韓國科學(xué)家3D打印智能手機(jī)喉鏡，簡化聲帶診斷

導(dǎo)讀：高速數(shù)字成像（HSDI），尤其是內(nèi)窺鏡HSDI，常用于聲帶疾病診斷。然而，HSDI設(shè)備通常體積大、成本高，限制了欠發(fā)達(dá)國家和醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施不足地區(qū)患者的使用。而現(xiàn)代智能手機(jī)具有高幀速率處理高分辨率圖像和視頻的計(jì)算能力，因此，韓國首爾峨山醫(yī)院(Asan Medical Center) 聯(lián)合蔚山大學(xué)研究人員開發(fā)了一種低成本3D打印適配器，可以將日常智能手機(jī)變成內(nèi)窺鏡，作為聲帶疾病診斷工具。

△可實(shí)現(xiàn)高速喉鏡檢查的定制智能手機(jī)內(nèi)窺鏡適配器示意圖。(A)智能手機(jī)相機(jī)和機(jī)身規(guī)格。(B) 包含剛性臨床內(nèi)窺鏡的演示智能手機(jī)適配器的照片。(C)定制智能手機(jī)內(nèi)窺鏡適配器的3D模型。(D) 定制智能手機(jī)內(nèi)窺鏡適配器的橫截面圖。(E) 放大鏡頭系統(tǒng)的示意圖和鏡頭模擬。AF：自動(dòng)對焦，F(xiàn)OV：視野。

內(nèi)窺鏡是醫(yī)務(wù)人員的重要工具，可以使內(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)，還可以通過臨床實(shí)現(xiàn)更具體的診斷。研究人員設(shè)計(jì)的喉鏡由支架、鏡筒、鏡頭和內(nèi)窺鏡支架組成。為了優(yōu)化智能手機(jī)配件性能，團(tuán)隊(duì)使用Stratasys Objet260 3D打印機(jī)創(chuàng)建了支架和連接器，并將鏡頭系統(tǒng)固定到位，允許分別放大目鏡和相機(jī)捕獲的圖像。

△(A)由基于智能手機(jī)的高速成像系統(tǒng)的喉部成像示意圖。(B) 基于智能手機(jī)的高速成像系統(tǒng)的臨床演示。

此外，設(shè)備配備了兩個(gè)低成本的50毫米和15毫米雙凸透鏡，提供1.5倍變焦能力。然后，科學(xué)家們將可安裝內(nèi)窺鏡連接到三星GalaxyNote 9智能手機(jī)上，并請耳鼻喉科醫(yī)生在韓國峨山醫(yī)療中心的四名患者身上進(jìn)行測試。在最佳性能下，系統(tǒng)能夠在15毫米距離內(nèi)以43.478微米的分辨率運(yùn)行，隨著設(shè)備移得更遠(yuǎn)，精度明顯下降。與商用HSDI系統(tǒng)相比，團(tuán)隊(duì)的適配器捕獲細(xì)節(jié)的能力很低。以940 fps的速度記錄圖像，而標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備能看到4000到8000 fps。

△聲門的高速圖像及分割。原始聲帶圖像（左）、用于分割的預(yù)處理圖像（中）和通過圖像分割的正常聲帶區(qū)域（右）。(A)健康志愿者的聲門。(B) 從左聲帶麻痹患者拍攝的圖像。(C) 慢性喉炎患者的聲音分析。(D) 右聲帶息肉患者的圖像。

盡管適配器目前的​​分辨率和幀速率缺陷使其不足以捕獲診斷更多聲帶狀況所需的細(xì)節(jié)，但研究團(tuán)隊(duì)建議可以使用光學(xué)屏蔽和基于AI的圖像處理來克服性能缺陷，并獲取更多信息。

參考文獻(xiàn)：Kim Y, Oh J, Choi S, Jung A,Lee J, Lee YS, Kim JK A Portable Smartphone-Based Laryngoscope System forHigh-Speed Vocal Cord Imaging of Patients With Throat Disorders: InstrumentValidation Study JMIR Mhealth Uhealth 2021;9(6):e25816 doi: 10.2196/25816

文獻(xiàn)地址：https://mhealth.jmir.org/2021/6/e25816/