全息WIT 为外科医生的眼睛“装上”X光

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  在医卫信息系统和生物基因技术数十年的高速发展之后,医疗领域同样进入了“大数据时代”。面对不断爆发的数据海啸(datatsunami)和数据爆炸(data explosion),如何以数据创新探索未来的医学科学,如何在庞大的数据资源中快速获取信息以提升人类医疗集体经验,是微美全息希望帮助解决的问题。

  微美全息(WIMI Hologram Cloud, Inc.)(纳斯达克股票代码:WIMI)成立于2015年,公司主要提供基于增强现实的全息服务和产品。专注于为客户提供创新的交互式全息增强现实体验。致力于打造具有极强灵活性和开放性的服务平台,架起全息技术应用与全息计算机视觉呈现的桥梁,实现全息计算机视觉在不同细分领域的应用与呈现,推动行业发展。

  据悉,微美全息已获得用于体全息成像的MEMS微反射的处理装置专利技术,并逐渐应用在不同医疗领域中。微反射处理装置被广泛应用于医学成像、投影仪、光谱仪及图形码阅读器等领域,例如,医学成像中所使用的全息扫描探头。微型化是光学扫描装置的主要发展趋势,MEMS微镜由于其所具有的结构精巧、控制简单、功耗低等优点,特别适用于微型化的全息光学扫描装置,因此,基于MEMS微镜的全息成像光学扫描装置已成为目前微型光学扫描技术的主流。要实现医疗全息可视化需要利用面阵光申探测器(如CCD CMOS)代替传统光学全息记录介质(如银盐干板、感光胶片),将全息图以数字化的形式存储于计算机中;然后计算机运用衍射传播理论模拟全息再现时光波的传输过程,通过数值计算得到定量的物光波场的振幅和相位分布,实现了全息图记录,存储和再现全过程的数字化。公司的全息智慧医疗(全息WIT)技术,通过利用先进的物联网(IoT)结合5G、云计算和公司现有专利等新兴技术,使医疗服务走向真正意义的智能化,推动医疗事业的繁荣发展。公司将利用人体所有细胞的类型、数目、位置、相互关联与分子组成等,构建细胞基因表达等高维数学特性的精细图谱,建成人体发育、生理、病例的完善和精细的参照系,最终建立全息生命信息网络。

  微美全息通过深度智能算法技术构建多角度拍摄实时建模系统:对采集对象进行全维度的影像扫描,实时合成为立体模型。六度矩阵式光场系统:多光源综合运用,构建全息虚拟影像的成像场。双眼视差智能增强系统:采集过程中动态跟踪对象轨迹并调整光线,保持双眼差的均衡值。多图像动态融合系统:狭窄空间中的多维图像广角采集技术,应用于云视小型化全息栈仓。全息图像高速处理算法:对图像信息进行极速处理,并保证渲染效果,处理速率达10GB/秒。隐身聚酯光学显像膜:全息成像关键构件,让全息影像完美成像显示。全息虚拟人物画音重建技术:运用人骨骼动态捕捉,图像实时渲染,语音识别技术,声音模拟技术呈现虚拟人。与传统的迭代相位恢复方法相比,基于深度学习的智能算法通过神经网络在单次(即没有迭代)传递中能够实现创建无斑点和双图像伪影的对象重建。利用深度学习训练的循环神经网络,并结合了多个全息图的空间特征,以数字方式创建样本的全息显微镜图像,例如人体组织载玻片。可以提高图像质量、加快重建速度,同时还增强了重建样本的景深。利用众多技术系统,全息WIT技术逐渐应用在不同医疗领域,可以达到混合实境一体化,融合虚拟实境(virtual reality)和扩增实境(augmented reality),以提高用户和虚拟与现实世界之间的互动。

  像人类的大脑是非常复杂并且脆弱的,因此,脑肿瘤切除被称为现代医学界最棘手的手术之一。有些肿瘤长在大脑灰质深处,不易观察并进行切除。另一些肿瘤的位置必须借助触手状的内窥镜,使用全息技术进行切除手术,这使得手术必须在非常精准的状态下进行,对外科医生手术精准度要求较高。以脑瘤切除术来举例说,医生可以通过全息成像技术将病患的多维脑扫描全息图投影到病患头上。医生看起来是在空中动一动手,就能放大、换角度,或透视脑部深处,迅速且精准确定肿瘤位置,决定从哪儿切口。利用公司的专利技术结合公司深耕多年的专业全息技术,就能像给外科医生的眼睛装上了X光,可以轻而易举的“看穿”病人头颅,无论脑部肿瘤有多深,医生都可直接在手术台上确定肿瘤位置。

  技术实现路径如图有两种实现方法RH-M:循环全息 (recurrent holographic,RH) 成像框架使用多元 (multiple,M) 输入全息图,这些全息图使用零相位反向传播到公共轴平面上,在其输出推断中同时执行自动聚焦和相位检索。RH-MD:通过使用扩张 (dilated,D) 卷积核增强 RH-M,相同的自动聚焦和相位检索性能,而无需任何自由空间反向传播 (FSP) 步骤;也就是说,获取的对象的原始全息图直接用作训练 RNN 输入,用于在其输出处进行对焦图像重建,称为 RH-MD。

  微美全息可以把经处理成立体全息图的核磁共振成像或电脑断层扫描图用于手术台,协助医生简化手术过程,提升效率,帮助建立AI智慧医疗新生态。通过全息大数据和系统人工智能的应用,从根本上改变低效率流程化软件和孤立内容信息化模式的不足;全面提升医疗水平、医疗效率、医疗质量、医疗体验和医务人员工作的幸福指数;改变看病难、看病贵,误诊率高,医患关系紧张等的医疗现状;建立感恩、尊重、关爱、互助、和谐的全新医疗生态。