Universidade de Aveiro Departamento de Eletrónica, Telecomunicações e 2013 Informática Daniel Plataforma para gestão de pacientes com doenças De Matos Dias respiratórias crónicas Platform for chronic respiratory disease patient management Universidade de Aveiro Departamento de Eletrónica, Telecomunicações e 2013 Informática Daniel Plataforma para gestão de pacientes com doenças De Matos Dias respiratórias crónicas Platform for chronic respiratory disease patient management Dissertation presented to the University to of Aveiro to comply with necessary requirements to obtain the Masters Degree in Computer and Telematics Engineering, performed under scientific supervision of Prof. José Luís Oliveira and Dr. Sérgio Matos. The jury The president Prof. Doutor Augusto Marques Ferreira da Silva Professor Auxiliar, Universidade de Aveiro (Presidente) Other members Prof. Doutor António Manuel de Jesus Pereira Professor Coordenador, Departamento de Engenharia Informática da Escola Superior de Tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Leiria Prof. Doutor José Luís Guimarães Oliveira Professor Associado da Universidade de Aveiro (Orientador) Doutor Sérgio Aleixo de Matos Investigador Auxiliar da Universidade de Aveiro (Co-Orientador) acknowledgements I would like to express my gratitude to everyone that, directly and indirectly, made possible the achievement of this project. To Prof. José Luís Oliveira and to Prof. Sérgio Matos my faithful thank you for your guidance, critic and suggestions presented during the development of this dissertation. To my parents, family and friends, who always supported and incentivized me regardless of the effort given to assure the completion and success of this academic challenge, I kindly thank you. palavras-chave Monitorização de pacientes, aplicação Web, tosse crónica resumo As doenças respiratórias são uma das razões mais frequentes para consultas médicas e uma das causas de morte mais frequentes a nível mundial, representando gastos de vários milhões de euros. A frequência e grau de severidade de ocorrência de tosse é um dos principais indicadores a analisar, por ser este o sintoma mais frequente em grande parte destas doenças respiratórias e por ser também um bom indicador da evolução do estado do paciente. Dada a importância deste sintoma, foi desenvolvido o Leicester Cough Monitor, uma aplicação que permite obter, de forma automática e não invasiva, dados quantitativos fiáveis relativos à frequência de ocorrência de tosse. Contudo, essa aplicação funciona apenas em modo local, tendo esta de estar instalada no computador onde se deseje realizar o estudo não havendo qualquer tipo de ligação e comunicação entre mais que um computador. Dado este facto, não é possível manter de forma eficiente um sincronismo de informação e de estudos realizados em mais que um computador ou em diferentes centros. O trabalho descrito nesta dissertação teve como objectivo fundamental desenvolver uma plataforma Web que, através da integração da ferramenta LCM já existente, permita a realização de estudos sobre a evolução dos sintomas de tosse de vários pacientes. Foi então desenvolvida uma plataforma que permite ter informação organizada, sincronizada e reunida num único ponto estando esta acessível de qualquer local com acesso à Internet. A disponibilização das várias funcionalidades da ferramenta LCM numa vertente Web foi o foco principal, sendo que novas funcionalidades foram criadas de modo a permitir de uma forma organizada e controlada a gestão de toda a informação com a implementação de um sistema de gestão de utilizadores. keywords Patient monitoring, Web application, chronic cough abstract Respiratory diseases are one of the most frequent reasons for medical appointments and one of the main causes of death worldwide, accounting costs of several millions of Euros. The frequency and severity of occurrence of cough is one of the most important indicators, being the most frequent symptom in many of these diseases and also a good indicator of the evolution of the patient’s disease state. Given the importance of this symptom, the Leicester Cough Monitor, an application that allows obtaining, in an automatic and noninvasively way, reliable quantitative data on the frequency of occurrence of cough, was developed. However, this application only works locally, requiring that it is installed on the computer where we want to perform the study with no other kind of connection and communication between more than one computer. Given this fact, it is not possible to efficiently maintain synchronism of information and studies on more than one computer or between different centers. The work described in this dissertation had as fundamental goal the development of a Web platform that, through the integration of the existing LCM tool, enables studies of the evolution of patients with various symptoms of cough. Thus, a platform was developed that allows having information organized, synchronized and collected at a single point being this accessible from any location with Internet access. The availability of the various functionalities of the LCM tool on a Web context was the main focus, and new features were created to allow an organized and controlled management of all information with the implementation of a user management system. Index Index ................................................................................................................................................. i List of Figures .............................................................................................................................. iii List of Tables ................................................................................................................................. v Acronyms..................................................................................................................................... vii Chapter 1 Introduction .............................................................................................................. 1 1.1 Background ..................................................................................................................................... 1 1.1.1 Leicester Cough Monitor (LCM) ...................................................................................... 1 1.2 Objetives ........................................................................................................................................... 3 1.3 Dissertation Structure ................................................................................................................. 4 Chapter 2 System Requirements ............................................................................................ 5 2.1 Functional Requirements .......................................................................................................... 5 2.1.1 System Interface ................................................................................................................... 8 2.1.2 Non Functional Requirements ......................................................................................... 9 2.2 Architecture and Model .............................................................................................................. 9 2.2.1 Centralized System .............................................................................................................. 9 2.2.2 Distributed System ........................................................................................................... 13 2.3 File Transfer ................................................................................................................................. 14 2.3.1 File Transfer via Web Services ..................................................................................... 14 2.3.2 File Transfer using Dropbox.......................................................................................... 15 2.3.3 File Transfer using HTTP File Upload........................................................................ 15 Chapter 3 Technological Solutions ..................................................................................... 17 3.1 LCM Integration .......................................................................................................................... 17 i 3.1.1 Java Native Interface (JNI) ............................................................................................. 17 3.1.2 Executable Files .................................................................................................................. 18 3.2 Data Storage ................................................................................................................................. 19 3.2.1 SQL Databases ..................................................................................................................... 19 3.2.2 NoSQL Databases ............................................................................................................... 20 3.2.3 MongoDB .............................................................................................................................. 22 3.2.4 JPA vs Native Driver ......................................................................................................... 23 3.3 Web interface framework ....................................................................................................... 24 3.4 Users Management with RBAC policy ...............................................................................