iQ新設(shè)備可以讓你用智能手機(jī)進(jìn)行超聲波檢查

2011年，企業(yè)家工程師Jonathan Rothberg 制造出世界上第一個(gè) DNA 測(cè)序器，隨后，Rothberg 創(chuàng)立了 Butterfly Network 公司，該公司最近推出了一款名為 iQ 的新設(shè)備，該設(shè)備配備了人工智能（AI），可以讓你用智能手機(jī)進(jìn)行超聲波檢查。他表示：Butterfly iQ是一種廉價(jià)的AI智能手持超聲波工具，它將使1) 醫(yī)院和診所的醫(yī)療成像發(fā)生革命性的變化，2) 改變?nèi)蚪】档挠螒蛞?guī)則，3) 最終成為像家用溫度計(jì)一樣的消費(fèi)者產(chǎn)品，他說。

從本質(zhì)上講，iQ 是一種芯片上的醫(yī)學(xué)成像工具，可以讓所有人都能使用超聲波。你不需要成為一名實(shí)驗(yàn)室技術(shù)員來搞清楚如何操作 iQ。其包括13項(xiàng)臨床應(yīng)用，包括心臟掃描，胎兒和產(chǎn)科檢查以及肌肉骨骼檢查。 iQ與用戶的iPhone一起工作，而不是使用控制和圖像顯示的專用硬件。該公司表示將在2018年開始出貨，最初售價(jià)約為2000美元。

照片顯示，一名醫(yī)療專業(yè)人士手持智能手機(jī)，另一只手持超聲波棒

但是這只是一個(gè)開始，Rothberg告訴IEEE Spectrum。他期望在手持設(shè)備上降低價(jià)格，并且已經(jīng)開始研究全新的產(chǎn)品。他說：“在接下來的兩年里，我們將發(fā)布一個(gè)使用超聲波監(jiān)測(cè)患者的貼片，并且可以吞咽一粒藥丸，從體內(nèi)看癌癥。

所有這些都是可能的，因?yàn)锽utterfly使用了一種非常不同于傳統(tǒng)超聲波的技術(shù)，Rothberg說，它的“片上超聲波”利用了計(jì)算機(jī)芯片完善的大眾市場(chǎng)制造技術(shù)。他說：“我們把所有元素都放到了半導(dǎo)體晶圓上，然后我們可以把晶圓切成48個(gè)超低成本的超聲波機(jī)器。

今天的超聲波系統(tǒng)使用壓電晶體，將電能轉(zhuǎn)換成超聲波形式的振動(dòng)。一個(gè)典型的系統(tǒng)是在龐大的車上有一個(gè)顯示屏幕，并將身體內(nèi)的不同深度進(jìn)行成像。這些機(jī)器可以花費(fèi)10萬美元以上。雖然存在一些更小，更便宜的設(shè)備，如GE的手持式Vscan產(chǎn)品，但他們?nèi)匀皇褂冒嘿F的壓電技術(shù)，需要多個(gè)探頭，價(jià)格在8000到20000美元之間。

開發(fā)基于iQ芯片的技術(shù)是一個(gè)兩步驟的過程。首先，Butterfly的工程師用微型機(jī)械代替了壓電元件，這種微型機(jī)械就像一個(gè)小鼓，產(chǎn)生振動(dòng)。在這個(gè)“電容式微機(jī)械超聲換能器”（CMUT）內(nèi)部，施加的電壓使膜移動(dòng)，以將超聲波發(fā)送到體內(nèi)。從各種身體組織反彈回來的波動(dòng)膜，并注冊(cè)為電信號(hào)，從而創(chuàng)建圖像。Butterfly的技術(shù)基于斯坦福大學(xué)教授Pierre Khuri-Yakub的研究成果，他是Butterfly科學(xué)顧問委員會(huì)的成員。

照片顯示了手指和拇指之間的半導(dǎo)體芯片

Rothberg解釋說，典型的超聲波系統(tǒng)需要單獨(dú)的探頭用于不同的臨床應(yīng)用，因?yàn)榫w在制造時(shí)必須進(jìn)行調(diào)整以產(chǎn)生在特定深度成像的正確類型的超聲波。但Butterfly iQ可以調(diào)整。他說：“我們?cè)谔筋^上有10,000個(gè)這樣的微型機(jī)械傳感器，這給我們一個(gè)很大的動(dòng)態(tài)范圍。

第二個(gè)創(chuàng)新是取消將典型的壓電探頭連接到電子控制和顯示器的布線。Butterfly的微型機(jī)器直接連接到包含所有必要的放大器，信號(hào)處理器等的半導(dǎo)體層等等。

獨(dú)立專家說，這項(xiàng)技術(shù)聽起來很有希望，但是他們還是會(huì)拭目以待Butterfly iQ能否實(shí)現(xiàn)羅斯伯格的想法。佛羅里達(dá)大學(xué)醫(yī)院的急診室醫(yī)生Torben Becker說：“醫(yī)學(xué)界的人往往比較保守，當(dāng)有人聲稱已經(jīng)找到了一種奇跡般的藥物或治療方法時(shí)，我就懷疑了。

Becker說，便攜式超聲工具目前是一項(xiàng)利基技術(shù) - 一些急診科醫(yī)生正在對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)，但他們并沒有抓住。他說：“肯定有一個(gè)理由可以讓你從口袋里拿出一些東西，然后在考試中使用。但是，他迄今為止嘗試過的便攜式工具的成像質(zhì)量已經(jīng)不如大型系統(tǒng)了，Becker說。他還將圖像傳輸?shù)结t(yī)院的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)。他說：“保存這些圖像需要為掃描計(jì)費(fèi)。

除了價(jià)格和便攜性之外，另外一大賣點(diǎn)就是將圖像采集和分析結(jié)合在了人工智能上。Becker工程師在超聲圖像的大量數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練軟件，教會(huì)了像心臟這樣的身體部位的高質(zhì)量和低質(zhì)量圖像之間的區(qū)別。當(dāng)用戶將探頭帶到患者胸部進(jìn)行心臟檢查時(shí)，iPhone顯示屏將幫助他們找到正確的位置。它還對(duì)所產(chǎn)生的超聲圖像進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的分析，例如測(cè)量“射血分?jǐn)?shù)”，表明心臟抽出血液的程度。

在Butterfly Network的紐約市辦事處，機(jī)器學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)的兩名成員慷慨地向IEEE Spectrum提供了這項(xiàng)技術(shù)的演示：

人工智能是使 iQ在發(fā)展中國(guó)家醫(yī)療保健以及在富裕的消費(fèi)者當(dāng)中成為一個(gè)潛在的游戲規(guī)則改變者。在全球健康狀況下, Butterfly Network設(shè)想在農(nóng)村衛(wèi)生診所使用該工具, 因?yàn)槟抢锏墓ぷ魅藛T沒有超聲波的專門知識(shí)；在 iQ 指導(dǎo)系統(tǒng)中, 他們可以獲得一個(gè)正確的圖像, 或者將其發(fā)送給專家, 或者使用系統(tǒng)的指導(dǎo)來計(jì)算下一步。

Butterfly Network的首席醫(yī)療官約翰馬丁說, 在美國(guó)和世界上其他繁榮的地區(qū), 這一工具可以通過取消許多醫(yī)生訪問來增強(qiáng)消費(fèi)者的能力, 緩解焦慮, 降低醫(yī)療成本。“我絕對(duì)認(rèn)為超聲波設(shè)備會(huì)在每個(gè)人的家里，” 馬丁說。例如, 如果一個(gè)孩子跌倒, 并抱怨手臂疼痛, 父母可以為其骨骼做一個(gè)快速的超聲檢查, 這樣即可發(fā)送該圖像給他們的兒科醫(yī)生, 而不用跑來醫(yī)院。

據(jù)悉，F(xiàn)DA 尚未批準(zhǔn)其家庭使用, 但馬丁說, 該批準(zhǔn)的途徑是很好建立的?！爱?dāng)?shù)谝粋€(gè)溫度計(jì)被制造出來時(shí), 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)測(cè)量血壓袖口被制造時(shí), 他們只在醫(yī)院里，” 他說?！翱紤]一下除顫器, 它過去也只在醫(yī)院里, 但現(xiàn)在在每個(gè)商場(chǎng)和辦公室--在街上的人現(xiàn)在可以給某人的心臟帶來電擊。如果Butterfly Network有它的方式,，其或?qū)⒊蔀榫o急救護(hù)的最佳利器，加速行動(dòng)醫(yī)療環(huán)境發(fā)展。