Revoluční metoda: Váš chytrý telefon by mohl brzy odhalit nemoci pouhým pohledem na kůži

Vědci z Caltechu vyvinuli vizuální elastografii povrchových vln, která analyzuje nepatrné pohyby kůže. Tato technika dokáže určit tuhost a tloušťku tkání pod povrchem, což otevírá cestu k levné domácí diagnostice nemocí pomocí běžné kamery chytrého telefonu.

Vědci z Kalifornského technologického institutu (Caltech) vyvinuli novou metodu, která detekuje drobné, nepostřehnutelné pohyby na povrchu objektů, aby odhalila detaily o tom, co se skrývá pod nimi. Analýzou fyziky vln šířících se po povrchu objektu – ať už jde o vyrobený produkt nebo lidské tělo – může tato nová technika určit jak tuhost, tak tloušťku podkladového materiálu nebo tkáně. To pokládá základy pro konečný cíl projektu: umožnit levné domácí monitorování zdraví s využitím jen o málo víc než kamery chytrého telefonu.

„Všude kolem nás jsou na očích informace, které jsme se jen nenaučili využívat. Naše práce se snaží tyto informace využít k získání materiálových vlastností z nitra objektů studiem drobných pohybů na povrchu,“ říká Katie L. Bouman, profesorka výpočetních a matematických věd, elektrotechniky a astronomie na Caltechu a zároveň Rosenberg Scholar a výzkumnice Heritage Medical Research Institute (HMRI).

Bouman a její kolegové z Caltechu představili tuto techniku, nazvanou vizuální elastografie povrchových vln, a její lékařské aplikace v práci prezentované na Mezinárodní konferenci o počítačovém vidění v Honolulu loni na podzim. Hlavními autory jsou Alexander C. Ogren, Ph.D., a Berthy T. Feng, Ph.D., kteří práci dokončili během svého působení na Caltechu.

Skupina již dříve prokázala, že vibrace zachycené kamerou lze použít k odvození různých materiálových vlastností uvnitř 3D objektu se známou geometrií. Motivací pro tuto práci bylo ukázat, že proces by mohl být užitečný pro nedestruktivní testování, například pro detekci vnitřních trhlin nebo ověření strukturální integrity vyrobených komponent.

Odhalení skrytých detailů pod kůží Tým se od té doby obrátil k biomedicínským aplikacím, kde podobné povrchové vlny mohou poskytnout vhled do podpovrchové struktury, aniž by se spoléhaly na předem existující model geometrie objektu.

„Zeptali jsme se: ‚Můžete odvodit vlastnosti lidské tkáně podle toho, jak se děje pohyb na kůži?‘ A odpověď je ano,“ říká Feng, který je nyní postdoktorandem na MIT. Vizuální elastografie povrchových vln umožňuje vědcům měřit tuhost podkladové tkáně i její tloušťku – jak daleko se měkká tkáň rozprostírá, než dosáhne kosti. Změna tuhosti tkáně by mohla být biomarkerem pro onemocnění, jako je růst nádoru nebo onemocnění jater. Mezitím by měření tloušťky mohla být cenná pro monitorování svalové degenerace u nemocí, které způsobují například atrofii.

„Protože všichni máme kamery v kapsách, můžeme provádět častá, levná měření vlastností našich tkání, abychom proaktivně sledovali naše zdraví v průběhu času,“ říká Ogren. „Mohli bychom upozornit na znepokojivé změny a nabádat vás, abyste si je nechali zkontrolovat. Například systém by mohl říci: ‚Tato oblast tkáně se za poslední měsíc znatelně ztuhla. Možná byste měli navštívit lékaře pro řádné vyhodnocení.‘“