用AI传感器构建下一代'智能药丸'肠道成像装置，可改善癌症检测

现在在原型开发中，SmartCap是一个新一代诊断工具，解决了目前用于检测胃肠道恶性肿瘤和出血的20岁无线胶囊内窥镜技术的缺点。SmartCap能够在肿瘤和出血中产生特定位置的数据，从而导致更大的诊断准确性。

通过Wahid的团队开发的独特跟踪系统，医生将能够精确地追踪智能的整个肠道航行胶囊由于微小的无线“智能”生物传感器，可检测和分析有针对性的生物标志物（疾病指示器）并与电脑等外部设备进行通信。

“这种新工具可以在全球胃肠道癌症生存率增加胃肠道癌症率，”奥斯基斯工程学院电气计算机工程教授瓦希德说。“这是用于针对目标内窥镜检查的第一个完全可追踪的”智能“丸（在身体内部的非手术方式），可以个性化到患者身上。”

世界卫生组织估计，2018年胃肠道癌的460万例新病例和330万相关死亡。在先进的阶段检测到这些癌症中的约三分之二，但随着早期的诊断和治疗，患者的存活率几乎双打83％。

“研究计划中的新边界以非传统方式为探讨了推动研究界限的新方向，并有可能产生重大影响的新方向，”亚斯斯购物副总裁研究凯伦乍得称。“根据Wahid教授的领导，这项令人兴奋的生物医学工程项目，改善了癌症诊断点进入我们有才华的研究人员的创新和广泛专业知识，提高了我们在全球范围内解决主要健康挑战的贡献。”

同样在团队上是共同主体调查员Kiven Lukong博士，生物化学，微生物学和免疫学副教授，以及医学院医学成像教授Paul Babyn（MD）。以及电气和计算机工程博士博士博士（博士博士（博士）。AI专家Calgary大学Svetlana Yanushkevich（博士）博士在项目上进行了合作。

虽然使用微小摄像机的无线胶囊技术是目前捕获三到10米小肠内部图像的唯一选择，但电流设备无法准确地在肠道中跟踪，使医生无法确定癌症的部位，息肉或出血。小肠的非自愿运动使得难以确定胶囊的进展。

“这就像试图在黑暗中跟踪一些没有参考点的东西，或者参考点本身在不断移动的地方，”Wahid说。“这就是为什么在20年内无线胶囊技术的硬件和本地化方面没有变化，即使图像质量，无线传输，诊断工具和软件都有改进。”

在设计SmartCap时，Wahid的团队正在采用“实验室”方法 - 整合几个实验室功能，包括单个芯片上的血液样本分析。

由于传统无线胶囊的电池电量超过两倍，SmartCap的24小时电池电量使得肠道末端的检测成为可能的右侧，由于低功耗荧光传感器，多光谱光传感器和定位技术而改善了结果 -所有都在Wahid的实验室开发。

板载荧光传感器检测从注入到患者的特殊染料中的发光，与特异性癌细胞结合，实时鉴定癌症及其位置。通过分析血液的颜色，多光谱传感器阵列通过分析血液的颜色来确定穿过胶囊上的缺血的血红蛋白浓度和血液饱和度，表明出血是活性的，慢性或凝块。深度学习AI技术用于提高准确性。

从胶囊的侧壁和“数字图像相关技术”附加到胶囊的侧壁和“数字图像相关技术”，从光学计算机鼠标中使用的技术，以实时将其与光标追踪胶囊的运动。用于测量速度和胶囊取向的微小单元提供了有助于肿瘤定位的数据。

为了消除可能的误报，集成了一个微小的标准相机，但大多数在睡眠模式中仍然存在，只有当AI芯片怀疑恶性肿瘤时才激活。

该团队已申请专利多光谱阵列，并计划与荧光检测和本地化技术以及SmartCap本身进行效果。

“如果这是成功的，您可以在许多其他可摄取传感器和植入物中使用这项技术，甚至适应地下采矿和钻井，或者在石油工业中，以检测和定位管道泄漏，”沃希德说SmartCap原型在两年内准备好了。

下一步将是寻找一个行业合作伙伴，投资于将新产品带到无线胶囊内窥镜市场，该市场预计今年将达到6.5亿美元，并随着全球人口老化的迅速增长。

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