Joshua Broder folosea un telefon Wii pentru a bate o minge de ping-pong înainte și înapoi când a izbucnit ideea. Medic de urgență la Centrul Medical Duke University, el folosește ecografia pentru a înțelege ce se întâmplă în corpul pacientului și pentru a trata rănile și bolile. Dar imaginea pe care o primește, deși este suficient de rapidă pentru a opera în timp real, este de două dimensiuni și este greu de analizat.
"Controlerul din mâna mea este într-adevăr un lucru ieftin", a gândit el. „De ce dispozitivele medicale scumpe nu folosesc acest tip de tehnologie cu costuri reduse?”
Cu ceva ajutor din partea inginerilor de la Duke și Stanford, Broder 3D a tipărit un corp pentru o baghetă cu ultrasunete, menită să găzduiască accelerometre și giroscopuri similare cu cele găsite în telefoane sau Wiimote. Aceste dispozitive mici, care au devenit omniprezente și ieftine datorită revoluției smartphone-ului, lucrează împreună pentru a determina unghiul, poziția și orientarea telefonului, astfel încât să puteți juca jocuri, să mențineți ecranul în poziție verticală și să folosiți gesturi. Atașați cu bagheta ecografiei, care emite și primește ultrasunetele ca radar, aceiași senzori urmăresc poziția sa precisă. Apoi, pe măsură ce imaginile sunt luate, software-ul folosește aceste informații pentru a le coasa toate într-un fișier tridimensional. Ieșirea, deși nu se apropie de calitatea imaginii a unei scanări RMN sau CT, este mult mai ușor de înțeles decât o imagine cu ultrasunete 2D, care poate părea granulată și confuză.
Mașinile cu ultrasunete pe care Broder le construiește sunt diferite de cele pe care le folosesc medicii pentru a imagina făturile nenăscute. În timp ce acele mașini de dimensiuni de căruci furnizează imagini 3D, costă sute de mii de dolari și nu sunt extrem de portabile. Ceea ce descrie Broder este un atașament mic, tipărit 3D, pentru o mașină cu ultrasunete 2D de 25.000 de dolari.
Ecografia punctuală, în care medicii folosesc ecografia în timpul unui examen fizic pentru a informa îngrijirile ulterioare, devine tot mai frecventă - o piață care P&S Market Research se așteaptă să crească cu 7% pe an până în 2025 - dar rămâne în continuare o resursă subutilizată., spune Chris Fox, director de ecografie instructivă la Universitatea din California-Irvine. El învață tehnici de ultrasunete medicilor printr-o mare varietate de specialități, de la camera de urgență până la medicina internă, cum să capteze și să citească imagini cu ultrasunete. „Calitatea îngrijirii se îmbunătățește pur și simplu când poți să te uiți prin pielea pacientului la organele de care te preocupi, chiar acolo, la punctul de îngrijire, și nu trebuie să aștepți să se întoarcă un alt test”, spune Fox.
O vedere cu ultrasunete asupra abdomenului poate spune medicului dacă pacientul se confruntă cu o obstrucție a intestinului, o piatră biliară sau un rinichi blocat, de exemplu. Scurtarea respirației poate fi atribuită pneumoniei, lichidului în piept sau lichidului din jurul inimii. În aceste moduri, medicii pot folosi ecografia pentru a determina dacă un pacient trebuie să fie trimis pentru imagini suplimentare sau nu. Și folosesc frecvent ultrasunete pentru a ghida plasarea acului în chirurgia laparoscopică și alte proceduri care necesită plasarea precisă a instrumentelor, deoarece poate arăta o imagine în timp real a acului care intră în țesut.
Dar acolo este ecografia 2D devine dificilă; nu puteți vedea o mare parte din țesut și este greu de diferențiat vasculatura, nervii, mușchii și oasele. „Tot ce vedem este o felie și trebuie să decidem chiar acum, o să analizăm acest lucru într-un plan longitudinal sau într-un plan transversal? Acest lucru este confuz că trebuie să te angajezi la unul dintre cele două avioane ”, spune Fox. O vedere transversală ar arăta acul care se îndreaptă către privitor, iar o vedere longitudinală ar arăta acul care intră din lateral, dar în aceste două planuri dimensionale este foarte greu de determinat adâncimea și, prin urmare, dacă acul este poziționat corect. „Ecografia tridimensională este mult mai ușor de interpretat, încât într-adevăr ar elimina acest strat de insecuritate, cred că au foarte mulți medici, atunci când vine vorba de a încerca să învețe ecografie.”
Mai simplu de spus, ecografia 2D este greu de utilizat. „Este greu pentru oamenii care nu au făcut niciodată ultrasunete să învețe cum să facă poze și să le interpreteze”, spune Broder. „Ne dorim ca aceasta să fie o tehnologie atât de intuitivă, încât mulți personal medical diferiți să o poată utiliza imediat, fără aproape niciun fel de pregătire”.
Prezentând la forumul de cercetare al Colegiului American al Medicilor de Urgență, Broder a descris ceea ce vede ca fiind o funcție primară a tehnologiei: imagistica creierului la copiii mici. Copiii sub doi ani au cranii moi, iar ultrasunetele pot vedea chiar și pot ajuta la diagnosticarea hidrocefaliei, unde lichidul cefalorahidian provoacă presiune în creier. El a folosit-o pentru a înregistra o imagine a creierului unui copil în vârstă de 7 luni, în timp ce copilul stătea liniștit în poala mamei sale. Nu a necesitat radiații, precum un tomograf și copilul nu a trebuit să fie nemișcat sau sedat, precum un RMN. Pur și simplu au tras bagheta pe capul băiatului, într-o mișcare de pictură. În zece secunde s-a terminat.
Un software open-source numit 3D Slicer redă rezultatul pe ecran cu trei axe și un glisor care permite medicilor să deschidă imaginea și să vizualizeze o secțiune transversală. Tehnic, este un teanc de imagini 2D - până la 1.000 dintre ele - așezate unul lângă celălalt, dar software-ul poate estima și volumul de caracteristici din ele, care este util în special în diagnosticul tumorilor.
„Este doar un set de date mult mai dinamic decât atunci când faci o fotografie”, spune Broder. „Gândiți-vă la analogia unei fotografii de pe camera dvs. foto. După ce ați făcut fotografia, puteți să vă jucați cu ea, dar dacă nu v-a plăcut unghiul din care ați făcut poza, nu o puteți repara ... când aveți un set de date tridimensional, aveți într-adevăr mult control asupra întrebărilor pe care doriți să le puneți și cum le răspundeți. "
Chiar și mașinile cu ultrasunete mai scumpe nu oferă precizie imagisticii CT sau RMN și nici nu pot imagina un corp întreg, dar nu este ideea, spune Broder. „Vrem să aducem costurile în linie”, spune el. „În medicina occidentală suferim făcând o mulțime de lucruri, probabil, într-un grad mai mare de precizie sau precizie decât avem nevoie, iar acest lucru duce la creșterea costurilor. Deci, ceea ce vrem să facem este exact ceea ce pacientul are nevoie - oferim nivelul de detaliu necesar pentru îngrijirea lor cea mai bună ”.
Deoarece consumul de ultrasunete punct-de-îngrijire crește, echipa lui Broder nu este singura care încearcă să îmbunătățească utilajele. Clear Guide ONE, construit de medici de la Johns Hopkins, folosește de asemenea un ataș de baghete, dar folosește un sistem vizual pentru a urmări introducerea acului, deși este limitat la această aplicație. Și, în timp ce oferă doar ecografie bidimensională, un dispozitiv numit Clarius se conectează fără fir la un smartphone pentru a lăsa computerul în totalitate și a reduce prețul sub 10.000 USD.
Dimensiunea redusă și costul scăzut al dispozitivului Broder îl fac util în zonele de pe glob unde este imposibil sau nu este eficient utilizarea mașinilor mai mari. GE a fost de acord, acordându-i lui Broder 200.000 de dolari în cadrul său inaugural Challenge Research of Ultrasound Research. În prezent, dispozitivul este în curs de studii clinice, iar Broder și colaboratorii săi dețin un brevet internațional asupra acestuia. În viitor, Broder își imaginează asocierea dispozitivului cu un EKG pentru a obține imagini în timp real a bătăilor inimii. Dacă datele de la EKG sunt potrivite cu imaginile individuale realizate de ecografie, puteți sorta imaginile în funcție de momentul apariției lor în cadrul ciclului cardiac. Această imagistică „4D” ar putea oferi imagini mai bune ale inimii, deoarece compensează mișcarea inimii în sine, precum și respirația.
„Putem face multe din aceleași lucruri pe care le pot face mașinile 3D scumpe, dar la un cost mult mai mic”, spune Broder. „Suntem tocmai în acest moment incredibil în care tehnologiile de calcul au facilitat cu adevărat ceea ce am făcut.”
