国民生活品质不断提升,越来越多的国人开始关注自己的口腔健康，且我国儿童患龋情况已呈上升状态, 中年人牙周健康状况仍有待提升。为了增强大众口腔健康意识, 自发关注牙齿护理,文章介绍的是一款牙疾病科普类App。
一、App的设计与开发
1、总体设计
本App采用 C/S (客户端/服务器)架构 ,基于 Java 语言开发 ,运行于Android平台上。客户端主要基于 Android Studio 平 台 开 发 , 服 务 器 端 采 用 MySQL 与 Android 相连接 ,进行数据存储和处理。
2、界面设计
利用Axure RP进行App全界面设计,配色方面具有强烈的秩序性 ,以白、蓝为主色调 ,关注界面中控件、字体及图标 ,使界面协调、细致 。设计前 ,本团队在用户角度设问“用户能够干什么?”,解决了诸如此类的问题,再持续性挖掘用户更深层次的需求。
3、数据库设计
对于数据库的设计,本设计建立了6张数据表，共36个属性字段 ,继而整理完成数据字典。
4、功能开发
App的功能较为完善 ,包括牙齿健康知识科普、口腔保健用品销售、牙齿自检问卷、社区交流等 。本团队选择移动端而非PC端进行设计 ,大大提高了用户使用的智能性和便利性。在兼顾便捷性的同时,也更注重用户的使用安全,用户登录时除输入用户名和密码外,还设置了图片验证码 ,防止机器人程序恶意破解。
二、模块设计
1、科普视频模块的设计
科普类视频播放通常由两种方式实现 。第一种方式即通过 MediaPlayer 与 SurfaceView 相结合的模式进行播放 ,使用 MediaPlayer 控制视频的播放、暂停、进度等功能 ,使用 SurfaceView 显示视频内容 。此方法虽然灵活性高 ,方便自定义使用 ,但难度比较大。本系统使用 第 二 种 方 法 , 即 通 过 继 承 SurfaceView 类 , 使 用 VideoView 进行视频播放 。MediaPlayerController 接 口 可以控制媒体播放 ,另外在 VideoView 上还有一个面板用于对媒体播放进行控制 ,可以快捷使用快进、快退、 播放、暂停等按钮。
2、购物车模块的设计
用户点击进入商城 ,可以查看商品、搜索商品并且购买。对于商城购物车结算功能 ,本团队尝试了两种方式 :(1)通过 LinearLayout 嵌套 LinearLayout 实现 ,但这种方式在数据过多时会造成页面卡顿。(2)通过 ExpandableListView 实 现 购 物 车 分 店 铺 功 能 , 由 于 ExpandableListView 是系统原生控件 ,因此由系统底层 维护并提供了更多的方法供本团队使用 , *** 作简单、页面流畅且代码量较前一种小了很多。实际开发中，本设计仍然用 ScrollView 嵌套 ExpandableListView 控件保证页面的正常滑动。本设计主要使用 onItemClick( ) 函数选 中 结 算 物 品 , sumPrice ( ) 函 数 计 算 商 品 价 格 总和。
3、牙齿健康知识科普模块的设计
针对牙齿健康知识科普,本团队推送大量的科普视频和护牙小知识,用户可选择各种牙疾病的相关介绍并查看注意事项。在口腔保健用品销售模块中,用户可查看相关的口腔用品并购买。本团队通过调查牙齿护理的相关知识 ,设计牙齿自检问卷 , 可供用户定期评估牙齿健康 ,例如“龋齿占牙齿的比例”“牙龈出血次数”等常见口腔问题皆有涉及。
4、社区模块的设计
社区为用户推送热门的牙齿健康话题、热门的用户动态以及热门的牙齿专题,展示用户关注的好友发布的动态信息 ,用户具有点赞、关注和评论的权利。同时,用户也可以搜索自己感兴趣的话题或其他用户。系统根据用户的爱好为他推荐他可能感兴趣的好友 ,并且推荐点赞和分享综合性较高的用户。
在研究阶段 ,本团队查阅大量资料 ,进行初步分析,通过对口腔 健康知识科普类 App 用户的需求进行剖析 ,综合分析界面设计、交互开发、功能设计等多个方面 ,对设计目的、设计理念全面梳理后 ,完成 App 开发。
大数据分析在疾病与健康研究方面的应用
大数据分析技术将在以上方面发挥着特殊的作用。
一、疾病与健康研究
在疾病与健康研究方面，我们可将其分为三个子方面：健康研究、亚健康研究和疾病研究。
1、健康研究
中国是地域辽阔的多民族国家，不同地区不同种群的人的基因和健康指标有所不同，同一地区同一种群的人在不同的性别和年龄上健康标准也有差异。深入研究和分析上述人群的健康规律，对卫生保健、健康促进、疾病预防和治疗有着重大的指导意义。例如：
1.1 对体检数据分析和挖掘，得出不同地区、不同人群的健康差异，以确定精确的不同人群的健康标准，针对不同人群制定适宜的防病，治病方法以及预后标准，并量身打造个性化，地区化的健康评估模型。
1.2 在制定不同地区不同人群的参考值时,可进一步分析健康指标在不同性别、年龄和季节的差别，以及权重比，从而完善适合于国人全面的系统化的更科学的健康参考值。
1.3 人体存在的内在平衡，使得各个可观察数据间有其特有的规律，基于经验只能发现简单的规律如钙、磷常数等，使应用数据挖掘等大数据分析技术可以主动发现复杂的系统性的人体医学规律，大幅提升防病，治病以及预后推测的技术水平，并且也对亚健康有个更科学的判断依据，以及了解健康到亚健康的逐渐失衡的过程。
1.4 对孕妇在孕产期、产后及新生儿的健康数据进行深入分析，研究孕产妇和新生儿的健康规律，开发对孕产妇和新生儿的健康评价和因素的评估模型，给出更科学的孕产妇和新生儿保健的指导。
1.5 对儿童成长的体检数据分析和挖掘，研究儿童的健康规律，开发对儿童成长的评价和因素的评估模型，分别适应中国辽阔的地域和众多的人群，给出更科学的儿童成长发育指导。
1.6 对老年人的健康数据分析和研究，研究老年人的健康特点，开发对老年人健康的评价和因素的评估模型，给出更科学的老年人养生的指导。
1.7 对健康人的精神和心理数据进行深入分析，制定健康人的精神和心理参考标准，开发对健康精神和心理的评价和影响因素的评估模型，给出更科学的精神和心理卫生方面的保健指导。
2、亚健康研究
世界卫生组织将机体无器质性病变，但是有一些功能改变的状态称为“第三状态”，也称为“亚健康状态”，主要包括：功能性改变，而不是器质性病变；体征改变，但现有医学技术不能发现病理改变；生命质量差，长期处于低健康水平；慢性疾病伴随的病变部位之外的不健康体征。
对亚健康进行深入分析与研究对保持健康状态，预防和纠正亚健康状态以及对疾病的预防和治疗都有十分重要的意义。例如：
2.1 研究亚健康与疾病间的相互关系。研究各种可观察指标（体检数据）在亚健康中的权重，以及在不同地区、人群中的分布。应用时间序列，线性/非线性回归研究亚健康观察指标之间的关联性。通过亚健康体检数据挖掘，分析导致疾病的影响因素，建立评估模型来预测危险度，并进一步建立疾病的预测模型。
2.2 研究亚健康与健康间的相互关系。通过对体检人群的地区、职业、年龄等因素的分析，研究最新的健康和亚健康的人群分布。不同的人群地区环境不同,生活习惯不同,加入亚健康医学指标以外的相关外部数据（如职业、饮食、习惯、性格、爱好等）后,可发现综合因素对亚健康的影响，以及这些因素的各自权重，及相关关系，从而探究出亚健康的原因，对预防和治疗亚健康起着指导作用。
2.3 研究亚健康治疗和预后的研究。通过对亚健康治疗和预后的数据分析，评价治疗效果，评估最佳治疗方案，进一步开展对专科亚健康治疗和预后的研究，同时研究其与疾病的关系。
2.4 对精神和心理亚健康的研究。如对常见的精神亚健康状态：如神经衰弱、抑郁、焦虑和强迫等症状，进行数据归纳整理、分析挖掘，从而导出精神和心理亚健康的新知识发现，探究出精神疾病的原因，对预防和治疗精神疾病起着指导作用。
2.5 将住院和社区健康管理数据相结合，进行因素权重分析和多因素的特性抽取，最后形成模型指导治疗。最理想的情况是个体化评估模型,为每个病人建立专用预测模型。
3、疾病研究
中国面临的严重危害人民健康的疾病包括：
传染性疾病，如结核病、艾滋病、SARS、禽流感、甲型H1N1流感等；
慢性非传染性疾病，如恶性肿瘤、脑血管病、心脏病、糖尿病等；
精神和心理疾病；
小儿出生缺陷。
对患有各种疾病的病人的医学数据及相关数据的研究分析，对各种疾病的预防和治疗都有十分重要的价值。例如：
3.1 对传染性疾病，如结核病、艾滋病、SARS、禽流感、甲型H1N1流感等疾病的研究。应用数据挖掘技术对传染性疾病的数据进行分析，找出传染性疾病的发病规律，揭示传染性疾病的病因，进一步摸索出传染性疾病的变异规律，建立传染性疾病的预测模型。
3.2 对慢性非传染性疾病，如恶性肿瘤、脑血管病、心脏病、糖尿病等疾病的研究。应用数据仓库技术和数据挖掘技术对慢性常见病的数据进行分析，找出慢性常见病的发病规律，探索慢性常见病的病因，进一步摸索出慢性常见病的并发症规律，科学评估各种治疗方案的疗效，建立慢性常见病的预测模型。
3.3 对精神和心理疾病的研究。应用数据仓库技术、数据挖掘技术和数理统计技术对精神和心理疾病的数据进行分析，从广泛的多变量集中找出影响精神和心理疾病的主要因素，在遗传学、后天影响和病理学等多方面探索精神和心理疾病的病因，科学评估各种治疗方案的疗效，建立精神和心理疾病的预测模型。
3.4 对小儿出生缺陷的研究。应用大数据分析技术对儿童出生缺陷的数据进行分析，从广泛的大变量集中找出影响儿童出生缺陷的主要因素，在环境、遗传学、病理学等多方面探索儿童出生缺陷的病因，建立儿童出生缺陷的预测模型。
3.5 针对门诊和住院病人数据在线分析统计学差异，寻找阳性案例，为研究提供素材，并为科研的预实验提供思路和准备。对住院数据进行多维度分析和挖掘，横向达到单病种的水平，纵向包括所有可观测数据，所收集来的知识有很大可能会启发医学专家有新发现。
3.6不同 治疗手段和治疗效果的在线分析。结合收集来的大量资料全面分析，尽量提前全面的了解治疗的临床效果。
3.7 药品治疗效果在线分析，治疗效果、副作用、对其他疾病的效果评估。结合收集来的大量资料全面分析，尽量提前全面的了解新药和老药。目前的药品不良反应主要靠医生的通报，对医生的职业素养和敏感有很大的依赖，而使用数据挖掘及数据库中的知识发现，可以极大限度地改进这项工作。
二、环境与健康研究
环境因素对健康造成的损害较其他健康损害复杂，是微量、慢性、长期和不可逆转的。环境健康影响与公众利益息息相关，环境健康损害如得不到妥善处理还将转化为社会、经济问题。环境与公共健康研究以人类生态系统可持续发展研究为基础，关怀人类现在和未来的健康与安全，从环境研究途径关注社会、经济活动对人类生理和心理的健康影响，探索环境变迁对人民健康造成危害的预防和治理措施。
应用大数据分析技术对环境健康的研究，主要包括发现案例、发病机理和临床治疗研究，预防和治理各类环境流行病在污染源以及污染途径控制的研究等。例如：
1. 应用大数据分析技术研究环境因素对健康的影响，实行 一体化的环境和健康监测，并在全国实现数据共享。
2. 应用大数据分析技术研究环境污染对儿童的影响，以解决环境对儿童所造成的不健康和疾病迅速增长的问题，从而给予儿童特殊注意的环境和健康指导。
3. 应用大数据分析技术开展职业病和职业多发病的预防预测。对于各种职业的发病分布和严重程度，以及对职业病的深入分析。不仅包括传统意义的职业病，也包括不同职业的不同的疾病分布和在病因中的权重。另外,还可以分析不同职业的暴露特点进而对病因进行研究。
4. 应用大数据分析技术开展对空气污染显著提高城市人群呼吸道和过敏性疾病的发生 率的研究。
5. 应用大数据分析技术开展噪声污染损害儿童的听力和干扰他们的学习能力的研究。
6. 应用大数据分析技术开展快餐业的发展使肥胖病发病率不断增长的研究，尤其是不合理的营养对儿童健康的影响。
7. 应用大数据分析技术开展对转基因生物技术的应用对自然界生物和人类基因的潜在影响的研究。
三、医药生物技术与健康
生物技术涵盖生命科学的所有领域，医药生物技术是生物技术的重要组成部分。当今人类面临的人口、食物、健康、环境和资源问题，无不与之紧密相关。医药生物技术最鲜明的特点是大量新思想、新技术、新材料、新方法和新产品引入医学研究和医疗保健之中，如全新的医学成像技术、基因工程技术、微电子技术、干细胞工程技术、组织工程技术、纳米技术、生物芯片技术、克隆技术、酶工程技术、细胞工程技术、发酵工程技术、蛋白质工程技术、生物医学工程技术、基因组与蛋白质组技术、生物信息技术和中医药技术等及其产品，将大大提高疾病预防、诊断、治疗和药物设计研制水平，以及对突发事件（如传染病和生物恐怖等）的检测、预防与治疗水平。
以大数据分析技术为核心的生物信息技术在由众多新技术构成的医药生物技术中发挥有独特的作用。例如：
1. 利用生物信息技术进行生物信息的存储与获取。
2. 利用生物信息技术开展基因的序列对比、测序和拼接。
3. 利用生物信息技术进开展基因预测。
4. 利用生物信息技术进行生物进化与系统发育分析。
5. 利用生物信息技术进行蛋白质结构预测和RAN结构预测。
6. 利用生物信息技术进行分子设计和药物设计。
7. 利用生物信息技术进行肿瘤分类及遗传学分析。
8. 利用生物信息技术开展在生物分子层面对精神病的研究及遗传学分析。
9. 利用生物信息技术开展在生物分子层面对如H1N1等传染病的研究。
四、卫生宏观决策支持
卫生宏观决策支持系统是以数据仓库为数据中心、以数据挖掘为技术核心、以商务智能为展现工具的综合卫生信息平台。它可以建立在各级别卫生系统上，如医院、地区卫生系统、全国卫生系统，为各级卫生部门提供智能决策系统，深入了解卫生系统的历史和现在，把握卫生系统业务发展的未来，评估卫生系统内部各部门的业务效绩，帮助各级决策者提供最佳实施方案，给决策者一双慧眼，清晰认知系统内各方面变化趋势和业务得失，使对系统各部门的评价、考核、奖励更加科学、公正、客观，使系统内各级关系更加和谐，积极发挥各部门的潜能，提高系统的整体业务水平和经济效益。使用商务智能辅助决策，可以提供各种有价值的信息，各种事件的关联，以及不同于微观的角度分析各种卫生信息，如预防接种基本数据，传染病报告等等。
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深圳市大鹏新区大鹏街道下沙片区禾塘仔，这里依山傍海，环境优美，背山面海的几栋白色的建筑并不起眼，但令人难以置信的是，庞大的数据如同螺旋一般，每天从这里源源不断地涌出。这些白色的梯田造型的建筑就是中国首个获批筹建的国家基因库，也是目前全球最大的综合性基因库。
国家基因库项目一期占地面积4.75万平方米，拥有基因测序房、超级计算房以及冷冻资源房，相较于其庞大的建筑规模，它丰富的内容更是令人瞠目结舌：国家基因库目前已存储多种生物资源样本1000万份，可检索生物信息条目数已经超过一个亿，我国更是计划把它打造成为中国的诺亚方舟，建立一个巨大的生物活体库，保护和保存世界约三十万种植物、百万种动物、近千万种微生物活体资源。如此大手笔、高规格的项目究竟什么来头？建立国家基因库的意义何在？下面就让我们一起走进关于国家基因库的专业解读。
图1 位于深圳市大鹏新区的国家基因库一期项目
“干”“湿”“活”三位一体
在我国建立基因库之前，美国、欧洲和日本就已经建立了大型基因数据库，而且这三大库里的生物信息数据几乎涵盖所有已知的脱氧核糖核酸、核糖核酸和蛋白质数据。中国国家基因库与这三大库的不同就在于，它不仅仅是数据库，而是国际上现有的各类生物样本库、数据库、生物多样性库、疾病库等的综合升级版。除了所谓的“干库”，——基因、蛋白、分子、影像等多组学生物信息数据库，和“湿库”——多样性生物样本和物种遗传资源库之外，中国的国家基因库还引入了“活库”，也就是生物活体库，将存储的内容扩展到动物资源、植物资源、微生物资源和海洋资源。同时，该基因库不仅面向科研，还面向推动中国精准医学、精准农业的发展，利用对基因信息的掌控推动产业的发展。
图2 国家基因库中的生物信息数据库
基因的“国库”
2011年，国家发改委等4部委批复同意深圳依托华大基因研究院组建国家基因库，今年9月，国家基因库正式投入运营，这是中国首个获批筹建的国家基因库，同时也是目前为止的唯一一个。
国家基因库有“超测”、“超算”、“超存”的能力：其中，人类资源方面基因库主要保存血液样本、组织样本、细胞系、细胞和尿液等，将为重大疾病的前瞻性研究提供样本资源支撑，为疾病诊断与预测及个性化医疗等奠定基础。在动物资源方面，基因库主要保存珍稀动物及具有重要经济价值的动物组织、细胞等。此外，国家基因库除了存储人类资源、动物资源以外，还存储植物资源、海洋资源和微生物资源。这些都可以为日后的研究工作收集大量的信息。这个建设中的基因“国库”，数据规模到底有多大？打个形象化的比方，目前深圳国家基因库已建成20 Pb数据的可访问能力，以一部电影约500Mb计算，20Pb相当于四千万部电影，一个人一天看一部电影，至少需要10万年才能看完。
存储健康的“生命银行”
2015年1月，美国总统奥巴马在国情咨文演讲中谈到“人类基因组计划”所取得的成果，并宣布新的项目——— 精准医疗计划。更有专家表示，精准医疗计划在时间上是承接人类基因组计划，在本质上是对现行的以药物治疗为主体的医疗进行改革。科学家们认为，绝大多数的疾病都可以通过基因测序得以提前防范和管理。那么，基因测序究竟如何“锁定”疾病？以一个形象化的比喻来解释，一个D N A的正常表达可以理解为一段文字，如果该文字中出现一个错别字，可能就失去其正确意义。测序就是要与正常序列比对，找出哪个细胞哪里出错。通过测序结果，分析基因突变的部分，就能够找到某个疾病对应的基因，方便对症下药。事实上，每个人一生中所有关键阶段的标本都应该永久保存起来：比如出生时的干细胞，20岁时的免疫细胞，30岁时的生殖细胞等等……而国家基因库，就是储存这些样本和数据的地方，它就像是人类的“生命银行”一般。通过有意识地存储自己的健康数据，让人们对自己身体变化状况了如指掌，并且根据这些数据设计自己的饮食、运动和生活节奏，“对抗”衰老。
深圳国家基因库建成后，这个巨型“生命银行”将为中国生命科学研究和生物产业发展提供基础性和支撑性服务平台，储存和管理中国特有的遗传资源、生物信息和基因数据。同时，以生物资源为依托，形成从资源到科研到产业的全贯穿、全覆盖模式，实现大资源、大数据、大科学、大产业的整合与应用。
图3 国家基因库的工作人员将细胞样品放入液氮中保存
在农业时代，一个国家拥有的耕地越多优势越大；在工业时代，拥有的石油、矿产等能源越多优势越大；而在生命时代，拥有更多基因资源同时能对基因资源进行认知和利用，则意味着更大的优势。国家基因库的成立，正在为我国积累全新的优势。目前，国家基因库已与联合国粮食及农业组织、国际农业研究磋商小组、国际生物及环境样本库协会、挪威斯瓦尔巴全球种子库、美国自然历史博物馆等100多个组织和科研机构建立战略合作关系，将在人类健康、生物多样性、生物进化机制等方面开展合作研究。
出品：科普中国
制作：爱科范儿团队
监制：中国科学院计算机网络信息中心
“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。
本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处。
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