Nu in prototype ontwikkeling, SmartCap is een diagnostisch hulpmiddel van de nieuwe generatie dat de tekortkomingen van de 20 jaar oude draadloze capsule-endoscopietechnologie aanpakt die momenteel wordt gebruikt om gastro-intestinale maligniteiten en bloedingen te detecteren.
SmartCap is in staat om locatiespecifieke gegevens over tumoren en bloedingen te genereren, wat resulteert in een grotere diagnostische nauwkeurigheid.
Met een uniek volgsysteem ontwikkeld door het team van Wahid, artsen zullen de hele darmreis van de slimme capsule nauwkeurig kunnen volgen dankzij kleine draadloze "intelligente" biosensoren die gerichte biomarkers (ziekte-indicatoren) detecteren en analyseren en communiceren met externe apparaten zoals een computer.
"Deze nieuwe tool zou de overlevingskansen van gastro-intestinale kanker wereldwijd kunnen verdubbelen, " zei Wahid, een professor in elektrische en computertechniek aan het USask College of Engineering. "Dit is de eerste volledig traceerbare 'slimme' pil voor gerichte endoscopie (een niet-chirurgische manier om in het lichaam te kijken) die kan worden gepersonaliseerd voor de patiënt."
De Wereldgezondheidsorganisatie schat dat er in 2018 4,6 miljoen nieuwe gevallen van gastro-intestinale kankers en 3,3 miljoen gerelateerde sterfgevallen waren. Ongeveer tweederde van deze kankers wordt in een vergevorderd stadium ontdekt, maar met eerdere diagnoses en behandeling, het overlevingspercentage van patiënten verdubbelt bijna tot 83 procent.
Het New Frontiers in Research-programma brengt disciplines samen op niet-traditionele manieren om nieuwe richtingen te verkennen die de grenzen van onderzoek verleggen en potentieel voor aanzienlijke impact hebben, "
Onder leiding van professor Wahid, dit opwindende biomedische engineeringproject voor verbeterde kankerdiagnose maakt gebruik van de innovatieve en brede expertise van onze getalenteerde onderzoekers, het vergroten van de bijdrage die we leveren om grote gezondheidsuitdagingen wereldwijd aan te pakken."
Karen Tsjaad, Vice-voorzitter Onderzoek, USask College of Engineering
In het team zitten ook co-hoofdonderzoeker Kiven Lukong, een universitair hoofddocent biochemie, microbiologie en immunologie, en Paul Babyn, hoogleraar medische beeldvorming, zowel in het College of Medicine, evenals Francis Bui, universitair hoofddocent elektrotechniek en computertechniek. Prof. Svetlana Yanushkevich van de Universiteit van Calgary, een expert in AI, werkt mee aan het project.
Hoewel draadloze capsuletechnologie met kleine camera's momenteel de enige optie is om beelden vast te leggen in de drie tot tien meter lange dunne darm, huidige apparaten kunnen niet precies in de darm worden gevolgd, waardoor het onmogelijk wordt voor artsen om de plaats van kanker te lokaliseren, poliep, of bloeding.
Onwillekeurige bewegingen van de dunne darm maken het verder moeilijk om de voortgang van de capsule te bepalen.
"Het is alsof je iets in het donker probeert te volgen zonder referentiepunt, of waar de referentiepunten zelf constant in beweging zijn, "zei Wahid. "Daarom is er in 20 jaar geen verandering gekomen in de hardware- en lokalisatiekant van draadloze capsuletechnologie, hoewel de beeldkwaliteit, draadloze transmissie, diagnostische hulpmiddelen, en software zijn allemaal verbeterd."
Bij het ontwerpen van SmartCap, Het team van Wahid kiest voor een "lab-on-a-chip"-benadering, waarbij verschillende laboratoriumfuncties worden geïntegreerd, waaronder bloedmonsteranalyse op een enkele chip.
Met meer dan twee keer zoveel batterijvermogen als conventionele draadloze capsules, SmartCap's 24-uurs batterijvermogen maakt detectie mogelijk tot aan het einde van de darmreis, met verbeterde resultaten dankzij energiezuinige fluorescentiesensoren, multispectrale lichtsensoren, en lokalisatietechnologie - die allemaal worden ontwikkeld in het laboratorium van Wahid.
De ingebouwde fluorescentiesensoren detecteren de gloed van speciale kleurstoffen die in een patiënt worden geïnjecteerd om zich te binden aan specifieke kankercellen, het identificeren van de kanker en zijn locatie in realtime. De multispectrale sensorarray bepaalt de hemoglobineconcentratie en zuurstofverzadiging van bloed dat door een inkeping op de capsule gaat door de kleur van het bloed te analyseren, aangeven of de bloeding actief is, chronisch, of een stolsel. Deep learning AI-technieken worden gebruikt om de nauwkeurigheid te verbeteren.
Kleine beeldsensoren bevestigd aan de zijwanden van de capsule en "digitale beeldcorrelatietechnologie" - ontleend aan de techniek die wordt gebruikt in een optische computermuis om zijn beweging met de cursor te correleren - volgen de capsule in realtime. Een kleine eenheid voor het meten van snelheid en capsuleoriëntatie levert gegevens om te helpen bij het lokaliseren van een tumor.
Om mogelijke valse positieven te elimineren, een kleine standaardcamera is geïntegreerd, maar blijft meestal in de slaapstand, alleen geactiveerd als de AI-chip een maligniteit vermoedt.
Het team heeft patent aangevraagd op de multispectrale array, en plannen om dit voorbeeld te volgen met de fluorescentiedetectie- en lokalisatietechnologieën, evenals de SmartCap zelf.
“Als dit lukt, je zou deze technologie in veel andere opneembare sensoren en implantaten kunnen gebruiken, zelfs aanpassen voor gebruik in ondergrondse mijnbouw en boren, of in de olie-industrie om pijpleidinglekken op te sporen en te lokaliseren, " zei Wahid, die verwacht over twee jaar een SmartCap-prototype klaar te hebben.
De volgende stap is het vinden van een industriepartner om te investeren in het introduceren van het nieuwe product op een markt voor draadloze capsule-endoscopie die dit jaar naar verwachting $ 650 miljoen zal bereiken en snel zal groeien met de vergrijzende wereldbevolking.
Longmicroben kunnen helpen bij het voorspellen van resultaten bij ernstig zieken
Eiwitboodschappers van het menselijk microbioom werpen licht op de menselijke gezondheid
Het risico op slokdarmkanker kan worden verminderd door esomeprazol en een lage dosis aspirine
Ultraviolet B-licht is goed voor het darmmicrobioom
Gedomesticeerde honden zullen waarschijnlijk SARS-CoV-2 niet overbrengen,
Type bovenste luchtwegbacteriën kan de ernst van astma beïnvloeden
Tests gebruikt voor GERD-diagnose
Bij sommige patiënten, we kunnen gastro-oesofageale refluxziekte vermoeden, maar de symptomen van de patiënt kunnen atypisch zijn. Of misschien moeten we gewoon onze diagnose bevestigen. Om dit te doe
Mondhygiëne en ernst van COVID-19 – de connectie
Britse onderzoekers hebben een verband gevonden tussen slechte mondhygiëne en de ernst van de ziekte COVID-19 veroorzaakt door een infectie met het ernstige acute respiratoire syndroom coronavirus 2 (
Bovenste endoscopie
Als u chronisch brandend maagzuur heeft, buikpijn of pijn op de borst, misselijkheid, en braken, of andere problemen die lijken te ontstaan in het bovenste spijsverteringsstelsel, we kunnen een bove