隨著智能手機的出現,手機的功能日益豐富,軟件、硬件、配件功能不斷增強,在人們日常生活中發揮的作用也愈加重要。作為一種新的醫療模式,手機醫學順應而生,在輔助醫療診斷、重大疾病檢測與篩查,以及資源有限地區實施基本醫療保障等方面具有深遠影響,因此其相關科學和技術問題日益受到國內外關注。本文綜述了智能手機在醫學診斷應用中的最新進展,以期拓展手機醫學為全民提供醫療服務的應用領域,促進我國醫療衛生信息化事業的發展,引領我國進入一個新的醫療保健時代。
引用本文： 王琳, 胡杰, 李菲, 隗慧林, 李英, 盧天健, 王書崎, 徐峰. 智能手機在現代醫學應用中的最新進展. 生物醫學工程學雜志, 2014, 31(1): 222-227. doi: 10.7507/1001-5515.20140042 復制
引言
作為一種可隨身攜帶的基本通訊工具，手機的重要性日益凸顯，近年來的發展勢頭十分迅猛，在日常生活中廣泛普及：國際電信聯盟(International Telecommunication Union,ITU)的最新統計數據顯示，截至2011年底，全球手機注冊用戶約為60億，占世界人口86%[1]。特別是融合了大量先進技術(如互聯網、個人電腦、攝像頭、娛樂終端等綜合電子設備)的智能手機(smart phone)，憑借其移動性和便攜性等特點，可真正意義上實現人人擁有、隨時隨地網絡在線[2]。除了在信息傳輸系統中處于核心地位外，手機還兼有錄音和攝像功能，不少新興產業正逐步聚焦手機，手機醫學逐漸步入人們的視野，在世界范圍內的應用也越來越廣泛[2-4]。
手機醫學是順應社會生活節奏日益加快的趨勢而出現的一種嶄新的醫療模式。若能充分發掘手機圖像、音頻和視頻等數據采集、處理和傳輸，以及便于與其他試驗裝置聯用等功能，將其應用于家庭、社區以及偏遠地區的醫療診斷和衛生保健，必將為我國醫療行業發展注入新的活力與動力。本文概括總結智能手機及其在醫療診斷、遠程醫療和醫療教育中的應用，展望其應用前景，以期使人們在將來的日常生活中可以通過手機更加快速、方便地掌握自身的健康狀況，更重要的是為促進我國醫療衛生信息化事業盡早跨入世界先進水平的行列提供新的思路。
1 智能手機與醫療診斷
手機(亦稱移動電話)1973年誕生于美國摩托羅拉公司，1983年開始商業化，1997年始出現智能手機概念。相對于傳統手機，智能手機的最大特點是更像個人電腦，擁有開放的操作系統，可以支持用戶安裝相應的硬件和軟件，以擴展其功能和應用；而傳統手機不能或只能安裝一些JAVA軟件，在操作界面、執行效率、系統管理和功能用途等方面都比智能手機差很多。智能手機可支持無線上網，擁有獨立的處理器，極大地方便了用戶獲取和處理數據信息；除了擁有傳統手機的語音和短信功能外，還可通過內置傳感器(如攝像頭和錄音機)采集圖像、音頻和視頻數據，并提供數據處理、顯示以及高速無線數據傳輸(如藍牙、Wi-Fi)等功能。此外，智能手機還可通過接口等方式與其他數據采集和處理等外源設備相連，如通過USB數據線與顯微鏡和超聲探頭相連，實現顯微成像和超聲檢查。隨著前端便攜式信息采集技術的進步、手機數據處理與存儲能力的提高以及高速手機網絡的普及，智能手機無疑將為醫學診斷提供技術支持[4]，而且其功能還可不斷擴展，醫學應用前景將十分廣闊。
目前，臨床醫學診斷主要基于生化檢驗和醫學成像；其中醫學成像作為醫療診斷的主要依據之一，在醫學診斷中發揮著重要作用。目前臨床中典型的成像技術包括X射線、CT、核磁共振、超聲、核醫學、各種顯微和窺鏡圖像等[5]，但這些傳統成像系統設備的操作復雜且成本高昂，致使其應用受限[6]。據世界衛生組織報告，由于有些成像裝置過于高端，儀器維修困難和醫護人員培訓不足，發展中國家進口的醫療設備中，50%以上的醫療設備常處于閑置[7]。在某些偏遠地區，由于檢測設備攜帶不方便，操作人員缺乏有效培訓，導致傳統影像設備不能夠物盡其用[7]。此外，在很多發展中國家，優秀的醫務工作者和完善的醫療設施相對集中分布在中心城區，而在偏遠地區，由于交通、通訊、醫療等基礎設施相對落后，容易造成患者的就診困難，及與醫務工作者之間的溝通障礙[8]。解決該問題的一種方法是降低醫療設備的成本和操作程序，使其操作更簡單、更易普及；另一種方法則是利用便捷式設備進行數據簡易采集，并將采集的信息快速傳送給醫療中心的醫務人員，從而實現實時遠程診斷。智能手機的出現為上述兩種方法的實現提供了極大的便利，在發展中國家和資源有限地區影像學檢查領域中的應用備受關注。智能手機不僅可獲取高分辨圖像，還可采集音頻和高清視頻，并可借助軟件在手機上完成數據分析和傳輸，無論是對很多疾病發病征兆的早期預見、病情發展的實時監測，還是對疾病的防治與即時診治均具有重要的指導意義。此外，在手機信息采集、處理和傳遞等基礎上，科研工作者通過不斷加強手機的軟硬件及聯用裝置的功能，使其成為一個小型的醫療設備，充分發揮其在醫學檢測和即時診斷(point-of-care testing，POCT)等方面的作用，并在此基礎上逐步形成了手機醫學。
2 智能手機在醫療診斷中的應用
目前，家庭、社區和偏遠地區往往有手機信號覆蓋，如果使用大眾隨身攜帶的手機進行醫學診斷和遠程醫學分析，不僅成本低廉，操作簡單，應用前景也非常廣闊，避免了大型貴重醫療檢測儀器設備難以攜帶的弊端。根據智能手機在醫學診療服務中的應用，可分為手機直接檢測、手機間接檢測(聯用其他診療設備)(見表 1)。本文重點介紹智能手機在醫學診療服務中的職能，并總結其近年來在醫療領域中的應用。
表1
智能手機在醫療領域中的應用
Table1.
A summary of smart phone applications in medicine
2.1 手機直接檢測
目前，智能手機已被直接應用于檢測人體一些重要的生理參數，相關研究人員正通過開發相應的軟件，或者增強手機配件的功能，進一步實現利用智能手機進行臨床檢測的目的。
王昊等[
唐艷等[11]結合動態心電圖技術和通用分組無線業務(General Packet Radio Service,GPRS)系統標準提出利用無線網絡對傳輸的信號進行處理，從而實現了24 h不間斷地對患者進行心電監護。新加坡Ephone公司推出的EPI Life手機(內置心電圖監測裝置)僅需30 s便可完成一次心電圖檢測，該檢測結果可及時發送給該公司的健康中心，并可隨時隨地在線訪問，以了解手機用戶的健康狀況[12]。德州達拉斯大學的研究人員采用一種可以產生太赫茲電磁波的方法開發了一種新的成像技術，將其與CMOS芯片聯合，再同接收器一起安置于手機之上，這種新的成像系統可讓手機透視墻壁、木材，甚至皮膚，從而可對骨骼成像[13]，該技術在不久的將來還有望用于癌癥檢測。
伴隨著手機醫學的發展，一些多功能傳感器(如溫度、壓力等傳感器)被附加到手機上，做成手機溫度計、手機聽診器等，以便獲取可應用于臨床診斷的多項指標[14]。Scully等[15]通過手機記錄和分析指尖顏色信號變化，驗證了其監測多種生理指標的可行性：采用手機攝像頭記錄一段放松狀態下左手食指指尖的視頻，通過Matlab軟件對數據進行分析，從而提取呼吸頻率、心率R-R間隔以及血氧飽和度等生命體征信息。由于手機拍攝的視頻顯示出手指顏色信號隨時間的變化，可通過對信號最高峰的檢測計算出心率。同時，結果顯示在失血嚴重時信號強度改變較大，從而為手機檢測嚴重失血提供了基礎。目前，該技術的數據處理分析過程仍然基于電腦，考慮到手機處理器的功能和能力，未來完全可以基于手機實現。
此外，可利用植入加速度感應器、振動傳感器以及角度傳感器的智能手機開展運動功能(或障礙)檢測[6]，并通過助力器械與裝置操控手機集成控制器，輔助肢體殘疾人的生活與康復[16]。由此可見，采用手機對生命體征和重要生理參數進行監測，不僅對手機用戶的日常衛生保健有極大幫助，方便用戶及時了解自身健康狀況，還有利于醫務工作者及時獲悉患者病情，便于疾病的預防和診斷。
2.2 手機間接檢測
除了內置傳感器外，手機還可與其他試驗裝置，如傳感器、顯微鏡、分光光度計[17]、超聲探頭[18]以及微流體裝置[17]等聯用實現間接檢測。這種方法一般通過外源設備收集測試者相應的生物信息，然后通過手機進行處理或通過網絡直接發送給醫生或者專家系統數據庫，從而實現疾病的早期診斷，進而采取有效的防治措施。
2.2.1 手機聯合傳感器
美國HealthPia公司開發出一個小型血糖檢測裝置，由試紙傳感器、模擬電路、微控制器單元、通訊界面及手機輸入/輸出組成：將試紙條插入手機后，該裝置的信息即可全部呈現在手機上，構成血糖手機--GlucoPhoneTM[19]。針對一種常見慢性青少年疾病(1型糖尿病)，Carroll等[20-21]就利用GlucoPhoneTM手機對青少年糖尿病患者進行監控的可行性展開了研究，結果表明該手機是一個有效的監控工具。荷蘭的三家公司聯合開發了一款基于手機的心電圖儀，由一個可穿戴的無線心電圖傳感器和nRF24L01無線收發器構成。利用這種傳感器收集人體生物電信號并經過微處理器處理后，通過低功耗的nRF24L01無線收發器，將信號傳輸到Android手機miniSD插槽上的模塊，再通過3G或者Wi-Fi直接傳送到醫院甚至社交網站上，由此實現動態心電圖數據的實時監測和信息傳輸[22]。Iwamoto等[23]將手機與心電圖記錄儀和加速儀組合成一個檢測系統，該系統利用固定在患者胸部的三個電極，記錄、存儲患者的心電圖，然后通過手機傳送至醫院的服務器。即使不在醫院，醫務工作者也可通過手機下載患者的心電圖信息進行診斷。針對手機檢測裝置對老年人的實用性和可行性，Ehmen等[24]比較了四種不同的檢測裝置，結果表明大部分受試者接受基于手機的心電圖診斷，但由于測試的準備過程較長，難以滿足臨床診療的需求，還需對該技術進行改進和完善。此外，在音頻信號檢測方面，研究者也進行了相關探索。例如，心音是評估心臟功能狀態最基本的參數之一，王海濱等[25]開發的基于聽診器的心音解析系統可用于居家心臟狀況檢測，目前有望在智能手機上實現分析。李建銀[26]綜合心音傳感器和藍牙通訊技術，設計出一個心音采集系統，通過藍牙模塊無線傳輸將檢測結果發送到智能手機上，進而在智能手機上實現了心音實時采集和保存，對于心血管患者的治療選擇、病理生理狀態的判斷以及醫生的研究都提供了很有價值的資料。澳大利亞墨爾本大學的研究團隊開發了用于智能手機的云應用--StethoCloud，可在沒有醫生參與的情況下通過檢測呼吸頻率，輔助用戶診斷肺炎。使用StethoCloud時，用戶只需將小麥克風一端插入智能手機的音頻輸入，另一端則像聽診器一樣放置于人體上。當該程序記錄了足夠的關于呼吸頻率的音頻信息，該信息被發送到服務器上過濾噪音和分析數據，診斷結果和治療建議會及時反饋到用戶手機上[27]。
2.2.2 手機聯合顯微鏡
Breslauer等[28]利用普通的顯微鏡(放大倍數和分辨率可由不同的物鏡進行調節)開發出了手機光學顯微鏡,在明場下可對惡性瘧原蟲感染的紅細胞和鐮刀形紅細胞成像，并在LED光激發下對結核分枝桿菌感染的痰標本進行熒光成像，其空間分辨率約為1.2 μm，可滿足檢測血細胞和微生物形態所需；通過影像分析軟件，還可進一步實現肺結核樣本的自動細菌計數。Smith等[17]設計了兩個附加裝置，將手機的內置鏡頭和成像元件轉化為350倍顯微鏡和可見光分光光度計：該顯微鏡模式無需影像處理技術，視野范圍約為150 μm×150 μm；通過記錄多張不同焦平面的相片及其輪廓，利用多聚焦圖像融合算法對圖像進行后處理，可將視野擴大為350 μm×350 μm。采用該手機顯微鏡對染色處理前后的血液涂片進行成像，所得影像結果與光學顯微鏡結果相近；進一步利用軟件對細胞進行自動計數，準確度達97%，表明可將該手機應用于臨床病理學診斷。此外，還可在手機鏡頭上附加一套光柵和準直管，使其具有分光光度計的功能，檢測帶寬為300 nm，分辨率約10 nm。雖然其檢測范圍和分辨率均低于傳統分光光度計，但在10 nm分辨率條件下，可利用該系統針對多種目標物，快速收集信噪比和分辨率均可靠的數據，并且其檢測結果與USB4000光度計結果相一致。在此基礎上，縮小狹縫尺寸可將分辨率提高至5 nm，進一步提高其檢測準確性。
2.2.3 手機聯合微流體芯片
Zhu等[29]將一個微型、低成本的光流體芯片安置于手機相機鏡頭處，當樣本流過芯片上的微通道時，發光二極管激發將激發其中熒光標記的顆粒或者細胞，該信號隨后被手機記錄并處理，從而實現基于熒光的流式顆粒和細胞計數。同年，美國加州大學洛杉磯分校的研究人員開發了第一個基于手機快速檢測和診斷瘧疾的生物傳感器，為手機醫學檢測傳染性疾病提供了新的思路。該生物傳感器包含兩個部分--循環電路板和微流體芯片，微流體芯片與循環電路板相連，循環電路板則通過USB接口與手機相連。循環電路板包含檢測所需的電子組件，并將數據傳輸給手機[30]。Wang等[31]開發出一種ELISA微流體芯片，該芯片可檢測臨床尿樣中的卵巢癌生物標記物HE4，并用手機取代傳統的分光光度計對結果進行分析，為利用手機進行卵巢癌臨床診斷提供了一種準確、可靠、便捷、經濟的方法。
2.2.4 手機聯合超聲成像系統
Mobisante公司研發了一種基于智能手機的超聲成像系統，由帶有USB接口的智能手機、超聲探頭和無線連接裝置組成，在手機上即可實現超聲檢測[32]。該裝置易于操作，基層醫務工作者能夠很快學會并掌握如何獲取高質量的超聲圖像，具有成本低和便攜等特性。此外，當檢測結果難以判定時，可利用手機將超聲圖像發送給更高級別醫生協助診斷。目前，這種智能手機已通過美國食品和藥物管理局(FDA)認證并上市，它不僅適用于心臟科和婦產科，還適用于醫療保健篩查，也可作為發達國家和地區的臨床附加設備。
因此，以手機為載體的輔助診斷技術，給出了一種通過多種信息載體(圖像、音頻和視頻等)實現醫學信息采集、處理、存儲和管理等綜合方案。它通過與其他試驗裝置組裝成不同的檢測系統，填補了一些醫學診療技術的不足，特別是可以滿足醫療資源匱乏地區的診斷需求。
3 總結和展望
伴隨著智能手機的出現及其在現代醫學中的應用，誕生了一種嶄新的、具有廣闊應用前景的手機醫療診斷模式。利用配備更高像素、更專業的微距鏡頭及更大屏幕液晶顯示器的智能手機，可獲取和顯示更清晰的臨床照片；與此同時，智能手機操作簡單，與計算機相比，有著無可比擬的便攜性和移動性，其價格也越來越便宜，已經實現了在世界范圍內的廣泛普及。因此，智能手機的快速發展以及相關應用程序和外圍設備的不斷開發，為手機醫學帶來前所未有的機遇，尤其對實現及時診斷和提高資源有限地區的醫療水平具有重大意義。但是，手機醫學仍處于發展的初級階段，在信號采集、處理和傳輸等方面均存在著諸多挑戰。在信號采集方面，目前用于檢測的程序其應用數目和功能均有限，能整合于手機的檢測用傳感器還亟待開發；而外接其他裝置的方式又在很大程度上限制了它的推廣和應用。此外，目前采集的信號還相對單一，主要集中于圖像信息的獲取，對于音頻信息的采集和應用還寥寥無幾。在信號處理方面，智能手機與計算機相比，其功能還較為簡單，難以完成復雜的數據分析；而且，不同手機硬件和軟件開發商推出的產品不盡相同，使得數據處理的結果參差不齊。在信號傳輸方面，首先存在手機和信號采集裝置(傳感器、顯微鏡等)接口兼容性問題，其次是信號對外(信息處理中心或醫務工作站)傳輸的速度和安全(隱私)問題。此外，針對手機醫學的隨機、對照、重復臨床試驗也有待展開，以評估其可行性和可靠性。
作為未來醫療診斷發展的一個必然趨勢，手機醫學已經取得了迅速的發展。隨著手機醫學的不斷完善及應用范圍的不斷拓展，可以預見手機醫學必將在臨床診療中占據重要的地位，并引領全球社會進入一個新的醫療保健時代。
引言
作為一種可隨身攜帶的基本通訊工具，手機的重要性日益凸顯，近年來的發展勢頭十分迅猛，在日常生活中廣泛普及：國際電信聯盟(International Telecommunication Union,ITU)的最新統計數據顯示，截至2011年底，全球手機注冊用戶約為60億，占世界人口86%[1]。特別是融合了大量先進技術(如互聯網、個人電腦、攝像頭、娛樂終端等綜合電子設備)的智能手機(smart phone)，憑借其移動性和便攜性等特點，可真正意義上實現人人擁有、隨時隨地網絡在線[2]。除了在信息傳輸系統中處于核心地位外，手機還兼有錄音和攝像功能，不少新興產業正逐步聚焦手機，手機醫學逐漸步入人們的視野，在世界范圍內的應用也越來越廣泛[2-4]。
手機醫學是順應社會生活節奏日益加快的趨勢而出現的一種嶄新的醫療模式。若能充分發掘手機圖像、音頻和視頻等數據采集、處理和傳輸，以及便于與其他試驗裝置聯用等功能，將其應用于家庭、社區以及偏遠地區的醫療診斷和衛生保健，必將為我國醫療行業發展注入新的活力與動力。本文概括總結智能手機及其在醫療診斷、遠程醫療和醫療教育中的應用，展望其應用前景，以期使人們在將來的日常生活中可以通過手機更加快速、方便地掌握自身的健康狀況，更重要的是為促進我國醫療衛生信息化事業盡早跨入世界先進水平的行列提供新的思路。
1 智能手機與醫療診斷
手機(亦稱移動電話)1973年誕生于美國摩托羅拉公司，1983年開始商業化，1997年始出現智能手機概念。相對于傳統手機，智能手機的最大特點是更像個人電腦，擁有開放的操作系統，可以支持用戶安裝相應的硬件和軟件，以擴展其功能和應用；而傳統手機不能或只能安裝一些JAVA軟件，在操作界面、執行效率、系統管理和功能用途等方面都比智能手機差很多。智能手機可支持無線上網，擁有獨立的處理器，極大地方便了用戶獲取和處理數據信息；除了擁有傳統手機的語音和短信功能外，還可通過內置傳感器(如攝像頭和錄音機)采集圖像、音頻和視頻數據，并提供數據處理、顯示以及高速無線數據傳輸(如藍牙、Wi-Fi)等功能。此外，智能手機還可通過接口等方式與其他數據采集和處理等外源設備相連，如通過USB數據線與顯微鏡和超聲探頭相連，實現顯微成像和超聲檢查。隨著前端便攜式信息采集技術的進步、手機數據處理與存儲能力的提高以及高速手機網絡的普及，智能手機無疑將為醫學診斷提供技術支持[4]，而且其功能還可不斷擴展，醫學應用前景將十分廣闊。
目前，臨床醫學診斷主要基于生化檢驗和醫學成像；其中醫學成像作為醫療診斷的主要依據之一，在醫學診斷中發揮著重要作用。目前臨床中典型的成像技術包括X射線、CT、核磁共振、超聲、核醫學、各種顯微和窺鏡圖像等[5]，但這些傳統成像系統設備的操作復雜且成本高昂，致使其應用受限[6]。據世界衛生組織報告，由于有些成像裝置過于高端，儀器維修困難和醫護人員培訓不足，發展中國家進口的醫療設備中，50%以上的醫療設備常處于閑置[7]。在某些偏遠地區，由于檢測設備攜帶不方便，操作人員缺乏有效培訓，導致傳統影像設備不能夠物盡其用[7]。此外，在很多發展中國家，優秀的醫務工作者和完善的醫療設施相對集中分布在中心城區，而在偏遠地區，由于交通、通訊、醫療等基礎設施相對落后，容易造成患者的就診困難，及與醫務工作者之間的溝通障礙[8]。解決該問題的一種方法是降低醫療設備的成本和操作程序，使其操作更簡單、更易普及；另一種方法則是利用便捷式設備進行數據簡易采集，并將采集的信息快速傳送給醫療中心的醫務人員，從而實現實時遠程診斷。智能手機的出現為上述兩種方法的實現提供了極大的便利，在發展中國家和資源有限地區影像學檢查領域中的應用備受關注。智能手機不僅可獲取高分辨圖像，還可采集音頻和高清視頻，并可借助軟件在手機上完成數據分析和傳輸，無論是對很多疾病發病征兆的早期預見、病情發展的實時監測，還是對疾病的防治與即時診治均具有重要的指導意義。此外，在手機信息采集、處理和傳遞等基礎上，科研工作者通過不斷加強手機的軟硬件及聯用裝置的功能，使其成為一個小型的醫療設備，充分發揮其在醫學檢測和即時診斷(point-of-care testing，POCT)等方面的作用，并在此基礎上逐步形成了手機醫學。
2 智能手機在醫療診斷中的應用
目前，家庭、社區和偏遠地區往往有手機信號覆蓋，如果使用大眾隨身攜帶的手機進行醫學診斷和遠程醫學分析，不僅成本低廉，操作簡單，應用前景也非常廣闊，避免了大型貴重醫療檢測儀器設備難以攜帶的弊端。根據智能手機在醫學診療服務中的應用，可分為手機直接檢測、手機間接檢測(聯用其他診療設備)(見表 1)。本文重點介紹智能手機在醫學診療服務中的職能，并總結其近年來在醫療領域中的應用。
表1
智能手機在醫療領域中的應用
Table1.
A summary of smart phone applications in medicine
2.1 手機直接檢測
目前，智能手機已被直接應用于檢測人體一些重要的生理參數，相關研究人員正通過開發相應的軟件，或者增強手機配件的功能，進一步實現利用智能手機進行臨床檢測的目的。
王昊等[
唐艷等[11]結合動態心電圖技術和通用分組無線業務(General Packet Radio Service,GPRS)系統標準提出利用無線網絡對傳輸的信號進行處理，從而實現了24 h不間斷地對患者進行心電監護。新加坡Ephone公司推出的EPI Life手機(內置心電圖監測裝置)僅需30 s便可完成一次心電圖檢測，該檢測結果可及時發送給該公司的健康中心，并可隨時隨地在線訪問，以了解手機用戶的健康狀況[12]。德州達拉斯大學的研究人員采用一種可以產生太赫茲電磁波的方法開發了一種新的成像技術，將其與CMOS芯片聯合，再同接收器一起安置于手機之上，這種新的成像系統可讓手機透視墻壁、木材，甚至皮膚，從而可對骨骼成像[13]，該技術在不久的將來還有望用于癌癥檢測。
伴隨著手機醫學的發展，一些多功能傳感器(如溫度、壓力等傳感器)被附加到手機上，做成手機溫度計、手機聽診器等，以便獲取可應用于臨床診斷的多項指標[14]。Scully等[15]通過手機記錄和分析指尖顏色信號變化，驗證了其監測多種生理指標的可行性：采用手機攝像頭記錄一段放松狀態下左手食指指尖的視頻，通過Matlab軟件對數據進行分析，從而提取呼吸頻率、心率R-R間隔以及血氧飽和度等生命體征信息。由于手機拍攝的視頻顯示出手指顏色信號隨時間的變化，可通過對信號最高峰的檢測計算出心率。同時，結果顯示在失血嚴重時信號強度改變較大，從而為手機檢測嚴重失血提供了基礎。目前，該技術的數據處理分析過程仍然基于電腦，考慮到手機處理器的功能和能力，未來完全可以基于手機實現。
此外，可利用植入加速度感應器、振動傳感器以及角度傳感器的智能手機開展運動功能(或障礙)檢測[6]，并通過助力器械與裝置操控手機集成控制器，輔助肢體殘疾人的生活與康復[16]。由此可見，采用手機對生命體征和重要生理參數進行監測，不僅對手機用戶的日常衛生保健有極大幫助，方便用戶及時了解自身健康狀況，還有利于醫務工作者及時獲悉患者病情，便于疾病的預防和診斷。
2.2 手機間接檢測
除了內置傳感器外，手機還可與其他試驗裝置，如傳感器、顯微鏡、分光光度計[17]、超聲探頭[18]以及微流體裝置[17]等聯用實現間接檢測。這種方法一般通過外源設備收集測試者相應的生物信息，然后通過手機進行處理或通過網絡直接發送給醫生或者專家系統數據庫，從而實現疾病的早期診斷，進而采取有效的防治措施。
2.2.1 手機聯合傳感器
美國HealthPia公司開發出一個小型血糖檢測裝置，由試紙傳感器、模擬電路、微控制器單元、通訊界面及手機輸入/輸出組成：將試紙條插入手機后，該裝置的信息即可全部呈現在手機上，構成血糖手機--GlucoPhoneTM[19]。針對一種常見慢性青少年疾病(1型糖尿病)，Carroll等[20-21]就利用GlucoPhoneTM手機對青少年糖尿病患者進行監控的可行性展開了研究，結果表明該手機是一個有效的監控工具。荷蘭的三家公司聯合開發了一款基于手機的心電圖儀，由一個可穿戴的無線心電圖傳感器和nRF24L01無線收發器構成。利用這種傳感器收集人體生物電信號并經過微處理器處理后，通過低功耗的nRF24L01無線收發器，將信號傳輸到Android手機miniSD插槽上的模塊，再通過3G或者Wi-Fi直接傳送到醫院甚至社交網站上，由此實現動態心電圖數據的實時監測和信息傳輸[22]。Iwamoto等[23]將手機與心電圖記錄儀和加速儀組合成一個檢測系統，該系統利用固定在患者胸部的三個電極，記錄、存儲患者的心電圖，然后通過手機傳送至醫院的服務器。即使不在醫院，醫務工作者也可通過手機下載患者的心電圖信息進行診斷。針對手機檢測裝置對老年人的實用性和可行性，Ehmen等[24]比較了四種不同的檢測裝置，結果表明大部分受試者接受基于手機的心電圖診斷，但由于測試的準備過程較長，難以滿足臨床診療的需求，還需對該技術進行改進和完善。此外，在音頻信號檢測方面，研究者也進行了相關探索。例如，心音是評估心臟功能狀態最基本的參數之一，王海濱等[25]開發的基于聽診器的心音解析系統可用于居家心臟狀況檢測，目前有望在智能手機上實現分析。李建銀[26]綜合心音傳感器和藍牙通訊技術，設計出一個心音采集系統，通過藍牙模塊無線傳輸將檢測結果發送到智能手機上，進而在智能手機上實現了心音實時采集和保存，對于心血管患者的治療選擇、病理生理狀態的判斷以及醫生的研究都提供了很有價值的資料。澳大利亞墨爾本大學的研究團隊開發了用于智能手機的云應用--StethoCloud，可在沒有醫生參與的情況下通過檢測呼吸頻率，輔助用戶診斷肺炎。使用StethoCloud時，用戶只需將小麥克風一端插入智能手機的音頻輸入，另一端則像聽診器一樣放置于人體上。當該程序記錄了足夠的關于呼吸頻率的音頻信息，該信息被發送到服務器上過濾噪音和分析數據，診斷結果和治療建議會及時反饋到用戶手機上[27]。
2.2.2 手機聯合顯微鏡
Breslauer等[28]利用普通的顯微鏡(放大倍數和分辨率可由不同的物鏡進行調節)開發出了手機光學顯微鏡,在明場下可對惡性瘧原蟲感染的紅細胞和鐮刀形紅細胞成像，并在LED光激發下對結核分枝桿菌感染的痰標本進行熒光成像，其空間分辨率約為1.2 μm，可滿足檢測血細胞和微生物形態所需；通過影像分析軟件，還可進一步實現肺結核樣本的自動細菌計數。Smith等[17]設計了兩個附加裝置，將手機的內置鏡頭和成像元件轉化為350倍顯微鏡和可見光分光光度計：該顯微鏡模式無需影像處理技術，視野范圍約為150 μm×150 μm；通過記錄多張不同焦平面的相片及其輪廓，利用多聚焦圖像融合算法對圖像進行后處理，可將視野擴大為350 μm×350 μm。采用該手機顯微鏡對染色處理前后的血液涂片進行成像，所得影像結果與光學顯微鏡結果相近；進一步利用軟件對細胞進行自動計數，準確度達97%，表明可將該手機應用于臨床病理學診斷。此外，還可在手機鏡頭上附加一套光柵和準直管，使其具有分光光度計的功能，檢測帶寬為300 nm，分辨率約10 nm。雖然其檢測范圍和分辨率均低于傳統分光光度計，但在10 nm分辨率條件下，可利用該系統針對多種目標物，快速收集信噪比和分辨率均可靠的數據，并且其檢測結果與USB4000光度計結果相一致。在此基礎上，縮小狹縫尺寸可將分辨率提高至5 nm，進一步提高其檢測準確性。
2.2.3 手機聯合微流體芯片
Zhu等[29]將一個微型、低成本的光流體芯片安置于手機相機鏡頭處，當樣本流過芯片上的微通道時，發光二極管激發將激發其中熒光標記的顆粒或者細胞，該信號隨后被手機記錄并處理，從而實現基于熒光的流式顆粒和細胞計數。同年，美國加州大學洛杉磯分校的研究人員開發了第一個基于手機快速檢測和診斷瘧疾的生物傳感器，為手機醫學檢測傳染性疾病提供了新的思路。該生物傳感器包含兩個部分--循環電路板和微流體芯片，微流體芯片與循環電路板相連，循環電路板則通過USB接口與手機相連。循環電路板包含檢測所需的電子組件，并將數據傳輸給手機[30]。Wang等[31]開發出一種ELISA微流體芯片，該芯片可檢測臨床尿樣中的卵巢癌生物標記物HE4，并用手機取代傳統的分光光度計對結果進行分析，為利用手機進行卵巢癌臨床診斷提供了一種準確、可靠、便捷、經濟的方法。
2.2.4 手機聯合超聲成像系統
Mobisante公司研發了一種基于智能手機的超聲成像系統，由帶有USB接口的智能手機、超聲探頭和無線連接裝置組成，在手機上即可實現超聲檢測[32]。該裝置易于操作，基層醫務工作者能夠很快學會并掌握如何獲取高質量的超聲圖像，具有成本低和便攜等特性。此外，當檢測結果難以判定時，可利用手機將超聲圖像發送給更高級別醫生協助診斷。目前，這種智能手機已通過美國食品和藥物管理局(FDA)認證并上市，它不僅適用于心臟科和婦產科，還適用于醫療保健篩查，也可作為發達國家和地區的臨床附加設備。
因此，以手機為載體的輔助診斷技術，給出了一種通過多種信息載體(圖像、音頻和視頻等)實現醫學信息采集、處理、存儲和管理等綜合方案。它通過與其他試驗裝置組裝成不同的檢測系統，填補了一些醫學診療技術的不足，特別是可以滿足醫療資源匱乏地區的診斷需求。
3 總結和展望
伴隨著智能手機的出現及其在現代醫學中的應用，誕生了一種嶄新的、具有廣闊應用前景的手機醫療診斷模式。利用配備更高像素、更專業的微距鏡頭及更大屏幕液晶顯示器的智能手機，可獲取和顯示更清晰的臨床照片；與此同時，智能手機操作簡單，與計算機相比，有著無可比擬的便攜性和移動性，其價格也越來越便宜，已經實現了在世界范圍內的廣泛普及。因此，智能手機的快速發展以及相關應用程序和外圍設備的不斷開發，為手機醫學帶來前所未有的機遇，尤其對實現及時診斷和提高資源有限地區的醫療水平具有重大意義。但是，手機醫學仍處于發展的初級階段，在信號采集、處理和傳輸等方面均存在著諸多挑戰。在信號采集方面，目前用于檢測的程序其應用數目和功能均有限，能整合于手機的檢測用傳感器還亟待開發；而外接其他裝置的方式又在很大程度上限制了它的推廣和應用。此外，目前采集的信號還相對單一，主要集中于圖像信息的獲取，對于音頻信息的采集和應用還寥寥無幾。在信號處理方面，智能手機與計算機相比，其功能還較為簡單，難以完成復雜的數據分析；而且，不同手機硬件和軟件開發商推出的產品不盡相同，使得數據處理的結果參差不齊。在信號傳輸方面，首先存在手機和信號采集裝置(傳感器、顯微鏡等)接口兼容性問題，其次是信號對外(信息處理中心或醫務工作站)傳輸的速度和安全(隱私)問題。此外，針對手機醫學的隨機、對照、重復臨床試驗也有待展開，以評估其可行性和可靠性。
作為未來醫療診斷發展的一個必然趨勢，手機醫學已經取得了迅速的發展。隨著手機醫學的不斷完善及應用范圍的不斷拓展，可以預見手機醫學必將在臨床診療中占據重要的地位，并引領全球社會進入一個新的醫療保健時代。
