Ερευνητές από το MIT ανέπτυξαν ένα φορητό σύστημα υπερήχων, το οποίο θα μπορούσε να διευκολύνει τη συχνότερη διενέργεια υπερηχογραφημάτων μαστού, είτε στο σπίτι είτε σε ιατρείο. Το νέο σύστημα αποτελείται από έναν μικρό αισθητήρα υπερήχων συνδεδεμένο σε μια μονάδα συλλογής και επεξεργασίας δεδομένων, η οποία είναι λίγο μεγαλύτερη από ένα smartphone. Το σύστημα αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί εν κινήσει, όταν συνδέεται με φορητό υπολογιστή, για την ανακατασκευή και την προβολή ευρυγώνιων τρισδιάστατων εικόνων σε πραγματικό χρόνο.

«Όλα είναι πιο συμπαγή, κάτι που διευκολύνει τη χρήση του σε αγροτικές περιοχές ή από άτομα που αντιμετωπίζουν εμπόδια στην πρόσβαση σε αυτού του είδους την τεχνολογία», εξηγεί η Κανάν Νταγκντεβίρεν, κύρια συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύθηκε επιστημονικό περιοδικό AdvancedHealthcareMaterials.

Με αυτό το σύστημα, προσθέτει, θα μπορούσαν ενδεχομένως να ανιχνεύονται περισσότεροι όγκοι σε πρώιμο στάδιο, αυξάνοντας τις πιθανότητες επιτυχούς θεραπείας.

Παρακολούθηση ανάμεσα στις ετήσιες μαστογραφίες

Πολλοί όγκοι του μαστού ανιχνεύονται μέσω των τακτικών μαστογραφιών, οι οποίες χρησιμοποιούν ακτίνες Χ. Ωστόσο, όγκοι μπορεί να αναπτυχθούν στο διάστημα μεταξύ των ετήσιων μαστογραφιών. Αυτοί οι όγκοι αντιστοιχούν στο 20–30% όλων των περιπτώσεων καρκίνου του μαστού και τείνουν να είναι πιο επιθετικοί από εκείνους που εντοπίζονται σε τακτικούς ελέγχους.

Η έγκαιρη ανίχνευσή τους είναι κρίσιμη. Όταν ο καρκίνος του μαστού διαγνωστεί στα πρώτα στάδια, το ποσοστό επιβίωσης αγγίζει σχεδόν το 100%. Αντίθετα, για όγκους που ανιχνεύονται σε προχωρημένα στάδια, το ποσοστό αυτό πέφτει περίπου στο 25%. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι συχνότεροι υπέρηχοι σε συνδυασμό με τις τακτικές μαστογραφίες θα μπορούσαν να αυξήσουν τον αριθμό των όγκων που εντοπίζονται έγκαιρα. Σήμερα, οι υπέρηχοι χρησιμοποιούνται συνήθως μόνο ως συμπληρωματικός έλεγχος, όταν μια μαστογραφία δείξει ύποπτα ευρήματα. Τα μηχανήματα υπερήχων είναι μεγάλα και ακριβά και απαιτούν υψηλά εξειδικευμένο προσωπικό για τη χρήση τους.

Φορητή συστοιχία υπερήχων

Οι ερευνητές επιδίωξαν να αναπτύξουν μια συστοιχία υπερήχων που θα είναι πλήρως φορητή και θα μπορεί να δημιουργεί τρισδιάστατη εικόνα ολόκληρου του μαστού, σαρώνοντας μόλις δύο ή τρία σημεία. Το σύστημα που ανέπτυξαν είναι ένα σύστημα συλλογής δεδομένων με διαμορφωμένο σήμα (chirped data acquisition system – cDAQ) που αποτελείται από έναν αισθητήρα υπερήχων και μια μητρική κάρτα που επεξεργάζεται τα δεδομένα. Ο αισθητήρας, ο οποίος είναι λίγο μικρότερος από μια τράπουλα, περιέχει μια συστοιχία υπερήχων διατεταγμένη σε σχήμα κενού τετραγώνου, μια διαμόρφωση που επιτρέπει τη λήψη τρισδιάστατων εικόνων του ιστού από κάτω.

Η μητρική κάρτα είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από ένα smartphone και η κατασκευή της κοστίζει περίπου 300 δολάρια. Όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα είναι εμπορικά διαθέσιμα. Για την προβολή των εικόνων, η μητρική κάρτα μπορεί να συνδεθεί με φορητό υπολογιστή, καθιστώντας ολόκληρο το σύστημα πλήρως φορητό.

Αυτό το σύστημα καταναλώνει επίσης πολύ λιγότερη ενέργεια από ένα συμβατικό μηχάνημα υπερήχων, οπότε μπορεί να τροφοδοτείται με 5V DC (μπαταρία ή προσαρμογέα AC/DC που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση μικρών ηλεκτρονικών συσκευών, όπως φορητά ηχεία).

«Η απεικόνιση με υπερήχους ήταν πολύ περιορισμένη για πολύ καιρό στα νοσοκομεία», εξηγεί ο συν-συγγραφέας της μελέτης, Ουσμάν Γκόνι Μπάρμπερ και συμπληρώνει τα εξής: «Για να μεταφέρουμε τους υπερήχους εκτός του νοσοκομειακού περιβάλλοντος, επανασχεδιάσαμε ολόκληρη την αρχιτεκτονική, εισάγοντας μια νέα διαδικασία κατασκευής υπερήχων, ώστε να καταστήσουμε την τεχνολογία τόσο επεκτάσιμη όσο και πρακτική».

Η σημασία της πρώιμης διάγνωσης

Οι ερευνητές δοκίμασαν το νέο σύστημα σε ένα άτομο, μια γυναίκα 71 ετών με ιστορικό κύστεων μαστού. Διαπίστωσαν ότι το σύστημα μπορούσε να απεικονίσει με ακρίβεια τις κύστες και να δημιουργήσει μια τρισδιάστατη εικόνα του ιστού χωρίς κενά. Το σύστημα μπορεί να απεικονίσει ιστό σε βάθος έως 15 εκατοστά και να καλύψει ολόκληρο τον μαστό από δύο ή τρία σημεία. Επιπλέον, επειδή η συσκευή τοποθετείται απαλά πάνω στο δέρμα, χωρίς να πιέζεται στον ιστό όπως ένας συμβατικός ανιχνευτής, οι εικόνες δεν παραμορφώνονται.

Η ερευνητική ομάδα διεξάγει πλέον μια ευρύτερη κλινική δοκιμή στο Κέντρο Κλινικής και Μεταφραστικής Έρευνας του ΜΙΤ και στο Massachusetts General Hospital. Παράλληλα, οι ερευνητές αναπτύσσουν μια ακόμη μικρότερη εκδοχή του συστήματος επεξεργασίας δεδομένων, περίπου στο μέγεθος ενός νυχιού. Στόχος τους είναι να το συνδέσουν με ένα smartphone για την προβολή των εικόνων, καθιστώντας το σύστημα ακόμη μικρότερο και ευκολότερο στη χρήση. Σχεδιάζουν επίσης την ανάπτυξη μιας εφαρμογής για κινητά που θα χρησιμοποιεί αλγόριθμο τεχνητής νοημοσύνης, ώστε να καθοδηγεί τον χρήστη στο βέλτιστο σημείο τοποθέτησης του ανιχνευτή.

Ενώ η τρέχουσα έκδοση της συσκευής μπορεί εύκολα να προσαρμοστεί για χρήση σε ιατρείο, οι ερευνητές ελπίζουν ότι στο μέλλον η μικρότερη εκδοχή της θα ενσωματωθεί σε έναν φορετό αισθητήρα, ο οποίος θα μπορεί να χρησιμοποιείται στο σπίτι από άτομα με υψηλό κίνδυνο εμφάνισης καρκίνου του μαστού.