Нова розробка MIT: мініатюрний УЗД‑комплекс для частого скринінгу грудей – 3D у реальному часі та живлення від 5 В

Як часто ранні зміни в тканинах грудей залишаються непоміченими між плановими обстеженнями? Дослідники MIT пропонують відповідь: портативна 3D‑ультразвукова система, яку можна використовувати у кабінеті лікаря або потенційно вдома. Вона поєднує компактність і точність, роблячи частий моніторинг реальнішим, ніж будь-коли раніше.

Чому це стало можливим: передумови та виклики

Раніше основним інструментом були мамографії, але між щорічними візитами можуть виникати так звані інтервальні пухлини. За даними дослідників, інтервальні раки становлять 20-30 відсотків усіх випадків і часто є агресивнішими. Коли рак виявляють на найраніших стадіях, виживаність майже 100 відсотків, тоді як на пізніших вона падає приблизно до 25 відсотків. УЗД може доповнювати мамографію, однак традиційні апарати великі, дорогі та вимагають кваліфікованих спеціалістів, що обмежує доступність у сільських регіонах і країнах із браком радіологів. У 2023 році команда MIT випробувала гнучкий пластир із масивом перетворювачів, але він потребував великої «холодильної» станції обробки і залишав дрібні прогалини у покритті 3D‑моделі.

Що відбулося: створено компактну систему cDAQ

Зараз дослідники MIT представили модифікований підхід – chirped data acquisition system (cDAQ), який поєднує портативний датчик і материнську плату обробки даних. Датчик трохи менший за колоду карток і містить масив у формі «порожнього квадрата», що дозволяє формувати 3D‑зображення тканин. Плата обробки трохи більша за смартфон і виготовляється з комерційних компонентів, а її собівартість – близько 300 доларів США. Під’єднання до ноутбука забезпечує 3D‑зображення у реальному часі з широким кутом огляду, а енергоспоживання настільки низьке, що пристрій працює від живлення 5 В постійного струму.

«Усе стало компактнішим – це відкриває шлях до використання в регіонах із обмеженим доступом до медтехніки», – зазначає Канан Дагдевірен, провідна авторка роботи з MIT.

«Перепроєктувавши систему як енергоефективну та надзвичайно розріджену, ми переносимо 3D‑УЗД із великих кабінетів у форм-фактор, доступний значно ширше», – додає провост MIT Ананта Чандракасан.

Як відреагували: думки команди та контекст доступності

Учасники проєкту наголошують, що бар’єром залишалася потреба в досвідчених операторах і громіздких системах, тож завданням стало спростити і зменшити комплекс без втрати інформативності. Молодші дослідники та клінічні партнери, серед яких Колін Маркус, Мд Осман Гоні Наїм, Аштха Шах, Джейсон Хоу, Шріхарі Вісванат, Майя Еусебіо, Девід Садат і хірург‑мамолог MGH Толга Озмен, зосередилися на тому, щоб зробити технологію ближчою до рутинної практики. На думку команди, портативність, проста інтеграція з ноутбуком і доступна електроніка здатні розширити частий скринінг для людей із підвищеним ризиком.

Що змінилося вже зараз: перші результати і перевірки

Систему випробували на одній пацієнтці – 71‑річній жінці з історією кіст молочної залози. Комплекс точно відтворив кісти та сформував безперервну 3D‑картину без прогалин. Пристрій візуалізує на глибину до 15 сантиметрів і охоплює всю залозу з 2-3 локацій, при цьому датчик лише торкається шкіри, без притискання, що зменшує спотворення.

• Розроблено портативний датчик і плату обробки, які разом забезпечують ширококутне 3D‑зображення у реальному часі при під’єднанні до ноутбука.
• Собівартість плати – близько 300 доларів США, усі електронні компоненти – комерційно доступні.
• Система працює від живлення 5 В постійного струму і не потребує громіздких обчислювальних блоків.

Що далі: випробування, мініатюризація і домашнє використання

Команда проводить ширше клінічне випробування у MIT Center for Clinical and Translational Research і в Massachusetts General Hospital, щоб підтвердити ефективність на більших вибірках. Паралельно розробляють ще компактніший модуль обробки – розміром із ніготь – із під’єднанням до смартфона та застосунком з алгоритмом ШІ для наведення датчика. У перспективі це може лягти в основу домашнього скринінгу для груп високого ризику, тоді як поточна версія вже може адаптуватися для кабінетів лікарів. Для комерціалізації стартап готується за підтримки MIT HEALS Deshpande Momentum Grant, Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship і MIT Media Lab WHx Women’s Health Innovation Fund; дослідження профінансовано NSF CAREER Award, 3M Non‑Tenured Faculty Award, Lyda Hill Foundation та MIT Media Lab Consortium.