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智能眼镜在医疗行业的应用和发展
来源: 日期:2017-2-17 14:20:58 浏览次数:25

智能眼镜在医疗行业的应用和发展


关于智能眼镜在医疗行业的应用,大家最早是从关注GOOGLE眼镜的医学视频直播开始的。GOOGLE眼镜的问世,曾带来一片叫好声,感觉能够给大家带来一个全新的直播时代。但最近两年,GOOGLE眼镜用于医学方面直播的文章几乎消失了,甚至GOOGLE眼镜本身都已经停产。

  

当时,GOOGLE眼镜出来后,大家也买了一个,并做了很多实际的相关实验,发现了一些问题,包括:一是续航问题;二是GOOGLE眼镜作为一款消费类产品,在应用于手术直播时,周围会有一个很大的无用视野区;三是在手术灯照射的情况下,直播时中心区域一片死白,而这一块恰好是大家最关注、最有兴趣的点。基于以上原因,大家后来没有再继续利用GOOGLE眼镜做医疗直播。

  

之后,在英特尔企业的帮助下,大家又先后接触了一些厂家。因我是临床医师出身,始终认为记录直播和转播对于临床医学具有非常重要的作用,所以一直在坚持不懈的寻找适合的相关产品。后来拿到一家企业的产品,看上去和GOOGLE眼镜很像,于是提出是否能从上面提到的几个方面进行改进。

  

具体改进措施包括:首先,大家认为医生在长时间待用过程中,如果这个产品很重,会让医生感觉非常不舒服,因此希翼佩戴在医生头顶的东西越轻越好。基于此,对产品改进的第一步就是,除摄像头及其虚拟显示屏这两个功能以外,剩下的计算元件、电池等其他东西都被放到一个附属装置上。也就是说,它真正的应用是跟另外一个手机联系在一起,由手机进行供电。这样,医生在把眼镜戴在头上时,几乎不会感觉到它的存在。

  

第二个问题是原有GOOGLE眼镜在使用过程中,因为计算机进行了一个测算,所以平均以后,中心视野光线太亮导致一片死白的情况。解决方案是对计算机进行一个算法的改进,也就是说,原先的大视野最后只保留了中心的一个区域,进行一个点测光。在这个点测光过程中,计算机算法进行改进,最终的效果就是只有最核心的区域进入计算单元。这样,太强的光线部分通过算法就可以把原有的过白部分的光亮度降下来,让医生能够看到真正的视野中的细节。在实践过程中,通过改进计算机算法,使视野从原有的90度缩窄到45度、30度、20度。在视野缩小后,有两个明显的改善:一是减少了之前过量的光线,从而获得原来没有的细节;另外就是大家在新产品试用时发现,人眼看物体是有景深的,作为口腔科,关注的核心点是口腔里的牙齿,但眼镜会把周围的皮肤照的很清楚,远处的牙齿则发生了模糊,原因就是对焦发生了错误。而当大家通过计算机把视野缩窄到足够小时,对焦相对就会精确很多。

  

此外,此款眼镜的分体式设计,也解决了供电问题。现有情况下,持续拍摄两个小时没有任何问题。

  

该产品和GOOGLE眼镜一样,有一个小的虚拟屏幕放在眼球前方,好处是在拍摄使用过程中,可以随时查看录像的位置是否是大家真正想观察的地方。

  

使用过程中发现的另外一个问题是,到底由谁来戴这个眼镜?我曾经以为应该是第一助手或是其他人来办。后来在使用过程中发现,实际上还是应该由术者来控制,因为只有术者才能够看到很小的手术区域里面的细节,包括第一助手站在对面的时候,很可能也看不到视野里面。

  

此款眼镜可以看到摄像头能够在某一个角度范围内旋转,使大家可以更好的去控制最后直播出来的画面。最好的效果就是固定住术者头上,然后不需要任何人去做任何工作,整个过程中和术者的眼睛看到的景象一模一样。其中还有一个地方需要进行改进,就是头戴的方式。目前,常见的方式还是一种类似于镜架式的方式。但例如耳鼻喉科医生会在头上戴一个专门看耳道的镜子,戴一天也不会觉得很难受;整形外科医生,做血管吻合的医生,都会戴一个专用的显微镜,对于医生来说,如果把眼镜架的方式转变为一种戴在头上的发带形式,效果会更好。头戴式的可能要解决术者确认拍摄画面是否正确的问题。因为它可以固定的非常牢固,确保在转播过程中,位置不会随便发生改变,但在术者使用过程中,现在的镜架式会发生视野逐渐偏离的情况,最终导致拍摄效果不佳,这也是大家提出由眼镜架改为发带式的原因之一。

  

之前大家进行了一个现场的长时间拍摄。无论从门诊医生还是手术病房医生反馈,都认为拍摄视频的画面不错,1080P颜色还原也不错,流畅度和清晰度也非常好。外科主任希翼将来对常规的手术都进行一场标准手术模式的拍摄。这样的效果,是教学医院最想做的。现场拍摄过程中,大家的医生远离去看手机上的屏幕。因为在手术过程中,除了主刀医生,一些比较小型的手术周围所有人的视野都非常受限。所以可以想象,围着一圈学生去观摩手术时效果有多差。

  

目前使用的这一版眼镜,现有的问题主要有哪些呢?主要还是来自于刚才说到的景深导致的对焦模糊问题。大家关注的是牙齿,但焦点落在了皮肤上。这个当然可以通过算法再进行一个优化,但这样的问题可能或多或少不可避免。因为同样是往前看,计算机并不知道你的眼睛目前对在哪一个点上。而一旦这个角度变得更加舒展的时候,随着医生手术时头转来转去,采集的图像也会大幅移动,给观者带来不舒服的感觉。大家的医生曾提出有没有手动对焦的可能,当然手动对焦是不现实的,因为你的距离始终是在变化过程中,最好的做法只能是继续优化算法。无论如何,目前这一版眼镜在大家采集视频的过程中,总体还是感觉相当满意的,尤其是视野比较大的手术,高清的视频放在电脑上感觉效果更好。

  

上面这张手术照片是从一段视频里随机取的一张,拍摄时是站在一助身后进行的。目前存在的一个问题是颜色会有一点粉,这是因为白平衡出了问题,通过简单算法的一个均衡很快就能改善。算法的另外一个需要改进的地方,我认为是目前图像的对比度仍然太大,对于强光视野下的这种拍摄会出现一会黑色一会白色的情况。这个随着算法的改进以及将来机器性能的提升,只要算法速度足够快,能把这个问题解决好。

  

对于眼镜类产品,希翼出现一种更新的产品,类似于相机拍摄过程中摁住快门,有一种智能追焦的算法,就像舞台上跟着舞者进行一个舞台追光的感觉。也就是说,大家通过图像识别找到目前转播的焦点,无论相机在什么位置,都能够快速的计算,把焦距对清楚。即使手术医生的头转来转去,它的图像始终固定下来。我想这种技术的发展是很快的,也可以预计到一定会有这一天来到。目前,把视野缩窄达到对焦更精确这个功能通过计算机的算法实现了。将来还是希翼,对口腔科、眼科这种比较小视野的手术,能有一种更特殊的光学物理眼镜,专门用于这种小视野直播。


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