Nu i prototypeudvikling, SmartCap er en ny generations diagnostisk værktøj, der adresserer mangler ved den 20-årige trådløse kapselendoskopi-teknologi, der i øjeblikket bruges til at opdage gastrointestinale maligniteter og blødninger.
SmartCap er i stand til at generere stedsspecifikke data om tumorer og blødninger, der resulterer i større diagnostisk nøjagtighed.
Med et unikt sporingssystem udviklet af Wahids team, læger vil være i stand til præcist at spore hele tarmrejsen i den smarte kapsel på grund af bittesmå trådløse "intelligente" biosensorer, der registrerer og analyserer målrettede biomarkører (sygdomsindikatorer) og kommunikerer med eksterne enheder som f.eks. en computer.
"Dette nye værktøj kan fordoble gastrointestinal kræftoverlevelse på verdensplan, "sagde Wahid, professor i elektroteknik og computerteknik ved USask College of Engineering. "Dette er den første fuldt sporbare 'smarte' pille til målrettet endoskopi (en ikke-kirurgisk måde at se ind i kroppen), der kan tilpasses patienten."
Verdenssundhedsorganisationen anslår, at der var 4,6 millioner nye tilfælde af mave-tarmkræft og 3,3 millioner relaterede dødsfald i 2018. Omkring to tredjedele af disse kræftformer opdages på et fremskredent stadium, men med tidligere diagnoser og behandling, patienternes overlevelse er næsten fordoblet til 83 pct.
Programmet New Frontiers in Research samler discipliner på utraditionelle måder for at udforske nye retninger, der skubber forskningsgrænser og har potentiale for betydelig indflydelse, "
Under professor Wahids ledelse, dette spændende biomedicinske ingeniørprojekt til forbedret kræftdiagnose tager fat i den innovative og omfattende ekspertise fra vores talentfulde forskere, øge det bidrag, vi yder for at tackle store sundhedsmæssige udfordringer globalt. "
Karen Chad, Næstformand forskning, USask College of Engineering
Med på teamet er også co-hovedforsker Kiven Lukong, lektor i biokemi, mikrobiologi og immunologi, og Paul Babyn, professor i medicinsk billeddannelse, både i College of Medicine, samt Francis Bui, lektor i el- og computerteknik. Prof. Svetlana Yanushkevich fra University of Calgary, ekspert i AI, samarbejder om projektet.
Mens trådløs kapselteknologi ved hjælp af bittesmå kameraer i øjeblikket er den eneste mulighed for at tage billeder inde i den tre til 10 meter lange tyndtarm, nuværende enheder kan ikke spores i tarmen præcist, gør det umuligt for læger at identificere stedet for en kræft, polyp, eller blødning.
Ufrivillige bevægelser af tyndtarmen gør det yderligere vanskeligt at bestemme kapselens fremskridt.
"Det er som at prøve at spore noget i mørket uden referencepunkt, eller hvor selve referencepunkterne konstant bevæger sig, "sagde Wahid." Derfor har der ikke været nogen ændring på hardware- og lokaliseringssiden af trådløs kapselteknologi i 20 år, selvom billedkvalitet, trådløs transmission, diagnostiske værktøjer, og software er alle forbedret. "
Ved design af SmartCap, Wahids team anvender en "lab-on-a-chip" tilgang-integrerer flere laboratoriefunktioner, herunder blodprøve-analyse på en enkelt chip.
Med mere end dobbelt så meget batteristrøm som konventionelle trådløse kapsler, SmartCaps 24-timers batteristrøm gør detektering mulig lige til slutningen af tarmturen, med forbedrede resultater på grund af fluorescenssensorer med lav effekt, multispektrale lyssensorer, og lokaliseringsteknologi-alt sammen udviklet i Wahids laboratorium.
De indbyggede fluorescenssensorer registrerer gløden fra specielle farvestoffer injiceret i en patient for at binde med specifikke kræftceller, identificere kræften og dens placering i realtid. Det multispektrale sensorarray bestemmer hæmoglobinkoncentration og iltmætning af blod, der passerer gennem et hak på kapslen ved at analysere blodets farve, angiver, om blødningen er aktiv, kronisk, eller en blodprop. Deep learning AI -teknikker bruges til at forbedre nøjagtigheden.
Små billedsensorer fastgjort til kapselens sidevægge og "digital billedkorrelationsteknologi"-lånt fra teknikken, der bruges i en optisk computermus til at korrelere dens bevægelse med markøren-sporer kapslen i realtid. En lille enhed til måling af hastighed og kapselorientering giver data til hjælp med lokalisering af en tumor.
For at fjerne mulige falske positiver, et lille standardkamera er integreret, men vil for det meste forblive i dvaletilstand, aktiveres kun, hvis AI -chippen mistænker en malignitet.
Teamet har ansøgt om at få patent på det multispektrale array, og planlægger at følge trop med fluorescensdetekterings- og lokaliseringsteknologier, samt selve SmartCap.
"Hvis dette lykkes, du kunne bruge denne teknologi i mange andre indtagelige sensorer og implantater, endda tilpasse den til brug i underjordisk minedrift og boring, eller i olieindustrien til at opdage og lokalisere rørledningslækager, "sagde Wahid, der forventer at have en SmartCap -prototype klar om to år.
Det næste trin vil være at finde en branchepartner til at investere i at bringe det nye produkt til et marked for trådløs kapselendoskopi, der forventes at nå $ 650 millioner i år og vokse hurtigt med den aldrende globale befolkning.
Immunceller reparerer beskadiget tarm hos børn med IBD
Højdepunkter og vigtige takeaways fra Boston Bacterial Meeting i 2019 (BBM)
Rapporterer etiketter på kommercielle kefirprodukter mikrobielle niveauer korrekt?
Oral sex kan udløse bakteriel vaginose
Fordøjelsesmanifestationer er almindelige, men milde blandt indlagte COVID-19-patienter
Undersøgelse beskriver den oprindelige baseline sunde tarmmikrobiomdatabase og overflodsprofil
Hvorfor har jeg brug for en koloskopi?
Folk har hørt rædselshistorier nok om koloskopier til at fylde et Halloween -hjemsøgt hus. Selvom du ikke er gammel til at have haft en, du har sikkert hørt om dem. Så, hvis de er så besværlige, hvo
Lungemikrober kan hjælpe med at forudsige resultater hos alvorligt syge
En ny undersøgelse offentliggjort i American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine viser, at registrering af den måde, organismerne, der lever i lungerne, ændrer i type og antal, kunne a
Mundskyl påvirker effekten af træning
Forskere har længe vidst, at blodtrykket falder efter træning, men mekanismen er ikke blevet fuldstændigt belyst. En ny undersøgelse viser, at bakterier i munden, der producerer nitrit, er nøglen til