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)場環(huán)境下的眼外傷發(fā)生率呈上升趨勢。針對眼外傷急救的特點，本文研究開發(fā)一個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)建一個快捷方便的應(yīng)用工具。結(jié)果此應(yīng)用工具可以進行多項基本的眼科檢查和記錄，自動形成標準的眼傷數(shù)據(jù)表單以供后送的醫(yī)院數(shù)據(jù)庫使用。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人員使用，也可提供給普通戰(zhàn)士進行培訓(xùn)后的簡單檢查和記錄使用，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

在當前由遠程武器主宰的戰(zhàn)場環(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越來越重要，應(yīng)當針對眼戰(zhàn)傷救護增強相關(guān)的機動、前伸和快速救護能力，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間[1-2]。

在眼戰(zhàn)傷救護過程中，由于并非所有救護人員都具備眼科專項知識和技能，因此需要為救護人員提供一個專用輔助工具用于眼傷的快速檢查、記錄與評估，這樣的工具要適合在戰(zhàn)場環(huán)境使用，因此必須具備靈巧、快捷和智能的特點。目前國內(nèi)已有文獻介紹了戰(zhàn)爭環(huán)境下眼戰(zhàn)傷快速救治策略[3]，而快速救治的基礎(chǔ)就是快速的對眼部戰(zhàn)傷傷情進行檢查、記錄和評估。隨著近幾年移動智能終端技術(shù)的快速發(fā)展，采用便攜的類似手機或小型平板電腦Pad成為眼戰(zhàn)傷檢查和記錄工具的最好選擇。國內(nèi)也有多項使用手持終端進行眼部檢查的研究[4-7]，但是這類研究多使用專業(yè)手持儀器進行專項的眼科檢查，在戰(zhàn)場環(huán)境下一般醫(yī)護人員或普通戰(zhàn)士能夠攜帶的智能終端設(shè)備一般只能有一臺（具備多種傳感器和功能），因此開發(fā)基于一個開放統(tǒng)一智能終端平臺的眼傷檢查工具更適合戰(zhàn)場環(huán)境。國內(nèi)目前還有多項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，也無法使用多種現(xiàn)有傳感器，因此也不適合戰(zhàn)場環(huán)境。

目前國外文獻對于眼傷的快速救治的特點已有多項研究，同樣強調(diào)了時效的重要性[12-13]，同時也有部分國外文獻成果研究了基于手持智能設(shè)備進行眼部檢查[14-15]。但是這些研究對于眼部檢查的功能設(shè)計比較單一，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，不具備聲控或手勢識別的能力，不適合戰(zhàn)場環(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)建一個快捷方便的應(yīng)用工具，可以進行多項基本的眼科檢查，自動形成標準的眼傷數(shù)據(jù)表單以供后送的醫(yī)院數(shù)據(jù)庫使用。具體目標是開發(fā)一個基于智能手機系統(tǒng)的簡易眼科檢查工具原型系統(tǒng)，主要特點有：

（1）原型系統(tǒng)基于開源系統(tǒng)安卓（可兼容國產(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)智能手機和PAD設(shè)備。

（2）基于語音控制和手勢識別實現(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)標準形成眼傷數(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)庫使用，同時便于進行數(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，2 G RAM。

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

檢查工具的實現(xiàn)采用App軟件形式開發(fā)，我們使用國產(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標準，采用混合應(yīng)用開發(fā)模式，我們能輕松調(diào)用手機設(shè)備的系統(tǒng)和硬件能力，如相機、地圖、LBS定位、指南針、通訊錄、文件、語音、電池等。

2 結(jié)果

目前手持智能終端（手機或Pad）的軟硬件基礎(chǔ)研究在國內(nèi)已日趨成熟，核心智能芯片已有多款國產(chǎn)產(chǎn)品（如華為海思和全志芯片），定位芯片采用我國的北斗導(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產(chǎn)手持設(shè)備（手機或小型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。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，實現(xiàn)基于聲控和手勢識別的快速視力檢查，可以幫助戰(zhàn)場傷員在受傷后采用多種途徑方便的進行檢查?？焖僖暳z查示意圖，見圖2。

圖2 移動視力檢查的實現(xiàn)

圖2中模塊1是智能移動遙控輸入終端，模塊2是智能移動顯示服務(wù)終端，兩個模塊都采用相同的安卓系統(tǒng)手機終端。我們采用國內(nèi)通用的四個方向“E”視力圖標，每次顯示一個不同大小的圖標，顯示在智能移動顯示服務(wù)終端2上，測試者在一米的距離外注視智能移動顯示服務(wù)終端2的屏幕，通過測試者在手中的智能移動遙控輸入終端1進行“上下左右”的觸摸操作，或者通過聲控識別單元說出“上下左右”指令，智能移動遙控輸入終端1通過Alljoyn通信單元101傳輸識別后的指令到智能移動顯示服務(wù)終端2的Alljoyn通信單元201上，由智能移動顯示服務(wù)終端2判定指令與視力圖標顯示單元203上顯示的“E”視力圖標方向是否一致，由智能計算打分單元202判定測試者連續(xù)答對3個圖標后提高難度（縮小“E”視力圖標），測試者連續(xù)答錯兩個圖標后降低難度（擴大“E”視力圖標），由智能計算打分單元202自動確定測試停止的節(jié)點（提高難度過程中遇到連續(xù)答錯兩個圖標，或者降低難度過程中遇到連續(xù)答對3個圖標），停止節(jié)點時智能移動顯示服務(wù)終端2上最后答對的“E”視力圖標大小即對應(yīng)測試者的視力值。最終測試結(jié)果將同時顯示在智能移動顯示服務(wù)終端2和智能移動遙控輸入終端1的屏幕上。

此外我們在眼傷檢查工具中實現(xiàn)多項眼科基本檢查功能，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形成標準的眼傷數(shù)據(jù)

基于標準HL7 CDA標準設(shè)計眼傷數(shù)據(jù)表單，為解決數(shù)據(jù)規(guī)范問題，在項目中我們使用了國際通行的臨床文檔標準HL7 CDA。CDA以數(shù)據(jù)交換為目的，描述臨床文檔的結(jié)構(gòu)和語義，是HL7標準集的一部分，由于HL7規(guī)范過于復(fù)雜，因此目前國外的醫(yī)療機構(gòu)大多采用了較為簡潔的CDA作為電子病歷的標準。符合CDA標準的XML病歷表單數(shù)據(jù)項復(fù)雜，雖然具備一定的語義信息，但是由醫(yī)務(wù)人員直接設(shè)計、添加和修改是相當困難的。在2003年2月的HIMSS會議上，Microsoft發(fā)布了一個InfoPath 2003 CDA演示2.0版，以XML表單為基礎(chǔ)，與HL7 CDA 和消息標準完全兼容，很好的解決了這個問題。它通過動態(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)計和編輯。在本項目中我們使用了InfoPath 2007作為XML病歷表單的設(shè)計工具，文檔在設(shè)計和執(zhí)行上與XML CDA的架構(gòu)完全一致，能夠向最終數(shù)據(jù)用戶提供一個標準化的、清晰直接的電子病歷文檔編輯界面。標準病歷文檔既能夠被機器處理，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現(xiàn)一個快速便捷的眼外傷檢查工具，采用聲控和手勢識別進行快速系統(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)，自動形成標準眼傷數(shù)據(jù)表單。本系統(tǒng)對眼外傷能進行快速檢查、記錄和評估，并給出智能、標準的簡單意見，將對眼外傷的快速有效救治提供理論研究價值和實際應(yīng)用前景。

本系統(tǒng)實現(xiàn)的眼傷檢查工具還可以根據(jù)不同應(yīng)用場景進行多種功能擴充，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，定位芯片可自動獲得經(jīng)緯度信息，溫濕度傳感器可自動獲得溫濕度信息，氣壓傳感器可獲得大氣壓和當前海拔高度，光線感應(yīng)器可獲得當時環(huán)境的光線亮度，使用電子羅盤可獲得當時行進方向（如正在機械化行進中）等等，這些獲得的信息都可以自動添加在數(shù)據(jù)表單中以記錄更多更翔實的環(huán)境情況。

此外眼傷數(shù)據(jù)表單由于其XML標準性可開放接口給智能終端中其他戰(zhàn)場應(yīng)用程序，也可調(diào)用其他戰(zhàn)場應(yīng)用程序的信息以實現(xiàn)開放互聯(lián)，以兼容電子傷票等其他可能運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，高級工程師，主要研究方向為醫(yī)療數(shù)據(jù)管理。

通訊作者郵箱：wangye@smmu.edu.cn