Joshua Broder Wii kézibeszélőt használt egy ping-pong labda oda-vissza ütésére, amikor az ötlet megtörtént. A Duke Egyetemi Orvosi Központ sürgősségi orvosa ultrahang segítségével megérti, mi történik a beteg testében, valamint kezelheti a sebeket és betegségeket. De a kép, amely elég gyors ahhoz, hogy valós időben működjön, kétdimenziós és nehezen értelmezhető.
"A kezemben lévő vezérlő valóban olcsó dolog" - gondolta. "Miért van az, hogy a drága orvostechnikai eszközök nem használnak ilyen olcsó technológiát?"
A Duke és a Stanford mérnökeinek némi segítségével a Broder 3D egy ultrahangos pálca testét nyomtatta ki, amely a telefonokban vagy a Wiimotesben találhatóhoz hasonló gyorsulásmérőket és giroszkópokat tartalmaz. Ezek a kicsi eszközök, amelyek az okostelefon-forradalomnak köszönhetően mindenütt jelentek meg és olcsók, együtt működnek a telefon szögének, helyzetének és tájolásának meghatározásában, tehát játékot játszhatnak, a képernyőt függőlegesen tarthatják, és gesztusokat használhatnak. Az ultrahang pálcájához csatlakoztatva, amely az ultrahangot sugárzza és fogadja, mint a radar, ugyanazok az érzékelők követik pontos helyzetét. Ezután a képek készítésekor a szoftver ezeket az információkat felhasználja, hogy összekapcsolják őket háromdimenziós fájlba. A kimenetet, bár nem közeledik az MRI vagy CT letapogatás képminőségéhez, sokkal könnyebben érthető meg, mint egy 2D ultrahang képet, amely szemcsésnek és zavarónak tűnhet.
A Broder által kifejlesztett ultrahanggépek különböznek az orvosok által használt készülékektől a születendő magzatok leképezésére. Noha ezek a kocsi méretű gépek 3D képeket nyújtanak, százezrek dollárba kerülnek, és nem rendkívül hordozhatók. Amit Broder ír, egy kisméretű, 3D-ben nyomtatott melléklet egy 25 000 dolláros laptop méretű 2D ultrahangkészülékhez.
Az egyre gyakoribb ultrahang, amelyben az orvosok ultrahangvizsgálatot végeznek fizikai vizsgálat során a további ellátás biztosítása érdekében, egyre gyakoribb - egy olyan piac, amelyben a P&S Market Research 2025-ig évi 7 százalékos növekedésre számít, de továbbra is kihasználatlan forrás marad, mondta Chris Fox, a kaliforniai irvinei egyetemi oktató ultrahang igazgatója. Ultrahang technikákat tanít az orvosoknak különféle különféle szakterületeken, a mentőszobától a belső orvosig, az ultrahangképek rögzítésének és olvasásának módjain. "Az ápolás minősége egyszerűen javul, ha átnézheti a beteg bőrét az érintett szerveknél, ott közvetlenül a gondozás helyén, és nem kell várnia, hogy újabb teszt jöjjön vissza" - mondja Fox.
A has ultrahangjával megtudhatja az orvosnak, hogy a betegnek például van egy bélelzáródása, epeköve vagy eldugult vese. Légzési elégtelenség a tüdőgyulladásnak, a mellkasban lévő folyadéknak vagy a szív körül folyadéknak tulajdonítható. Ilyen módon az orvosok ultrahang segítségével határozhatják meg, hogy a beteget tovább kell-e küldeni további képalkotó vizsgálathoz. És gyakran ultrahanggal irányítják a tű elhelyezését laparoszkópos műtétekben és más olyan eljárásokban, amelyek megkövetelik az eszközök pontos elhelyezését, mivel ez valós idejű képet mutathat a tűből, amely belép a szövetbe.
De itt a 2D ultrahang bonyolult; nem lát sok szövetet, és nehéz megkülönböztetni az érrendszert, az idegeket, az izmokat és a csontokat. „Csak egy szeletet látunk, és most el kell döntenünk, hogy hosszanti síkon vagy keresztirányú síkon nézzük meg? Ez zavaró, ha el kell vállalnunk a két repülőgép egyikét - mondja Fox. Egy keresztirányú nézet azt mutatja, hogy a tű a néző felé jön, míg a hosszanti nézet azt mutatja, hogy a tű belép az oldalról, de e két dimenziós síkban nagyon nehéz meghatározni a mélységet, és ezért a tű megfelelő elhelyezkedését. "A háromdimenziós ultrahang annyira könnyebben értelmezhető, hogy valóban megszünteti ezt a bizonytalansági réteget, szerintem sok orvosnak van lehetősége az ultrahang megtanulására."
Egyszerűbben fogalmazva: a 2D ultrahangot nehéz használni. "Azoknak, akik még soha nem végeztek ultrahangvizsgálatot, nehéz megtanulni, hogyan kell fényképezni és értelmezni őket" - mondja Broder. "Azt akarjuk, hogy ez olyan intuitív technológia legyen, hogy sokféle orvosi személyzet azonnal felhasználhatja szinte képzés nélkül."
Broder az Amerikai Sürgősségi Orvosok Kollégiumának kutatási fórumán bemutatta, hogy mit lát a technológia elsődleges funkciójaként: agyi képalkotást kisgyermekekben. A két évesnél fiatalabb gyermekeknek lágy koponyája van, és az ultrahang ultrahanggal láthatja, és segít diagnosztizálni a hidrocefalust, ahol a cerebrospinális folyadék az agyban nyomást gyakorol. Használta egy 7 hónapos gyermek agyának képének rögzítésére, miközben a baba békésen ült az anyja ölében. Nem igényelt sugárzást, mint például a CT-vizsgálat, és a gyermeknek nem kellett mozdulatlannak vagy nyugtatottnak lennie, mint egy MR. Egyszerűen festett mozgással húzták a pálcát a fiú feje fölé. Tíz másodperc alatt megtörtént.
A 3D Slicer nevű nyílt forráskódú szoftver megjeleníti a képernyőn az eredményt három tengely és egy csúszka segítségével, amely lehetővé teszi az orvosok számára a kép megnyitását és keresztmetszetének megtekintését. Technikai szempontból egymás mellé rakott 2D-s képek - akár 1000-ig is -, de a szoftver meg tudja becsülni a bennük lévő funkciók mennyiségét is, ami különösen hasznos a daganatok diagnosztizálásában.
"Ez csak egy sokkal dinamikusabb adatkészlet, mint amikor állóképet készít" - mondja Broder. „Gondolj a fényképezőgépén lévő fénykép analógiájára. Miután elkészítette a képet, játszhat vele, de ha nem tetszett az a szög, amelyből a képet készítette, akkor nem tudja megjavítani ... ha van háromdimenziós adatállomány, akkor valóban nagyon sok ellenőrzést végez azzal kapcsolatban, hogy milyen kérdéseket szeretne feltenni, és hogyan válaszolja meg őket. ”
Még a drágább ultrahangos készülékek sem nyújtják a CT vagy az MRI képalkotás pontosságát, és nem képesek az egész testet is ábrázolni, de ez nem a lényeg - mondja Broder. "Szeretnénk összhangba hozni a költségeket" - mondja. „A nyugati orvoslásban szenvedünk azzal, hogy sok dolgot csinálunk talán nagyobb pontossággal vagy pontossággal, mint amire szükségünk van, és ez maga a költségeket eredményezi. Tehát azt akarjuk, hogy pontosan mi legyen a betegnek - biztosítsuk a lehető legjobb ellátáshoz szükséges részletességet. "
Ahogyan az ultrahang ultrahangos kezelést igényel, Broder csapata nem az egyetlen, aki megpróbálja javítani a gépeket. A Johns Hopkins orvosai által készített Clear Guide ONE szintén pálcával rendelkezik, de vizuális rendszert alkalmaz a tű behelyezésének nyomon követésére, bár erre az alkalmazásra korlátozódik. És bár csak kétdimenziós ultrahangot kínál, a Clarius nevű eszköz vezeték nélkül párosul az okostelefonhoz, hogy összességében megkerülje a számítógépet, és az ár 10 000 dollár alá csökkenjen.
A Broder készülék kicsi mérete és olcsó költségessé teszi azokat a területeket a világ minden tájáról, ahol lehetetlen vagy nem költséghatékony a nagyobb gépek használata. A GE beleegyezett, hogy Brodernek 200 000 dollárt ítél oda az alakuló Point of Care Ultrahang Kutatási Kihívás keretében. A készülék jelenleg klinikai vizsgálatokon esik át, Broder és munkatársai nemzetközi szabadalommal bírnak. A jövőben Broder azt akarja elképzelni, hogy párosítja az eszközt egy EKG-vel, hogy valósidejű képalkotást végezzen a szívverésekről. Ha az EKG-adatok összehasonlíthatók az ultrahanggal készített egyes képekkel, akkor a képeket rendezheti annak alapján, hogy mikor fordultak elő a szívcikluson belül. Ez a „4D” képalkotás jobb képet nyújthat a szívről, mivel ellensúlyozza a szív mozgását és a légzést.
"Nagyon sok ugyanazt a dolgot meg tudjuk csinálni, mint amit a drága 3D gépek meg tudnak tenni, de jóval alacsonyabb költségekkel" - mondja Broder. "Éppen ebben a hihetetlen időben vagyunk ott, ahol a számítástechnika valóban megkönnyítette az általunk elvégzett munkát."
