基于iOS的超声远程医疗操控软件设计及优化

何伟强，杨伟鸿，龚伟艺

珠海市人民医院 （广东珠海 519000）

近年来，随着互联网技术的飞速发展，移动电话、掌上电脑等便携式移动设备成为人们日常生活必不可少的工具，其功能已不仅仅局限于通讯联系，还可借助各类APP的支持，开发多种多样的功能。智能手机硬件配置与系统性能越来越强大，拥有足够的存储空间与计算能力，逐渐成为当前数码产品中较为理想的存储和处理传感器数据的便携终端［1］。有多项研究结果证实，iOS设备能够用于处理生理数据与生理图像，为疾病诊疗提供帮助［2］。为进一步优化超声远程医疗系统，使患者更加便捷地进行超声检查，尝试利用移动终端远程控制超声医疗设备，即在医疗超声设备上增加新的程序，并针对iOS设备开发相应的APP，以使临床医师在移动设备上即可操控超声设备，并快速对超声图像进行分析。

1 超声远程医疗操控软件的建设情况

1.1 系统功能

（1）遥控器功能：临床医师通过手机客户端APP远程控制医疗超声设备的运行，即可对受检者完成检查，为疾病诊疗提供新的选择。首先，建立Socket连接以连接网间进程；其次，超声设备接收移动设备发出的指令，并使用AdbShell对硬件按键进行模拟操作，以实现远程操作的目的；最后，根据iOS用户的真实需求定制相关交互控件，以提高用户的体验感。（2）屏幕共享功能：超声图像远程共享功能可将超声设备上的超声图像、相关参数精准传送至移动设备客户端，便于医师判断检查结果［3］。用视频接口MediaProjectionManager管理和获取超声屏幕信息，用MediaRecorder编码屏幕信息，并用WebSocket协议、实时流协议对检查图像、视频进行压缩、打包、发送处理，以实现实时图像传输处理的目的。（3）文件远程管理功能：患者、医护人员在移动设备客户端上登录账号即可取得超声设备的相关检查信息（病历、超声图像、视频），并可进行预览、下载、打印等操作，方便了医师和患者使用病历。在文件传输（FTP）协议服务器上逐步进行用户注册、账号验证登录、文件目录显示、文件预览、下载等项目检测。

1.2 系统组成模块

系统分为客户端与服务端。客户端为iPhone、iPad等移动设备，其能实时观察整个超声检查过程，并可检索患者以往的超声检查数据，同时客户端上有微信、支付宝支付接口，支持在线支付，便于患者快速支付相关检查费用。服务端为远程超声诊断系统，包括超声探头、超声发射模块、信号接收模块、数据处理模式、编码算法软件、超声主机软件、计算机主板、显示器、接口、远程传输、键盘开关电源等。在进行超声检查时，超声信号经发射模块传输到探头，超声探头回波会将信号经接收模块传输至数据处理模块，处理后的信号经接口模块传输至计算机主板，与此同时，超声主机软件也会利用显示器显示相关超声检查数据，并利用编码算法软件、远程传输模块把数据传至云服务器，使服务端与客户端交互。此外，整个超声远程操控系统均通过无线网络、有线网络、蓝牙等实现专网连接，既有利于保障数据传输的安全性，又可促进数据与后端云服务器的互动。

1.3 系统的安全措施

超声设备采集到的数据会立即储存到服务端的本地数据库中，以加密的方式保存。当网络通畅时，超声检查数据会同时传输至云端，并立即清空本地数据，可供有相应权限的用户经Web阅读数据。同时，服务端与客户端的交互使用了SSL加密传输形式，故在传输过程中数据是不可以被修改、盗取的。此外，服务端与客户端的网络传输通道是以Open VPN为基础所构建的VPN传输通道，能够确保数据的网络安全［4］；另外，在设计过程中为了保障用户的个人隐私以及数据的安全性，增加了账号管理体系，助用户的账号只可以在超声设备上注册，而且每个账号都有其相应的目录，只有在账号登录后用户方可阅读到病历、超声图像、视频等，有效保障了个人隐私，同时有利于提高系统数据安全性。

2 超声远程医疗操控软件的功能测试结果

2.1 遥控功能测试

客户端与服务端建立连接后，点击客户端上的音量调节键，服务端会出现相应的反应。经多次反复测试发现，客户端可远程控制超声设备服务端，而且输入模拟按键，发现模拟按键、控制信号的传递均有一定的延迟，延迟时间约为0.5s，但对软件整体操作无不良影响，稳定性较好。

2.2 屏幕共享功能测试

在实时流协议平台和WebSocket协议平台进行视频流接收测试，发现客户端、服务端的屏幕分辨力均较高；同时，对屏幕共享功能进行延迟测试。基于实施流协议的屏幕共享功能，由于在设计过程中较少对其进行优化，延迟时间为1～10s。基于WebSocket协议屏幕共享功能配有双缓冲区的优化显示，故其延迟时间只有0.5s，应用较为通畅。

2.3 远程文件管理功能测试

依次进行用户名注册、登录验证、文件目录显示、文件下载、预览等操作测试。在手机客户端页面上能够顺利、快速完成用户名、密码输入，并可应用密码显示按钮切换密码显示状态，当不选择密码显示时会出现“******”。当手机客户端与超声设备服务端连接后，手机屏幕会显示该用户的相关文件目录，当用户长按所选文件就会自动弹出对话框，用户可在该对话框中根据自身需要选择相应的操作，包括重命名、删除、移动、下载等选项。总之，对超声远程医疗操控软件进行相关功能的测试，证实该软件设计正确且具有一定的可靠性。

3 超声远程医疗操控软件的局限性及优化

当前，仅对超声远程医疗操控软件进行了初步研究。由于时间、实践能力等因素的影响，软件的设计仅限于在局域网范围内进行远程操作控制，且该软件应用分层网络协议进行交互、传输尚待改进。在今后的工作中还需进行以下操作：（1）扩大超声远程医疗的使用范围，使其能够由局域网扩展至广域网中；（2）对软件进行优化以进一步提高文件的传输质量及传输效率，同时进一步升级移动设备的硬件，以使客户端操作更为流畅；（3）当前的医疗超声设备与探头连接，会受到连线的限制使医师出诊携带不便利，故在今后研究中需进一步设计无线探头，摆脱连线的限制。