El profesor Geisel le da a los microscopios un cambio de imagen digital

DALI Lab ayuda a combinar el cerebro de una computadora con el diseño de un microscopio.

Los microscopios son indispensables en el diagnóstico de enfermedades y son empleados todos los días por patólogos que magnifican astillas de tejido para detectar signos reveladores de infección, trastornos sanguíneos y cánceres.

Ahora, en lugar de usar muestras montadas en portaobjetos de vidrio, un nuevo microscopio inteligente creado por el dermatólogo Aravindhan Sriharan de Dartmouth Health y los estudiantes del Laboratorio de Innovación y Aprendizaje Aplicado Digital permitirá a los médicos diagnosticar trastornos a partir de imágenes digitales.

Al combinar el cerebro de una computadora con el diseño de un microscopio médico, RavaOne: The SmartScope está preparado para integrar la microscopía tradicional con tecnologías de atención médica que emergen rápidamente y que se basan en inteligencia artificial y amplían las posibilidades de la telemedicina, dice Sriharan, quien es asistente. profesor de patología y medicina de laboratorio en la Escuela de Medicina Geisel.

Como tantos otros campos, la patología está a punto de ser transformada por algoritmos de inteligencia artificial que pueden hacer que los diagnósticos sean más precisos, simplificados y asequibles. Para dar el salto hacia la adopción de estas herramientas, los patólogos deben cambiar a trabajar con imágenes digitales.

Un patólogo capacitado que tardaría solo unos segundos en hacer un diagnóstico de rutina usando un microscopio tradicional probablemente pasaría varios minutos desplazándose por imágenes de alta resolución en un monitor si estuviera usando solo una computadora.

"Hacer patología digital en una pantalla de computadora es increíblemente oneroso", dice Sriharan. "Los microscopios médicos se han repetido durante 200 años para hacer una cosa realmente bien, pero los monitores de computadora son generalistas", dice.

Para Sriharan, la solución residía en combinar una computadora con un microscopio en acción, similar a cómo un reloj inteligente fusiona las funciones.

Foto de Katie Lenhart/Video de Chris Johnson

"Un reloj inteligente tiene el factor de forma de un reloj de pulsera por fuera, pero es esencialmente una computadora por dentro. Y puede hacer cosas que ni una computadora ni un reloj de pulsera pueden hacer por sí solos", dice Sriharan, quien presentó su idea a DALI. Laboratorio.

Lauren Goyette '23, una estudiante de ingeniería interesada en el diseño de productos, comenzó a trabajar en el proyecto como diseñadora el otoño pasado.

"Los patólogos son muy eficientes con los microscopios; es muy impresionante", dice ella. El desafío, como lo vio Goyette, era ayudarlos a trabajar con rapidez mientras hacían la transición al mundo de la microscopía digital. Trabajó en la creación del chasis del SmartScope usando impresión 3D.

Completo con un ocular y una platina para colocar el portaobjetos de vidrio, el SmartScope conserva la forma familiar de un microscopio de laboratorio.

La diferencia es que, en lugar de un portaobjetos de laboratorio con tejido teñido, la platina SmartScope contiene un portaobjetos "ficticio". A medida que el usuario mueve esta diapositiva, una cámara y un sistema informático rastrean su posición. Este movimiento está vinculado a la imagen digitalizada de alta resolución de una muestra de tejido, que se mueve a medida que el usuario mira a través del ocular, reflejando la experiencia de un microscopio convencional.

"Conseguir una imagen para mostrar fue un hito importante", dice Alex Carney '23, quien también ha estado en el proyecto desde el principio como desarrollador. Posteriormente, trabajó para lograr que el archivo de imagen grande se moviera suavemente a través del campo de visión del usuario mientras movía el portaobjetos de vidrio en el escenario.

"El objetivo es hacer un producto que alguien se sienta cómodo usando durante varias horas al día para hacer un trabajo real: investigación y diagnóstico reales. Todavía estamos trabajando en eso y estamos muy cerca, pero ese fue el mayor desafío de este proyecto", dice Carney, quien no anticipó cuánto mejoraría el proyecto sus habilidades matemáticas y de software cuando comenzó.

Esta tecnología tiene el potencial de cambiar los diagnósticos al permitir que los proveedores de todo el mundo colaboren instantáneamente.

El equipo recibió críticas positivas de los usuarios que probaron su prototipo en el período de invierno.

"Se invirtió mucho pensamiento y detalle en las intenciones simplistas pero muy avanzadas del SmartScope, mientras se mantenían las funcionalidades esenciales de un microscopio", dice Jessica Bentz, profesora asistente de patología afiliada a Dartmouth Hitchcock y la Escuela de Medicina Geisel. .

"Me impresionó la claridad de las imágenes en cada aumento", dice Bentz, quien llamó la atención sobre el torniquete del SmartScope que permite a los usuarios cambiar entre aumentos, un reemplazo más conveniente para el carrusel giratorio de lentes que usan los microscopios tradicionales para este propósito. Claramente fue diseñado con una ventaja ergonómica para el usuario, dice ella.

"El SmartScope combina hábilmente el creciente impacto de la imagen digital y la IA como herramienta para el diagnóstico de patología con la familiaridad de sentarse frente a un instrumento microscópico", dice Bentz.

"Esta tecnología tiene el potencial de cambiar los diagnósticos al permitir que los proveedores de todo el mundo colaboren instantáneamente", dice Jorie MacDonald '25, estudiante de informática que se unió al equipo como gerente de proyectos en la primavera.

"No necesitaría enviar una diapositiva física, con la esperanza de que pase por la aduana y llegue al laboratorio sin dañarse de alguna manera; simplemente envíe un archivo", dice.

El dispositivo está pendiente de patente y formará la piedra angular de PixCell, una nueva empresa incorporada por Sriharan. "El SmartScope finalmente puede hacer realidad la promesa de la IA en el diagnóstico de enfermedades", dice.

Sriharan cree que la tecnología puede transformar la atención médica no solo en los países que están liderando el cambio, sino también en las regiones con recursos y experiencia limitados. El dispositivo ayudaría a los proveedores en los casos de detección de campo para identificar los que necesitan atención inmediata, enviándolos a colegas y voluntarios de todo el mundo.

Los patólogos pueden ejecutar algoritmos de IA para simular los resultados de pruebas de laboratorio costosas y lentas en las imágenes que examinan, ahorrando tiempo y dinero a los pacientes. Los algoritmos también pueden ayudar a trazar el curso probable de la enfermedad y recomendar tratamientos efectivos.

"En realidad, podemos llevar medicina del primer mundo, no diluida, sino de alta tecnología y de vanguardia, a las personas que más la necesitan", dice Sriharan.

Otros miembros del equipo DALI que trabajaron en el desarrollo de RavaOne: SmartScope incluyen a Andy Kotz '24, Ziray Hao '22, Atharv Agashe '25, Elizabeth Frey '24, Victor Muturi '23, Lauren Kidman '25, Daniel Lubliner '25, Annie Qiu '24, Emily Chen '24, Ulgen Yildrim '24, Alejandro López '23, Joy Miao '23 y Kelly Song '23.

Se puede contactar a Harini Barath en [email protected].