基于手持終端的眼外傷智能檢查工具的開發(fā)

王琳，王曄

1.解放軍第8 5醫(yī)院 眼科，上海200052；2.第二軍醫(yī)大學(xué) 信息管理中心，上海 200433

基于手持終端的眼外傷智能檢查工具的開發(fā)

王琳1，王曄2

1.解放軍第8 5醫(yī)院 眼科，上海200052；2.第二軍醫(yī)大學(xué) 信息管理中心，上海 200433

目的隨著各種高技術(shù)武器出現(xiàn)，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的眼外傷發(fā)生率呈上升趨勢(shì)。針對(duì)眼外傷急救的特點(diǎn)，本文研究開發(fā)一個(gè)基于手持智能終端的眼外傷檢查工具。方法利用智能終端的多種傳感器、攝像頭和定位芯片，本文采用原生安卓系統(tǒng)APP的方式開發(fā)構(gòu)建一個(gè)快捷方便的應(yīng)用工具。結(jié)果此應(yīng)用工具可以進(jìn)行多項(xiàng)基本的眼科檢查和記錄，自動(dòng)形成標(biāo)準(zhǔn)的眼傷數(shù)據(jù)表單以供后送的醫(yī)院數(shù)據(jù)庫(kù)使用。結(jié)論本文提出的基于手持智能終端的眼外傷檢查工具可以提供給一般救護(hù)人員使用，也可提供給普通戰(zhàn)士進(jìn)行培訓(xùn)后的簡(jiǎn)單檢查和記錄使用，提高了眼外傷急救的效率。

手持終端；眼戰(zhàn)傷；智能檢查工具；眼外傷數(shù)據(jù)表單；安卓APP

引言

在當(dāng)前由遠(yuǎn)程武器主宰的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，士兵的視覺功能有至關(guān)重要的作用，眼睛一旦受損將極大降低士兵的戰(zhàn)斗力，因此眼部損傷的救護(hù)越來(lái)越重要，應(yīng)當(dāng)針對(duì)眼戰(zhàn)傷救護(hù)增強(qiáng)相關(guān)的機(jī)動(dòng)、前伸和快速救護(hù)能力，為減少并發(fā)癥和后遺癥、保留及恢復(fù)傷員的視功能贏得時(shí)間[1-2]。

在眼戰(zhàn)傷救護(hù)過程中，由于并非所有救護(hù)人員都具備眼科專項(xiàng)知識(shí)和技能，因此需要為救護(hù)人員提供一個(gè)專用輔助工具用于眼傷的快速檢查、記錄與評(píng)估，這樣的工具要適合在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境使用，因此必須具備靈巧、快捷和智能的特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)已有文獻(xiàn)介紹了戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境下眼戰(zhàn)傷快速救治策略[3]，而快速救治的基礎(chǔ)就是快速的對(duì)眼部戰(zhàn)傷傷情進(jìn)行檢查、記錄和評(píng)估。隨著近幾年移動(dòng)智能終端技術(shù)的快速發(fā)展，采用便攜的類似手機(jī)或小型平板電腦Pad成為眼戰(zhàn)傷檢查和記錄工具的最好選擇。國(guó)內(nèi)也有多項(xiàng)使用手持終端進(jìn)行眼部檢查的研究[4-7]，但是這類研究多使用專業(yè)手持儀器進(jìn)行專項(xiàng)的眼科檢查，在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下一般醫(yī)護(hù)人員或普通戰(zhàn)士能夠攜帶的智能終端設(shè)備一般只能有一臺(tái)（具備多種傳感器和功能），因此開發(fā)基于一個(gè)開放統(tǒng)一智能終端平臺(tái)的眼傷檢查工具更適合戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。國(guó)內(nèi)目前還有多項(xiàng)與手持眼部檢查儀器相關(guān)的專利研究[8-11]，但大多只具備單一功能，且并不依托于統(tǒng)一智能終端平臺(tái)，也無(wú)法使用多種現(xiàn)有傳感器，因此也不適合戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。

目前國(guó)外文獻(xiàn)對(duì)于眼傷的快速救治的特點(diǎn)已有多項(xiàng)研究，同樣強(qiáng)調(diào)了時(shí)效的重要性[12-13]，同時(shí)也有部分國(guó)外文獻(xiàn)成果研究了基于手持智能設(shè)備進(jìn)行眼部檢查[14-15]。但是這些研究對(duì)于眼部檢查的功能設(shè)計(jì)比較單一，主要用于視力檢查，且沒有充分利用智能終端設(shè)備的多種傳感器，不具備聲控或手勢(shì)識(shí)別的能力，不適合戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的快速檢查需求。

1 材料與方法

本文研究開發(fā)一個(gè)基于手持終端的智能眼外傷檢查和記錄工具，利用智能終端的多種傳感器、攝像頭和定位芯片，構(gòu)建一個(gè)快捷方便的應(yīng)用工具，可以進(jìn)行多項(xiàng)基本的眼科檢查，自動(dòng)形成標(biāo)準(zhǔn)的眼傷數(shù)據(jù)表單以供后送的醫(yī)院數(shù)據(jù)庫(kù)使用。具體目標(biāo)是開發(fā)一個(gè)基于智能手機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)易眼科檢查工具原型系統(tǒng)，主要特點(diǎn)有：

（1）原型系統(tǒng)基于開源系統(tǒng)安卓（可兼容國(guó)產(chǎn)嵌入式Linux系統(tǒng)）開發(fā),適用于各類適合手持的安卓系統(tǒng)智能手機(jī)和PAD設(shè)備。

（2）基于語(yǔ)音控制和手勢(shì)識(shí)別實(shí)現(xiàn)智能終端上的視力檢查，提供色盲、色弱、散光、斜視等快速判斷工具。

（3）采用臨床文檔架構(gòu)(Clinical Document Architecture，CDA)標(biāo)準(zhǔn)形成眼傷數(shù)據(jù)表單，利用多種傳感器、攝像頭和定位芯片記錄環(huán)境信息，方便后送的醫(yī)院數(shù)據(jù)庫(kù)使用，同時(shí)便于進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

系統(tǒng)開發(fā)的硬件環(huán)境：Windows 7 PC，I5CPU，4 G內(nèi)存，1T硬盤；安卓4.1三防手機(jī)，2 G RAM。

系統(tǒng)開發(fā)軟件：Visual Studio 2005，Wex5 HTML5 App Developer，Alljoyn P2P框架。

檢查工具的實(shí)現(xiàn)采用App軟件形式開發(fā)，我們使用國(guó)產(chǎn)HTML5開發(fā)框架WeX5，采用Apache許可證開源模式，用戶界面組件體系完全基于W3C的HTML5+CSS3+JS標(biāo)準(zhǔn)，采用混合應(yīng)用開發(fā)模式，我們能輕松調(diào)用手機(jī)設(shè)備的系統(tǒng)和硬件能力，如相機(jī)、地圖、LBS定位、指南針、通訊錄、文件、語(yǔ)音、電池等。

2 結(jié)果

目前手持智能終端（手機(jī)或Pad）的軟硬件基礎(chǔ)研究在國(guó)內(nèi)已日趨成熟，核心智能芯片已有多款國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品（如華為海思和全志芯片），定位芯片采用我國(guó)的北斗導(dǎo)航，操作系統(tǒng)軟件采用開放源代碼的安卓系統(tǒng)，智能手持終端選用國(guó)產(chǎn)手持設(shè)備（手機(jī)或小型Pad），眼傷檢查工具采用HTML5 App軟件形式開發(fā)，部署安裝在智能手持終端上。這樣整體的數(shù)據(jù)鏈條安全可控，可基于此類手持智能終端開發(fā)多種適合戰(zhàn)地環(huán)境的智能應(yīng)用工具，這也為各類戰(zhàn)傷檢查系統(tǒng)的研究提供了基礎(chǔ)的平臺(tái)。系統(tǒng)框架，見圖1。

圖1 系統(tǒng)框架

2.1 基于智能手持終端的眼傷檢查

利用智能手持終端的攝像頭和話筒作為音視頻采集裝置，實(shí)現(xiàn)基于聲控和手勢(shì)識(shí)別的快速視力檢查，可以幫助戰(zhàn)場(chǎng)傷員在受傷后采用多種途徑方便的進(jìn)行檢查?？焖僖暳z查示意圖，見圖2。

圖2 移動(dòng)視力檢查的實(shí)現(xiàn)

圖2中模塊1是智能移動(dòng)遙控輸入終端，模塊2是智能移動(dòng)顯示服務(wù)終端，兩個(gè)模塊都采用相同的安卓系統(tǒng)手機(jī)終端。我們采用國(guó)內(nèi)通用的四個(gè)方向“E”視力圖標(biāo)，每次顯示一個(gè)不同大小的圖標(biāo)，顯示在智能移動(dòng)顯示服務(wù)終端2上，測(cè)試者在一米的距離外注視智能移動(dòng)顯示服務(wù)終端2的屏幕，通過測(cè)試者在手中的智能移動(dòng)遙控輸入終端1進(jìn)行“上下左右”的觸摸操作，或者通過聲控識(shí)別單元說出“上下左右”指令，智能移動(dòng)遙控輸入終端1通過Alljoyn通信單元101傳輸識(shí)別后的指令到智能移動(dòng)顯示服務(wù)終端2的Alljoyn通信單元201上，由智能移動(dòng)顯示服務(wù)終端2判定指令與視力圖標(biāo)顯示單元203上顯示的“E”視力圖標(biāo)方向是否一致，由智能計(jì)算打分單元202判定測(cè)試者連續(xù)答對(duì)3個(gè)圖標(biāo)后提高難度（縮小“E”視力圖標(biāo)），測(cè)試者連續(xù)答錯(cuò)兩個(gè)圖標(biāo)后降低難度（擴(kuò)大“E”視力圖標(biāo)），由智能計(jì)算打分單元202自動(dòng)確定測(cè)試停止的節(jié)點(diǎn)（提高難度過程中遇到連續(xù)答錯(cuò)兩個(gè)圖標(biāo)，或者降低難度過程中遇到連續(xù)答對(duì)3個(gè)圖標(biāo)），停止節(jié)點(diǎn)時(shí)智能移動(dòng)顯示服務(wù)終端2上最后答對(duì)的“E”視力圖標(biāo)大小即對(duì)應(yīng)測(cè)試者的視力值。最終測(cè)試結(jié)果將同時(shí)顯示在智能移動(dòng)顯示服務(wù)終端2和智能移動(dòng)遙控輸入終端1的屏幕上。

此外我們?cè)谘蹅麢z查工具中實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)眼科基本檢查功能，如基于Snellen表的視力檢查；基于照片的角膜混濁、前房積血、晶狀體缺如等體征的分析判斷檢查；基于Amsler表的視網(wǎng)膜黃斑病變檢查；色弱/色盲檢查等等。

2.2 基于智能手持終端自動(dòng)形成標(biāo)準(zhǔn)的眼傷數(shù)據(jù)

基于標(biāo)準(zhǔn)HL7 CDA標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)眼傷數(shù)據(jù)表單，為解決數(shù)據(jù)規(guī)范問題，在項(xiàng)目中我們使用了國(guó)際通行的臨床文檔標(biāo)準(zhǔn)HL7 CDA。CDA以數(shù)據(jù)交換為目的，描述臨床文檔的結(jié)構(gòu)和語(yǔ)義，是HL7標(biāo)準(zhǔn)集的一部分，由于HL7規(guī)范過于復(fù)雜，因此目前國(guó)外的醫(yī)療機(jī)構(gòu)大多采用了較為簡(jiǎn)潔的CDA作為電子病歷的標(biāo)準(zhǔn)。符合CDA標(biāo)準(zhǔn)的XML病歷表單數(shù)據(jù)項(xiàng)復(fù)雜，雖然具備一定的語(yǔ)義信息，但是由醫(yī)務(wù)人員直接設(shè)計(jì)、添加和修改是相當(dāng)困難的。在2003年2月的HIMSS會(huì)議上，Microsoft發(fā)布了一個(gè)InfoPath 2003 CDA演示2.0版，以XML表單為基礎(chǔ)，與HL7 CDA 和消息標(biāo)準(zhǔn)完全兼容，很好的解決了這個(gè)問題。它通過動(dòng)態(tài)表單收集所需的信息，能夠幫助用戶完成XML表單文檔的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)和編輯。在本項(xiàng)目中我們使用了InfoPath 2007作為XML病歷表單的設(shè)計(jì)工具，文檔在設(shè)計(jì)和執(zhí)行上與XML CDA的架構(gòu)完全一致，能夠向最終數(shù)據(jù)用戶提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的、清晰直接的電子病歷文檔編輯界面。標(biāo)準(zhǔn)病歷文檔既能夠被機(jī)器處理，也能夠被人閱讀，易于檢索和使用。XML格式的CDA文檔片段，見圖3。

圖3 XML格式的CDA數(shù)據(jù)表單片段

為此我們專門設(shè)計(jì)了內(nèi)嵌在WeX5 HTML5容器中的表單輸入工具，使得最終用戶可以在智能終端上方便的使用輸入病歷表單。表單數(shù)據(jù)輸入后通過Alljoyn通信模塊傳輸?shù)椒?wù)器，自動(dòng)形成XML CDA格式的InfoPath表單文件[16]，可用于數(shù)據(jù)歸檔、查詢和分析。

3 討論

本系統(tǒng)利用手持智能終端實(shí)現(xiàn)一個(gè)快速便捷的眼外傷檢查工具，采用聲控和手勢(shì)識(shí)別進(jìn)行快速系統(tǒng)輸入。采用手持智能終端的多種傳感器獲取環(huán)境數(shù)據(jù)，自動(dòng)形成標(biāo)準(zhǔn)眼傷數(shù)據(jù)表單。本系統(tǒng)對(duì)眼外傷能進(jìn)行快速檢查、記錄和評(píng)估，并給出智能、標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)單意見，將對(duì)眼外傷的快速有效救治提供理論研究?jī)r(jià)值和實(shí)際應(yīng)用前景。

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的眼傷檢查工具還可以根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行多種功能擴(kuò)充，例如可綜合使用智能手持終端的各類傳感器，獲取環(huán)境參數(shù)，自動(dòng)添加在數(shù)據(jù)表單中，例如可在安全環(huán)境下使用智能終端的閃光燈和攝像頭給受傷部位和受傷環(huán)境拍照，定位芯片可自動(dòng)獲得經(jīng)緯度信息，溫濕度傳感器可自動(dòng)獲得溫濕度信息，氣壓傳感器可獲得大氣壓和當(dāng)前海拔高度，光線感應(yīng)器可獲得當(dāng)時(shí)環(huán)境的光線亮度，使用電子羅盤可獲得當(dāng)時(shí)行進(jìn)方向（如正在機(jī)械化行進(jìn)中）等等，這些獲得的信息都可以自動(dòng)添加在數(shù)據(jù)表單中以記錄更多更翔實(shí)的環(huán)境情況。

此外眼傷數(shù)據(jù)表單由于其XML標(biāo)準(zhǔn)性可開放接口給智能終端中其他戰(zhàn)場(chǎng)應(yīng)用程序，也可調(diào)用其他戰(zhàn)場(chǎng)應(yīng)用程序的信息以實(shí)現(xiàn)開放互聯(lián)，以兼容電子傷票等其他可能運(yùn)行于智能終端上的現(xiàn)有應(yīng)用程序。

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本文編輯 袁雋玲

Development of Intelligent Eye Trauma Examination Tool Based on Handheld Terminal

WANG Lin1, WANG Ye2
1. Department of Ophthalmology, 85 Hospital of People’s Liberation Army, Shanghai 200052, China; 2. Information Management Center, Second Military Medical University, Shanghai 200433, China

ObjectiveWith various high-tech weapons emerges, incidence of eye trauma in the battlefield environment is on the rise. In view of characteristics of eye trauma first aid, this article developed an eye trauma examination tool based on handheld intelligent terminal.MethodsUsing a variety of intelligent terminal sensors, cameras and positioning chips, we adopted the native android application system to develop and construct a quick and convenient application tool.ResultsThis tool could perform a number of basic eye examinations and records, and automatically form a standard eye trauma data form for hospital database for delivery.ConclusionThis proposed tool can be provided to the general ambulance personnel for use, and can be provided to ordinary soldiers for post-training simple examination and record use, to improve the efficiency of eye trauma first aid.

handheld terminal; eye trauma; intelligent examine tool; eye trauma data form; android application

TH776

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.02.022

1674-1633(2017)02-0080-03

2016-03-29

2016-05-04

南京軍區(qū)科技創(chuàng)新課題《基于智能手持終端的眼部戰(zhàn)傷檢查和記錄工具》（14MS001）。

王曄，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)獒t(yī)療數(shù)據(jù)管理。

通訊作者郵箱：wangye@smmu.edu.cn