Joshua Broder estaba usando un teléfono Wii para batear una pelota de ping-pong de un lado a otro cuando surgió la idea. Médico de emergencias en el Centro Médico de la Universidad de Duke, utiliza ultrasonido para comprender lo que sucede dentro del cuerpo de un paciente y para tratar heridas y enfermedades. Pero la imagen que obtiene, aunque es lo suficientemente rápida como para operar en tiempo real, es bidimensional y difícil de analizar.
"El controlador en mi mano es realmente algo económico", pensó. "¿Por qué los dispositivos médicos caros no utilizan ese tipo de tecnología de bajo costo?"
Con la ayuda de los ingenieros de Duke y Stanford, Broder 3D imprimió un cuerpo para una varita de ultrasonido destinada a alojar acelerómetros y giroscopios similares a los que se encuentran en los teléfonos o Wiimotes. Estos pequeños dispositivos, que se han vuelto ubicuos y baratos gracias a la revolución de los teléfonos inteligentes, trabajan juntos para determinar el ángulo, la posición y la orientación de su teléfono, para que pueda jugar, mantener la pantalla en posición vertical y usar gestos. Unido a la varita del ultrasonido, que emite y recibe el ultrasonido como un radar, los mismos sensores rastrean su posición precisa. Luego, a medida que se toman las imágenes, el software usa esa información para unirlas en un archivo tridimensional. La salida, aunque no se acerca a la calidad de imagen de una resonancia magnética o tomografía computarizada, es mucho más fácil de entender que una imagen de ultrasonido 2D, que puede parecer granulada y confusa.
Las máquinas de ultrasonido sobre las que Broder está construyendo son diferentes de las que usan los médicos para obtener imágenes de fetos no nacidos. Si bien esas máquinas del tamaño de un carrito proporcionan imágenes en 3D, cuestan cientos de miles de dólares y no son extremadamente portátiles. Lo que Broder describe es un pequeño accesorio impreso en 3D para una máquina de ultrasonido 2D del tamaño de una computadora portátil de $ 25, 000.
El ultrasonido en el punto de atención, en el cual los médicos usan el ultrasonido durante un examen físico para brindar más información, se está volviendo más común, un mercado que P&S Market Research espera crecer a un 7 por ciento anual hasta 2025, pero sigue siendo un recurso subutilizado, dice Chris Fox, director de ultrasonido de instrucción en la Universidad de California-Irvine. Enseña técnicas de ultrasonido a médicos en una amplia variedad de especialidades, desde la sala de emergencias hasta la medicina interna, cómo capturar y leer imágenes de ultrasonido. "La calidad de la atención simplemente mejora cuando puedes mirar a través de la piel del paciente a los órganos que te preocupan, justo allí en el punto de atención, y no tienes que esperar a que vuelva otra prueba", dice Fox.
Una ecografía en el abdomen puede decirle a un médico si el paciente está experimentando una obstrucción intestinal, un cálculo biliar o un riñón bloqueado, por ejemplo. La falta de aliento puede atribuirse a neumonía, líquido en el pecho o líquido alrededor del corazón. De esta manera, los médicos pueden usar el ultrasonido para determinar si un paciente necesita ser enviado para obtener más imágenes o no. Y con frecuencia usan ultrasonido para guiar la colocación de la aguja en la cirugía laparoscópica y otros procedimientos que requieren la colocación precisa de implementos, ya que puede mostrar una imagen en tiempo real de la aguja que ingresa al tejido.
Pero ahí es donde el ultrasonido 2D se vuelve complicado; no se puede ver gran parte del tejido y es difícil diferenciar la vasculatura, los nervios, los músculos y los huesos. “Todo lo que estamos viendo es un corte, y tenemos que decidir ahora, ¿vamos a ver esto en un plano longitudinal o un plano transversal? Es confuso tener que comprometerse con uno de esos dos aviones ", dice Fox. Una vista transversal mostrará que la aguja se dirige hacia el espectador, y una vista longitudinal mostrará que la aguja ingresa desde el costado, pero en estos planos bidimensionales es muy difícil determinar la profundidad y, por lo tanto, si la aguja está posicionada correctamente. "El ultrasonido tridimensional es mucho más fácil de interpretar que realmente eliminaría esta capa de inseguridad, creo que muchos médicos lo hacen, cuando se trata de tratar de aprender ultrasonido".
En pocas palabras, el ultrasonido 2D es difícil de usar. "Es difícil para las personas que nunca antes se han hecho ultrasonido aprender cómo tomar fotografías e interpretarlas", dice Broder. "Queremos que sea una tecnología tan intuitiva que muchos médicos diferentes puedan usarla de inmediato sin casi capacitación".
Presentando en el foro de investigación del Colegio Americano de Médicos de Emergencia, Broder describió lo que él ve como una función principal de la tecnología: imágenes del cerebro en niños pequeños. Los niños menores de dos años tienen cráneos blandos, y el ultrasonido puede ver directamente y ayudar a diagnosticar la hidrocefalia, donde el líquido cefalorraquídeo causa presión en el cerebro. Lo usó para grabar una imagen del cerebro de un niño de 7 meses, mientras el bebé estaba sentado tranquilamente en el regazo de su madre. No requirió radiación, como una tomografía computarizada, y el niño no tuvo que estar inmóvil o sedado, como una resonancia magnética. Simplemente pasaron la varita sobre la cabeza del niño, en un movimiento de pintura. En diez segundos ya estaba hecho.
El software de código abierto llamado 3D Slicer muestra el resultado en pantalla con tres ejes y un control deslizante que permite a los médicos abrir la imagen y ver una sección transversal. Técnicamente, es una pila de imágenes en 2D, hasta 1, 000 de ellas, colocadas una al lado de la otra, pero el software también puede estimar el volumen de características dentro de ellas, lo cual es especialmente útil para diagnosticar tumores.
"Es solo un conjunto de datos mucho más dinámico que cuando tomas una imagen fija", dice Broder. “Piensa en la analogía de una fotografía en tu cámara. Una vez que haya tomado la foto, puede jugar con ella, pero si no le gustó el ángulo desde el que tomó la foto, no puede arreglarla ... cuando tiene un conjunto de datos tridimensional, usted realmente tengo mucho control sobre qué preguntas quieres hacer y cómo las respondes ".
Incluso las máquinas de ultrasonido más caras no ofrecen la precisión de la tomografía computarizada o la resonancia magnética, ni pueden obtener imágenes de todo el cuerpo, pero ese no es el punto, dice Broder. "Queremos alinear el costo", dice. “Sufrimos en la medicina occidental al hacer muchas cosas, tal vez con un mayor grado de precisión o precisión de la que necesitamos, y eso eleva el costo. Entonces, lo que queremos hacer es exactamente lo que el paciente necesita: proporcionar el nivel de detalle requerido para su mejor atención ”.
A medida que aumenta el uso de ultrasonido en el punto de atención, el equipo de Broder no es el único que intenta mejorar las máquinas. Clear Guide ONE, construido por médicos de Johns Hopkins, también utiliza un accesorio de varita, pero emplea un sistema visual para rastrear la inserción de la aguja, aunque está restringido a esa aplicación. Y, si bien solo ofrece ultrasonido bidimensional, un dispositivo llamado Clarius se conecta de forma inalámbrica a un teléfono inteligente para evitar la computadora y reducir el precio por debajo de $ 10, 000.
El tamaño pequeño y el bajo costo del dispositivo Broder lo hacen útil en áreas de todo el mundo donde es imposible o no rentable usar máquinas más grandes. GE estuvo de acuerdo, otorgando a Broder $ 200, 000 en su primer desafío de Point of Care Ultrasound Research Challenge. Tal como están las cosas, el dispositivo se encuentra actualmente en ensayos clínicos, y Broder y sus colaboradores poseen una patente internacional. En el futuro, Broder imagina emparejar el dispositivo con un EKG para obtener imágenes en tiempo real de los latidos del corazón. Si los datos del EKG coinciden con las imágenes individuales tomadas por el ultrasonido, puede ordenar las imágenes según el momento en que ocurrieron dentro del ciclo cardíaco. Esta imagen "4D" podría dar mejores imágenes del corazón, ya que compensa el movimiento del corazón en sí mismo, así como la respiración.
"Podemos hacer muchas de las mismas cosas que pueden hacer las costosas máquinas 3D, pero a un costo mucho menor", dice Broder. "Estamos en este momento increíble donde las tecnologías informáticas realmente han facilitado lo que hemos hecho".
