GPS для эндоскопа: как новая технология MIT облегчит диагностику

Любой, кто делал эндоскопию, скажет вам, что это инвазивная, рискованная и длительная процедура. Вы лежите на столе на левом боку, и доктор просовывает в ваш рот метровую трубку, которая фотографирует в ваших органах абдоминальные аномалии.

Профессор информатики и электротехники Дина Катаби вместе с коллегами из Лаборатории информатики и искусственного интеллекта в Массачусетском технологическом институте надеются сократить время, дискомфорт и расходы такой диагностики.

Фото: Endpoints

Например, ее команда разрабатывает датчики и другие устройства, которые помогут пожилым людям жить независимо и чувствовать себя в безопасности дома. Она видит в работе своей команды возможность расширить спект медицинских услуг для пожилого населения.

Недавно они разработали GPS-подобную систему ReMix, которая точно определяет и отслеживает местоположение устройств внутри тела – например, капсульных эндоскопов. «Вы можете проглотить капсулу, которая будет делать фотографии ваших органов. Если вы хотите узнать, где именно находится капсула, вы можете использовать ReMix», – утверждает она.

Фото: Endpoints

К числу других потенциальных использований ReMix относится обнаружение движущихся опухолей молочной железы, печени или легких во время лучевой терапии, отслеживание микророботов в кровотоке и направление лекарственных препаратов в определенные области тела.

Как это работает

ReMix работает на основе обратного рассеяния – бесконтактной технологии, при которой происходит отражение волн, частиц или сигналов в обратном направлении, то есть в сторону источника. Технология состоит из двух главных компонентов: антенны (вне тела), которая генерирует две частоты и прислушивается к сигналу обратного рассеяния, и модуля обратного рассеяния (в теле), который прикреплен к диагностическому имплантату или другим устройствам.

Во время эксперимента Катаби вместе с командой имплантировали маленький, полностью пассивный и беспроводной металлический маркер в ткань мертвых животных – курятины и свинины, фантомы человеческой ткани, сделанные в основном из растительных масел и желатина, и отслеживали его движение при помощи внешней антенны.

Фото: Endpoints

Затем, по словам Катаби, они протестируют ReMix на живых животных и людях, и улучшат точность системы.

Как вы объясните, чем занимается ваша лаборатория, человеку, далекому от науки?

Катаби: Ключевая цель ReMix – улучшить здравоохранение и заставить врачей отказаться от инвазивной диагностики.

Мы хотим создать что-то вроде GPS для объектов, находящихся внутри тела. Один из примеров, где можно использовать ReMix – эндоскопия. Другой – терапия рака. Движущиеся опухоли – распространенное явление в раке молочной железы. Людям обычно удаляют рак во время операции, а затем проводят лучевую терапию. Врачи хотели бы определять точное местоположение рака или где он раньше находился, поскольку после удаления могут все еще остаться раковые ткани, на которые следует направить излучение. Но поскольку человек дышит, и его органы двигаются, двигается и местоположение. В таких случая излучение может задеть здоровые ткани и повредить их. Это лишь два примера, как можно использовать ReMix в медицине.

Фото: Endpoints

Можете ли вы описать технологию ReMix и как она работает?

Катаби: Перед тем как разработать систему, позволяющую отслеживать объекты внутри тела человека, мы сошлись на том, что она должна быть очень маленькой. Мы хотели создать устройство с антенной, которое было бы размером с рисовое зернышко и ему не нужна была бы батарейка. Затем мы задались вопросом: а если у этого устройства нет батарейки, как оно будет генерировать сигнал? Поэтому мы спроектировали внешний механизм с антенной, которое можно подключить к розетке и оно будет отражать сигнал, и устройство внутри тела, которое будет его менять. Учитывая тот факт, что эти компоненты очень малы и не требуют батарейки, их можно присоединить ко всему, что угодно.

Васишт: Одна из проблем, с которой мы столкнулись, заключается в том, что человеческий организм также отражает сигналы на очень высоких частотах. Очень мощные сигналы. Как различить сигналы, отраженные от объекта внутри организма и от самого организма? Для этого мы использовали очень маленькое полупроводниковое устройство под названием «диод», которое создает сигналы отражения на нескольких частотах и позволяет нам фильтровать сигналы.  

Фото: Endpoints

Какими другими проектами вы занимаетесь?

Катаби: Прежде всего, наша лаборатория фокусируется на том, как улучшения в машинном обучении и технологиях, основанных на сигналах, могут повлиять на здравоохранение. Например, мы работаем над технологиями, которые помогают в разработке лекарственных препаратов и проведении клинических испытаний.

Еще мы занимаемся технологиями для пожилого населения. Например, разрабатываем умную коробку, которую можно установить дома у бабушки, и она будет самостоятельно определять, что бабушка упала и отправлять вам сообщение об этом.

Что дальше? Планируете ли вы и дальше тестировать ReMix?

Васишт: Пока мы протестировали устройство на тканях мертвых животных, и результаты оказались хорошими. Дальше мы будем тестировать девайс на живых животных и, в конечном итоге, на людях.

Мы хотим, чтобы ReMix использовали для помощи больным раком, особенно в процессе лучевой терапии. Как уже описала Дина, во время лучевой терапии радиация может повредить здоровые ткани из-за движения пациента. ReMix может отслеживать опухоль при помощи небольших металлических маркеров, внедренных в нее, что позволит врачам останавливать излучение, когда опухоль передвинулась, и направлять его туда, куда нужно. Сейчас мы исследуем, как Remix работает с остальными процессами лучевой терапии. В данный момент наши исследования направлены на обеспечение совместимости оборудования ReMix и процесса лучевой терапии.

Источник.

Материалы по теме:

Почему проваливаются стартапы из сферы цифрового здравоохранения?

Как геймификация меняет систему здравоохранения

Искусственный интеллект учится определять, выйдет ли пациент из комы