基于iOS的超聲遠程醫療操控軟件設計及優化

何偉強，楊偉鴻，龔偉藝

珠海市人民醫院 （廣東珠海 519000）

近年來，隨著互聯網技術的飛速發展，移動電話、掌上電腦等便攜式移動設備成為人們日常生活必不可少的工具，其功能已不僅僅局限于通訊聯系，還可借助各類APP的支持，開發多種多樣的功能。智能手機硬件配置與系統性能越來越強大，擁有足夠的存儲空間與計算能力，逐漸成為當前數碼產品中較為理想的存儲和處理傳感器數據的便攜終端［1］。有多項研究結果證實，iOS設備能夠用于處理生理數據與生理圖像，為疾病診療提供幫助［2］。為進一步優化超聲遠程醫療系統，使患者更加便捷地進行超聲檢查，嘗試利用移動終端遠程控制超聲醫療設備，即在醫療超聲設備上增加新的程序，并針對iOS設備開發相應的APP，以使臨床醫師在移動設備上即可操控超聲設備，并快速對超聲圖像進行分析。

1 超聲遠程醫療操控軟件的建設情況

1.1 系統功能

（1）遙控器功能：臨床醫師通過手機客戶端APP遠程控制醫療超聲設備的運行，即可對受檢者完成檢查，為疾病診療提供新的選擇。首先，建立Socket連接以連接網間進程；其次，超聲設備接收移動設備發出的指令，并使用AdbShell對硬件按鍵進行模擬操作，以實現遠程操作的目的；最后，根據iOS用戶的真實需求定制相關交互控件，以提高用戶的體驗感。（2）屏幕共享功能：超聲圖像遠程共享功能可將超聲設備上的超聲圖像、相關參數精準傳送至移動設備客戶端，便于醫師判斷檢查結果［3］。用視頻接口MediaProjectionManager管理和獲取超聲屏幕信息，用MediaRecorder編碼屏幕信息，并用WebSocket協議、實時流協議對檢查圖像、視頻進行壓縮、打包、發送處理，以實現實時圖像傳輸處理的目的。（3）文件遠程管理功能：患者、醫護人員在移動設備客戶端上登錄賬號即可取得超聲設備的相關檢查信息（病歷、超聲圖像、視頻），并可進行預覽、下載、打印等操作，方便了醫師和患者使用病歷。在文件傳輸（FTP）協議服務器上逐步進行用戶注冊、賬號驗證登錄、文件目錄顯示、文件預覽、下載等項目檢測。

1.2 系統組成模塊

系統分為客戶端與服務端。客戶端為iPhone、iPad等移動設備，其能實時觀察整個超聲檢查過程，并可檢索患者以往的超聲檢查數據，同時客戶端上有微信、支付寶支付接口，支持在線支付，便于患者快速支付相關檢查費用。服務端為遠程超聲診斷系統，包括超聲探頭、超聲發射模塊、信號接收模塊、數據處理模式、編碼算法軟件、超聲主機軟件、計算機主板、顯示器、接口、遠程傳輸、鍵盤開關電源等。在進行超聲檢查時，超聲信號經發射模塊傳輸到探頭，超聲探頭回波會將信號經接收模塊傳輸至數據處理模塊，處理后的信號經接口模塊傳輸至計算機主板，與此同時，超聲主機軟件也會利用顯示器顯示相關超聲檢查數據，并利用編碼算法軟件、遠程傳輸模塊把數據傳至云服務器，使服務端與客戶端交互。此外，整個超聲遠程操控系統均通過無線網絡、有線網絡、藍牙等實現專網連接，既有利于保障數據傳輸的安全性，又可促進數據與后端云服務器的互動。

1.3 系統的安全措施

超聲設備采集到的數據會立即儲存到服務端的本地數據庫中，以加密的方式保存。當網絡通暢時，超聲檢查數據會同時傳輸至云端，并立即清空本地數據，可供有相應權限的用戶經Web閱讀數據。同時，服務端與客戶端的交互使用了SSL加密傳輸形式，故在傳輸過程中數據是不可以被修改、盜取的。此外，服務端與客戶端的網絡傳輸通道是以Open VPN為基礎所構建的VPN傳輸通道，能夠確保數據的網絡安全［4］；另外，在設計過程中為了保障用戶的個人隱私以及數據的安全性，增加了賬號管理體系，助用戶的賬號只可以在超聲設備上注冊，而且每個賬號都有其相應的目錄，只有在賬號登錄后用戶方可閱讀到病歷、超聲圖像、視頻等，有效保障了個人隱私，同時有利于提高系統數據安全性。

2 超聲遠程醫療操控軟件的功能測試結果

2.1 遙控功能測試

客戶端與服務端建立連接后，點擊客戶端上的音量調節鍵，服務端會出現相應的反應。經多次反復測試發現，客戶端可遠程控制超聲設備服務端，而且輸入模擬按鍵，發現模擬按鍵、控制信號的傳遞均有一定的延遲，延遲時間約為0.5s，但對軟件整體操作無不良影響，穩定性較好。

2.2 屏幕共享功能測試

在實時流協議平臺和WebSocket協議平臺進行視頻流接收測試，發現客戶端、服務端的屏幕分辨力均較高；同時，對屏幕共享功能進行延遲測試。基于實施流協議的屏幕共享功能，由于在設計過程中較少對其進行優化，延遲時間為1～10s。基于WebSocket協議屏幕共享功能配有雙緩沖區的優化顯示，故其延遲時間只有0.5s，應用較為通暢。

2.3 遠程文件管理功能測試

依次進行用戶名注冊、登錄驗證、文件目錄顯示、文件下載、預覽等操作測試。在手機客戶端頁面上能夠順利、快速完成用戶名、密碼輸入，并可應用密碼顯示按鈕切換密碼顯示狀態，當不選擇密碼顯示時會出現“******”。當手機客戶端與超聲設備服務端連接后，手機屏幕會顯示該用戶的相關文件目錄，當用戶長按所選文件就會自動彈出對話框，用戶可在該對話框中根據自身需要選擇相應的操作，包括重命名、刪除、移動、下載等選項。總之，對超聲遠程醫療操控軟件進行相關功能的測試，證實該軟件設計正確且具有一定的可靠性。

3 超聲遠程醫療操控軟件的局限性及優化

當前，僅對超聲遠程醫療操控軟件進行了初步研究。由于時間、實踐能力等因素的影響，軟件的設計僅限于在局域網范圍內進行遠程操作控制，且該軟件應用分層網絡協議進行交互、傳輸尚待改進。在今后的工作中還需進行以下操作：（1）擴大超聲遠程醫療的使用范圍，使其能夠由局域網擴展至廣域網中；（2）對軟件進行優化以進一步提高文件的傳輸質量及傳輸效率，同時進一步升級移動設備的硬件，以使客戶端操作更為流暢；（3）當前的醫療超聲設備與探頭連接，會受到連線的限制使醫師出診攜帶不便利，故在今后研究中需進一步設計無線探頭，擺脫連線的限制。