耿輝，賀海蓉，馬茂，王亞軍，曾憲濤，呂軍

開(kāi)放共享是目前軟件發(fā)展的大趨勢(shì)，越來(lái)越多的Web應(yīng)用面向開(kāi)發(fā)者開(kāi)放了API（Application Programming Interface，應(yīng)用程序編程接口），API能夠基于某軟件或硬件提供應(yīng)用程序與開(kāi)發(fā)人員訪問(wèn)一組程序的能力，避開(kāi)需要長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)的生硬繁瑣的源碼，REDCap系統(tǒng)作為一款優(yōu)秀的承載多中心研究的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，提供了多種模塊化的API，使用方便易行，研究人員只需簡(jiǎn)單更改代碼，就可進(jìn)行各種復(fù)雜數(shù)據(jù)的操作。

1 多中心臨床研究項(xiàng)目中REDCap系統(tǒng)API接口模塊應(yīng)用

通過(guò)前幾篇REDCap系統(tǒng)系列論文的介紹[1-4]，相信讀者對(duì)這款網(wǎng)絡(luò)化的研究數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有一定程度的了解，能夠在前文的基礎(chǔ)上快速搭建起一套高效的多中心臨床研究項(xiàng)目，本文將著重該系統(tǒng)靈活的可擴(kuò)展性而在世界范圍內(nèi)廣泛使用的情況作以介紹。

2015年Timothy Tuti等使用REDCap系統(tǒng)API接口調(diào)用R軟件實(shí)施了CDM框架以支持其捕獲臨床信息網(wǎng)絡(luò)（CIN）數(shù)據(jù)，本研究的目的是用于從多家醫(yī)院兒科病房的病例記錄中收集標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，利用REDCap系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了低成本研究環(huán)境，開(kāi)發(fā)出了高效兒科數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，該系統(tǒng)跨越14個(gè)醫(yī)院站點(diǎn)并在線進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，系統(tǒng)已收集了37 000多個(gè)錄取事件，觀察到的入院、臨床記錄等均有相當(dāng)大的改進(jìn)[5]。優(yōu)良的信息系統(tǒng)是醫(yī)學(xué)研究和醫(yī)療保健的關(guān)鍵成功因素，但目前這些系統(tǒng)中的大多數(shù)都屬于應(yīng)用異構(gòu)和專(zhuān)有的數(shù)據(jù)模型，這些特立獨(dú)行的模型結(jié)構(gòu)阻礙了數(shù)據(jù)交換和用于大數(shù)據(jù)科研目的的集成數(shù)據(jù)分析。2016年Martin Dugas等建立了醫(yī)療數(shù)據(jù)模型門(mén)戶網(wǎng)站（MDM，https://medical-data-models.org），目標(biāo)是促進(jìn)醫(yī)療數(shù)據(jù)模型的共享，本文提到REDCap系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)化的CRF庫(kù)，在全球擁有超過(guò)1500家機(jī)構(gòu)合作伙伴，MDM網(wǎng)站亦可以通過(guò)REDCap系統(tǒng)API接口直接鏈接到它[6]。臨床研究中心的數(shù)據(jù)庫(kù)依賴于一些臨時(shí)數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)包括Microsoft Access和Excel，隨時(shí)間推移，這些數(shù)據(jù)最終難以維持現(xiàn)狀進(jìn)行研究并限制其作為大數(shù)據(jù)的研究潛力，REDCap系統(tǒng)是一個(gè)能夠改善數(shù)據(jù)捕獲和組織的實(shí)用型解決方案。2016年William等設(shè)計(jì)了一個(gè)工作流程和工具集，用以將數(shù)據(jù)遷移至REDCap系統(tǒng)并進(jìn)行臨床研究，他們將存儲(chǔ)在神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試中的4000個(gè)Excel工作簿，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)提取，規(guī)范評(píng)分，轉(zhuǎn)換為REDCap系統(tǒng)兼容格式，通過(guò)REDCap系統(tǒng)API接口導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，并在Python中執(zhí)行了系統(tǒng)的臨床報(bào)告生成功能[7]。2017年Dufendach等利用REDCap系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化接口應(yīng)用，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于Web交互式模塊化平臺(tái)的隨機(jī)試驗(yàn)，該平臺(tái)允許基于用戶視覺(jué)偏好和采集用戶界面上的響應(yīng)進(jìn)行會(huì)議界面的遠(yuǎn)程定制和設(shè)計(jì)反饋，會(huì)議界面有多個(gè)可供選擇的動(dòng)態(tài)HTML模板，實(shí)時(shí)響應(yīng)用戶偏好。實(shí)驗(yàn)完成后，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過(guò)管理員界面查看用戶的設(shè)計(jì)反饋，允許用戶自定義會(huì)議界面并通過(guò)REDCap接口下載個(gè)性化的會(huì)議新界面。新生兒臨床醫(yī)生使用該平臺(tái)成功地設(shè)計(jì)和定制了新生兒轉(zhuǎn)換界面，醫(yī)生們沒(méi)有經(jīng)過(guò)具體的培訓(xùn)，但能夠很容易地使用該軟件，并報(bào)告了平臺(tái)的高可用性[8]。2017年Andrea Paulson等使用RedCap軟件開(kāi)展了一項(xiàng)關(guān)于兒科醫(yī)生在手術(shù)中使用注射用肉毒桿菌毒素的調(diào)查，該調(diào)查于2017年4月1日～5月22日通過(guò)電子郵件發(fā)送給307名兒科醫(yī)師，通過(guò)REDCap系統(tǒng)的電子郵件系統(tǒng)提醒以提高回復(fù)率，本調(diào)查獲得了所有兒科醫(yī)生簽寫(xiě)的知情同意書(shū)，所有回復(fù)均以匿名方式記錄，無(wú)法確定任何受訪者。該研究由匹茲堡大學(xué)審查委員會(huì)審查和批準(zhǔn)。調(diào)查中包含了幾個(gè)關(guān)于醫(yī)生對(duì)肉毒桿菌毒素注射經(jīng)驗(yàn)的問(wèn)題，包括：要求醫(yī)生報(bào)告使用的肉毒桿菌毒素詳細(xì)信息，定位的作用及肉毒桿菌毒素在手術(shù)中的鎮(zhèn)靜作用[9]。2017年Jonatan Eriksson等進(jìn)行為期5年的縱向臨床研究，選擇使用REDCap系統(tǒng)構(gòu)建基礎(chǔ)架構(gòu)，使其研究能夠有效地收集和分析研究數(shù)據(jù)，REDCap系統(tǒng)允許用戶根據(jù)現(xiàn)有模板輕松設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)收集模塊，它提供了兩個(gè)允許用戶導(dǎo)入批量數(shù)據(jù)的功能：通過(guò)API（應(yīng)用程序接口）以及上傳CSV文件。Jonatan團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一個(gè)軟件DART，將生物標(biāo)記數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合上傳REDCap系統(tǒng)的CSV模板格式[10]。在人口健康醫(yī)療保健系統(tǒng)中，以往需要醫(yī)護(hù)人員手動(dòng)收集數(shù)據(jù)，因而存在較高的錯(cuò)誤率，2017年P(guān)ittman等實(shí)施了生物學(xué)和床邊信息學(xué)框架與電子數(shù)據(jù)采集REDCap系統(tǒng)整合，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公的同時(shí)，高效收集臨床登記的數(shù)據(jù)，提高患者的滿意度。隨機(jī)化作為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則，在臨床試驗(yàn)中起著至關(guān)重要的作用，美國(guó)各地的學(xué)術(shù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的初級(jí)臨床教師和研究員通常希望積極從事和進(jìn)行隨機(jī)臨床試驗(yàn)，然而他們往往缺乏足夠的資源和研究能力來(lái)適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)和實(shí)施這些試驗(yàn)。因此，Chengcheng等在2017年開(kāi)發(fā)了一個(gè)免費(fèi)的魯棒模型控制隨機(jī)化APP（RAPP），為初級(jí)臨床研究人員提供一個(gè)方便的工具，為臨床試驗(yàn)產(chǎn)生嚴(yán)格的隨機(jī)化方案，RRApp是在R3.3.2中開(kāi)發(fā)的，使用方便，它的幾個(gè)包（即XLSX、XLSXJARS、XLCONNECT、XLCONTCONJARS）可通過(guò)REDCap系統(tǒng)的API接口調(diào)用生成隨機(jī)化方案輸出。

2 基于REDCap系統(tǒng)的R語(yǔ)言API接口模塊簡(jiǎn)介

API接口是一系列預(yù)先定義的函數(shù)，目的是不用理解內(nèi)部工作機(jī)制，直接使用函數(shù)調(diào)用應(yīng)用程序生成結(jié)果，它提供給用戶便捷的編程路徑，代碼不用深究或者不可見(jiàn)，以往是操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)，構(gòu)成操作系統(tǒng)的內(nèi)核環(huán)境，通過(guò)調(diào)用API進(jìn)行系統(tǒng)最底層的編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件操作，目前互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用變得越來(lái)越普及，在這個(gè)呈幾何形增長(zhǎng)發(fā)展的過(guò)程中，越來(lái)越多的網(wǎng)站將自身資源開(kāi)放給開(kāi)發(fā)者來(lái)調(diào)用，它們提供這種API接口使得站點(diǎn)之間的內(nèi)容關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)，開(kāi)放的平臺(tái)為用戶、開(kāi)發(fā)者和中小網(wǎng)站帶來(lái)了高價(jià)值體驗(yàn)的同時(shí)，為自己迎來(lái)更廣闊的發(fā)展空間。

REDCap系統(tǒng)的API接口允許外部應(yīng)用程序連接到系統(tǒng)內(nèi)部，以編程方式檢索或修改系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)或設(shè)置，例如為指定項(xiàng)目執(zhí)行自動(dòng)數(shù)據(jù)導(dǎo)入/導(dǎo)出。程序員可以使用REDCap系統(tǒng)的 API接口來(lái)創(chuàng)建與其交互的應(yīng)用程序、網(wǎng)站或其他項(xiàng)目，但只能通過(guò)HTTP協(xié)議與REDCap系統(tǒng)的API進(jìn)行通信，因?yàn)橛脩粲脕?lái)訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)的瀏覽器與交互網(wǎng)頁(yè)需要遵從協(xié)議，而HTTP協(xié)議是基礎(chǔ)協(xié)議。REDCap系統(tǒng)的API和用戶之間有多種鏈接方式，它可以與幾乎任何語(yǔ)言進(jìn)行交互通訊，如：Python、R、SAS、bash等。

需要使用REDCap系統(tǒng)API接口進(jìn)行科研的用戶，首先需向REDCap系統(tǒng)管理員申請(qǐng)用戶對(duì)應(yīng)項(xiàng)目的API接口，通過(guò)審核后，系統(tǒng)管理員會(huì)分配給用戶相應(yīng)的權(quán)限。

3 基于REDCap系統(tǒng)的R語(yǔ)言API接口模塊交互應(yīng)用

開(kāi)放的信息時(shí)代造就了開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)，在這一時(shí)代背景下具備共享、標(biāo)準(zhǔn)、去中心化、模塊化的眾多Web 2.0網(wǎng)站，在為使用者帶來(lái)價(jià)值的同時(shí)，通過(guò)開(kāi)放API提供出色的服務(wù)或應(yīng)用，吸引了大量的用戶群和服務(wù)訪問(wèn)數(shù)量，其他站點(diǎn)將主動(dòng)開(kāi)放API提供的服務(wù)或應(yīng)用整合到自己的應(yīng)用之中，同時(shí)，這種整合API帶來(lái)新型服務(wù)或應(yīng)用，隨著參與站點(diǎn)和應(yīng)用人群的不斷增多會(huì)激發(fā)更多富有創(chuàng)意的應(yīng)用產(chǎn)生。REDCap系統(tǒng)能夠?qū)ν馓峁┙y(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化的API接口，幫助臨床科研者使用多種語(yǔ)言函數(shù)包，實(shí)現(xiàn)某些特殊功能。下面，以REDCap系統(tǒng)R語(yǔ)言的API接口為例，說(shuō)明其工作方式和流程：要使用REDCap系統(tǒng)API用于指定項(xiàng)目，必須首先為申請(qǐng)用戶提供特定于該項(xiàng)目的用戶令牌，REDCap系統(tǒng)的API使用令牌作為安全身份驗(yàn)證的手段，而不是使用用戶名和密碼，其中必須在每個(gè)API請(qǐng)求中包含令牌，需要注意的是，每個(gè)用戶都有權(quán)使用不同的API令牌訪問(wèn)不同的REDCap項(xiàng)目，因此，每個(gè)REDCap項(xiàng)目對(duì)應(yīng)獨(dú)一無(wú)二的令牌用來(lái)響應(yīng)API請(qǐng)求。

用戶擁有了使用該項(xiàng)目的API接口權(quán)限后，還需要獲取項(xiàng)目的API令牌才能使用API，從REDCap系統(tǒng)首頁(yè)導(dǎo)航到該項(xiàng)目，然后單擊“應(yīng)用程序”側(cè)欄中的“API”鏈接。在該頁(yè)面上，用戶就能夠看到從REDCap管理員處請(qǐng)求到的該項(xiàng)目的API令牌，如圖1所示。

要開(kāi)始學(xué)習(xí)使用REDCap 系統(tǒng)的API，首先點(diǎn)擊左側(cè)菜單中的“API Playground”按鈕，進(jìn)入“API Playground”頁(yè)面，在本頁(yè)面里允許用戶試用REDCap系統(tǒng)API的簡(jiǎn)單功能并查看其功能范圍，無(wú)需編寫(xiě)任何代碼，如圖2所示。

在API Playground界面里，可看到API Method復(fù)選框，下拉菜單里包含了許多示例程序包，嘗試API調(diào)用R語(yǔ)言輸出REDCap系統(tǒng)的版本號(hào)，格式本文選擇JSON（JavaScript Object Notation，JS對(duì)象簡(jiǎn)譜），復(fù)選框里選擇“Export REDCap Version”，Raw Request Paramters框里會(huì)自動(dòng)生成token和content，token冒號(hào)后面就是本項(xiàng)目的API令牌，content冒號(hào)后面是本次函數(shù)查詢的內(nèi)容“Version”版本號(hào)，點(diǎn)擊“Execute Request”按鈕，會(huì)執(zhí)行選擇的函數(shù)命令，具體R語(yǔ)言函數(shù)代碼在下方的文本框里顯示，生成結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖1 用戶API令牌示意圖

圖2 API Playground示意圖

圖3 “Export REDCap Version”執(zhí)行結(jié)果

圖3的執(zhí)行結(jié)果會(huì)顯示在“Execute Request”按鈕下的文本框里，結(jié)果為：6.10.2。通過(guò)上述API應(yīng)用方法介紹，科研人員能夠?qū)崿F(xiàn)從Web開(kāi)發(fā)語(yǔ)言（如R、Python、PHP、Java）及其客戶端調(diào)用REDCap系統(tǒng)API便捷的進(jìn)行科研數(shù)據(jù)操作。

4 結(jié)語(yǔ)

REDCap系統(tǒng)的API接口為用戶帶來(lái)了高價(jià)值體驗(yàn)，基于此本文詳細(xì)闡述REDCap系統(tǒng)的API與R語(yǔ)言之間的通信方法，以期為臨床研究人員免去閱讀晦澀難懂的代碼，只需使用API便可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜數(shù)據(jù)操作，整合語(yǔ)言函數(shù)型的API不僅帶來(lái)全新的應(yīng)用體驗(yàn)，且使REDCap系統(tǒng)與其他應(yīng)用或站點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)，隨著時(shí)間的推移參與人群不斷增多，眾多富有想象力的應(yīng)用會(huì)不斷產(chǎn)生，使REDCap系統(tǒng)這種開(kāi)放型平臺(tái)在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中更有富有生命力。