一种创新的基于智能手机的耳鼻内窥镜及其在移动健康和远程耳鼻喉科中的应用gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

电子卫生的定义是利用信息和通信技术支持卫生和与卫生有关的领域，包括卫生保健服务、卫生监测、卫生文献以及卫生教育、知识和研究[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba］．移动健康是一个用于医学和公共卫生实践的术语，由移动设备支持，如移动电话、智能手机、平板电脑和pda(个人数字助理)。移动医疗已成为电子医疗的一个细分领域[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba］．移动医疗正在挑战我们获取、传输、存储、处理和保护原始和处理数据的极限，以提供有意义的结果。移动医疗还支持在没有医生的情况下履行类似临床医生职责的卫生保健工作者，并帮助跟踪患者，这在过去可能是不可能的[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba2gydF4y2Ba］．在过去的几年中，移动电话技术领域取得了相当大的进步。据预测，到2017年，世界上的手机数量将超过人口数量。目前，世界上四分之三的人口拥有移动电话。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba4gydF4y2Ba］．全球有近50亿移动电话用户，研究人员正在意识到使用移动医疗技术(如智能手机)提供电子医疗服务的巨大潜力。移动医疗还可以通过传播临床更新、学习材料和提醒，支持卫生保健工作者的日常实践[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba]，特别是在服务不足的农村地区以及低收入和中等收入国家。随着智能手机技术的发展，移动医疗可以支持远程医疗领域的日常实践。gydF4y2Ba

远程医疗是一种能够在偏远地区的医疗保健提供者和农村地区的患者之间进行实时虚拟在线通信的技术。远程医疗有几种方式。就其最基本的形式而言，远程医疗类似于可视电话，由摄像机、监视器和麦克风组成，用于将视频和音频从一个地点传输给另一个地点的专家[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba］．这使得位于农村地区的初级保健医生能够与另一个偏远地点的专家详细讨论患者，以便提供诊断和治疗建议。根据世界卫生组织(世卫组织)的一份报告，远程医疗在农村地区或发展中国家特别有用，因为这些地区只有专家和专科医生才能获得服务。根据Vera-Domínguez J等人(2010)的说法，由病人所在地点的训练有素的技术人员使用远程医疗可以向专门研究该问题的医生提供信息——这可能是另一个遥远地点的转诊医院[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba］．远程耳鼻喉科学是指耳鼻喉和头颈外科专业的远程医疗。随着技术的进步，远程医疗治疗疾病的使用显著增加。耳朵、喉咙和鼻子的疾病是最常见的疾病之一，可以通过耳鼻喉科诊断和治疗。gydF4y2Ba

根据世卫组织关于慢性疾病预防的全球报告，慢性中耳炎是中低收入国家的主要慢性疾病之一[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba］．根据世卫组织的报告，按原因分类时，对2000年、2010年和2030年全球和区域死亡率和疾病负担的预测表明，听力损失预计将是高收入和中等收入国家的十大疾病负担原因之一[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba］．为了满足在全球卫生中提高人们对耳部和听力疾病认识的广泛需求，从而支持国际卫生政策和优先事项的设定，我们设计了一种创新设备，以帮助诊断远程医疗领域的慢性耳部疾病。gydF4y2Ba

本研究的动机是由Rubisky等人(2008)和世界卫生组织(WHO)发表的几份关于医疗保健技术的报告[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba-gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．根据世卫组织的报告，世界上大多数人口无法获得保健技术[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba，gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．例如，传统的耳鼻喉内窥镜(gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba)被广泛用于各种耳鼻疾病的诊断，但一次只能由一名医生使用。此外，医生在检查期间与另一名医生分享他或她的观察结果也是非常困难的。这一困难对于初级保健医生来说尤其如此，在检查过程中，很难准确地向某人描述鼓膜和外耳道的状况。传统的耳鼻咽喉视频内窥镜系统可以作为教学和远程医疗领域的替代工具。然而，由于成本高、维护困难、重量大，许多发展中国家也缺乏价格合理、可靠的耳鼻咽喉视频内窥镜系统。此外，尽管有耳鼻喉科视频内窥镜系统，这些系统往往是不充分的类型，没有功能，或由于缺乏训练有素的医生处理不当。根据世卫组织的报告，50%以上的医疗设备在发展中国家没有使用，因为它们过于复杂或年久失修，或由于缺乏训练有素的卫生工作者和维护。另一方面，移动电话(智能手机)的较低成本及其巨大的移动性吸引了更多能够负担得起并使用移动技术的人，即使在发展中国家也是如此。gydF4y2Ba12gydF4y2Ba］．随着电子健康技术的进步，智能手机在医学上的广泛应用也随着时间的推移而发展。本文介绍了一种创新设备，并讨论了智能手机如何用于耳鼻喉镜成像和图像管理，以及它在移动健康和远程耳鼻喉科中的应用。gydF4y2Ba

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方法gydF4y2Ba

设计一个特定的适配器设备gydF4y2Ba

基于智能手机的耳鼻内窥镜的关键概念是在智能手机的摄像头和耳鼻内窥镜之间建立连接。这个过程听起来很简单，但必须克服几个挑战。他们的目标是把智能手机变成耳鼻镜。在开发我们的移动医疗技术时，由于缺乏连接智能手机和耳鼻内窥镜的商业适配器，这项研究的技术部分具有挑战性。我们研究的挑战是需要创建一个特定的适配器和便携式光源。首先，我们设计了一个适配器，将耳鼻内镜的光学通道与智能手机的摄像头对齐，用于捕捉耳鼻内镜图像。对于基于智能手机的耳鼻内窥镜检查，我们设计了一个独特的适配器(gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba)连接耳鼻内窥镜与智能手机。gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba展示了耳鼻内窥镜和特定适配器的连接，我们称之为基于智能手机的耳鼻内窥镜。然而，如果没有便携式光源，基于智能手机的耳鼻内窥镜将无法工作。因此，我们设计了一种便携式光源，它是由商用电发光二极管(LED)手电筒改造而成的。设备外部LED光源由可充电电池供电。整个装置非常便于携带和操作。不需要额外的电源单元或电源插座。gydF4y2Ba

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诊断质量评价及其在远程医疗中的应用gydF4y2Ba

6名患者(#1、2、3、4、5和6)在台湾山区的一次人道任务中接受了测试。本研究只纳入了同意使用传统耳鼻内窥镜和基于智能手机的耳鼻内窥镜进行评估的患者。本研究获得所有婴儿父母的书面知情同意，所有程序均经高雄退伍军人总医院研究伦理委员会批准。来自台湾某三级医疗中心的三位专业耳鼻喉科远程会诊医师参与研究。在本研究中，所有耳鼻镜图像(gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)是用智能手机(三星，Galaxy Note II)拍摄的，内置800万像素摄像头，具有自动对焦、微距模式和变焦功能。使用免费的基于web的实时通信应用平台(谷歌Plus Hangouts)通过第三代网络传输耳鼻镜图像。为三位远程顾问提供了互联网连接。其中两名远程顾问使用一台配有14英寸液晶显示器的笔记本电脑(索尼、VAIO和宏碁V5 Ultrabook)，另一名远程顾问使用一台配有10英寸液晶显示器的平板电脑(苹果，第三代iPad)。gydF4y2Ba

从高雄退伍军人总医院的六名患者(#1、2、3、4、5和6)获得六种类型的临床耳鼻镜图像。同一位耳鼻喉科医生使用传统的耳鼻喉内窥镜进行了面对面的诊断。在远程现场进行面对面诊断后，不涉及相关临床情况细节的原始数据通过3G网络传输给远程会诊人员进行初步远程诊断。三位远程会诊医生(医生A、B和c)首先回顾了临床图像并报告了他们的主要远程诊断。所有远程会诊医师各自独立地回顾病例，并使用实时通信平台直接回应他们的主要远程诊断。gydF4y2Ba

在第一次远程诊断后，将患者的临床情况提供给每一位远程会诊人员。随后，进行了第二次远程诊断。三名远程会诊医师被要求在第一次和第二次远程诊断中为每个病例提供特定的远程诊断(例如，急性中耳炎，鼓膜穿孔)，只有一次远程诊断被接受。将远程诊断与面对面诊断进行了比较。面对面的诊断被认为是正确的诊断。诊断一致性定义为远程诊断和面对面诊断的一致性。三位远程咨询师还被要求用以下尺度来判断每张图像的质量:差、一般和好。影像质量由三位远程会诊医师主观上判断。这项研究值得注意的一个局限性是样本量不够大。为了有效地开发该工具用于临床，需要对更大系列的病例进行额外的研究，以确认图像质量对移动医疗远程诊断的影响。 Further larger series studies will be performed in the near future.

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结果gydF4y2Ba

本研究使用基于智能手机的耳鼻内窥镜在六种情况下获得的临床耳鼻内窥镜图像(gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba)．三位远程会诊人员回顾了六种情况并进行了远程诊断。同一位耳鼻喉科医生使用传统的耳鼻内窥镜对每个病例进行面对面诊断。面对面的诊断被认为是正确的诊断。与面对面诊断相比，三位远程会诊师的远程诊断正确率分别为83%(5/6)、100%(6/6)和100%(6/6)。在提供患者的临床信息后，由三位远程会诊师进行的第二次远程诊断为100%(6/6)、100%(6/6)和100%(6/6)正确。在一个病例中，鼓膜萎缩疤痕由于图像质量差被过度诊断为鼓膜穿孔。图像质量差被定义为严重的清晰度或颜色精度损失，并伴有伪影(失真)。良好的图像质量被定义为轻微的清晰度或颜色精度损失，并且没有伪影。良好的图像质量被定义为没有清晰度或颜色精度的损失，并且没有伪影。 Sharpness is affected by the lens of the smartphone (manufacturing quality, focal length). In this study, loss of sharpness was affected by camera shake due to the device being too light to hold steadily. It is worth noting that digital images from many smartphone cameras will sometimes lose the accuracy in color saturation due to the basic physical limitation of the lens. Further, a smartphone’s digital camera lens converts light into electricity and then that electricity is converted into pixels. The ability of the smartphone’s sensor chips to handle these conversions is not as good as a traditional digital camera. As such, the digital noise is higher in smartphones compared to traditional digital cameras. In our study, the quality of the images was judged as poor for 1 case (17%), fair for 2 cases (33%), and good for 4 cases (50%).

讨论gydF4y2Ba

主要研究结果gydF4y2Ba

我们的研究探讨了使用基于智能手机的耳鼻内窥镜进行耳鼻病变远程会诊的可行性。使用最新一代智能手机拍摄的临床照片非常出色。事实上，新一代智能手机内置的自动对焦摄像头的高分辨率解决了之前报道中发现的图像质量问题[gydF4y2Ba13gydF4y2Ba，gydF4y2Ba14gydF4y2Ba］．这些设备产生了gydF4y2Ba完整的gydF4y2Ba1080像素gydF4y2Ba高清视频图像。gydF4y2Ba然而，使用智能手机拍摄的图像并不完美——我们的远程咨询师认为大约17%的图像质量较差。图像质量差被定义为低清晰度、失焦、颜色不准确和有伪影。重要的是要记住，智能手机首先是手机，然后是电脑，还有相机。与相机不同，智能手机没有很好的防抖功能。此外，设备的重量很轻，很难保持稳定。虽然图像质量并不完美，但在提供患者的临床信息后，三位远程会诊人员仍然获得了100%的正确远程诊断。然而，还需要对更多的病例进行进一步的研究，以确认图像质量对移动医疗远程诊断的影响。gydF4y2Ba

必须强调的是，临床信息最初并没有提供给远程会诊人员。为了测试该设备制定远程诊断的实际能力，最初只提供了临床图像。我们的一个病人有一个萎缩的耳膜疤痕。她有外伤性耳膜穿孔的病史。鼓膜萎缩性瘢痕可以通过气动耳镜和临床资料进行诊断。在没有最重要的临床信息和相关病史的情况下，我们的一位远程会诊医生在初次远程诊断时过度诊断。这一结果可以解释为，在某些情况下，仅使用图像不足以实现正确的诊断。远程诊断的正确率不是单一因素造成的。远程诊断的质量是通过临床图像的质量、伴随的临床信息和远程会诊的经验来确定的。gydF4y2Ba

在发展中国家，耳鼻疾病负担的绝大部分是由一些常见的可治疗疾病造成的，如慢性中耳炎、过敏性鼻炎、急性中耳炎和听力障碍。这些发展中国家对耳鼻喉科医生的需求很大。这些耳朵和鼻子疾病大多是容易治疗的咨询耳鼻喉科专家。在移动保健技术的帮助下，大多数耳鼻喉科疾病都可以在远程会诊人员进行远程诊断后在地方保健单位进行管理。根据Haegen TW的报告(2004)，远程耳鼻喉科导致22.7%的会诊回避。只有13.0%的患者需要传统的面对面耳鼻喉科会诊。这些研究证明了远程耳鼻喉科功能在一般耳鼻喉科设置的能力。对于远程耳鼻喉科，需要适当的设备来正确传输视听数据，以便耳鼻喉科专家和听力学家在检查和治疗患者时能够受益于这些数据。此外，远程耳鼻喉科的应用可帮助患者减少治疗费用，并更有效地评估其治疗情况[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba，gydF4y2Ba16gydF4y2Ba］．移动医疗的可能贡献可以为发展中国家的个人和社区带来巨大的健康收益。gydF4y2Ba

新的急性中耳炎治疗指南强调意识。美国儿科学会发布了新的2013年急性中耳炎管理指南，为限制不必要的抗生素处方提供了更严格的标准，并建议对复发性感染的儿童不进行预防性抗生素治疗[gydF4y2Ba17gydF4y2Ba］．根据新的指导方针，约70%患有耳部感染的儿童在三天内自行好转，80%在一周内自行好转[gydF4y2Ba17gydF4y2Ba］．在学龄前儿童中过度使用抗生素治疗耳部感染可能会导致抗生素耐药性，并在美国造成了数百万次不必要的访问和抗生素处方。目前，医生用耳鼻喉内窥镜检查耳膜来诊断耳部感染。随着移动医疗技术的进步，初级保健将能够通过基于智能手机的耳鼻内窥镜拍照，通过将数字图像发送给远程耳鼻喉科医生，可以进行远程诊断。基于智能手机的耳鼻内窥镜非常容易操作。甚至父母也可以在没有医生帮助的情况下记录临床图像。患者不可能每天去门诊接受耳鼻喉科医生的耳科检查，看看他们的耳膜状况是否有所改善。然而，父母可以每天在家使用这些设备拍摄临床图像。基于智能手机的耳鼻内窥镜有可能改变医生过度使用抗生素治疗耳部感染的实践模式。目前，耳鼻喉科医生可以等待，看看孩子的感染是否有所改善，或者在从父母那里获得一系列临床图像后，是否需要抗生素治疗。gydF4y2Ba

为发达国家设计的技术往往与发展中国家的基础设施、习惯和文化不兼容。因此，本地用户必须自行开发电子健康技术[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，gydF4y2Ba5gydF4y2Ba］．基于智能手机的耳鼻内窥镜的开发可能会解决这个问题。我们基于智能手机的耳鼻内窥镜的完整单元非常便携，易于操作。不需要额外的电源单元或电源插座，这在缺乏电源供应的发展中国家非常方便。该设备可以被带到患者那里使用，而不是将患者带到设备前进行检查。该设备最令人印象深刻的元素之一是，它可以用于远程医疗领域的医疗应用。通过网络连接，该设备可以为全球偏远地区的医生提供良好的诊断工具。与传统耳鼻内窥镜相比，该设备提供了更高的放大倍率，使其更容易看到耳道和鼓膜。该设备在将图像传输到另一台智能手机、笔记本电脑、平板电脑或个人电脑(gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba)通过免费的基于网络的实时通信应用平台(iOS系统中的FaceTime或Android系统中的谷歌Plus Hangouts)，为增强学习和决策提供了更好的视角。它可以用于日常门诊实践，向病人演示耳鼻喉疾病的临床症状，甚至可以教授学生和年轻的居民。甚至患者或父母自己也可以监测耳朵状况的变化，使用这些设备捕捉病变的图像，并以数字方式发送图像。现时广泛使用的流动技术[gydF4y2Ba18gydF4y2Ba]，在没有任何额外的耳鼻咽喉视频内窥镜系统的情况下，可以显著提高诊断质量，降低额外成本。gydF4y2Ba

我们的特定适配器设备的成本不到350美元。在我们的研究中，我们使用了翻新的智能手机，大约300美元。一个由商用LED手电筒改装而成的便携式光源大约40美元，适配器盒大约10美元。该设备几乎不需要额外的设备，是一种具有成本效益的基于智能手机的耳鼻内窥镜。gydF4y2Ba

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结论gydF4y2Ba

发展中国家和农村地区缺乏医疗设施。先进的诊断工具非常罕见，而且往往没有专科医生为这些偏远地区提供服务。根据世界银行(World Bank)最近的一份报告，发展中国家的移动电话使用量已经超过了发达地区，这在技术方面是一个令人惊讶的转折。大多数孤立的医生与遥远的转诊中心或医院之间的联系也越来越紧密。因此，基于智能手机的耳鼻内窥镜有可能成为每个人都可以轻松应用的工具，并成为加强耳鼻疾病自我监测的新方法，特别是在发展中国家。gydF4y2Ba

目前的工作是在耳鼻喉科领域使用智能手机进行远程医疗领域移动保健的首次研究。基于智能手机的耳鼻内窥镜在移动健康和远程耳鼻喉科领域的应用还需要更多前瞻性、随机的临床研究。gydF4y2Ba