儲效付

摘要：我國弱視的檢出率為 3%-4%，且弱視人數(shù)呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，為廣大弱視群體提供適合、便捷的訓(xùn)練平臺成為迫切需要。文章在分析了我國弱視人群常規(guī)訓(xùn)練方式和流程的基礎(chǔ)上，把計算機技術(shù)和現(xiàn)代神經(jīng)生理學(xué)理論相結(jié)合，設(shè)計并開發(fā)了兒童弱視在線康復(fù)訓(xùn)練平臺，從而為檢查、診斷、治療、康復(fù)訓(xùn)練等各個視覺醫(yī)療環(huán)節(jié)提供科學(xué)高效的服務(wù)支持。

關(guān)鍵詞：兒童弱視；多媒體訓(xùn)練；游戲設(shè)計；診療輔助

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）06-0052-04

眼睛是人類重要的感覺器官，人類70%以上的信息都是通過眼睛獲得的。根據(jù)衛(wèi)生部、教育部的聯(lián)合調(diào)查，目前我國近視的患病率在普通人群中約為30%。學(xué)生近視發(fā)病率接近60% ，居世界第二位，人數(shù)居世界之首[1]。同時，準(zhǔn)分子激光眼科手術(shù)后的屈光問題約15%，雙眼視覺問題包括視覺疲勞等約為15%。我國弱視的檢出率為 3%-4%，且弱視人數(shù)也呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，其中弱視兒童超過2000萬，占兒童總?cè)藬?shù)的 5%-8%[2]。我國低視力人群超過1300萬，占視力殘疾6成以上，因此，弱視在線康復(fù)訓(xùn)練平臺也將具有龐大的用戶群。

本項目綜合應(yīng)用計算機多媒體技術(shù)、計算機數(shù)據(jù)庫技術(shù)、同時結(jié)合現(xiàn)代神經(jīng)生理學(xué)理論，實現(xiàn)從診斷治療、病歷數(shù)據(jù)記錄與分析到輔助決策等一體化功能。為檢查、診斷、治療、康復(fù)訓(xùn)練等各個視覺醫(yī)療環(huán)節(jié)提供科學(xué)高效的服務(wù)支持。

1研究意義

兒童自我辨識能力較差[3]，很多兒童有弱視情況，但自己并不知道，也無法準(zhǔn)確的與父母溝通。這種情況下，就會耽誤兒童弱視治療的最佳時機。基于以上存在的問題，本研究設(shè)計了兒童弱視在線康復(fù)訓(xùn)練平臺，兒童只要打開網(wǎng)站進行簡單的注冊，就可以檢查自己是否有弱視的情況，檢查之后可以進行相應(yīng)的訓(xùn)練。

2研究現(xiàn)狀

目前，眼科在線醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)主要是眼科診療信息服務(wù)網(wǎng)站，主要進行眼科醫(yī)療資源的整理、醫(yī)生信息的發(fā)布、眼疾的原理、預(yù)防以及治療等知識的傳播、門診就醫(yī)預(yù)約服務(wù)等；雖然這種類型的醫(yī)療信息網(wǎng)站已經(jīng)為用戶提供了較好的服務(wù)，但從市場需求的調(diào)查結(jié)果來看，目前視覺醫(yī)療服務(wù)仍然存在以下問題：

1）醫(yī)患信息交流方面：傳統(tǒng)的眼科診療采用面對面直接交流的方式，其優(yōu)點是信息傳遞直接有效，但缺點也很明顯，即受時間和空間的制約性強[4]。盡管許多大中型醫(yī)療機構(gòu)都實施了數(shù)字化醫(yī)院的建設(shè)，許多醫(yī)療信息都利用計算機技術(shù)進行管理。但這些技術(shù)僅在醫(yī)院內(nèi)部使用，并不對患者或者醫(yī)院之間進行共享，這仍舊無法根本改變患者獲取醫(yī)療信息的方式。同時，這些信息管理工具為了滿足醫(yī)院的整體需求，都設(shè)計成通用性強的系統(tǒng)，但就某一科目的專用性要求往往較少考慮，這不利于醫(yī)生診斷病情、制定醫(yī)療方案、評估治療效果。

2）診療輔助方面：目前眼科醫(yī)生對于病情的診斷主要通過對某些關(guān)鍵指標(biāo)的評估和分析，當(dāng)關(guān)鍵指標(biāo)出現(xiàn)異常并結(jié)合患者的行為表現(xiàn)即可對某些病情進行診斷[5]。但有些疾病，如弱視，其存在多項視功能的缺陷問題，且無器質(zhì)性疾病，發(fā)病原因又多樣性，只能通過“排除法”，在剔除一切其他疾病的可能后才確診為弱視，這就容易造成一些經(jīng)驗不足的醫(yī)生對弱視病情和病因的分析不夠徹底完整，直接影響到患者的治療和康復(fù)。

3）視覺訓(xùn)練方面：視覺訓(xùn)練不同于藥物和手術(shù)治療，其實施過程往往周期長、見效緩慢。很多患者在經(jīng)歷一段時間的訓(xùn)練后發(fā)現(xiàn)效果甚微便放棄治療。某些單眼治療往往需要進行健眼的遮蓋，長時間的遮蓋也會影響健眼的功能發(fā)育[6]。在實際弱視訓(xùn)練過程中，需要針對不同的病理設(shè)計不同訓(xùn)練方案，根據(jù)患者的視功能缺損程度、類型等因素來確定訓(xùn)練時間、訓(xùn)練難度、訓(xùn)練的視覺刺激參數(shù)。目前對于視覺訓(xùn)練方案的制定更多地依賴于醫(yī)生的經(jīng)驗，這就導(dǎo)致訓(xùn)練方案的有效性受主觀因素制約較強[7]。同時市場上的視覺訓(xùn)練產(chǎn)品只提供不同病理的訓(xùn)練內(nèi)容，并無針對患者具體病情制定的訓(xùn)練方案策略[8]。嚴(yán)重制約了視覺訓(xùn)練的效率。

基于以上問題，本文設(shè)計開發(fā)了基于 web 的視覺醫(yī)療信息集成、分析與訓(xùn)練系統(tǒng)，為用戶提供一個從醫(yī)療信息獲取到診療輔助支持的視覺醫(yī)療信息共享平臺，為檢查、診斷、治療、回訪等各個視覺醫(yī)療環(huán)節(jié)提供科學(xué)高效的服務(wù)支持，很好地解決目前醫(yī)患之間存在的上述問題。

3項目關(guān)鍵技術(shù)

3.1基于群體樣本統(tǒng)計的視功能缺損模式分析方法

目前對于視覺診斷方法主要還是采用個體指標(biāo)的分析，缺乏對群體樣本數(shù)據(jù)的分析。對大樣本的分析，能夠更為客觀有效地找到某一病癥的特點和發(fā)病規(guī)律，便于醫(yī)護人員更好地了解患者病情，更為有針對性地開展治療。因此，本文基于國內(nèi)外關(guān)于視覺功能群體數(shù)據(jù)分析方法的研究成果，結(jié)合本系統(tǒng)的實際需求，設(shè)計實現(xiàn)基于群體數(shù)據(jù)特征的視覺輔助分析方法。該分析方法主要包括：相關(guān)性分析、線性擬合、因子分析。

3.1.1相關(guān)性分析

相關(guān)分析用于分析不同對象之間是否存在某種依存關(guān)系，并對有依存關(guān)系的對象探討其相關(guān)程度以及相關(guān)方向。

3.1.2線性擬合

為了分析游標(biāo)視力、光柵視力、邊界對比敏感度和 Pelli-Robson 對比敏感度缺損隨視力缺損變化趨勢，將對視力與各個視功能的數(shù)據(jù)進行線性擬合，衡量指標(biāo)是擬合直線的斜率。

3.1.3因子分析

因子分析法是從變量內(nèi)部相關(guān)的依賴關(guān)系出發(fā)，把一些具有錯綜復(fù)雜關(guān)系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個綜合因子的一種多變量統(tǒng)計分析方法。它的基本思想是將觀測變量進行分類，將相關(guān)性較高，即聯(lián)系比較緊密的分在同一類中，而不同類變量之間的相關(guān)性則較低，那么每一類變量實際上就代表了一個基本結(jié)構(gòu)，即公共因子。

該分析方法將對 5 項單眼視功能（視力、游標(biāo)視力、光柵視力、邊界對比敏感度和Pelli-Robson 對比敏感度）進行因子分析，從中提取公因子，通過因子得分的比較觀察對不同病因的視功能缺損差異。

3.2基于時間-療效的弱視治療決策模型的設(shè)計

在實際弱視訓(xùn)練過程中，往往需要針對不同病理的弱視，設(shè)計不同訓(xùn)練方案，根據(jù)患者的弱視程度、弱視類型等主要因素來確定訓(xùn)練時間、訓(xùn)練難度、訓(xùn)練的空間頻率。目前詳細方案的制定更多地依賴于醫(yī)生的經(jīng)驗，這就導(dǎo)致訓(xùn)練方案的有效性主觀因素制約較強。針對以上問題，本項目建立了基于時間與療效的弱視訓(xùn)練方案優(yōu)化模型。根據(jù)電子病歷檔案中記錄的數(shù)據(jù)指標(biāo)，結(jié)合決策分析模型，為用戶提供最短時間內(nèi)最優(yōu)的治療方案的建議。

本決策模型包含兩個子模型：①以弱視類型為因變量，確定訓(xùn)練內(nèi)容及每個訓(xùn)練的實施時間；②以弱視程度為因變量，確定訓(xùn)練刺激物的初始空間頻率及任務(wù)難度。模型的總體框架圖如下：

4項目總體方案

4.1 系統(tǒng)總體框架

本項基于B/S模式實現(xiàn)整個系統(tǒng)功能，采用SSH2（Struts2 + Spring2 +Hibernate3）框架技術(shù)建立本系統(tǒng)的基本架構(gòu)。利用Flash動畫技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)基于眼-腦結(jié)合的視覺訓(xùn)練功能模塊。同時引入Ajax技術(shù)，解決前端應(yīng)用層與后端數(shù)據(jù)層之間的異步數(shù)據(jù)傳輸，在不影響用戶使用的同時完成信息在Flash的訓(xùn)練實施端與后臺決策支持層之間的動態(tài)交互，實現(xiàn)訓(xùn)練過程的自適應(yīng)調(diào)整與實時糾正，從而達到最佳的治療效果。

在系統(tǒng)模型層中，病歷信息庫包含患者的病歷信息，對病歷信息進行歸檔，并且訓(xùn)練方案也依賴于病歷信息。用戶信息庫包含的是用戶的基本信息，包括用戶名密碼以及姓名年齡性別等信息。訓(xùn)練信息包含的是患者訓(xùn)練后所得出的訓(xùn)練結(jié)果，包括訓(xùn)練時長、步長等，后期供系統(tǒng)進行實時調(diào)整訓(xùn)練計劃用。訓(xùn)練項目包含的是所有訓(xùn)練項目的信息，包括訓(xùn)練名稱、內(nèi)容以及涉及的訓(xùn)練方向等。訓(xùn)練方案包含訓(xùn)練哪些項目已經(jīng)訓(xùn)練的時間等，是系統(tǒng)最重要的庫。

中間組件層是本系統(tǒng)控制業(yè)務(wù)邏輯的層，包括與數(shù)據(jù)庫的交互、訓(xùn)練方案訓(xùn)練計劃的生成、訓(xùn)練信息的存儲與處理等。整個系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)邏輯全由此層來實現(xiàn)。功能表現(xiàn)層則是系統(tǒng)的整體應(yīng)用層，本系統(tǒng)通過對患者病歷信息和基本用戶信息的分析，結(jié)合實時糾正與自適應(yīng)技術(shù)得出與患者較適合的訓(xùn)練方案供患者訓(xùn)練，同時記錄患者的訓(xùn)練信息并對訓(xùn)練方案做出實時的變更與優(yōu)化，從而達到最佳的治療效果。

4.2系統(tǒng)功能

兒童弱視康復(fù)訓(xùn)練平臺主要分為四個模塊、提供三種功能：弱視訓(xùn)練模塊、近視訓(xùn)練模塊、雙眼視力訓(xùn)練模塊和用戶模塊。其中用戶模塊是用于用戶檢查后進行病情確認(rèn)，以及訓(xùn)練后的數(shù)據(jù)分析。

4.2.1弱視訓(xùn)練模塊

弱視訓(xùn)練模塊的整體布局如下圖：

弱視訓(xùn)練的布局分為兩個部分，左邊部分是對弱視的病理、常規(guī)的治療方法、常見的錯誤認(rèn)知的的說明。右側(cè)是游戲訓(xùn)練部分，針對登陸的用戶進行針對性的游戲訓(xùn)練。當(dāng)點擊右側(cè)訓(xùn)練部分的開始按鈕時，訓(xùn)練游戲全屏顯示。在全屏顯示的模式下，可以讓用戶更好的把自己的注意力集中在游戲本身，從而達到較好的訓(xùn)練效果。訓(xùn)練結(jié)束以后，系統(tǒng)會自動將用戶的得分記錄到用戶名稱下的數(shù)據(jù)庫中，同時轉(zhuǎn)交到用戶的個人頁面上，以統(tǒng)計圖形的形式反饋給用戶。

4.2.2 近視訓(xùn)練模塊

近視訓(xùn)練布局如下圖：

近視訓(xùn)練模塊的整體布局分為四個部分：每個部分有一個訓(xùn)練游戲，此處以第一個訓(xùn)練游戲為例，剩下的三個部分是三個不同功能的訓(xùn)練游戲。每一個部分分為兩個小欄目，上面是進行近視訓(xùn)練的游戲，下面是相對應(yīng)的訓(xùn)練游戲的說明以及相關(guān)的治療原理。點擊開始訓(xùn)練該訓(xùn)練游戲會以全屏的模式運行，這樣可以更容易的集中訓(xùn)練者的注意力，達到較好的訓(xùn)練效果。

4.2.3 雙眼視力訓(xùn)練模塊

雙眼視力訓(xùn)練模塊布局如下圖：

雙眼視力訓(xùn)練模塊的布局是縱向的四列，每一列分為文字描述部分和游戲訓(xùn)練部分。其中文字描述部分是對訓(xùn)練游戲操作的描述和相關(guān)治療的原理的詳細說明，這樣可以幫助訓(xùn)練者更快地進入角色。當(dāng)點開始按鈕時，整個游戲會突出到屏幕中央最上層顯示。這樣可以把整個屏幕的焦點集中到游戲上，從而減少無關(guān)因素對訓(xùn)練者的影響。

4.2.4 用戶模塊

用戶模塊是記錄用戶的個人信息和用戶的訓(xùn)練成績的模塊，在這里用戶可以了解自己的視力情況和訓(xùn)練情況。其中個人信息部分包括用戶的姓名、年齡、住址、郵箱等等，有利于對用戶的分類管理。訓(xùn)練成績部分是記錄用戶檢測視力的情況，以及各個階段訓(xùn)練成績的匯總分析。在這一部分，根據(jù)用戶檢測的視力值和最近階段的訓(xùn)練成績，系統(tǒng)自動推薦用戶較合適的訓(xùn)練。

4.3 訓(xùn)練游戲解析

目前，弱視兒童康復(fù)訓(xùn)練平臺共有九個康復(fù)訓(xùn)練游戲，所有康復(fù)訓(xùn)練游戲設(shè)計開發(fā)時都是根據(jù)最新的弱視理論研究成果，并添加提高兒童趣味性因素。限于篇幅大小，在這里僅舉一個例子——近視檢查（CAM刺激訓(xùn)練），進行說明。該游戲的界面如下圖所示：

近視檢查（CAM刺激訓(xùn)練）的訓(xùn)練過程如上圖，當(dāng)我們點擊圖一中的開始訓(xùn)練時，訓(xùn)練轉(zhuǎn)入到圖二的界面。在圖二的界面中有橫條圓形區(qū)域、散步在圓形區(qū)域中的紅點。在訓(xùn)練的過程中，訓(xùn)練者需要通過鼠標(biāo)點擊紅色的原點，同時橫條圓形區(qū)域會順時針勻速轉(zhuǎn)動。當(dāng)訓(xùn)練者選中原點時，被選中的原點會變成綠色。當(dāng)圖二中所有原點被選中時，就會出現(xiàn)以這些原點為邊界的動物圖形，同時記錄此時訓(xùn)練者的視力值。隨著訓(xùn)練的持續(xù)，原點會越來越小，原點個數(shù)也會越來越多，記錄訓(xùn)練者的視力值也會越來越高。最終訓(xùn)練者的視力值會被記錄到對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，作為訓(xùn)練者的初始視力值。

5結(jié)束語

兒童弱視康復(fù)訓(xùn)練平臺采用基于自適應(yīng)調(diào)控的視覺訓(xùn)練優(yōu)化技術(shù)，平臺搭建完成之后，平臺的框架無需改變。添加更多的Flash訓(xùn)練游戲，可以規(guī)?；瘜崿F(xiàn)?；趙eb平臺的康復(fù)訓(xùn)練平臺可以很好地解決醫(yī)生、患者時空分離的問題，有助改善現(xiàn)有的醫(yī)療結(jié)構(gòu)。大用戶群的存在，可以促進產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加速自主品牌的推廣，打破國外產(chǎn)品的壟斷。

兒童弱視康復(fù)訓(xùn)練平臺，只是專門針對弱視、近視、雙眼視力問題分離式的研究，并沒有研究弱視、近視、雙眼視力直接的聯(lián)系和影響。前期的理論研究大多數(shù)是文獻研究法，收集到的數(shù)據(jù)并非海量。后期需要針對性的收集用戶數(shù)據(jù)，進行分析研究。

目前，僅僅是采取專門刺激的方法來治療兒童弱視，多項研究表明這種方法是有效的。但是，弱視兒童康復(fù)的過程中是否有著反復(fù)的過程，或者康復(fù)之后是否復(fù)發(fā)?？祻?fù)之后，應(yīng)該采取什么樣的訓(xùn)練方法是康復(fù)后的弱視兒童保持良好的視力是值得我們深入研究的問題。

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