Tegmark假设一个拥有数千个天线的系统可以比任何

  在1956年部署第一台临床超声机器后的几十年中,高频扫描仪已经成为许多临床医生诊断工具的首选工具 - 至少在发达国家是这样。不幸的是,尽管像GE的Vscan这样更小,更便宜的设备激增,但它们仍然非常昂贵。单台机器的售价在9,000美元到20,000美元之间,个别扫描价格约为250美元。

  那是因为传统的超声波机器依靠含有石英晶体和其他专用元件的传感器来产生图像。但是,由2015年国家技术与创新奖获得者和卡内基梅隆大学毕业生Jonathan Rothberg共同创办的创业公司Butterfly声称已经开创了技术上优越的替代品。该公司同名的2,000美元Butterfly iQ将超声技术缩小到一个电动剃须刀大小的外围设备。

  今天,蝴蝶宣布已经在富达制药,比尔和梅琳达盖茨基金会以及杰米迪南以及其他回归和现有投资者的参与下,在富达集团的D轮融资中募集了2.5亿美元。

  罗斯伯格今年早些时候表示,“这是实现将超声波带给无法获得这种基本医疗技术的数百万人的承诺的重要一步。” “我像DNA测序那样开始实现超声成像的民主化。世界上三分之二的人无法获得医学成像,即使在发达国家,费用和缺乏专业知识限制了其可访问性。“

  蝴蝶iQ产生了“临床品质”超声波,通过iPhone上传到Butterfly的云存储服务,于2017年10月由联邦食品和药物管理局(FDA)批准用于腹部,心血管,胎儿,妇科,泌尿科,肌肉骨骼和七种其他临床应用。

  现成的超声波扫描仪将电流施加到晶体(或多个晶体)以产生振动,随后产生声波。(它被称为压电效应。)这些波穿过身体直到它们到达组织或器官之间的边界,之后一些反射回晶体并在接触时产生电流。由于身体组织中的声速保持不变,并且因为可以容易地测量每个回声的返回时间,所以扫描仪的计算单元能够测量换能器和边界之间的距离。他们的计算因素进入最终图像。

  Butterfly iQ的片上超声 - 一种包含离散信号处理器和放大器的半导体晶片 - 可用作传统换能器,但用于电容微机械超声换能器(CMUT)层的晶体交换 - 基本上,悬挂在两个电极之间的鼓状金属板。单个芯片具有多达10,000个换能器通道,当供电时,在针对不同组织类型定制的频率下谐振。由于独特的“蝴蝶网络”架构能够智能地在通道中委托处理,iQ在扫描过程中每秒可执行大约五万亿次操作 - 足以用于身体任何区域的三维超声图像。

  蝴蝶说,iQ是世界上第一款能够进行全身成像的超声芯片。必须调整传统的换能器晶体以产生特定深度的超声波,但其硅片没有这样的限制; 调整CMUT的电场使其能够即时切换频率。“如果我们想要深入,我们可以让它们在1兆赫兹处嗡嗡声,如果我们想要变浅,我们可以让它们达到5兆赫兹,”罗斯伯格在接受IEEE Spectrum采访时表示。

  当然,硬件只有一半,但Butterfly的软件生态系统同样强大。iQ的配套智能手机应用程序可以利用人工智能(AI)来简化设置过程。计算机视觉算法从手机摄像头摄取镜头并实时检测探头的位置,引导用户通过增强现实(AR)精确地提示其位置。(Butterfly称之为“远程指导”。)另一个人工智能系统对每个图像进行质量检查并进行简单分析,但这不会出现在第一批生产设备中 - 它正在等待FDA的单独批准。

  上传图像的云存储服务是AES 256位加密和 SOC II认证,完全符合HIPPA,1996年美国法律旨在保护医疗记录中收集的个人信息。其内置的共享工具允许用户以安全链接的形式评论图像,发送消息和与同事共享扫描。

  Rothberg发明了世界上第一个DNA测序仪芯片(Ion Torrent)并开发了一种目前仍在使用的转移性乳腺癌治疗方案,他说他在超声波方面的工作受到多产麻省理工学院物理学家Max Tegmark的启发。Tegmark假设一个拥有数千个天线的系统可以比任何单个换能器更有效地测量能量,罗斯伯格的大女儿患有结节性硬化症,可以应用于超声成像。

  凭借Tegmark的祝福和他的一名研究生的帮助,Nevada Sanchez,Rothberg和一支由大约50名科学家,开发人员和工程师组成的团队在斯坦福大学的研究背后构建了制造iQ tick的技术 - 上述蝴蝶网络Pierre Khuri-Yakub教授。经过8年的研发,但蝴蝶的首席医疗官约翰马丁坚持认为值得等待。他有理由:在三年前测试iQ时,他发现了一个舌头下的肿瘤 - 一个鳞状细胞,他早先被认为是一个过度活跃的淋巴结。

  第一批装置今天开始向成千上万保留它们的客户发货。罗斯伯格希望与非营利组织和大学合作,将其带入发展中国家。为此,4月,蝴蝶和布朗大学超声检查小组在肯尼亚医院的重症监护病房进行了iQ试验。

  该计划将在未来18个月内销售超过25万台设备,但Butterfly已经在努力开发两种新产品:一种使用超声波监测患者的贴片和一种可从体内观察癌症的可摄取药丸。罗斯伯格认为,有一天公司的平台将取代听诊器。

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