一種新型新生兒眼底成像系統界面的研究與設計*

覃　忠　吳曉龍　張慧連　詹賢香

一種新型新生兒眼底成像系統界面的研究與設計*

覃忠①吳曉龍①張慧連②詹賢香③*

覃忠,女,(1968- ),本科學歷，工程師。佛山市南海區中醫院設備科，研究方向：醫療設備管理、醫療設備效益分析及醫療設備檔案管理等工作。

目的：研究設計一種早期篩查并診斷、治療新生兒視網膜病變的新型新生兒眼底成像系統，提供安全可靠的眼底篩查方法。方法：新生兒眼底成像系統以Microsoft Visual Studio 2012作為開發平臺，采用UI Window窗體進行界面設計，使用MySQL 5.0數據庫對系統所涉及的數據進行管理。結果：新生兒眼底成像系統既可對嬰幼兒眼底進行照相拍片，能夠及時發現早期難以發現的先天性眼底疾病和視網膜病變，同時可用于嬰幼兒熒光素眼底血管造影。結論：新型新生兒眼底成像系統具有寬視野、成像及時、真實清晰易保存圖像的特點。

新生兒；視網膜病變；眼底成像系統

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.05.008

[First-author’s address] Equipment Division, Nanhai District Hospital, Foshan City 528000, China.

新生兒眼部疾病對視力危害極大，對新生兒進行角膜、晶狀體及眼底檢查，早期發現先天性角膜混濁、先天性白內障、先天性黃斑缺失、先天性視網膜劈裂及早產兒視網膜病變等眼部病變，有利于臨床早期干預或隨訪，以避免其終生視力的損失[1]。

目前，我國每年有近2 000萬新生兒出生，在新生兒感染性疾病中，發育性和遺傳性眼底疾病的比例逐漸增大，傳統的視網膜病變篩查方法是使用直接檢眼鏡和雙目間接檢眼鏡，但這需要醫生具備一定的檢查經歷和經驗，況且結果不能客觀記錄[2]。NYD-1000新型新生兒眼底成像系統是一種新型廣角眼底篩查設備，與傳統的篩查方式不同，其操作更方便，瀏覽、查詢和比較結果更簡單直觀，極大的縮短了嬰幼兒的檢查時間，提高了篩查效果。

1　新生兒眼底成像系統結構

1.1系統硬件組成

系統硬件主要由圖像處理單元的計算機系統、主控制面板、平面液晶顯示器、手持式視頻照相機、照相機光盒、腳踏開關、打印機、熒光造影光源、電源調節裝置以及儲存抽屜組成。其中，計算機系統包括2個內置式DVD光驅和網絡適配器，是基于奔騰Ⅳ的Windows 7嵌入系統，內部配有2個DVD-RAM存儲驅動和專有軟件，主控制面板包含系統開關以及光照強度、對焦和獲取圖像的控制按鈕。手持式視頻照相機由三芯片電荷耦合攝像機組成，含有多種可變換的焦點透鏡，其重量輕、易定位，電纜線較長便于移動。照相機光盒包含電荷耦合攝像機的控制單元、鹵素照明燈和光強、對焦、圖像獲取和系統邏輯的控制電路[3]。電源調節裝置不僅能避免系統受到電源電線的干擾，還可為整個系統持續供電數分鐘，既避免因突發狀況斷電引起的圖像丟失，又可在轉移設備需要拔掉電源時維持開機，且無需重啟。左、右兩邊各有一個踏板，中間為開關按鈕。左踏板負責控制焦距，右踏板負責調節光強，中間的瞬動開關負責獲取和存儲當前圖像，或在錄像模式下的錄像開關。用于熒光血管造影的光源是磁勵藍光源，通過手持式視頻照相機中的黃色吸收濾光片來完成攝像過程。此外系統還配備了完善的網絡功能，可根據需要配備網絡適配器和USB接口，用以支持系統數據的傳入傳出，以及與其他系統的數據共享[4]。

1.2系統軟件模塊結構

系統軟件以Microsoft Visual Studio 2012作為開發平臺，界面設計采用UI Window窗體進行，以計算機C++語言作為開發語言[5]。使用MySQL 5.0數據庫對系統所涉及的數據進行管理，結合使用其客戶端軟件MySQL-Front 4.0，可使數據管理更加簡便和直接化[6]。系統軟件主要任務是運用電腦圖像系統采集軟件，配合光纖傳輸設備及專業鏡頭，實時采集視網膜的動態及靜態圖像，具有寬視野即時成像、圖像真實、清晰以及易保存等特點[7]。根據患者信息采集的需求，該系統的軟件模塊分為患者選擇界面、歷史界面、新會話界面、審查界面、比較界面、處理界面、轉化界面以及實用工具界面等。軟件模塊經過上述仔細地分化，使采集到的圖像得以充分利用，從而提高視網膜疾病診斷的精確度。

2　新生兒眼底成像系統設計

2.1系統界面設計及性能需求

(1)系統界面設計。眼底成像系統采用Web方式，具有鮮明的網頁管理特色，界面簡潔且便于了解和使用。以用戶為中心迎合用戶的使用習慣，保持高度的界面一致性使記憶負擔最小化。在語言方面系統采用反應用戶本身語言，在安全性方面所有選擇均為可逆性，減少用戶發生錯誤選擇的可能性[8]。

(2)系統軟件性能。眼底成像系統以微軟Windows 7為基礎的嵌入式操作系統，采用快速高精度的圖像獲取、存儲和處理技術，具有即時的彩色圖像功能，經過整合的患者信息數據庫，具備靜態和持續20 s的動態圖像獲取模式，同時具有圖像回顧、比較、轉化和備份功能。患者的數據以XML、CSV或TXT文件導出，圖像以jpeg、png或bitma格式輸出，具有圖像注釋功能，能夠實現熒光血管造影模式下的單色圖像存儲、自動保存以及記時打印圖像[9]。

2.2系統UML建模及系統用例分析

用例分析是對外部行為者所能接受的系統所有必要功能展開研究[10]。用例分析一般設置在系統設計的需求研究最初階段，其應該是軟件設計人員和醫生反復商量的方案，實現軟件設計人員和醫生對系統需求規格所達成的一致。第一用例分析介紹了對目標系統的功能要求；第二用例分析將系統視為黑盒子，用外部行為者的思維來剖析系統；最后用例分析推動了需求分析后面各個步驟的開發工作有序，不但確保在設計過程中系統的所有功能的有效實現，同時還被用來對所開發設計的系統進行驗證和檢測。在本系統中有兩類行為者：本地患者和其他存儲設備患者，根據兩者所具有的功能，其系統用例分析如圖1所示。

圖1　本地患者存儲設備系統用例分析圖

軟件設計根據系統用例分析，確定所用到的類主要包括本地患者(Resident patient)、患者記錄(Patient record)、患者圖像(Patient images)、其他存儲設備(Other media)。軟件中的各類之間的聯系由系統功能用例分析來建立，比如本地患者(Resident patient)和患者記錄(Patient record)類之間是1∶n的聯系[11]。根據系統各類之間的聯系類圖確定軟件系統整體活動，系統各類之間的聯系類圖如圖2所示。

圖2　系統各類之間的聯系類圖

2.3系統界面的實現

系統界面框架使用DIV＋CSS布局，對比以往HTML，CSS可對網頁中的對象定位排版，實現像素級的精確表達，具備很好的網頁對象和模型樣式編輯效果，CSS基本支持所有的字號、字體及文本樣式，同時有可實現人機交互設計，是當今基于文本表現最強的演示設計語言。CSS能夠針對各類人群依據不同用戶的編寫基礎，簡化或優化編程方法，具有較強的易讀性。

2.4系統軟件模塊

系統的軟件模塊分為患者選擇界面、歷史界面、新會話界面、審查界面、比較界面、處理界面、數據轉移界面以及實用工具界面等[12]。

(1)患者選擇界面。根據患者數據的來源，將其分為本地患者與其他存儲設備的患者。進入患者選擇界面時，系統默認為本地患者，此時可以進行添加新的患者和編輯患者操作，同時可以根據患者ID、姓名、年齡以及醫生和病情查找患者。其他存儲設備的患者不可以進行添加新的患者和編輯患者操作，可以查找患者；同時需要通過添加所選患者到本地數據庫(如圖3所示)。

圖3　系統的初始界面圖

(2)歷史界面。該界面顯示當選患者的患者記錄、會話次數、會話的日期以及收集到的右眼和左眼的全部圖像類型和數量。在此模塊中左上方有個小圖標，點擊該圖標則顯示全部患者的數據，以選擇另一患者進行其他模塊的操作。

(3)新會話界面。建立新會話界面以開始照相或錄影收集新圖像。在收集圖像之前需要核對患者信息正確與否，圖像存儲后則不可進行修改，且需保證DVD磁盤有足夠的存儲空間。選擇好眼睛位置、圖像類型和鏡片，開始收集圖像時可選擇照相、錄像模式或熒光血管造影模式。收集完圖像并保存后可進行添加和(或)審查會話記錄。

(4)審查界面。退出當前圖像收集，界面將自動切換到審查界面顯示之前獲取的圖像。當通過其他方式進入該界面時，則顯示最后一次選擇的患者和會話的圖像。該界面還可進行審查和(或)添加會話記錄、隱藏圖像、標記圖像以及打印圖像的操作。

(5)比較界面。運用比較界面可進行2張圖像對比，既可對比同一患者的圖像，又可對比不同患者的圖像。通過審查界面進入比較界面，在審查界面上的最后一張圖像會顯示在比較界面的左側；相應在界面的右側顯示同一患者第一個會話窗口的第一張圖像。每一張圖像上方則附帶所屬患者的信息，下方則顯示該會話窗口的所有圖像的圖標[13](如圖4所示)。

圖4　系統的比較界面圖

(6)處理界面。處理界面具有審查和(或)添加會話記錄、旋轉圖像(180o)、注釋圖像、調整圖像顯示參數以及保存(輸出)處理好的圖像等功能。該界面運用于展示圖像處理的過程，可將圖像轉化為JPEG、BMP或PNG標準格式并保存，同時輸出到任何可訪問的網絡地址。在注釋圖像功能窗口上方的注釋區域中選擇所需描述圖像的選項，選項中包括患者的基本信息和圖像信息等。調整圖像顯示參數功能界面在處理界面的右側，可調整圖像的亮度、對比度、紅色度數、綠色度數以及藍色度數，調整好參數后可保存當前設置。

(7)數據轉移界面。數據轉移界面具有共享和備份、數據輸出和輸入以及建立網絡等功能。數據輸出是指將所選的患者信息與圖像輸出到其他存儲設備。數據輸入是指將所選的患者信息與圖像輸入到本地數據庫[14]。

(8)實用工具界面。實用工具界面具有系統角色維護、調整音量、調整日期和(或)時間、磁盤管理及網絡連接等功能。系統角色維護主要是設置操作員所在的機構、部門及科室的權限。

3　新生兒眼底成像系統界面的優勢

眼底成像系統界面框架使用DIV＋CSS進行代碼優化，其優勢為：①代碼精簡，降低重構難度；②提高網頁訪問速度，運用DIV＋CSS布局的網頁使得許多頁面代碼獲得精簡，可極大地提高瀏覽訪問速度；③實現SEO優化，運用DIV＋CSS布局的網站通過對搜索引擎加速，能夠克服嵌套層次過多而無法被搜索引擎抓取的困難，其結構化、簡潔的代碼對突出重點和搜索引擎抓取極為方便和有效[15]。

4　結論

NYD-1000新生兒眼底成像系統是微型化和集成化的新型廣視域新生兒眼疾影像診斷檢查和管理系統，可選多種視域鏡頭，可滿足基層臨床眼底成像檢查需求。該系統具有圖像存儲、回放、編輯、注釋、打印以及傳輸功能，其操作簡單方便，為新生兒眼疾盡早發現、盡早治療提供了一種可行的完整方案，不僅方便于圖像處理，而且有利于臨床工作者之間的信息交流。該系統具有圖片歸檔方便的特點，可更好地為醫護人員提供可靠的醫學和法律依據。同時可遠程傳輸及影像網絡化交流，開創全新的疑難眼疾會診模式。該系統用戶界面簡潔易維護，數據自由導入導出，并可提供在線培訓指導與技術支持，具有廣闊的應用前景。

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Design and study for the interface of a newborn infant fundus imaging system

QIN Zhong,WU Xiao-long, ZHANG Hui-lian,et al

China Medical Equipment,2015,12(5)∶27-30.

Objective∶ Study and design a new system to screen and diagnosis retinopathy in newborns infant, providing a more safe and reliable method of pediatric ophthalmologist diagnosis and treatment. Methods∶ The interface of new system is based on Microsoft Visual Studio 2012, we design the interface by the UI Window and manage the data base by MySQL 5.0. Results∶ It realized to take pictures for newborn infant fundus imaging and discover the congenital fundus diseases and retinopathy in time, furthermore it can be used in the fluorescein fundus angiogram of newborns infant. Conclusion∶ It has the characteristics of wide visual field, timely imaging, image true clear and data easy to be conserved.

Newborn; Retinopathy; Fundus imaging system

1672-8270(2015)05-0027-04

R197.324

A

廣東省重大科技專項(2012A080104010)“基于云計算及物聯網的母嬰云端智能呵護平臺”①佛山市南海區中醫院設備科 廣東 佛山 528000

②廣東新華南方軟件外包有限公司 廣東 廣州 510515

③南方醫科大學生物醫學工程學院 廣東 廣州 510515

gzccm@fimmu.com

2014-10-22