得到全局虚警概率Pf和攻击概率pa、攻击阈值η、攻击强度Δ之间的函数表达式如下：
其中：
所述无线通信模块采用有源天线阵列的天线模型，并确定基站到用户的信道增益模型具体包括：
步骤一，根据每个用户的位置信息以及所属的用户群波束，计算出每个用户位置的实际水平方位角和垂直仰角，计算出用户i相对于基站的水平方位角和垂直仰角θi'，若用户i属于多播组k，则用户i的实际水平方位角和垂直仰角等于：
步骤二，有源天线阵列的天线模型：
3D天线增益模型采用3GPP标准中提出的有源天线阵列辐射模型，天线增益模型表示如下：
其中，为下倾角为0时的有源天线单阵元的天线增益模型，和θ为用户实际位置上的方位角和垂直仰角，ρ为阵列天线的相关系数，wm,n和vm,n分别为权值因子和用户偏移相位，分别表示如下：
其中，θetilt表示天线波束的下倾角，表示天线的水平转向角，针对不同的用户群，天线的θetilt和的配置不同；
步骤三，基站到用户的信道增益模型，采用多播信道增益模型，在一个多播组中的用户以相同的速率接受数据，基站的传输速率超过了该群中的某个用户的最大承受速率，则这个用户将不能正常解码该数据，基站以用户群中最小的速率传输数据，因此用户群k中基站到用户的等效信道增益等于该用户群中用户的最差信道增益，即：
其中表示用户i(i∈Dk)在载波n上的信道增益，由3部分组成：快衰落、基站到用户的路径损耗和用户的3D天线增益，如下表达式：
其中，F和PL分别表示快衰落和路径损耗，表示第k个波束到用户i的3D天线增益；
电子病历生成模块，与数据处理模块连接，用于根据专科类别或病人诊断信息动态创建供医护人员录入电子病历数据的用户界面，生成电子病历；
报警模块，与数据处理模块连接，用于通过安装报警器对数据信息出错情况及时发出警报声。
进一步，所述关键数据加密传输存储模块采用AES加密算法对关键数据进行加密。
进一步，所述关键数据的种类包括文件和字符串。
进一步，所述关键数据加密传输存储包括对所述文件进行加密的文件加密传输存储和对所述字符串进行加密的字符串加密传输存储；
文件加密传输存储模块首先将文件转换为stream流，再进行加密生成加密后的stream流，最后将加密后的stream流转转换为加密后的文件进行存储和输出；
字符串加密传输存储模块首先将字符串转换为Byte数组，再进行加密生成加密后的Byte数组，最后将加密后的Byte数组转换为加密后的字符串进行存储和输出。
进一步，所述电子病历生成的具体方法：
首先，选择病人获取病人医疗信息或选择用户或医生专科类别；
其次，根据所选择的用户或医生专科类别或病人的疾病信息选择并加载电子病历模板；
然后，根据所选择的电子病历模板中的自然语言信息及组织结构动态创建供医护人员录入电子病历数据的自然语言用户界面元素，建立所述界面元素与电子病历模板中的数据元素的对应关系；使用电子病历用户录入界面接收用户输入；
最后，将用户输入信息与界面元素对应的数据元素相结合，生成包含特定病人信息的实例化的电子病历数据元素，并复制到电子病历的相应位置。
进一步，所述报警模块的时频重叠信号的归一化高阶累积量方程组构建方法包括：
接收信号的信号模型表示为：
r(t)＝x1(t)+x2(t)+…+xn(t)+v(t)
其中，xi(t)为时频重叠信号的各个信号分量，各分量信号独立不相关，n为时频重叠信号分量的个数，θki表示对各个信号分量载波相位的调制，fci为载波频率，Aki为第i个信号在k时刻的幅度，Tsi为码元长度，pi(t)为滚降系数为α的升余弦成形滤波函数，且n(t)是均值为0，方差为σ2的平稳高斯白噪声；
混合信号的高阶累积量公式如下：
两边同时除以混合信号的二阶矩k/2次方：
进一步变形为：
其中和表示各分量信号功率与总功率的比值和噪声功率与总功率的比值，分别表示为λxi和λv；由于高斯白噪声的高阶累积量为0，所以上式可以表示为：
由此，构建归一化高阶累积量方程组：
本发明通过安全认证模块，极大提高数据的保密性，避免数据泄露对患者造成伤害；同时设置报警模块可以对及时对病历的错误发出报警声，通知医护工作人员做好及时纠错措施，防止依据错误病历进行治疗造成医疗事故的发生。
附图说明
图1是本发明实施例提供的实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统结构框图；
图中：1、录入模块；2、数据处理模块；3、安全认证模块；4、数据库模块；5、无线通信模块；6、电子病历生成模块；7、报警模块。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统包括：录入模块1、数据处理模块2、安全认证模块3、数据库模块4、无线通信模块5、电子病历生成模块6、报警模块7。
录入模块1，与数据处理模块2连接，用于通过键盘将患者诊断数据信息输入到计算机中；
数据处理模块2，与安全认证模块3、电子病历生成模块6、报警模块7连接，用于对录入的诊断信息进行数据处理及分析；
安全认证模块3，与数据处理模块2、数据库模块4连接，用于通过CA认证中心和用户名密码验证中心相结合对登陆电子病历系统的用户的身份进行认证；对经身份认证模块认证后的用户进行基于用户、角色以及权限三者关系的权限控制，同时对关键数据加密传输存储模块，对电子病历系统内的关键数据进行加密传输存储；
数据库模块4，与安全认证模块3、无线通信模块5连接，用于通过数据库服务器对病历数据保存处理；
无线通信模块5，与数据库模块4连接，用于通过无线连接方式实现数据共享；
电子病历生成模块6，与数据处理模块2连接，用于根据专科类别或病人诊断信息动态创建供医护人员录入电子病历数据的用户界面，生成电子病历；
报警模块7，与数据处理模块2连接，用于通过安装报警器对数据信息出错情况及时发出警报声。
本发明提供安全认证模块3：
关键数据加密传输存储模块采用AES加密算法对关键数据进行加密；
关键数据的种类包括文件和字符串；
关键数据加密传输存储包括对所述文件进行加密的文件加密传输存储和对所述字符串进行加密的字符串加密传输存储；
文件加密传输存储模块首先将文件转换为stream流，再进行加密生成加密后的stream流，最后将加密后的stream流转转换为加密后的文件进行存储和输出；
字符串加密传输存储模块首先将字符串转换为Byte数组，再进行加密生成加密后的Byte数组，最后将加密后的Byte数组转换为加密后的字符串进行存储和输出。
本发明提供电子病历生成模块6的电子病历生成的具体方法：
首先，选择病人获取病人医疗信息或选择用户或医生专科类别；
其次，根据所选择的用户或医生专科类别或病人的疾病信息选择并加载电子病历模板；
然后，根据所选择的电子病历模板中的自然语言信息及组织结构动态创建供医护人员录入电子病历数据的自然语言用户界面元素，建立所述界面元素与电子病历模板中的数据元素的对应关系；使用电子病历用户录入界面接收用户输入；
最后，将用户输入信息与界面元素对应的数据元素相结合，生成包含特定病人信息的实例化的电子病历数据元素，并复制到电子病历的相应位置。
所述数据处理模块对感知接收信号直接进行压缩感知处理，得到的结果为y＝ΦΘ+Φn+w＝ΦΘ+e，其中Θ＝Ψx；x为n×1的原始信号；Φ为m×n测量矩阵，又称重构算子，作用是将稀疏信号从n压缩到m，m＜＜n；Ψ是稀疏基，为n×n正交变换矩阵，作用是对接收信号x进行稀疏化；
基于l1范数最小化方法，对压缩感知信号进行恢复，制定重构信号目标为x'＝min||Θ||1subject to:y＝ΦΘ；
根据凸优化的理论，转化对压缩信号重构原始信号x'的求解目标为：
令则最后的恢复算法模型为
对最后的恢复算法模型进行差分重构：输入tk＝1/L(f)，λ∈(0,1)，任意起始点Θ0(通常取Θ0＝0)；将依次代入计算得到
将代入计算出ΔΘ1；
重复步骤5)和6)，迭代k次，得到ΔΘk；
对ΔΘ1做反离散余弦变换，得Δx＝D-1(ΔΘk)；
利用前一时刻保存的值xT，计算得到xT＝xT+Δx；
安全认证模块，与数据处理模块、数据库模块连接，用于通过CA认证中心和用户名密码验证中心相结合对登陆电子病历系统的用户的身份进行认证；对经身份认证后的用户进行基于用户、角色以及权限三者关系的权限控制，同时对电子病历系统内的关键数据进行加密传输存储；
数据库模块，与安全认证模块、无线通信模块连接，用于通过数据库服务器对病历数据保存处理；
无线通信模块，与数据库模块连接，用于通过无线连接方式实现数据共享；
所述无线通信模块依据恶意节点的恶意攻击模式计算全局的虚警概率；
第一步，根据各个节点的信噪比γi为每一个参与合作感知的次级用户CRi,i＝1…k设计一个权重然后对收集得到的信号能量统计量Ui进行线性加权得到最终的信号能量的统计量
第二步，分析虚警恶意攻击模式对频谱感知造成的影响，得到全局虚警概率Pf和攻击概率pa、攻击阈值η、攻击强度Δ之间的函数表达式如下：
其中：
所述无线通信模块采用有源天线阵列的天线模型，并确定基站到用户的信道增益模型具体包括：
步骤一，根据每个用户的位置信息以及所属的用户群波束，计算出每个用户位置的实际水平方位角和垂直仰角，计算出用户i相对于基站的水平方位角和垂直仰角θi'，若用户i属于多播组k，则用户i的实际水平方位角和垂直仰角等于：
步骤二，有源天线阵列的天线模型：
3D天线增益模型采用3GPP标准中提出的有源天线阵列辐射模型，天线增益模型表示如下：
其中，为下倾角为0时的有源天线单阵元的天线增益模型，和θ为用户实际位置上的方位角和垂直仰角，ρ为阵列天线的相关系数，wm,n和vm,n分别为权值因子和用户偏移相位，分别表示如下：
其中，θetilt表示天线波束的下倾角，表示天线的水平转向角，针对不同的用户群，天线的θetilt和的配置不同；
步骤三，基站到用户的信道增益模型，采用多播信道增益模型，在一个多播组中的用户以相同的速率接受数据，基站的传输速率超过了该群中的某个用户的最大承受速率，则这个用户将不能正常解码该数据，基站以用户群中最小的速率传输数据，因此用户群k中基站到用户的等效信道增益等于该用户群中用户的最差信道增益，即：
其中表示用户i(i∈Dk)在载波n上的信道增益，由3部分组成：快衰落、基站到用户的路径损耗和用户的3D天线增益，如下表达式：
其中，F和PL分别表示快衰落和路径损耗，表示第k个波束到用户i的3D天线增益；
报警模块的时频重叠信号的归一化高阶累积量方程组构建方法包括：
接收信号的信号模型表示为：
r(t)＝x1(t)+x2(t)+…+xn(t)+v(t)
其中，xi(t)为时频重叠信号的各个信号分量，各分量信号独立不相关，n为时频重叠信号分量的个数，θki表示对各个信号分量载波相位的调制，fci为载波频率，Aki为第i个信号在k时刻的幅度，Tsi为码元长度，pi(t)为滚降系数为α的升余弦成形滤波函数，且n(t)是均值为0，方差为σ2的平稳高斯白噪声；
混合信号的高阶累积量公式如下：
两边同时除以混合信号的二阶矩k/2次方：
进一步变形为：
其中和表示各分量信号功率与总功率的比值和噪声功率与总功率的比值，分别表示为λxi和λv；由于高斯白噪声的高阶累积量为0，所以上式可以表示为：
由此，构建归一化高阶累积量方程组：
本发明的工作原理：
医生对患者诊断后通过录入模块将诊断信息进行录入，然后数据处理模块对数据进行处理分析，调用电子病历生成模块生成电子病历；同时将诊断病历数据通过安全认证模块传输到数据库模块进行储存；如果数据处理模块对诊断患者信息与数据库信息不符，则启动报警模块通知医护工作人员进行修正。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统，其特征在于，所述实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统包括：
录入模块、数据处理模块、安全认证模块、数据库模块、无线通信模块、电子病历生成模块、报警模块；
录入模块，与数据处理模块连接，用于通过键盘将患者诊断数据信息输入到计算机中；
数据处理模块，与安全认证模块、电子病历生成模块、报警模块连接，用于对录入的诊断信息进行数据处理及分析；
所述数据处理模块对感知接收信号直接进行压缩感知处理，得到的结果为y＝ΦΘ+Φn+w＝ΦΘ+e，其中Θ＝Ψx；x为n×1的原始信号；Φ为m×n测量矩阵，又称重构算子，作用是将稀疏信号从n压缩到m，m＜＜n；Ψ是稀疏基，为n×n正交变换矩阵，作用是对接收信号x进行稀疏化；
基于l1范数最小化方法，对压缩感知信号进行恢复，制定重构信号目标为x'＝min||Θ||1subject to:y＝ΦΘ；
根据凸优化的理论，转化对压缩信号重构原始信号x'的求解目标为：
令则最后的恢复算法模型为
对最后的恢复算法模型进行差分重构：输入tk＝1/L(f)，λ∈(0,1)，任意起始点Θ0(通常取Θ0＝0)；将依次代入计算得到
将代入计算出ΔΘ1；
重复步骤5)和6)，迭代k次，得到ΔΘk；
对ΔΘ1做反离散余弦变换，得Δx＝D-1(ΔΘk)；
利用前一时刻保存的值xT，计算得到xT＝xT+Δx；
安全认证模块，与数据处理模块、数据库模块连接，用于通过CA认证中心和用户名密码验证中心相结合对登陆电子病历系统的用户的身份进行认证；对经身份认证后的用户进行基于用户、角色以及权限三者关系的权限控制，同时对电子病历系统内的关键数据进行加密传输存储；
数据库模块，与安全认证模块、无线通信模块连接，用于通过数据库服务器对病历数据保存处理；
无线通信模块，与数据库模块连接，用于通过无线连接方式实现数据共享；
所述无线通信模块依据恶意节点的恶意攻击模式计算全局的虚警概率；
第一步，根据各个节点的信噪比γi为每一个参与合作感知的次级用户CRi,i＝1…k设计一个权重然后对收集得到的信号能量统计量Ui进行线性加权得到最终的信号能量的统计量
第二步，分析虚警恶意攻击模式对频谱感知造成的影响，得到全局虚警概率Pf和攻击概率pa、攻击阈值η、攻击强度Δ之间的函数表达式如下：
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其中：
所述无线通信模块采用有源天线阵列的天线模型，并确定基站到用户的信道增益模型具体包括：
步骤一，根据每个用户的位置信息以及所属的用户群波束，计算出每个用户位置的实际水平方位角和垂直仰角，计算出用户i相对于基站的水平方位角和垂直仰角θ′i，若用户i属于多播组k，则用户i的实际水平方位角和垂直仰角等于：
步骤二，有源天线阵列的天线模型：
3D天线增益模型采用3GPP标准中提出的有源天线阵列辐射模型，天线增益模型表示如下：
其中，为下倾角为0时的有源天线单阵元的天线增益模型，和θ为用户实际位置上的方位角和垂直仰角，ρ为阵列天线的相关系数，wm,n和vm,n分别为权值因子和用户偏移相位，分别表示如下：
其中，θetilt表示天线波束的下倾角，表示天线的水平转向角，针对不同的用户群，天线的θetilt和的配置不同；
步骤三，基站到用户的信道增益模型，采用多播信道增益模型，在一个多播组中的用户以相同的速率接受数据，基站的传输速率超过了该群中的某个用户的最大承受速率，则这个用户将不能正常解码该数据，基站以用户群中最小的速率传输数据，因此用户群k中基站到用户的等效信道增益等于该用户群中用户的最差信道增益，即：
其中表示用户i(i∈Dk)在载波n上的信道增益，由3部分组成：快衰落、基站到用户的路径损耗和用户的3D天线增益，如下表达式：
其中，F和PL分别表示快衰落和路径损耗，表示第k个波束到用户i的3D天线增益；
电子病历生成模块，与数据处理模块连接，用于根据专科类别或病人诊断信息动态创建供医护人员录入电子病历数据的用户界面，生成电子病历；
报警模块，与数据处理模块连接，用于通过安装报警器对数据信息出错情况及时发出警报声。
2.如权利要求1所述实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统，其特征在于，所述关键数据加密传输存储模块采用AES加密算法对关键数据进行加密。
3.如权利要求1所述实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统，其特征在于，所述关键数据的种类包括文件和字符串。
4.如权利要求1所述实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统，其特征在于，所述关键数据加密传输存储包括对所述文件进行加密的文件加密传输存储和对所述字符串进行加密的字符串加密传输存储；
文件加密传输存储模块首先将文件转换为stream流，再进行加密生成加密后的stream流，最后将加密后的stream流转转换为加密后的文件进行存储和输出；
字符串加密传输存储模块首先将字符串转换为Byte数组，再进行加密生成加密后的Byte数组，最后将加密后的Byte数组转换为加密后的字符串进行存储和输出。
5.如权利要求1所述实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统，其特征在于，所述电子病历生成的具体方法：
首先，选择病人获取病人医疗信息或选择用户或医生专科类别；
其次，根据所选择的用户或医生专科类别或病人的疾病信息选择并加载电子病历模板；
然后，根据所选择的电子病历模板中的自然语言信息及组织结构动态创建供医护人员录入电子病历数据的自然语言用户界面元素，建立所述界面元素与电子病历模板中的数据元素的对应关系；使用电子病历用户录入界面接收用户输入；
最后，将用户输入信息与界面元素对应的数据元素相结合，生成包含特定病人信息的实例化的电子病历数据元素，并复制到电子病历的相应位置。
6.如权利要求1所述实现跨区域医学数据共享的电子病历控制系统，其特征在于，所述报警模块的时频重叠信号的归一化高阶累积量方程组构建方法包括：
接收信号的信号模型表示为：
r(t)＝x1(t)+x2(t)+…+xn(t)+v(t)
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其中，xi(t)为时频重叠信号的各个信号分量，各分量信号独立不相关，n为时频重叠信号分量的个数，θki表示对各个信号分量载波相位的调制，fci为载波频率，Aki为第i个信号在k时刻的幅度，Tsi为码元长度，pi(t)为滚降系数为α的升余弦成形滤波函数，且n(t)是均值为0，方差为σ2的平稳高斯白噪声；
混合信号的高阶累积量公式如下：
<mrow> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>,</mo> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>,</mo> <msub> <mi>x</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>,</mo> <msub> <mi>x</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mo>...</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>,</mo> <msub> <mi>x</mi> <mi>n</mi> </msub> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>,</mo> <mi>v</mi> </mrow> </msub> <mo>;</mo> </mrow>
两边同时除以混合信号的二阶矩k/2次方：
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进一步变形为：
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其中和表示各分量信号功率与总功率的比值和噪声功率与总功率的比值，分别表示为和λv；由于高斯白噪声的高阶累积量为0，所以上式可以表示为：
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由此，构建归一化高阶累积量方程组：
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