初探 Spectra:全球首个开源医疗影像系统

阅读数:4460 2019 年 4 月 24 日 07:00

初探Spectra:全球首个开源医疗影像系统

众筹平台 Crowd Supply 最近新上线了一个非常有趣的项目:名为 Spectra 的开源医疗影像系统。

项目地址: https://hackaday.io/project/159737-spectra-open-biomedical-imaging

初探Spectra:全球首个开源医疗影像系统

虽名为“影像系统”,但其实 Spectra 只是一组看起来非常简陋的零件组合而已。它的核心组件是上图中那一块贴有不少芯片的电路板——一部小型电阻抗断层成像装置。

何为电阻抗断层成像?

生物电阻抗断层成像(Electrical Impedance Tomography,EIT)技术是一种非侵入式医疗成像技术,其通过在被测物体表面粘贴一圈电极,通以微弱电流后测量电极之间电压值的方式测算被测物体内部电导率分布图像。该技术无需破坏被测物体表面,无需使用对人体有害的射线或化学元素成像,非常适合医学成像领域。

Spectra:简单廉价,易于上手的 EIT 成像系统

EIT 的优势之一就是系统设计简单,成像成本低廉,而 Spectra 显然将这一优势发扬光大了。Spectra 主电路板有 32 个电极接口,用户可以在电路板上接入 32 个电极,再连上 USB 接口就可以开始工作了。如果被测物体是你的手指、一小块组织切片甚至一块土豆或苹果,那么用户可以把它们放入一个底部装有电极圈的小烧杯中——这个烧杯可以通过一个连接器与主电路板相连,并测量烧杯内物体的电导率分布图像。

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与传统的 X 射线成像、核磁共振成像等医疗成像技术相比,Spectra 在家中就可以随时使用,其对人体无伤害的特性使用户可以经常使用它,每次测量时间也没有限制,所以可以用于持续监测场景。

Spectra 的使用场景

项目团队也举例介绍了一些 Spectra 适用的场景,包括检测体脂率、检查肺部水肿的迹象、观察胃或膀胱的持续变化,等等。

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由于 Spectra 可以实现长时间持续监控,用户还可以对监控数据进行时间序列分析。

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Spectra 甚至可用于检测水果成熟度、检查管道内水流情况等非医疗用途。随着项目的发展,未来 Spectra 的使用场景有着很大的想象空间。

首个开源医疗成像系统

EIT 成像的原理简单,不幸的是这种技术的成像分辨率较低,且图像质量非常依赖成像算法。Spectra 的精髓正在于此:项目提供了一款名为 OpenEIT 的配套监测应用,而从电路板设计到成像算法,再到监测应用是完全开源的,你可以把它看作是一款医疗成像用途的树莓派。

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Spectra 项目团队的愿景是,通过这种低成本的廉价设计快速扩大用户数量,让更多有兴趣的极客、医学工作者和普通家庭用户参与到系统的升级改进过程中。虽然目前 Spectra 的设备简陋、成像质量不高,但随着越来越多的人参与到这个项目中,未来其综合能力可能会有显著进步。

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上图是 Spectra 的肺部成像与传统的 CT 成像对比,可以看出前者的成像质量相当“初级”

项目现状

根据 Spectra 众筹页面的介绍,目前 Spectra 的核心电路板已经完成最终设计,也已经在中国沿海地区找到了代工厂商,各部件的供应链都已就绪(对于如此简单的设备而言,中国的电子加工业应付起来可谓轻松自如!)

众筹成功后,Spectra 将从 Crowd Supply 平台美国仓库发货,美国境内免运费,境外需要单独结算运费。

目前,Spectra 提供基础 299 美元的功能包、399 美元的豪华功能包与 100 美元的扩展包,基础包只有主电路板和导电烧杯,豪华包主要增加了 32 路电极和一个小塑料壳。截至 4 月 13 日,项目上线 10 天就获得了 12500 美元的筹款——相当于众筹目标 30000 美元的 42%,预计在剩下的 33 天中完成目标的可能性较大。

社区评论

在 Hackaday( https://hackaday.io/project/159737-spectra-open-biomedical-imaging )网站上,Spectra 项目已经收获了一些用户评论。评论整体比较正面,大都认为项目非常棒,值得跟进。也有人对技术细节提出了质疑和自己的看法,但总体而言项目还是比较受欢迎的。

Spectra 的出现可能会改变医学成像技术由专业医院垄断的现状。当普通人也能用上廉价、易用、无风险的医学成像装备,医疗保障市场也会迎来一场不小的变革浪潮。如果对 Spectra 有更多兴趣,可以访问该项目的众筹页面( https://www.crowdsupply.com/mindseye-biomedical/spectra )与 Hackaday 项目介绍页面做进一步了解。

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