Nhỏ chỉ bằng chiếc dao cạo râu, nhưng đây là cỗ máy siêu âm y tế đầu tiên quét được toàn bộ cơ thể, vừa gọi vốn được 250 triệu USD

Năm 1956, lần đầu tiên máy siêu âm được lắp đặt tại một bệnh viện để sử dụng cho mục đích y tế. Kể từ đó tới nay, siêu âm đã trở thành một công cụ chẩn đoán phổ biến của các bác sĩ. Bạn có thể bắt gặp máy siêu âm ở bất cứ một bệnh viện hoặc phòng khám nào - ít nhất là ở các nước phát triển.

Mặc dù vậy, bản thân công nghệ siêu âm không có nhiều đột phá. Các thế hệ máy siêu âm thường vẫn sử dụng đầu dò tinh thể thạch anh, dao động để sản sinh sóng âm. Chúng có giá từ 9.000 - 20.000 USD, và chi phí cho một lần quét có thể lên tới 250 USD.

Nhưng bây giờ, một start-up tại Mỹ có tên là Butterfly tuyên bố sẽ đi tiên phong để cách mạng hóa thủ tục siêu âm y tế. Họ đã tạo ra một cỗ máy cầm tay, nhỏ gọn chỉ bằng một chiếc dao cạo râu, nhưng có thể quét siêu âm toàn bộ cơ thể.

Butterfly cho biết đây là chiếc máy đầu tiên trên thế giới làm được điều này. Và nó có giá chỉ 2.000 USD. Thiết bị được đặt tên là Butterfly iQ đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) thông qua vào tháng 10 năm 2017, với khả năng siêu âm bụng, tim mạch, thai nhi, phụ khoa, tiết niệu, cơ xương và 7 ứng dụng lâm sàng khác.

Chiếc máy siêu âm cầm tay Butterfly iQ

Máy siêu âm đầu tiên có khả năng quét toàn bộ cơ thể

Trong thực tế, các máy siêu âm thông thường hiện nay sử dụng dòng điện tác dụng lên một hoặc nhiều tinh thể, khiến chúng rung động từ đó tạo ra sóng âm có tần số lớn nhờ hiệu ứng áp điện.

Sóng âm di chuyển xuyên qua cơ thể cho đến khi chúng chạm vào ranh giới giữa các mô hoặc các cơ quan. Một số sóng sau đó phản xạ trở lại tinh thể và tạo ra dòng điện được máy ghi nhận. Bởi vì tốc độ âm thanh trong mô cơ thể không đổi và chúng ta có thể đo thời gian phản hồi của mỗi sóng, các thuật toán của máy siêu âm có thể đo được khoảng cách giữa các ranh giới mô và cơ quan, sau đó tái tạo lại thành hình ảnh cuối cùng.

Trong máy siêu âm cầm tay Butterfly iQ, các tinh thể được thay bằng các đầu dò siêu âm điện dung – về cơ bản, nó là các tấm kim loại có dạng hình trống, được treo lơ lửng giữa 2 điện cực. Có tất cả 10.000 kênh đầu dò có thể cộng hưởng tần số phù hợp với các loại mô khác nhau khi được cung cấp điện áp.

Butterfly gọi đây là cấu trúc "mạng bướm" thông minh, với các kênh dò xử lý độc lập có thể thực hiện khoảng nửa nghìn tỷ phép tính mỗi giây trong quá trình quét - đủ để cung cấp hình ảnh siêu âm 3 chiều của bất kỳ vùng nào trên cơ thể.

Công ty tuyên bố Butterfly iQ là máy siêu âm đầu tiên trên thế giới có khả năng chụp ảnh toàn bộ cơ thể. Tinh thể đầu dò ở các máy siêu âm truyền thống phải được điều chỉnh để tạo ra sóng siêu âm để chụp cơ thể ở từng những độ sâu riêng lẻ. Nhưng những tấm kim loại của Butterfly iQ đã khắc phục được nhược điểm này.

Bằng cách điều chỉnh trường điện từ của đầu dò điện dung, các tần số sóng có thể thay đổi liên tục trong quá trình quét. "Chúng tôi có thể làm cho chúng rung tại tần số 1 megahertz nếu chúng tôi muốn chụp sâu, hoặc 5 megahertz nếu chúng tôi muốn chụp nông", tiến sĩ Jonathan Rothberg, nhà sáng lập Butterfly nói.

Hình ảnh siêu âm thời gian thực có thể được tải lên hệ thống đám mây

Và sự cải tiến này mới chỉ là một nửa câu chuyện. Butterfly cũng xây dựng cho thiết bị siêu âm cầm tay của mình một hệ sinh thái phần mềm mạnh mẽ. Butterfly iQ có thể được kết nối với điện thoại thông minh qua một ứng dụng khai thác trí tuệ nhân tạo (AI).

Trong khi thực hiện siêu âm, thuật toán AI sẽ xác định vị trí của đầu dò và xuất hình ảnh cùng với công nghệ tăng cường thực tế ảo (AR), cho phép người sử dụng hình dung họ đang nhìn vào đâu trong cơ thể mình. Một hệ thống AI khác được dùng để kiểm tra chất lượng hình ảnh và cho ra những phân tích, chẩn đoán đơn giản đang chờ được FDA chấp thuận.

Dữ liệu siêu âm mà cỗ máy thu thập được có thể được tải lên dịch vụ lưu trữ đám mây với hình ảnh chuẩn AES 256-bit và được chứng nhận SOC II, tuân thủ đầy đủ luật pháp Hoa Kỳ về bảo vệ thông tin cá nhân thu thập từ hồ sơ y tế. Ứng dụng cũng có các công cụ chia sẻ tích hợp cho phép người dùng nhận xét về hình ảnh hoặc gửi nó tới các bác sĩ, hoặc giữa các bác sĩ với nhau để hội chẩn.

Tiến sĩ Jonathan Rothberg, sáng lập Butterfly

Cách mạng trong y tế

Thành lập bởi tiến sĩ Jonathan Rothberg, người được trao Huy chương Công nghệ và Đổi mới Quốc gia Hoa Kỳ năm 2015 bởi cựu tổng thống Barack Obama, Butterfly thông báo vừa tiếp tục gọi vốn thành công 250 triệu USD cho giai đoạn tăng trưởng Series D, tổ chức bởi công ty tài chính Fidelity, với sự tham gia của hãng dược phẩm Fosun Pharma, Quỹ Bill & Melinda Gates, Jamie Dinan cùng với các nhà đầu tư khác.

"Đây là một bước quan trọng trong việc hiện thức hóa lời hứa mang siêu âm đến hàng triệu người không có quyền truy cập vào công nghệ y tế thiết yếu này", Rothberg nói. "Tôi đặt ra mục tiêu phổ cập hóa kỹ thuật chụp ảnh siêu âm như những gì tôi đã làm với giải trình tự DNA. Hai phần ba thế giới hiện nay không có cơ hội sử dụng kỹ thuật chụp hình y tế này, và ngay cả ở các nước phát triển, chi phí và sự thiếu chuyên môn cũng hạn chế khả năng tiếp cận của nó".

Có vẻ như các nhà đầu tư cũng như chúng ta có lý do để đặt niềm tin vào Butterfly. Rothberg, người sáng lập công ty cũng là người đã phát minh ra con chip sắp xếp trình tự DNA đầu tiên trên thế giới (Ion Torrent) và một liệu pháp điều trị ung thư vú di căn.

Rothberg cho biết ý tưởng phát triển công nghệ siêu âm mới đã được truyền cảm hứng từ một bài giảng của nhà vật lý Max Tegmark đến từ MIT.

Tegmark đưa ra giả thuyết rằng một hệ thống có hàng nghìn ăng-ten có thể đo năng lượng hiệu quả hơn bất kỳ bộ chuyển đổi nào. Trong khi đó, Rothberg có một người con gái mắc chứng xơ cứng, và ông có thể ứng dụng ý tưởng này để làm ra một cỗ máy siêu âm cầm tay cho cô.

Butterfly iQ rất nhỏ gọn và được hỗ trợ bởi trí tuệ nhân tạo

Được động viên bởi Tegmark cùng sự giúp đỡ của Nevada Sanchez, một trong những học trò của nhà vật lý, Rothberg đã thành lập một nhóm gồm khoảng 50 nhà khoa học, nhà phát triển và kỹ sư để xây dựng nên công nghệ "mạng bướm" cho Butterfly iQ – kết hợp với nghiên cứu của giáo sư Pierre Khuri-Yakub đến từ Stanford.

Phải mất 8 năm nghiên cứu và phát triển, nhưng John Martin, giám đốc y tế của Butterfly, kiên quyết rằng nó đáng để chờ đợi. Và ông có lý do riêng cho điều đó. Ba năm về trước, trong một lần thử nghiệm Butterfly iQ trên chính bản thân mình, Martin phát hiện ra một khối u dưới lưỡi của mình - một dạng ung thư tế bào vảy mà trước đó ông nghĩ chỉ là một hạch bạch huyết hoạt động quá mức.

Sau các vòng gọi vốn trước đây, Butterfly hiện đã có hàng chục ngàn đơn đặt hàng. Bây giờ, công ty bắt đầu giao sản phẩm tới tay người tiêu dùng. Rothberg hy vọng sẽ hợp tác với các tổ chức phi lợi nhuận và các trường đại học để mang thiết bị của mình đến các nước đang phát triển.

Hồi tháng tư, công ty và một đội bác sĩ siêu âm đến từ Đại học Brown đã thử nghiệm Butterfly iQ tại nhiều bệnh viện ở Kenya.

Kế hoạch sau vòng gọi vốn này của Butterfly là bán được hơn 250.000 thiết bị trong 18 tháng. Ngoài ra, công ty cũng đang làm việc để phát triển thêm 2 sản phẩm mới: một miếng dán sử dụng siêu âm để giám sát bệnh và một viên thuốc uống có thể theo dõi ung thư từ bên trong cơ thể.

Rothberg tin rằng, một ngày nào đó, nền tảng của Butterfly sẽ trở nên phổ biến, thậm chí thay thế chiếc ống nghe trên cổ của tất cả các bác sĩ.

Tham khảo Venturebeat