I ricercatori della Duke University e della Stanford University hanno utilizzato un microchip da 10 dollari per creare un semplice dispositivo di imaging ad ultrasuoni 3D che produce scansioni 3D simili alla qualità alle scansioni di CT o MRI. Il dispositivo stampato in 3D funziona come un controller Nintendo Wii, elaborando il suo orientamento in un determinato punto.
Le macchine a ultrasuoni 3D possono costare circa 250.000 dollari, circa cinque volte più rispetto alle loro controparti 2D. Ma grazie a un microchip da 10 dollari, lo stesso tipo di microchip usato in un telecomando Wii, questi innovatori della Duke e della Stanford sono riusciti ad aggiungere funzionalità 3D ad un sistema 2D ad un costo molto basso.
Il microchip di balance , approssimativamente ha la dimensione di un’unghia, viene utilizzato per registrare l’orientamento. Aggiungendolo ad una normale sonda a ultrasuoni utilizzando un attacco a clip stampato in 3D, i ricercatori possono trasformare le centinaia di immagini 2D raccolte dalla sonda in un’immagine 3D completa.
Il software viene utilizzato per centrare queste centinaia di immagini insieme. E poiché il microchip indica al software la direzione in cui si trova di fronte ad un’immagine data, sa esattamente come ogni istantanea si abbina insieme.
Il modello 3D risultante è simile nella qualità ad un modello prodotto da una scansione CT o da una scansione MRI. E migliore è la macchina ad ultrasuoni utilizzata, maggiore è la qualità dell’immagine 3D generata.
“Con la tecnologia 2D si vede una fetta visiva di un organo, ma senza alcun contesto, e si possono commettere errori”, ha dichiarato Joshua Broder, MD, uno dei creatori della tecnologia. “Questi sono problemi che possono essere risolti con l’ulteriore orientamento e il contesto olistico della tecnologia 3D. Ottenere questa capacità ad un costo incredibilmente basso, prendendo le macchine esistenti e migliorandole, sembrava la soluzione migliore per noi “.
Broder è stato effettivamente ispirato a sviluppare il dispositivo a ultrasuoni dopo aver giocato con la Nintendo Wii con suo figlio.
Dopo la prima condisioning utilizzando l’intero telecomando Wii attaccato ad una sonda, Broder ha collaborato con i ricercatori Matt Morgan, Carl Herickhoff e Jeremy Dahl presso la Pratt School of Engineering di Duke, che ha aiutato il medico a trasformare la sua idea in un prodotto più pratico.
Alla Duke, il team 3D ha stampato vari prototipi del dispositivo di imaging, che modifica una sonda esistente per equipaggiarla con poteri di imaging 3D. La squadra ha anche stampato un supporto in plastica che può essere usato per tener ferma la sonda.
I cavi collegati al dispositivo a snap-on la collegano a un computer che può far apparire un modello 3D in pochi secondi mentre l’utente sposta la sonda sul soggetto.
Il dispositivo a buon mercato sembra una grande soluzione al problema delle costose macchine a ultrasuoni 3D, e sperimentazioni cliniche sono attualmente in corso sia a Duke e a Stanford . I ricercatori ritengono che il dispositivo potrebbe essere particolarmente utile in aree in cui non sono disponibili scanner CT e MRI, come le aree rurali o in via di sviluppo.
“Con i pazienti traumatici nel dipartimento di emergenza, affrontiamo un dilemma”, ha detto Broder. “Li portiamo in sala operatoria senza sapere l’entità delle loro ferite interne o rischiamo di trasportarli in uno scanner CT, dove la loro condizione potrebbe peggiorare a causa di un ritardo nell’intervento”.
La sonda 3D di ispirazione Wii potrebbe fornire il perfetto compromesso.
“Con la nostra nuova tecnica 3D speriamo di dimostrare che possiamo determinare la fonte di sanguinamento, misurare il tasso di emorragia proprio dal letto e determinare se un’operazione è veramente necessaria”, ha spiegato Broder.
Un altro vantaggio del dispositivo 3D è la sua sicurezza. Mentre gli scanner CT possono essere nocivi ai neonati a causa delle radiazioni, il dispositivo simile alla Wii è stato utilizzato con successo per monitorare il cervello di un bambino di sette mesi con idrocefalo (fluido sul cervello).
“L’ultrasuono è una tecnologia così bella perché è poco costosa, è portatile ed è completamente sicura per ogni paziente”, ha detto Broder. “Viene portato al comodino e non interferisce con la cura del paziente”.
Broder e la squadra hanno presentato un brevetto internazionale per la loro creazione e pensano che possano portare il prodotto sul mercato entro un paio di anni. Esaminano anche altri modi in cui possono migliorare la tecnologia a ultrasuoni esistenti.
“Nella medicina di emergenza usiamo l’ultrasuono per esaminare ogni parte del corpo, per guardare i vasi sanguigni in cui mettiamo cateteri, per controllare un paziente traumatico per vedere le emorragie “, ha detto Broder. “In questo caso possiamo aumentare le macchine 2D e migliorare tutte quelle applicazioni”.
Il nuovo apparecchio di imaging è stato presentato al 31 ottobre presso l’ American College of Emergency Physicians (ACEP) Research Forum di Washington, DC. La presentazione ha riguardato Broder, Herickhoff, Dahl e Morgan, nonché il duca Elias J. Jaffa, Brendan P. Smith e Erica Peethumnongsin.
