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理论计算机科学电子笔记146(2006)59-68www.elsevier.com/locate/entcs适应性医疗工作流程管理的背景依赖的家庭保健援助服务L. Ardissono,A. Di Leva,G. Petrone,M. 塞尼安湾Sonnessa1Dipartimento diInformaticaUniversit`adiTorino Torino,Italy摘要向老年人和慢性病患者提供保健服务和家庭援助,一个具有挑战性的Web服务组合的应用场景,它支持复杂工作流程中分布式异构服务的集成。然而,为了支持在处理患者时进行的典型日常活动的管理,必须考虑到几个背景条件,例如他的健康状况和在他家中的专业人员的存在。因此,必须将上下文感知添加到已开发的服务中。在本文中,我们提出了一个框架的架构,集成工作流程管理和上下文感知的行动执行,以支持个性化管理的医疗指南在家庭医疗保健援助服务。该框架是基于Web服务和自治代理技术的集成,提高了医疗指南的执行,作为抽象的工作流程处理,与上下文敏感的行动执行。关键词:Web服务,上下文感知工作流执行,自治代理。1介绍分散的医疗保健服务和家庭援助是实现两个目标的关键工具为了有效地管理家庭1电子邮件:liliana,dileva,giovanna,marino,sonnessa@di.unito.it1571-0661 © 2006 Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放访问。doi:10.1016/j.entcs.2005.11.00760L. Ardissono等人理论计算机科学电子笔记146(2006)59在医疗援助方面,必须在病人和医院之间建立虚拟联系,以支持监测活动、服务请求和病人所接受的医疗协议的管理。这种类型的应用程序的开发远非微不足道,因为服务应该针对不同的参与者(患者和/或亲属,2名护士,医生)进行定制,并且应该集成分布式异构子服务以媒介用户和服务提供者之间的交互。此外,该服务必须以上下文感知的方式管理医疗指南,以便向用户提供适合于患者情况的指示我们相信,最近在面向服务的计算[11]和上下文感知计算[5]中取得的成果可以与自治代理研究[9]中开发的传统方法相结合,使家庭医疗保健援助成为现实。自主代理的研究实际上已经发展了先进的动作执行技术,这些技术支持复杂的动作选择,以实现目标,同时考虑到上下文条件。其思想是将抽象的工作流程管理与要执行的动作的细粒度规范结合起来,在工作流程的每个活动中执行。因此,可以通过分析相关的上下文条件来选择在本文中,我们提出了一个体系结构的发展,医疗保健援助服务管理医疗指南在病人的家中,在个性化和上下文相关的方式。该架构旨在通过桌面和移动客户端设备支持与医院人员和服务的交互,以及在临床记录中自动存储有关患者健康状态的数据我们的建议依赖于Web服务组合标准[1]和自治代理技术[9]将分布式应用程序集成到个性化服务中。值得注意的是,老年人和慢性病患者往往同时接受不同的医疗方案因此,该处必须作为一组助手,管理要执行的准则,并相应地交错执行各项活动。在这个场景中,医生通过Web界面确定要遵循的每个指南;然后,服务应该帮助参与指南执行的用户。服务应该支持不同的用户(医生、护士、病人),根据他们的角色向他们展示下一步要执行的操作。服务还应该自动化可以通过Web执行的活动,并组成异构服务:例如,医疗保健产品的交付、患者运输和调度2.我们将患者和亲属作为一个单一的L. Ardissono等人理论计算机科学电子笔记146(2006)5961医疗检查。灵活性和抽象性是服务的关键方面:实际上,有效的指南管理服务应当吸引用户对医疗指南的重要方面的执行的注意(例如,接下来必须安排哪些检查),以半自动的方式处理关于指南执行的低级细节(例如,为了执行这样的检查,必须将患者带到实验室)。本文的其余部分组织如下:第2节讨论了在上下文感知医疗指南的表示中的开放性问题,并提供了一些背景,我们建议采用的方法。第3节介绍了我们建议采用的指南执行模型,并概述了我们正在开发的框架。第四部分是论文的结论。2医疗指南医疗指南可以被描述为通过调度活动和满足同步约束来执行的工作流程。活动可以包括由不同类型的用户执行的在线和物理动作。此外,指南的管理涉及到在执行动作的时候提醒这些用户并帮助他们执行动作。原则上,一组活动指南(适用于患者的所有医疗协议)可以作为并行工作流程进行管理,其进度取决于患者的健康状况。然而,确定如何个性化执行活动的所有因素的具体化导致了非常复杂和详细的工作流程的定义例如,每项活动可能会以不同的方式具体化,这取决于上下文条件,如果指南规定执行类似的活动,则工作流程规范可能会变得庞大和此外,选择最方便的备选方案可能需要评估复杂的背景条件。为了支持一个高度适应性的执行准则,并保持一个简单的表示风格,我们建议结合工作流的人,这是特别适合于活动的调度,与先进的活动执行技术支持上下文感知行为。具体来说,我们建议将医疗指南描述为元级工作流,其活动映射到不同的行动过程,取决于上下文条件。指导方针由工作流程引擎管理,但是个体活动由活动致动器执行,该活动致动器基于上下文信息选择要遵循的动作过程通过这种方式,医疗指南的高级管理可以与执行具体行动过程的细节分开62L. Ardissono等人理论计算机科学电子笔记146(2006)59A1:血液检测书A2.1:实验室开始[可移动][not可移动的]A3:血液数据分析A4:去医院开始A2.2:在家[OK -下一个测试][批评]图1.一、详细说明血液稀释剂管理的医学指南在自主代理研究中,BDI(信念欲望意图)代理模型[7,9,3,6,13]被定义为支持在环境中以依赖于上下文的方式实现目标的去解放代理的发展。在已经开发的各种自主行为模型中,BDI代理已被证明是特别灵活的,同时,足够轻量级,以适应现实应用的要求。因此,我们建议采用BDI模型的智能动作执行组件进行开发。BDI模型的基本思想可以概括如下。• BDI代理的功能被描述为动作:代理有一个动作库,指定它可以执行的所有动作。每个动作都旨在实现一个目标(一个关于智能体信念的布尔条件• 一个BDI代理在一个环境中行动以实现它自己的目标,这可能L. Ardissono等人理论计算机科学电子笔记146(2006)5963是永久的目标,或者可以在其生命周期内发布到代理。代理基本上,代理检索旨在实现其目标之一的动作,然后检查这些动作的适用性条件,并执行适用性条件得到满足的动作之一。BDI代理已经应用于相当不同的应用领域,例如软机器人、基于Web的信息系统和机器人;例如,见[8,12]。3适应性指南我们的框架支持在两个粒度级别的指导方针的管理。指南指定的活动可以由工作流程引擎(指南管理器)执行。在更细粒度的级别上,当指南管理器选择要执行的活动时,它会触发活动执行代理,活动执行代理通过考虑上下文条件来执行操作。这两个层次之间的连接点是由每个活动所实现的具体目标提供的。这意味着医疗指南被视为要实现的目标的部分有序集合,并且这些目标的实现被单独管理。指导方针管理。表示医疗指南的工作流程包括要调度的一般活动的部分有序集合。这个工作流程是用一种可执行的过程语言来表示的,见3.1节.Guideline Manager通过每次选择要执行的下一个活动A并调用A上的活动执行代理,从其入口点开始执行工作流程。例如,图1描述了描述血液治疗的医疗指南:首先,必须定义血液测试的预约(Book blood test);然后,根据患者是否容易从家中转移,血液测试在家中或实验室进行。然后分析血液数据,以根据患者的健康状况计划下一次测试的日期或到医院的访问活动执行。与传统工作流执行的主要区别在于如何执行每个活动。我们提出为每个(通用)活动指定该活动所追求的主要目标,以便将待满足目标(由指南管理器管理)的时间安排与实现这些目标的最便捷方式的决策分开。目标与每个活动的关联支持在运行时根据上下文条件选择替代行为64L. Ardissono等人理论计算机科学电子笔记146(2006)59图书血检2:目标:获得血液检测预约申请。条件:不可移动患者身体:- 与实验室预约- 要求护士在家;- 通知病人护士到达的时间- 通知护士有关实验室;图书验血1:目标:获得血液检测预约申请。条件:可移动患者身体:- 与实验室预约- 告知病人预约的地点和时间A1:预约验血(目标:预约验血)图二. 执行活动根据BDI代理模型,每个替代行为都表示为旨在实现活动主要目标的行动,并以适用性条件和主体为特征。例如,考虑图1中描述的医疗指南。活动A1(预约验血)旨在实现预约验血的目标,可以通过在实验室预约验血来实现,如果患者不能从家中转移,则可以要求护士前往患者图2以非正式的方式描述了这两个操作(参见图4,以我们采用的形式详细描述了这两个操作之一)。这两项措施均旨在实现血液检查预约的目标,但其适用性条件(描述符中的应用条件字段)和待执行的操作(主体)不同。这些动作是执行医疗指南的活动A1的一组简单的替代方式,但它们显示了上下文感知动作执行的明确示例:根据患者还请注意,可以定义其他替代方案(具有更具体的适用性条件),以进一步专门化预期行为。请注意,这两个操作规定了与不同类型的用户进行交互,并生成特定于所涉及参与者职责的警报。例如,在Book blood test 1中,必须通知患者有关测试实验室的信息;在另一个动作中,也必须通知护士预约。L. Ardissono等人理论计算机科学电子笔记146(2006)5965图三. 架构活动执行(BDI)代理选择要执行的操作(从与A相关联的操作中,通过检查它们的适用性条件),执行它并将结果返回给指南管理器。动作的执行可以包括远程供应商服务的调用以及在家庭健康护理服务的用户界面上向用户呈现指令。3指令的生成取决于与服务交互的用户所扮演的角色;例如,必须将不同类型的信息通知给患者和护士。3.1框架图3显示了我们为系统设计提出的架构• 供应商框表示整个服务所利用的服务提供商。例如托儿所服务和提供救护车的紧急服务。• 临床记录管理器处理患者)的。• 用户界面组件管理与用户的交互• 一组并行的指南管理器管理与以下内容相关联的工作流程:3动作可能包括Web服务的调用,但我们认为它们并不代表细粒度的工作流程。以这种方式,活动执行代理不需要是另一个工作流程管理系统。66L. Ardissono等人理论计算机科学电子笔记146(2006)59图书验血1:参数:患者ID;目标:getAppointment(patientID,bloodTest);适用条件:可移动(patientID);主体:{Appointment info = fixBloodTestAppointment(patientID);notify(patientID,info);}见图4。 血液检测1的作用为治疗患者的特定健康状况而制定的医疗协议。• 活动执行代理以依赖于上下文的方式执行各个活动.代理从活动库中检索活动和动作之间的关联以及动作的定义。 此外,它与远程供应商进行交互,以请求(一次性)服务。最后,它从Clinical Record Manager检索有关患者的信息。• 监测设备是连接到患者的仪器,例如起搏器。虽然今天这种机器是孤立工作的,但我们认为这些设备将实时将患者数据发送到临床记录管理器,因为这将在不久的将来发生。请注意,该体系结构是分布式的;系统的核心可能位于内部网中,但提供者可能是远程服务。为了支持这种分布式实体的集成,我们将一些架构组件定义为Web服务。在图3中,粗框表示作为Web服务开发的组件,而粗短线表示组件的Web服务调用功能。我们正在用Java和标准通信和表示语言开发我们的框架具体来说,用户界面组件基于XML技术,以支持多设备访问(桌面、手机、PDA)。此外,对于指导方针的规范和管理,我们选择了工作流处理语言[2],因为它正在成为Web服务组合的标准,并且有一些可用于管理工作流的参考实现Oracle服务器和Oracle服务器[10]。每个指南管理器都利用一个引擎,该引擎在描述医疗指南的BPEL 1.1工作流程上工作。最后,活动执行代理包装了一个轻量级BDI代理,我们通过利用Seta2000代理基础设施来实现它[4]:Seta2000基础结构可以被利用来实现自主代理,该自主代理从一组备选方案中选择要执行的动作,并且动作执行以执行包括可以顺序执行的一个或多个步骤的简单脚本结束。图4显示了Seta2000基础设施规定的ActionBook血液检测1的表示。请注意,L. Ardissono等人理论计算机科学电子笔记146(2006)5967是由Seta 2000解释器执行的Java方法;这在开发代理的基础设施中相当常见(例如,参见[3]和[13]),因为它支持在运行时有效地选择和执行动作3.2多个活动指南如果多个指南适用于一名患者,则它们将作为并行工作流执行,每个工作流由指南管理器管理。用户和指南管理器之间的交互由调用(简单或组合)Web服务的JSP处理类似地,并行工作流中的活动通过调用适当的JSP将结果发送回用户。当然,必须协调主动准则,例如,以防止安排冲突活动。必须通过同步患者临床记录的访问和更新来进行协调虽然基本的访问同步是由DBMS直接执行的,但在我们未来的工作中必须开发适当的策略来选择日期以避免冲突并行指南管理是激活紧急指南的基础:指南可以由医生启动(在指南初始化时),也可以由内部系统组件启动。例如,可以扩展临床记录管理器以启动紧急指南,该紧急指南在患者的记录中检测到异常情况时提醒用户必须将患者送往医院。4结论我们提出了一个框架,支持根据患者和执行环境的背景条件执行医疗指南。我们的框架通过抽象和单独处理细节来管理指导方针的主要步骤,以确保在特定上下文条件下执行操作。工作流程管理与行动执行的分离简化了医疗指南的描述,并增强了其执行的灵活性。事实上• 对完成一项活动的不同方式的描述可以从工作流程中分离出来,从而使工作流程简洁;• 智能组件可以用作活动执行模块,该模块在给定用户的情况下选择执行指南的最佳方式68L. Ardissono等人理论计算机科学电子笔记146(2006)59与服务和患者状态交互。请注意,元级指导方针的管理并不排除工作流程中依赖于上下文的路径的存在;指导方针根据某些上下文条件以不同的方式演变的事实可以通过在工作流程中定义替代目标实现路径引用[1] G. Alonso,F.卡萨蒂,H. Kuno和V. Machiraju。Web服务-概念,架构和应用。Springer,2004.[2] T. Andrews,F.Curbera,H.多拉基亚岛Goland,J.克莱因,F.Leymann,K.Liu,L.罗勒,D. 史密斯,S。萨特岛Trickovic和S.维拉瓦拉那Web服务业务流程执行语言1.1版。http://www-106.ibm.com/developerworks/webservices/library/ws-bpel/网站,2003年。[3] AOS JACK智能代理[tm],2002年http://www.agent-software.com/shared/products/index.html网站。[4] L. Ardissono,A.戈伊,G. Petrone和M.塞格南一种用于开发个性化网络系统的多代理基础结构。ACM Transactions on Internet Technology(TOIT),5(1):47- 69,2005.[5] J. 巴 托 上 下 文 感 知 计 算 在 医 院 工 作 中 的 应 用 在 proc的 Symposium on AppliedComputing(SAC),第1574-1579页,Ni c o si a ,Cy p r u s ,20 0 4 。[6] F. Bellifemine,A. Poggi和G.瑞马萨JADE -一个符合FIPA 2000的代理开发环境。 在proc第五届国际Conf. 自治代理(代理'0 1 ) , 第 21 6 - 2 1 7 页 , 蒙 特 利 尔 , CA , 20 0 1年。[7] M.乔治和F。英格朗嵌入式推理系统中的决策。在Proc.11th IJCAI,第972-978页[8] J.A. Giampapa,M. Paolucci和K.西卡拉跨多代理系统边界的代理互操作。 在proc 第四届国际Conf. 《自治代理人》(Agents'2000),第179-186页,巴塞罗那,2000年。[9] N.R. Jennings,K.P. Sycara,and M. 伍尔德里奇 代理研究和开发的路线图。自治代理和多代理系统,第275-306页。Kluwer Academic Publishers,Boston,1998.[10] M.B.尤里奇湾马修和P.萨朗。Web服务的业务流程执行语言。一个架构师和开发人员指南,使用JavaScript编排Web服务。http://www.bpelbook.com/,2005年。[11] M.P. Papazoglou和D.乔治科普洛斯,编辑。面向服务的计算,第46卷。ACM通讯,2003年。[12] K.P. Sycara,A. Pannu,M. Williamson和D.曾。分布式智能代理。IEEE专家,1996年12月:36[13] 提拉布Java Agent部署框架。http://jade.tilab.com/,2005年。
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