韓国の科学者がスマートフォン用喉頭鏡を3Dプリントし、声帯診断を簡素化

この投稿は Spectacled Bear によって 2021-6-27 10:18 に最後に編集されました。

はじめに: 高速デジタル画像診断 (HSDI)、特に内視鏡的 HSDI は、声帯疾患の診断によく使用されます。しかし、HSDI デバイスは通常大きくて高価なため、発展途上国や医療インフラが不十分な地域の患者による使用は制限されています。現代のスマートフォンは高解像度の画像や動画を高フレームレートで処理できる計算能力を備えているため、韓国ソウルのアサン医療センターと蔚山大学の研究者らは、日常的に使用するスマートフォンを内視鏡に変えて声帯疾患の診断ツールにできる低コストの3Dプリントアダプターを開発した。
△高速喉頭鏡検査を可能にするカスタマイズされたスマートフォン内視鏡アダプターの概略図。（A）スマートフォンのカメラと本体の仕様。 (B) 硬性臨床内視鏡を内蔵したデモ用スマートフォンアダプターの写真。 (C) カスタムスマートフォン内視鏡アダプターの 3D モデル。 (D) カスタムスマートフォン内視鏡アダプターの断面図。 (E) 拡大したレンズシステムとレンズシミュレーションの概略図。 AF: オートフォーカス、FOV: 視野。
内視鏡は、内臓を視覚化できる医療従事者にとって重要なツールです。喉の病気などの分野では、このようなデバイスにより、医師は低侵襲手術を行えるようになるだけでなく、診療所でより具体的な診断も可能になります。研究者らが設計した喉頭鏡は、ブラケット、バレル、レンズ、内視鏡ブラケットで構成されています。スマートフォンアクセサリのパフォーマンスを最適化するために、チームは Stratasys Objet260 3D プリンタを使用して、レンズシステムを固定するブラケットとコネクタを作成し、接眼レンズとカメラで撮影した画像を拡大できるようにしました。
△(A) スマートフォンベースの高速画像撮影システムを用いた喉頭撮影の模式図。 (B) スマートフォンベースの高速画像システムの臨床デモンストレーション。
さらに、このデバイスには、1.5 倍ズーム機能を備えた 2 つの低価格の 50mm および 15mm 両凸レンズが搭載されています。科学者らはその後、この取り付け可能な内視鏡をサムスンギャラクシーノート9スマートフォンに取り付け、韓国のアサン医療センターの耳鼻咽喉科医に4人の患者を対象にテストしてもらった。最適なパフォーマンスでは、システムは 15 mm の距離で 43.478 ミクロンの解像度で動作できましたが、デバイスが離れるにつれて精度は大幅に低下しました。市販の HSDI システムと比較すると、チームのアダプターの詳細をキャプチャする能力は低かったです。画像は 940 fps で記録されますが、標準機器では 4,000 ～ 8,000 fps になります。
△声門の高速画像化とセグメンテーション。元の声帯画像 (左)、セグメンテーション用に前処理された画像 (中央)、および画像セグメンテーション後の正常な声帯領域 (右)。 (A) 健康なボランティアの声門。 (B) 左声帯麻痺の患者から撮影した画像。 (C) 慢性喉頭炎患者の音声分析。 (D) 右声帯ポリープの患者の画像。
アダプタの現在の解像度とフレームレートの欠陥により、より多くの声帯の状態を診断するために必要な詳細をキャプチャするには不十分ですが、研究チームは、光学シールドと AI ベースの画像処理を使用してパフォーマンスの欠陥を克服し、より多くの情報を取得できる可能性があると示唆しています。

参考文献：Kim Y、Oh J、Choi S、Jung A、Lee J、Lee YS、Kim JK 喉疾患患者の高速声帯画像診断のためのポータブルスマートフォンベース喉頭鏡システム：機器検証研究 JMIR Mhealth Uhealth 2021;9(6):e25816 doi: 10.2196/25816 文献アドレス：https://mhealth.jmir.org/2021/6/e25816/

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