עבור אנשים שנמצאים בסיכון גבוה לפתח סרטן שד, בדיקות תכופות עם אולטרסאונד יכולות לסייע בגילוי מוקדם של גידולים. חוקרי MIT פיתחו כעת מערכת אולטרסאונד ממוזערת שיכולה להקל על ביצוע אולטרסאונד שד בתדירות גבוהה יותר, בין אם בבית או במשרד הרופא.
המערכת החדשה מורכבת מחשכת אולטרסאונד קטנה המחוברת למודול רכישה ועיבוד שהוא קצת יותר גדול מסמארטפון. ניתן להשתמש במערכת זו תוך כדי תנועה כאשר היא מחוברת למחשב נייד כדי לשחזר ולצפות בתמונות תלת מימד בזווית רחבה בזמן אמת.
הכל קומפקטי יותר, וזה יכול להקל על השימוש באזורים כפריים או לאנשים שיש להם מחסומים לטכנולוגיה מסוג זה".
Canan Dagdeviren, פרופסור חבר לאמנויות מדיה ומדעים ב-MIT ומחבר בכיר של המחקר
עם מערכת זו, היא אומרת, גידולים נוספים יכולים להתגלות מוקדם יותר, מה שמגדיל את הסיכויים להצלחת הטיפול.
קולין מרקוס PhD '25 ופוסט דוקטורט לשעבר ב-MIT, ד"ר עוסמאן גוני נאים, הם הכותבים הראשיים של המאמר, המופיע בכתב העת חומרי בריאות מתקדמים. מחברים נוספים של המאמר הם סטודנטים לתארים מתקדמים ב-MIT, אאסתה שאה, ג'ייסון הו ושריהארי ויסוואנאת; מתמחה קיץ ב-MIT ואוניברסיטת מרכז פלורידה לתואר ראשון מאיה אוזביו; מומחה המחקר של מעבדת המדיה של MIT, דיוויד סאדאת; פרובסט MIT, אננתה צ'נדרקאסן; ומנתח סרטן השד בבית החולים הכללי של מסצ'וסטס טולגה אוזמן.
ניטור תכוף
בעוד שגידולי שד רבים מתגלים באמצעות ממוגרפיה שגרתית, המשתמשת בקרני רנטגן, גידולים יכולים להתפתח בין ממוגרפיה שנתית. גידולים אלו, הידועים כסרטני מרווחים, מהווים 20 עד 30 אחוזים מכלל מקרי סרטן השד, והם נוטים להיות אגרסיביים יותר מאלה שנמצאו במהלך סריקות שגרתיות.
גילוי מוקדם של גידולים אלו הוא קריטי: כאשר סרטן השד מאובחן בשלבים המוקדמים ביותר, שיעור ההישרדות הוא כמעט 100 אחוז. עם זאת, עבור גידולים שהתגלו בשלבים מאוחרים יותר, שיעור זה יורד לסביבות 25 אחוז.
עבור אנשים מסוימים, סריקת אולטרסאונד תכופה יותר בנוסף לממוגרפיה רגילה יכולה לעזור להגביר את מספר הגידולים המתגלים מוקדם. נכון להיום, אולטרסאונד נעשה בדרך כלל רק כמעקב אם ממוגרפיה מגלה אזורים של דאגה. מכשירי אולטרסאונד המשמשים למטרה זו הינן גדולות ויקרות, והן דורשות טכנאים מיומנים במיוחד לשימוש בהן.
"צריך טכנאי אולטרסאונד מיומנים כדי להשתמש במכונות האלה, מה שמהווה מכשול מרכזי בקבלת גישה לאולטרסאונד לקהילות כפריות, או למדינות מתפתחות שבהן אין כל כך הרבה רדיולוגים מיומנים", אומר ויסוואנת.
על ידי יצירת מערכות אולטרסאונד ניידות וקלות יותר לשימוש, צוות MIT מקווה להפוך סריקת אולטרסאונד תכופה לנגישה להרבה יותר אנשים.
בשנת 2023 פיתחו Dagdeviren ועמיתיה מערך של מתמרי אולטרסאונד ששולבו במדבקה גמישה הניתנת לחיבור לחזייה, המאפשרת ללובשת להזיז עוקב אולטרסאונד לאורך המדבקה ולדמות את רקמת השד מזוויות שונות.
ניתן לשלב את התמונות הדו-ממדיות הללו כדי ליצור ייצוג תלת-ממדי של הרקמה, אך עשויים להיות פערים קטנים בכיסוי, מה שמאפשר להחמיץ חריגות קטנות. כמו כן, היה צורך לחבר את מערך המתמרים הזה למכונת עיבוד מסורתית, יקרה, בגודל מקרר כדי לצפות בתמונות.
במחקר החדש שלהם, החוקרים יצאו לפתח מערך אולטרסאונד שונה שיהיה נייד לחלוטין ויוכל ליצור תמונה תלת מימדית של השד כולו על ידי סריקת שניים או שלושה מיקומים בלבד.
המערכת החדשה שהם פיתחו היא מערכת לאיסוף נתונים ציוצים (cDAQ) המורכבת מבדיקה אולטרסאונד ולוח אם המעבד את הנתונים. הבדיקה, שהיא קצת יותר קטנה מחפיסת קלפים, מכילה מערך אולטרסאונד המסודר בצורת ריבוע ריק, תצורה המאפשרת למערך לצלם תמונות תלת מימד של הרקמה שמתחתיה.
נתונים אלה מעובדים על ידי לוח האם, שהוא קצת יותר גדול מסמארטפון ועולה רק כ-300 דולר להכנה. כל האלקטרוניקה המשמשת בלוח האם זמינה מסחרית. לצפייה בתמונות ניתן לחבר את לוח האם למחשב נייד, כך שהמערכת כולה ניידת.
"מערכות אולטרסאונד 3D מסורתיות דורשות חשמל יקר ומסורבל, מה שמגביל את השימוש בהן לבתי חולים ומרפאות יוקרתיות", אומר צ'נדרקאסן. "על ידי תכנון מחדש של המערכת כך שתהיה דלילה במיוחד וחסכונית באנרגיה, ניתן להעביר את כלי האבחון החזק הזה אל מחוץ לחבילת ההדמיה ואל גורם צורה לביש הנגיש למטופלים בכל מקום."
מערכת זו גם משתמשת בהרבה פחות חשמל ממכשיר אולטרסאונד מסורתי, כך שניתן להפעיל אותה באמצעות ספק 5V DC (סוללה או מתאם AC/DC המשמש לחיבור מכשירים אלקטרוניים קטנים כגון מודמים או רמקולים ניידים).
"הדמיית אולטרסאונד מוגבלת כבר זמן רב לבתי חולים", אומר ניים. "כדי להעביר את האולטרסאונד מעבר למסגרת בית החולים, הנדסנו מחדש את כל הארכיטקטורה, והצגנו תהליך ייצור אולטרסאונד חדש, כדי להפוך את הטכנולוגיה לניתנת להרחבה ומעשית כאחד."
אבחון מוקדם יותר
החוקרים בדקו את המערכת החדשה על נבדק אנושי אחד, אישה בת 71 עם היסטוריה של ציסטות בשד. הם גילו שהמערכת יכולה לדמיין את הציסטות בצורה מדויקת ויצרה תמונה תלת מימדית של הרקמה, ללא פערים.
המערכת יכולה לצלם לעומק של עד 15 סנטימטרים לתוך הרקמה, והיא יכולה לצלם את השד כולו משני או שלושה מקומות. ומכיוון שמכשיר האולטרסאונד יושב על גבי העור מבלי שיהיה צורך ללחוץ אותו לתוך הרקמה כמו בדיקת אולטרסאונד טיפוסית, התמונות אינן מעוותות.
"באמצעות הטכנולוגיה שלנו, אתה פשוט מניח אותו בעדינות על גבי הרקמה והוא יכול לדמיין את הציסטות במיקומן המקורי ועם הגדלים המקוריים שלהן", אומר Dagdeviren.
צוות המחקר עורך כעת ניסוי קליני גדול יותר במרכז MIT למחקר קליני ותרגומי וב-MGH.
החוקרים עובדים גם על גרסה קטנה עוד יותר של מערכת עיבוד הנתונים, שתהיה בערך בגודל של ציפורן. הם מקווים לחבר את זה לסמארטפון שיוכל לשמש כדי להמחיש את התמונות, מה שהופך את המערכת כולה לקטנה יותר וקלה יותר לשימוש. הם גם מתכננים לפתח אפליקציית סמארטפון שתשתמש באלגוריתם AI כדי לעזור להנחות את המטופל למיקום הטוב ביותר למקם את בדיקת האולטרסאונד.
בעוד שניתן להתאים את הגרסה הנוכחית של המכשיר לשימוש במשרד רופא, החוקרים מקווים שניתן לשלב את הגרסה העתידית והקטנה יותר בחיישן לביש שיכול לשמש בבית אנשים בסיכון גבוה לפתח סרטן שד.
Dagdeviren עובדת כעת על השקת חברה שתסייע במסחור הטכנולוגיה, בסיוע ממענק מומנטום של MIT HEALS Deshpande, מרכז הנאמנות של מרטין ליזמות MIT וקרן MIT Media Lab WHx לחדשנות לבריאות נשים.
