Un sistema laringoscopio portatile stampato in 3d e collegato ad uno smartphone per l’imaging ad alta velocità delle corde vocali dei pazienti

IL COMPONENTE AGGIUNTIVO PER SMARTPHONE STAMPATO IN 3D OFFRE UNA DIAGNOSI CONVENIENTE DEI DISTURBI DELLE CORDE VOCALI
 
Un gruppo di scienziati coreani ha sviluppato un adattatore stampato in 3D a basso costo che trasforma gli smartphone di tutti i giorni in strumenti diagnostici endoscopici delle malattie delle corde vocali. 

Una volta dotato di un laringoscopio, il dispositivo stampato in 3D SLM del team è in grado di acquisire e trasmettere immagini di alta qualità della gola di un paziente, utilizzando la fotocamera integrata di qualsiasi telefono moderno. Dato che l’add-on mobile costa molto meno dei tradizionali sistemi di imaging digitale, potrebbe rivelarsi uno strumento di analisi point-of-care accessibile in futuro, per quei medici che operano nei paesi in via di sviluppo. 

“Questo semplice adattatore a basso costo promette di ridurre il costo dell’imaging clinico di un ordine di grandezza quando può essere utilizzato come sostituto dell’imaging digitale ad alta velocità standard (HSDI)”, ha affermato il team nel loro articolo. “Il dispositivo dimostra la promessa e le capacità emergenti degli strumenti diagnostici clinici che incorporano la tecnologia degli smartphone di base per portare la diagnosi point-of-care in località remote”.

Per i dispositivi che sono essenzialmente tubi lunghi, sottili e flessibili, gli endoscopi sono uno strumento vitale nell’arsenale dei medici, poiché consentono la visualizzazione di organi interni altrimenti oscurati. In aree come le malattie della gola, tali dispositivi non solo consentono ai medici di eseguire interventi chirurgici minimamente invasivi, ma di ottenere diagnosi più specifiche tramite la valutazione clinica della voce. 

Attraverso le valutazioni delle corde vocali, i medici mirano essenzialmente a rilevare le irregolarità correlate ai disturbi, ma dato che la maggior parte delle voci funziona a 80-240 Hz, l’utilizzo di video standard a 60 fps lo rende difficile. Sebbene siano già stati sviluppati dispositivi HSDI migliorati, sono spesso più costosi, richiedono conoscenze specialistiche per essere utilizzati e hanno grandi impronte di dati che richiedono la post-elaborazione. 

Di conseguenza, la diagnosi e la formazione endoscopica sono in gran parte inaccessibili ai pazienti e al personale nei paesi in via di sviluppo, e questo può portare a procedure mal eseguite o addirittura fatali, quindi la creazione di un sistema di imaging HSDI più conveniente e gestibile è diventata un problema urgente per quelli nel terzo mondo che cercano una valutazione dei loro disturbi. 

Poiché molti smartphone ora possiedono la potenza di elaborazione di piccoli computer, hanno già mostrato notevoli promesse in aree simili, con i ricercatori che li utilizzano per condurre qualsiasi cosa, dalle analisi biologiche agli esami del sangue, e prendendo ispirazione da questi approcci, il team coreano ha scelto di sviluppare un nuovo adattatore mobile endoscopico a basso costo. 

Progettato per l’uso con un laringoscopio standard, il dispositivo dei ricercatori è costituito da un supporto, un tubo per lenti, lenti e un supporto endoscopico. Per ottimizzare le prestazioni del loro accessorio per smartphone, il team ha creato i suoi supporti e connettori con una stampante 3D Stratasys Objet260 e, tenendo in posizione il suo sistema di lenti, la parte consente di ingrandire le immagini catturate rispettivamente dall’oculare e dalla fotocamera.

Inoltre, anziché utilizzare obiettivi acromatici per l’ingrandimento dell’immagine, il dispositivo è stato dotato di due obiettivi biconvessi da 50 mm e 15 mm a basso costo, che gli hanno fornito capacità di zoom 1,5x. Una volta pronti, gli scienziati hanno collegato il loro endoscopio montabile a uno smartphone Samsung Galaxy Note 9 e hanno chiesto a un otorinolaringoiatra di testarlo per loro su quattro pazienti consenzienti presso l’Asan Medical Center coreano. 

Al massimo delle prestazioni, il sistema si è dimostrato in grado di funzionare a una risoluzione di 43,478 μm da una distanza di 15 mm, ma è stato dimostrato che la precisione è diminuita man mano che il dispositivo veniva allontanato. Rispetto ai sistemi HSDI commerciali da $ 10.000, l’adattatore del team ha anche catturato un livello di dettaglio molto più basso, registrando immagini a 940 fps invece dei 4000-8000 fps visti in dispositivi più standard.

Sebbene i ricercatori abbiano concluso che gli svantaggi di risoluzione e frame rate del loro adattatore lo rendono attualmente insufficiente per catturare i dettagli necessari per la diagnosi di molte condizioni delle corde vocali, suggeriscono che la schermatura ottica e l’elaborazione delle immagini basata sull’intelligenza artificiale potrebbero essere utilizzate per superare le sue prestazioni e acquisizione -problemi legati in futuro. 

“I nostri risultati dimostrano che è possibile elaborare immagini cliniche per utili valori di riferimento diagnostici di soggetti sani”, hanno concluso i ricercatori nel loro articolo. “In futuro, sarà necessario lo sviluppo di adattatori più compatti e schermati otticamente… per migliorare la distribuzione delle capacità sanitarie”. 

 I risultati dei ricercatori sono dettagliati nel loro articolo intitolato ” Un sistema laringoscopio portatile basato su smartphone per l’imaging ad alta velocità delle corde vocali di pazienti con disturbi alla gola: studio di convalida dello strumento “. Lo studio è stato co-autore di Youngkyu Kim, Jeongmin Oh, Seung-Ho Choi, Ahra Jung, June-Goo Lee, Yoon Se Lee e Jun Ki Kim. 

Durante il progetto, la ricerca è stata condotta in collaborazione tra la Eulji University School of Medicine , l’ Università di Ulsan e l’ Asan Medical Center .  

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