初探Spectra:全球首個開源醫療影像系統

衆籌平臺Crowd Supply最近新上線了一個非常有趣的項目:名爲Spectra的開源醫療影像系統。

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

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雖名爲“影像系統”,但其實Spectra只是一組看起來非常簡陋的零件組合而已。它的核心組件是上圖中那一塊貼有不少芯片的電路板——一部小型電阻抗斷層成像裝置。

何爲電阻抗斷層成像?

生物電阻抗斷層成像(Electrical Impedance Tomography,EIT)技術是一種非侵入式醫療成像技術,其通過在被測物體表面粘貼一圈電極,通以微弱電流後測量電極之間電壓值的方式測算被測物體內部電導率分佈圖像。該技術無需破壞被測物體表面,無需使用對人體有害的射線或化學元素成像,非常適合醫學成像領域。

Spectra:簡單廉價,易於上手的EIT成像系統

EIT的優勢之一就是系統設計簡單,成像成本低廉,而Spectra顯然將這一優勢發揚光大了。Spectra主電路板有32個電極接口,用戶可以在電路板上接入32個電極,再連上USB接口就可以開始工作了。如果被測物體是你的手指、一小塊組織切片甚至一塊土豆或蘋果,那麼用戶可以把它們放入一個底部裝有電極圈的小燒杯中——這個燒杯可以通過一個連接器與主電路板相連,並測量燒杯內物體的電導率分佈圖像。

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與傳統的X射線成像、核磁共振成像等醫療成像技術相比,Spectra在家中就可以隨時使用,其對人體無傷害的特性使用戶可以經常使用它,每次測量時間也沒有限制,所以可以用於持續監測場景。

Spectra的使用場景

項目團隊也舉例介紹了一些Spectra適用的場景,包括檢測體脂率、檢查肺部水腫的跡象、觀察胃或膀胱的持續變化,等等。

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由於Spectra可以實現長時間持續監控,用戶還可以對監控數據進行時間序列分析。

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Spectra甚至可用於檢測水果成熟度、檢查管道內水流情況等非醫療用途。隨着項目的發展,未來Spectra的使用場景有着很大的想象空間。

首個開源醫療成像系統

EIT成像的原理簡單,不幸的是這種技術的成像分辨率較低,且圖像質量非常依賴成像算法。Spectra的精髓正在於此:項目提供了一款名爲OpenEIT的配套監測應用,而從電路板設計到成像算法,再到監測應用是完全開源的,你可以把它看作是一款醫療成像用途的樹莓派。

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Spectra項目團隊的願景是,通過這種低成本的廉價設計快速擴大用戶數量,讓更多有興趣的極客、醫學工作者和普通家庭用戶參與到系統的升級改進過程中。雖然目前Spectra的設備簡陋、成像質量不高,但隨着越來越多的人蔘與到這個項目中,未來其綜合能力可能會有顯著進步。

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上圖是Spectra的肺部成像與傳統的CT成像對比,可以看出前者的成像質量相當“初級”

項目現狀

根據Spectra衆籌頁面的介紹,目前Spectra的核心電路板已經完成最終設計,也已經在中國沿海地區找到了代工廠商,各部件的供應鏈都已就緒(對於如此簡單的設備而言,中國的電子加工業應付起來可謂輕鬆自如!)

衆籌成功後,Spectra將從Crowd Supply平臺美國倉庫發貨,美國境內免運費,境外需要單獨結算運費。

目前,Spectra提供基礎299美元的功能包、399美元的豪華功能包與100美元的擴展包,基礎包只有主電路板和導電燒杯,豪華包主要增加了32路電極和一個小塑料殼。截至4月13日,項目上線10天就獲得了12500美元的籌款——相當於衆籌目標30000美元的42%,預計在剩下的33天中完成目標的可能性較大。

社區評論

在Hackaday(https://hackaday.io/project/159737-spectra-open-biomedical-imaging)網站上,Spectra項目已經收穫了一些用戶評論。評論整體比較正面,大都認爲項目非常棒,值得跟進。也有人對技術細節提出了質疑和自己的看法,但總體而言項目還是比較受歡迎的。

Spectra的出現可能會改變醫學成像技術由專業醫院壟斷的現狀。當普通人也能用上廉價、易用、無風險的醫學成像裝備,醫療保障市場也會迎來一場不小的變革浪潮。如果對Spectra有更多興趣,可以訪問該項目的衆籌頁面(https://www.crowdsupply.com/mindseye-biomedical/spectra)與Hackaday項目介紹頁面做進一步瞭解。

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