Prijenosni ultrazvučni senzor za otkrivanje raka dojke

Za osobe koje imaju visok rizik od razvoja raka dojke, česti ultrazvučni pregledi mogu pomoći u ranom otkrivanju tumora. Istraživači s MIT-a sada su razvili minijaturizirani ultrazvučni sustav koji bi mogao olakšati češće izvođenje ultrazvuka dojki, bilo kod kuće ili u liječničkoj ordinaciji.

Novi sustav sastoji se od male ultrazvučne sonde pričvršćene na modul za akviziciju i obradu koji je malo veći od pametnog telefona. Ovaj sustav može se koristiti u pokretu kada je spojen na prijenosno računalo za rekonstrukciju i pregled širokokutnih 3D slika u stvarnom vremenu.

„Sve je kompaktnije, što može olakšati korištenje u ruralnim područjima ili ljudima koji možda imaju prepreke prema ovoj vrsti tehnologije“, kaže Canan Dagdeviren, izvanredna profesorica medijskih umjetnosti i znanosti na MIT-u i glavna autorica studije.

Iako se mnogi tumori dojke otkrivaju rutinskim mamografijama, koje koriste rendgenske snimke, tumori se mogu razviti između godišnjih mamograma. Ovi tumori, poznati kao intervalni karcinomi, čine 20 do 30 posto svih slučajeva raka dojke i obično su agresivniji od onih otkrivenih tijekom rutinskih pregleda.

Rano otkrivanje ovih tumora je ključno: kada se rak dojke dijagnosticira u najranijim fazama, stopa preživljavanja je gotovo 100 posto. Međutim, za tumore otkrivene u kasnijim fazama, ta stopa pada na oko 25 posto.

Za neke osobe, češći ultrazvučni pregled uz redovite mamografije mogao bi pomoći u povećanju broja tumora koji se otkrivaju u ranoj fazi. Trenutno se ultrazvuk obično radi samo kao praćenje ako mamografija otkrije bilo kakva problematična područja. Ultrazvučni uređaji koji se koriste u tu svrhu su veliki i skupi te zahtijevaju visoko obučene tehničare za njihovo korištenje.

Stvaranjem ultrazvučnih sustava koji su prenosivi i jednostavniji za korištenje, tim s MIT-a se nada da će često ultrazvučno skeniranje učiniti dostupnim mnogo većem broju ljudi.

Godine 2023. Dagdeviren i njezini kolege razvili su niz ultrazvučnih pretvarača koji su ugrađeni u fleksibilni flaster koji se može pričvrstiti na grudnjak, omogućujući nositeljici da pomiče ultrazvučni tracker duž flastera i snima tkivo dojke iz različitih kutova.

Te 2D slike mogle bi se kombinirati kako bi se generirao 3D prikaz tkiva, ali mogle bi postojati male praznine u pokrivenosti, što bi omogućilo da se male abnormalnosti previde. Također, taj niz pretvarača morao je biti spojen na tradicionalni, skupi stroj za obradu veličine hladnjaka kako bi se slike pregledale.

U svojoj novoj studiji, istraživači su krenuli u razvoj modificiranog ultrazvučnog niza koji bi bio potpuno prenosiv i mogao bi stvoriti 3D sliku cijele dojke skeniranjem samo dvije ili tri lokacije.

Novi sustav koji su razvili je sustav za prikupljanje podataka cDAQ koji se sastoji od ultrazvučne sonde i matične ploče koja obrađuje podatke. Sonda, koja je nešto manja od špila karata, sadrži ultrazvučni niz raspoređen u obliku praznog kvadrata, konfiguracija koja omogućuje nizu snimanje 3D slika tkiva ispod.

Ove podatke obrađuje matična ploča, koja je malo veća od pametnog telefona i čija izrada košta samo oko 300 dolara. Sva elektronika koja se koristi u matičnoj ploči komercijalno je dostupna. Za pregled slika, matična ploča može se spojiti na prijenosno računalo, tako da je cijeli sustav prenosiv.

Sustav također koristi puno manje energije od tradicionalnog ultrazvučnog uređaja, pa se može napajati s 5V DC napajanjem (baterija ili AC/DC adapter koji se koristi za spajanje malih elektroničkih uređaja poput modema ili prijenosnih zvučnika).

Istraživači su testirali novi sustav na jednoj osobi, 71-godišnjoj ženi s anamnezom cista na dojkama. Otkrili su da sustav može točno prikazati ciste i stvoriti 3D sliku tkiva, bez praznina.

Sustav može snimati do dubine od 15 centimetara u tkivo i može snimati cijelu dojku s dvije ili tri lokacije. A budući da se ultrazvučni uređaj nalazi na vrhu kože bez potrebe da se pritišće u tkivo poput tipične ultrazvučne sonde, slike nisu iskrivljene.

Istraživači također rade na još manjoj verziji sustava za obradu podataka, koja će biti veličine nokta. Nadaju se da će ga povezati s pametnim telefonom koji bi se mogao koristiti za vizualizaciju slika, čineći cijeli sustav manjim i lakšim za korištenje. Također planiraju razviti aplikaciju za pametne telefone koja bi koristila algoritam umjetne inteligencije kako bi pomogla pacijentu da dovede do najbolje lokacije za postavljanje ultrazvučne sonde.

Iako se trenutna verzija uređaja može lako prilagoditi za upotrebu u liječničkoj ordinaciji, istraživači se nadaju da će se u budućnosti manja verzija moći ugraditi u nosivi senzor koji bi kod kuće mogle koristiti osobe s visokim rizikom od razvoja raka dojke.

Dagdeviren sada radi na pokretanju tvrtke koja će pomoći u komercijalizaciji tehnologije.