Joshua BroderはWiiハンドセットを使用して、ピンポンボールを前後に打つことでアイデアを思い付きました。 デューク大学医療センターの救急医である彼は、超音波を使用して患者の体内で何が起こっているかを理解し、傷や病気を治療します。 しかし、彼が得る画像は、リアルタイムで動作するのに十分な速さですが、2次元であり、解析が困難です。
「私の手のコントローラーは本当に安価なものです」と彼は考えました。 「なぜ高価な医療機器がそのような低コストの技術を使用しないのですか？」
デュークとスタンフォードのエンジニアの助けを借りて、Broder 3Dは、携帯電話やWiimotesに見られるものと同様の加速度計とジャイロスコープを収容するための超音波杖用のボディを印刷しました。 これらの小さなデバイスは、スマートフォンの革命によりユビキタスで安価になり、スマートフォンの角度、位置、向きを決定するために連携して動作するため、ゲームをプレイしたり、画面を垂直に保ち、ジェスチャーを使用できます。 レーダーのように超音波を発信および受信する超音波の杖に取り付けられ、同じセンサーが正確な位置を追跡します。 次に、画像が撮影されると、ソフトウェアはその情報を使用してそれらをすべて3次元ファイルにまとめます。 出力は、MRIまたはCTスキャンの画像品質には近づきませんが、粒子が粗く混乱しやすい2D超音波画像よりも理解しやすいです。
Broderが構築している超音波装置は、医師が胎児を画像化するために使用するものとは異なります。 これらのカートサイズのマシンは3D画像を提供しますが、数十万ドルの費用がかかり、非常にポータブルではありません。 Broderが説明しているのは、25, 000ドルのラップトップサイズの2D超音波装置用の小さな3Dプリントされたアタッチメントです。
医師が身体検査中に超音波を使用してさらなるケアを知らせるポイントオブケア超音波がより一般的になりつつあります-P＆S Market Researchが2025年まで年間7％で成長すると予測している市場ですが、まだ活用されていないリソースです、カリフォルニア大学アーバイン校の超音波教育のディレクター、クリス・フォックスは言います。 彼は、緊急治療室から内科、超音波画像をキャプチャして読み取る方法まで、幅広い専門分野の医師に超音波技術を教えています。 「ケアの質は、心配する臓器の患者の皮膚を介して、ケアのポイントですぐに見ることができ、別のテストが戻ってくるのを待つ必要がない場合に単純に向上します」とフォックスは言います。
腹部を超音波で見ると、患者が腸閉塞、胆石、腎臓の閉塞などを経験しているかどうかを医師に伝えることができます。 息切れは、肺炎、胸部の体液、または心臓の周囲の体液に起因する可能性があります。 これらの方法で、医師は超音波を使用して、患者をさらにイメージングするために送る必要があるかどうかを判断できます。 また、腹腔鏡手術や器具の正確な配置を必要とするその他の手順では、組織に進入する針のリアルタイム画像を表示できるため、超音波を頻繁に使用して針の配置をガイドします。
しかし、2D超音波では注意が必要です。 組織の多くを見ることができず、血管、神経、筋肉、骨を区別するのが困難です。 「私たちが見ているのはスライスだけです。今すぐ決定する必要があります。これを縦断面で見るか横断面で見るか？ これらの2つの飛行機のいずれかにコミットしなければならないのは混乱しています」とFox氏は言います。 横方向のビューでは針が観察者に向かって表示され、縦方向のビューでは針が側面から入るのが表示されますが、これらの2次元平面では深さ、したがって針が適切に配置されているかどうかを判断するのは非常に困難です。 「3次元超音波は非常に簡単に解釈できるため、超音波を学習しようとすると、多くの医師が抱えているこの不安定な層を本当に取り除くことができます。」
もっと簡単に言えば、2D超音波は使いにくいです。 「これまで超音波を行ったことのない人にとって、写真の撮り方と解釈の仕方を学ぶのは難しいです」とブロダーは言います。 「多くのさまざまな医療関係者がほとんどトレーニングなしですぐに使用できるように、これを直感的なテクノロジーにしたいと考えています。」
救急医師のアメリカンカレッジの研究フォーラムで発表したBroder氏は、テクノロジーの主要な機能であると考えていること、つまり幼児の脳イメージングについて説明しました。 2歳未満の子供は軟らかい頭蓋骨を有しており、超音波検査は脳脊髄液が脳内の圧力を引き起こす水頭症を正確に観察し、診断するのに役立ちます。 彼はそれを使用して、生後7か月の子供の脳の画像を記録し、赤ちゃんは母親のひざに静かに座っていました。 CTスキャンのように放射線を必要とせず、MRIのように子供を動かしたり鎮静したりする必要はありませんでした。 彼らは単に絵の動きで、少年の頭に杖を引いた。 10秒で完了しました。
3Dスライサーと呼ばれるオープンソースソフトウェアは、3つの軸とスライダーを使用して結果を画面にレンダリングします。これにより、医師は画像を開いて断面を表示できます。 技術的には、2次元画像のスタック（最大1, 000枚）が互いに隣り合って配置されていますが、ソフトウェアはその中の特徴の量を推定することもでき、これは特に腫瘍の診断に役立ちます。
「静止画を撮るときよりもはるかに動的なデータセットです」とBroder氏は言います。 「カメラの写真の例えを考えてみてください。 写真を撮影したら、それをいじることができますが、写真を撮った角度が気に入らなかった場合、それを修正することはできません... 3次元データセットを取得したら、どんな質問をしたいのか、どのように答えるのかを本当にコントロールできます。」
より高価な超音波装置でさえ、CTまたはMRI画像の精度を提供せず、全身を画像化することもできませんが、それはポイントではありません、とBroderは言います。 「コストを一直線に並べたい」と彼は言う。 「西洋医学では、おそらく必要以上に多くのことを正確性や精度で行うことで苦しみ、それがコストを押し上げます。 ですから、私たちがやりたいことは、まさに患者が必要としていることです。最高のケアに必要な詳細レベルを提供してください。」
ポイントオブケアの超音波はサージを使用するため、マシンの改善を試みているのはBroderのチームだけではありません。 Johns Hopkinsの医師が作成したClear Guide ONEもワンドアタッチメントを使用しますが、視覚的システムを使用して針の挿入を追跡しますが、その用途に限定されます。 また、Clariusと呼ばれるデバイスは2次元の超音波のみを提供しますが、ワイヤレスでスマートフォンとペアリングすることにより、コンピューターを完全に回避し、価格を10, 000ドル以下に抑えます。
Broderのデバイスは小型で低コストであるため、より大きなマシンを使用することが不可能であるか、費用対効果が低い世界中の地域で役立ちます。 GEは最初のPoint of Care Ultrasound Research ChallengeでBroderに20万ドルを授与することに同意しました。 現状では、デバイスは現在臨床試験中であり、Broderと彼の協力者はそれについて国際特許を取得しています。 将来、Broderは、デバイスをEKGと組み合わせて、心拍のリアルタイムイメージングを取得することを想定しています。 EKGからのデータが超音波で撮影された個々の画像と一致する場合、心臓周期内で発生した時期に基づいて画像を並べ替えることができます。 この「4D」イメージングは、呼吸だけでなく心臓自体の動きを補正するため、心臓のより良い写真を提供できます。
「高価な3Dマシンでできることと同じことができますが、はるかに低いコストで実現できます」とBroder氏は言います。 「私たちは、コンピューティングテクノロジーが私たちのやったことを本当に促進したこの信じられないほどの時間にいます。」
