Nu i prototyputveckling, SmartCap är en ny generation diagnosverktyg som tar itu med bristerna i den 20-åriga tekniken för trådlös kapselendoskopi som för närvarande används för att upptäcka gastrointestinala maligniteter och blödningar.
SmartCap kan generera platsspecifika data om tumörer och blödningar som resulterar i större diagnostisk noggrannhet.
Med ett unikt spårningssystem utvecklat av Wahids team, läkare kommer att kunna spåra hela tarmresan i den smarta kapseln på grund av små trådlösa "intelligenta" biosensorer som upptäcker och analyserar riktade biomarkörer (sjukdomsindikatorer) och kommunicerar med externa enheter som en dator.
"Det här nya verktyget kan fördubbla överlevnadsgraden för mag -tarmcancer över hela världen, "sa Wahid, professor i el- och datorteknik vid USask College of Engineering. "Detta är det första helt spårbara" smarta "p-piller för riktad endoskopi (ett icke-kirurgiskt sätt att titta in i kroppen) som kan anpassas till patienten."
Världshälsoorganisationen uppskattar att det fanns 4,6 miljoner nya fall av mag-tarmcancer och 3,3 miljoner relaterade dödsfall under 2018. Ungefär två tredjedelar av dessa cancerformer upptäcks i ett avancerat skede, men med tidigare diagnoser och behandling, överlevnadsgraden för patienterna nästan fördubblas till 83 procent.
Programmet New Frontiers in Research sammanför discipliner på icke-traditionella sätt för att utforska nya riktningar som skjuter gränserna för forskning och har potential för betydande inverkan, "
Under professor Wahids ledning, detta spännande biomedicinska teknikprojekt för förbättrad cancerdiagnostik utnyttjar innovativa och omfattande expertis från våra begåvade forskare, förbättra det bidrag vi gör för att hantera stora hälsoutmaningar globalt. "
Karen Tchad, Vice ordförande för forskning, USask College of Engineering
Med i teamet finns även rektor-utredaren Kiven Lukong, docent i biokemi, mikrobiologi och immunologi, och Paul Babyn, professor i medicinsk bildbehandling, både vid College of Medicine, liksom Francis Bui, docent i el- och datateknik. Svetlana Yanushkevich vid University of Calgary, en expert på AI, samarbetar om projektet.
Medan trådlös kapselteknik med små kameror för närvarande är det enda alternativet för att ta bilder inuti den tre till 10 meter långa tunntarmen, nuvarande enheter kan inte spåras i tarmen exakt, gör det omöjligt för läkare att identifiera platsen för en cancer, polyp, eller blödning.
Ofrivilliga rörelser i tunntarmen gör det ytterligare svårt att bestämma kapselns framsteg.
"Det är som att försöka spåra något i mörkret utan referenspunkt, eller där själva referenspunkterna hela tiden rör sig, "sa Wahid." Det är därför det inte har skett någon förändring av hårdvaru- och lokaliseringssidan för trådlös kapselteknik på 20 år, även om bildkvaliteten, trådlös överföring, diagnos verktyg, och mjukvara har alla förbättrats. "
Vid utformningen av SmartCap, Wahids team använder en "lab-on-a-chip" -metod-som integrerar flera laboratoriefunktioner, inklusive blodprovsanalys på ett enda chip.
Med mer än dubbelt så mycket batterikraft som konventionella trådlösa kapslar, SmartCaps 24-timmars batterikraft gör detektering möjlig ända till slutet av tarmresan, med förbättrade resultat på grund av fluorescenssensorer med låg effekt, multispektrala ljussensorer, och lokaliseringsteknik-allt utvecklas i Wahids laboratorium.
De inbyggda fluorescenssensorerna detekterar glödet från speciella färgämnen injicerade i en patient för att binda till specifika cancerceller, identifiera cancern och dess plats i realtid. Den multispektrala sensoruppsättningen bestämmer hemoglobinkoncentrationen och syremättnaden av blod som passerar genom ett hack på kapseln genom att analysera blodets färg, anger om blödningen är aktiv, kronisk, eller en blodpropp. Deep learning AI -tekniker används för att förbättra noggrannheten.
Små bildsensorer fästa på kapselns sidoväggar och "digital bildkorrelationsteknik"-lånad från tekniken som används i en optisk datormus för att korrelera dess rörelse med markören-spårar kapseln i realtid. En liten enhet för mätning av hastighet och kapselorientering ger data som hjälper till med lokalisering av en tumör.
För att eliminera möjliga falska positiva, en liten standardkamera är integrerad, men förblir mestadels i viloläge, aktiveras endast om AI -chipet misstänker en malignitet.
Teamet har ansökt om att få patent på den multispektrala matrisen, och planerar att följa efter med fluorescensdetekterings- och lokaliseringstekniker, liksom själva SmartCap.
"Om detta är framgångsrikt, du kan använda denna teknik i många andra intagbara sensorer och implantat, till och med anpassa den för användning vid gruvdrift och borrning under jord, eller inom oljeindustrin för att upptäcka och lokalisera pipeline läckage, "sa Wahid, som räknar med att ha en SmartCap -prototyp klar om två år.
Nästa steg blir att hitta en branschpartner för att investera i att föra den nya produkten till en trådlös kapselendoskopimarknad som förväntas nå 650 miljoner dollar i år och växa snabbt med den åldrande globala befolkningen.
Pankreatit
Patienter med IBS kan dra nytta av vitamin D -tillskott,
Nanoteknik och COVID-19 diagnos och behandling
Tiopuriner kan hjälpa till att stoppa viral replikation hos mänskliga coronavirus
Växtbaserade dieter förbättrar hjärthälsan via tarmmikrobiomet
En typ av tarmbakterier kan öka risken för tarmcancer
En vegansk kost kan öka tarmmikrober som hjälper viktminskning
Att byta till en vegansk kost kan hjälpa människor att gå ner nästan ett kilo i vikt varje vecka och avsevärt minska risken för diabetes, enligt en studie som nyligen presenterades vid årets årsmöte i
Mat påverkar selektivt tarmmikrober finner studie
Mat kan spela en roll för bildandet av den mikrobiella floran i människans tarm. Detta har visats gång på gång i flera studier och forskning. Nu har forskare från San Diego State University visat att
Hur hjälper värdfaktorer som lungmikrobiomen vid SARS -CoV -2 -infektion?
Svårt akut respiratoriskt syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2) är ett RNA-virus som tillhör släktet Coronaviridae och undersläkten betacoronavirus. Det är den nya och mycket infektiösa patogenen som är