一組韓國科學(xué)家開發(fā)了一種低成本的 3D 打印適配器，可以將日常智能手機(jī)變成內(nèi)窺鏡聲帶疾病診斷工具。一旦安裝了喉鏡插件，該團(tuán)隊(duì)的 SLM 3D 打印設(shè)備就能夠使用任何現(xiàn)代手機(jī)的內(nèi)置攝像頭捕捉和傳輸患者喉嚨的高質(zhì)量圖像。鑒于移動(dòng)附加組件的成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的數(shù)字成像系統(tǒng)，對(duì)于在發(fā)展中國家開展業(yè)務(wù)的臨床醫(yī)生而言，它可能會(huì)成為未來可訪問的即時(shí)分析工具。

該團(tuán)隊(duì)在他們的論文中說：“這種簡(jiǎn)單、低成本的適配器有望將臨床成像的成本降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，因?yàn)樗梢杂米鳂?biāo)準(zhǔn)高速數(shù)字成像 (HSDI) 的替代品。” “該設(shè)備展示了臨床診斷工具的前景和新興功能，這些工具結(jié)合了商品智能手機(jī)技術(shù)，可將即時(shí)診斷帶到偏遠(yuǎn)地區(qū)?！?/span>

牙山醫(yī)療中心的一名臨床醫(yī)生正在測(cè)試該團(tuán)隊(duì)的 3D 打印設(shè)備。照片來自 JMIR Mhealth 和 Uhealth 雜志。

人用內(nèi)窺鏡

對(duì)于本質(zhì)上是長(zhǎng)而細(xì)的柔性管的設(shè)備，內(nèi)窺鏡是醫(yī)務(wù)人員軍械庫中的重要工具，因?yàn)樗鼈兛梢允乖灸：膬?nèi)部器官可視化。在喉嚨疾病等領(lǐng)域，此類設(shè)備不僅可以讓醫(yī)生進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)，還可以通過臨床語音評(píng)估實(shí)現(xiàn)更具體的診斷。通過聲帶評(píng)估，臨床醫(yī)生的主要目標(biāo)是檢測(cè)與疾病相關(guān)的不規(guī)則性，但考慮到大多數(shù)聲音的工作頻率為 80-240 Hz，使用標(biāo)準(zhǔn) 60fps 視頻使這變得困難。雖然已經(jīng)開發(fā)了改進(jìn)的 HSDI 設(shè)備，但它們通常更昂貴，需要專業(yè)知識(shí)才能使用，并且具有需要后處理的大量數(shù)據(jù)足跡。

因此，發(fā)展中國家的患者和工作人員在很大程度上無法獲得內(nèi)窺鏡診斷和培訓(xùn)，這可能導(dǎo)致執(zhí)行不佳甚至致命的程序，因此創(chuàng)建更實(shí)惠和易于管理的 HSDI 成像系統(tǒng)已成為一個(gè)緊迫的問題那些在第三世界尋求評(píng)估他們的疾病的人。

由于許多智能手機(jī)現(xiàn)在擁有小型計(jì)算機(jī)的處理能力，它們以前在類似領(lǐng)域顯示出相當(dāng)大的潛力，研究人員使用它們進(jìn)行從生物分析到血液檢測(cè)的所有工作，并從這些方法中汲取靈感，韓國團(tuán)隊(duì)選擇開發(fā)一種新型低成本內(nèi)窺鏡移動(dòng)適配器。

從健康（頂部）和不健康（底部）聲帶的聲帶內(nèi)部拍攝的圖像。圖片來自 JMIR Mhealth 和 Uhealth 雜志。

更高分辨率的口腔手術(shù)？

研究人員的設(shè)備設(shè)計(jì)用于標(biāo)準(zhǔn)喉鏡，由支架、鏡筒、鏡頭和內(nèi)窺鏡支架組成。為了優(yōu)化其智能手機(jī)配件的性能，該團(tuán)隊(duì)使用 Stratasys Objet260 3D 打印機(jī)創(chuàng)建了支架和連接器，并通過將其鏡頭系統(tǒng)固定到位，該部件允許它分別放大目鏡和相機(jī)捕獲的圖像。

此外，該設(shè)備沒有使用消色差鏡頭進(jìn)行圖像放大，而是配備了兩個(gè)低成本的 50 毫米和 15 毫米雙凸透鏡，提供 1.5 倍變焦功能。準(zhǔn)備就緒后，科學(xué)家們將他們的可安裝內(nèi)窺鏡連接到三星 Galaxy Note 9 智能手機(jī)上，并請(qǐng)耳鼻喉科醫(yī)生在韓國牙山醫(yī)療中心的四名同意患者身上進(jìn)行測(cè)試。

在最佳性能下，該系統(tǒng)證明能夠在 15 毫米的距離內(nèi)以 43.478 微米的分辨率運(yùn)行，但隨著設(shè)備移得更遠(yuǎn)，精度明顯下降。與價(jià)值 10,000 美元的商用 HSDI 系統(tǒng)相比，該團(tuán)隊(duì)的適配器還捕獲了低得多的細(xì)節(jié)，以 940 fps 的速度記錄圖像，而不是在更標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備中看到的 4000 到 8000 fps。

研究人員得出結(jié)論，他們的適配器的分辨率和幀速率缺陷目前不足以捕獲診斷許多聲帶狀況所需的細(xì)節(jié)，但他們建議可以使用光學(xué)屏蔽和基于 AI 的圖像處理來克服其性能和獲取- 未來相關(guān)的問題。我們的結(jié)果表明，可以處理臨床圖像以獲得對(duì)健康受試者有用的診斷參考值?！?“未來，將需要開發(fā)更緊湊和光學(xué)屏蔽的適配器……以改善醫(yī)療保健能力的分布?！?/span>

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