Joshua Broder používal slúchadlo Wii, aby pálil pingpongovú loptičku tam a späť, keď nápad napadol. Ako pohotovostný lekár v Duke University Medical Center používa ultrazvuk, aby pochopil, čo sa deje vo vnútri tela pacienta a liečil rany a choroby. Avšak obraz, ktorý je dostatočne rýchly na to, aby pracoval v reálnom čase, je dvojrozmerný a ťažko rozoberateľný.
"Ovládač v mojej ruke je skutočne lacná vec, " pomyslel si. "Prečo je to tak, že drahé zdravotnícke pomôcky nevyužívajú takúto nízkonákladovú technológiu?"
S nejakou pomocou od inžinierov v Duke a Stanforde vytlačil Broder 3D telo na ultrazvukovú prútik, ktorý mal slúžiť na zrýchlenie a gyroskopy podobné tým, ktoré sa nachádzajú v telefónoch alebo Wiimotesoch. Tieto malé zariadenia, ktoré sa stali všadeprítomnými a lacnými vďaka revolúcii smartfónov, spolupracujú pri určovaní uhla, polohy a orientácie vášho telefónu, takže môžete hrať hry, udržiavať obrazovku vo vzpriamenej polohe a používať gestá. Pripojené k prútiku ultrazvuku, ktorý vysiela a prijíma ultrazvuk ako radar, sledujú rovnaké senzory svoju presnú polohu. Keď sa obrázky nasnímajú, softvér použije tieto informácie na ich zošitie do trojrozmerného súboru. Výstup, aj keď sa nepribližuje ku kvalite obrazu pri skenovaní MRI alebo CT, je oveľa ľahšie pochopiteľný ako 2D ultrazvukový obraz, ktorý sa môže javiť ako zrnitý a mätúci.
Ultrazvukové stroje, na ktorých Broder stavia, sa líšia od tých, ktoré lekári používajú na zobrazenie nenarodených plodov. Aj keď tieto stroje s rozmermi košíka poskytujú 3D obrázky, stoja stovky tisíc dolárov a nie sú príliš prenosné. Broder popisuje malú 3D tlačenú prílohu pre 2D ultrazvukový prístroj s veľkosťou notebooku 25 000 dolárov.
Ultrazvuk v mieste starostlivosti, v ktorom lekári používajú ultrazvuk pri fyzickom vyšetrení na informovanie o ďalšej starostlivosti, sa stáva bežnejším - trh, ktorý spoločnosť P&S Market Research očakáva, že do roku 2025 bude rásť o 7 percent ročne, ale stále zostáva nedostatočne využívaným zdrojom., hovorí Chris Fox, riaditeľ inštruktážneho ultrazvuku na Kalifornskej univerzite v Irvine. Učí lekárov ultrazvukové techniky lekárom v rôznych odboroch, od pohotovosti až po interné lekárstvo, ako snímať a čítať ultrazvukové snímky. „Kvalita starostlivosti sa jednoducho zlepšuje, keď sa môžete pozerať cez pokožku pacienta na orgány, ktoré vás zaujímajú, priamo v mieste starostlivosti a nemusia čakať na ďalší test, aby sa vrátili, “ hovorí Fox.
Ultrazvukový pohľad do brucha môže lekárovi povedať, či má pacient napríklad stolicu, žlčový kameň alebo zablokovanú obličku. Dýchavičnosť možno pripísať pneumónii, tekutine v hrudníku alebo tekutine okolo srdca. Týmto spôsobom môžu lekári pomocou ultrazvuku určiť, či je potrebné pacienta poslať na ďalšie zobrazenie alebo nie. A často používajú ultrazvuk na usmernenie umiestnenia ihly v laparoskopickej chirurgii a ďalších postupoch, ktoré vyžadujú presné umiestnenie náradia, pretože môže zobrazovať obraz ihly vstupujúcej do tkaniva v reálnom čase.
Ale tam sa 2D ultrazvuk stáva zložitejším; nevidíte veľa tkaniva a je ťažké rozlíšiť vaskulatúru, nervy, svaly a kosti. "Všetko, čo vidíme, je plátok a musíme sa hneď rozhodnúť, či sa na to pozrieme v pozdĺžnej alebo priečnej rovine?" To je mätúce zaviazať sa k jednému z týchto dvoch lietadiel, “hovorí Fox. Priečny pohľad by ukazoval ihlu prichádzajúcu smerom k divákovi a pozdĺžny pohľad by ukazoval ihlu vstupujúcu zo strany, ale v týchto dvojrozmerných rovinách je veľmi ťažké určiť hĺbku, a teda či je ihla správne umiestnená. "Trojrozmerný ultrazvuk je oveľa ľahšie interpretovať, že by skutočne odstránil túto vrstvu neistoty, myslím si, že veľa lekárov má, pokiaľ ide o pokus o naučenie sa ultrazvuku."
Jednoduchšie povedané, 2D ultrazvuk sa ťažko používa. "Je ťažké pre ľudí, ktorí nikdy predtým neurobili ultrazvuk, aby sa naučili fotografovať a interpretovať ich, " hovorí Broder. "Chceme, aby to bola taká intuitívna technológia, že by ju mohli využívať mnohí rôzni zdravotnícki pracovníci okamžite a takmer bez školenia."
Broder, predstavený na výskumnom fóre American College of Emergency Physicians, opísal, čo považuje za primárnu funkciu technológie: zobrazovanie mozgu u malých detí. Deti mladšie ako dva roky majú mäkké lebky a ultrazvuk vidí priamo v ňom a pomáha pri diagnostike hydrocefalu, kde mozgomiešna tekutina spôsobuje tlak v mozgu. Použil to na zaznamenanie mozgu 7-mesačného dieťaťa, zatiaľ čo dieťa sedelo pokojne v lone svojej matky. Nevyžadovalo sa žiadne žiarenie, napríklad CT, a dieťa nemuselo byť nehybné alebo sedatívne, ako je MRI. Jednoducho natiahli prútik cez chlapcovu hlavu maliarskym pohybom. Za desať sekúnd sa to skončilo.
Softvér s otvoreným zdrojom s názvom 3D Slicer vykresľuje výsledok na obrazovke s tromi osami a posúvačom, ktorý lekárom umožňuje otvoriť obrázok a zobraziť prierez. Z technického hľadiska ide o hromadu 2D obrazov - až 1 000 z nich - umiestnených vedľa seba, ale softvér dokáže tiež odhadnúť objem funkcií v nich, čo je obzvlášť užitočné pri diagnostike nádorov.
„Je to len oveľa dynamickejší súbor údajov, ako keď fotografujete, “ hovorí Broder. „Pomyslite na analógiu fotografie vo vašom fotoaparáte. Po nasnímaní obrázka si s ním môžete pohrať, ale ak sa vám nepáčil uhol, z ktorého ste vyfotili, nemôžete ho opraviť ... keď máte trojrozmerný súbor údajov, môžete skutočne máte veľa kontroly nad tým, na aké otázky sa chcete spýtať a ako na ne odpovedáte. “
Dokonca ani drahšie ultrazvukové prístroje neponúkajú presnosť CT alebo MRI zobrazovania, ani nemôžu zobrazovať celé telo, ale to nie je dôležité, hovorí Broder. „Chceme vyrovnať náklady, “ hovorí. „V západnej medicíne trpíme tým, že robíme veľa vecí, aby sme mohli dosiahnuť vyššiu presnosť alebo presnosť, ako potrebujeme, a to zvyšuje náklady. To, čo chceme urobiť, je presne to, čo pacient potrebuje - poskytnúť úroveň detailov vyžadovaných pre ich najlepšiu starostlivosť. “
Pretože sa ultrazvukové výboje v mieste použitia prudko využívajú, Broderov tím nie je jediný, kto sa snaží vylepšiť stroje. Program Clear Guide ONE, ktorý zostavili lekári spoločnosti Johns Hopkins, používa aj prútikovú prútik, ale využíva vizuálny systém na sledovanie zavádzania ihiel, hoci je obmedzený len na túto aplikáciu. A hoci ponúka iba dvojrozmerný ultrazvuk, zariadenie s názvom Clarius sa bezdrôtovo páruje s smartfónom, aby úplne obišlo počítač a znížilo cenu pod 10 000 dolárov.
Vďaka malej veľkosti a nízkej cene je zariadenie Broder užitočné v oblastiach po celom svete, kde nie je možné alebo cenovo výhodné používať väčšie stroje. Spoločnosť GE súhlasila a udelila spoločnosti Broder 200 000 dolárov vo svojej úvodnej výzve na ultrazvukové výskumné miesto Point of Care. Toto zariadenie je v súčasnosti predmetom klinických pokusov a Broder a jeho spolupracovníci sú držiteľmi medzinárodného patentu. V budúcnosti si Broder predstaví spárovanie zariadenia s EKG, aby sa získali snímky srdca v reálnom čase. Ak sa údaje z EKG zhodujú s jednotlivými snímkami vytvorenými ultrazvukom, môžete zoradiť obrázky podľa toho, kedy sa vyskytli v rámci srdcového cyklu. Toto „4D“ zobrazenie môže poskytnúť lepšie obrazy srdca, pretože kompenzuje pohyb srdca samotného, ako aj dýchanie.
„Dokážeme urobiť veľa rovnakých vecí, aké môžu drahé 3D stroje robiť, ale za oveľa nižšie náklady, “ hovorí Broder. "Sme práve v tejto neuveriteľnej dobe, keď počítačové technológie skutočne uľahčili to, čo sme urobili."
