Para peneliti MIT telah menciptakan sistem USG 3D seukuran ponsel pintar yang dirancang untuk membuat pemeriksaan kanker payudara lebih sering, terjangkau, dan mudah diakses. Perangkat portabel ini dapat membantu mendeteksi tumor agresif lebih dini, terutama bagi orang-orang yang jauh dari rumah sakit besar.
Bagi orang yang berisiko tinggi terkena kanker payudara, menunggu satu tahun antara pemeriksaan mammogram dapat terasa seperti seumur hidup. Tumor dapat tumbuh di sela-sela pemeriksaan tahunan, dan kanker yang disebut kanker interval tersebut seringkali lebih agresif dan lebih sulit diobati.
Para peneliti MIT kini telah mengembangkan sistem USG 3D portabel dan berbiaya rendah yang dapat mempermudah pemindaian jaringan payudara lebih sering — tidak hanya di rumah sakit besar, tetapi juga di klinik kecil dan, pada akhirnya, di rumah.
Sistem mini ini menggabungkan probe ultrasound kecil, sedikit lebih kecil dari setumpuk kartu, dengan modul pengolahan data yang hanya sedikit lebih besar dari ponsel pintar. Saat dihubungkan ke laptop, sistem ini dapat merekonstruksi dan menampilkan gambar 3D sudut lebar jaringan payudara secara real-time.
Desain yang ringkas merupakan inti dari tujuan tim untuk memperluas akses, kata penulis senior Canan Dagdeviren, seorang profesor madya bidang seni dan sains media di MIT.
“Semuanya lebih ringkas, dan itu bisa mempermudah penggunaannya di daerah pedesaan atau bagi orang-orang yang mungkin memiliki kendala terhadap teknologi semacam ini,” katanya dalam siaran pers.
Pekerjaan, diterbitkan dalam jurnal Materi Kesehatan Tingkat LanjutProyek ini dipimpin oleh kandidat doktor MIT, Colin Marcus, dan mantan peneliti pascadoktoral, Md Osman Goni Nayeem, yang berkolaborasi dengan kolega di MIT dan Massachusetts General Hospital.
Dorongan untuk melakukan pemeriksaan lebih sering.
Mammogram, yang menggunakan sinar-X, tetap menjadi alat standar untuk skrining kanker payudara. Namun, kanker yang muncul di antara pemeriksaan mammogram tahunan mencakup sebagian besar kasus dan cenderung lebih agresif daripada tumor yang ditemukan selama pemindaian rutin.
Ketika kanker payudara terdeteksi pada stadium paling awal, tingkat kelangsungan hidup sangat tinggi. Setelah penyakit tersebut terdeteksi di stadium lanjut, peluang tersebut menurun tajam. Kesenjangan ini telah mendorong minat untuk menambahkan pemeriksaan ultrasound yang lebih sering bagi orang-orang yang berisiko tinggi, seperti mereka yang memiliki jaringan payudara padat atau riwayat keluarga yang kuat.
Namun, saat ini, USG biasanya hanya digunakan sebagai tes lanjutan jika mammogram menunjukkan sesuatu yang mencurigakan. Mesin-mesinnya besar, mahal, dan biasanya ditempatkan di ruang pencitraan di rumah sakit dan klinik besar. Mesin-mesin tersebut juga membutuhkan teknisi terlatih untuk mengoperasikannya.
“Anda membutuhkan teknisi USG yang terampil untuk menggunakan mesin-mesin itu, yang merupakan hambatan utama untuk mendapatkan akses USG ke komunitas pedesaan, atau ke negara-negara berkembang di mana tidak banyak ahli radiologi yang terampil,” tambah rekan penulis Shrihari Viswanath, seorang mahasiswa pascasarjana MIT.
Dengan memperkecil dan menyederhanakan teknologi, tim MIT berharap dapat mewujudkan pemindaian yang lebih sering — di klinik komunitas, kantor perawatan primer, dan suatu hari nanti, di rumah-rumah warga.
Dari patch yang dipasang di bra hingga 3D yang sepenuhnya portabel.
Perangkat baru ini merupakan pengembangan dari karya sebelumnya dari kelompok Dagdeviren. Pada tahun 2023, timnya menciptakan sebuah patch fleksibel yang dilengkapi dengan transduser ultrasonik yang dapat ditempelkan pada bra. Sebuah pelacak terpisah bergerak melintasi patch untuk menangkap gambar 2D dari berbagai sudut, yang kemudian dapat digabungkan menjadi tampilan 3D.
Sistem generasi pertama tersebut menunjukkan potensi USG payudara yang dapat dikenakan, tetapi memiliki keterbatasan utama. Gambar dihasilkan oleh mesin pemroses USG tradisional seukuran lemari es, dan mungkin ada celah kecil dalam cakupan antara irisan 2D, sehingga memungkinkan kelainan kecil terlewatkan.
Dalam studi terbaru ini, para peneliti mendesain ulang perangkat keras dari awal agar sepenuhnya portabel dan mampu menangkap gambar 3D sejati dengan lebih sedikit posisi pemindaian.
Inti dari sistem ini adalah sistem akuisisi data berdenyut (chirped data acquisition system), atau cDAQ, yang terdiri dari probe genggam dan papan induk khusus. Susunan ultrasonik probe disusun dalam bentuk persegi kosong, geometri yang memungkinkan probe untuk menangkap informasi 3D dari jaringan di bawahnya.
Keterangan: Sistem baru ini terdiri dari probe ultrasound kecil, di sebelah kiri, yang terhubung ke modul akuisisi dan pemrosesan yang ukurannya sedikit lebih besar dari sebuah smartphone.
kredit: Laboratorium Dekoder Konformabel di MIT Media Lab
Papan induk, yang seluruhnya terbuat dari komponen elektronik yang tersedia secara komersial, memproses data yang masuk. Ukurannya cukup kecil untuk dipegang dengan satu tangan dan biaya pembuatannya sekitar $300, menurut tim tersebut. Saat terhubung ke laptop, alat ini dapat menampilkan gambar 3D payudara secara real-time.
Provost MIT Anantha Chandrakasan, salah satu penulis makalah tersebut, menekankan betapa berbedanya sistem ini dari sistem konvensional.
“Sistem USG 3D tradisional membutuhkan daya, elektronik yang mahal dan besar, yang membatasi penggunaannya hanya pada rumah sakit dan klinik kelas atas,” katanya dalam siaran pers. “Dengan mendesain ulang sistem agar sangat ringkas dan hemat energi, alat diagnostik yang ampuh ini dapat dipindahkan dari ruang pencitraan ke dalam bentuk perangkat yang dapat dikenakan dan dapat diakses oleh pasien di mana saja.”
Karena perangkat baru ini menggunakan daya jauh lebih sedikit daripada mesin ultrasound standar, perangkat ini dapat beroperasi dengan catu daya DC 5 volt sederhana — jenis daya yang sama yang digunakan untuk banyak perangkat elektronik konsumen kecil. Hal ini membuka peluang untuk penggunaan dengan daya baterai atau colokan listrik di lingkungan yang kekurangan infrastruktur khusus.
Membayangkan kembali penggunaan USG di luar rumah sakit.
Selama beberapa dekade, pencitraan ultrasonik sangat erat kaitannya dengan lingkungan rumah sakit dan peralatan khusus. Tim tersebut berupaya mengubah hal itu.
“Pencitraan ultrasonik telah lama terbatas di rumah sakit,” tambah Nayeem. “Untuk membawa ultrasonik keluar dari lingkungan rumah sakit, kami merekayasa ulang seluruh arsitektur, memperkenalkan proses fabrikasi ultrasonik baru, untuk membuat teknologi ini dapat diskalakan dan praktis.”
Dalam pengujian awal, para peneliti menggunakan sistem tersebut pada seorang wanita berusia 71 tahun dengan riwayat kista payudara. Perangkat tersebut berhasil memvisualisasikan kista dan menghasilkan tampilan 3D kontinu dari jaringan di sekitarnya tanpa celah.
Alat ini dapat memindai hingga kedalaman 15 sentimeter, dan tim melaporkan bahwa pemindaian dari hanya dua atau tiga posisi sudah cukup untuk mencakup seluruh payudara. Tidak seperti pemeriksaan USG tradisional, yang seringkali mengharuskan operator untuk menekan alat dengan kuat ke dalam jaringan, alat ini hanya diletakkan dengan ringan di atas kulit.
Sentuhan lembut itu membantu menjaga keakuratan apa yang dilihat oleh para klinisi.
“Dengan teknologi kami, Anda cukup meletakkannya dengan lembut di atas jaringan dan alat ini dapat memvisualisasikan kista di lokasi aslinya dan dengan ukuran aslinya,” tambah Dagdeviren.
Apa selanjutnya
Para peneliti kini sedang menjalankan uji klinis yang lebih besar di Pusat Penelitian Klinis dan Translasi MIT dan di Rumah Sakit Umum Massachusetts untuk mengevaluasi lebih lanjut kinerja perangkat tersebut.
Pada saat yang sama, mereka berupaya untuk mengecilkan ukuran elektronik lebih jauh lagi. Tujuan mereka adalah sistem pengolahan data seukuran kuku jari yang dapat terhubung langsung ke ponsel pintar. Hal itu akan menghilangkan kebutuhan akan modul dan laptop terpisah, sehingga seluruh perangkat menjadi lebih kecil, lebih ringan, dan lebih mudah digunakan.
Tim tersebut juga berencana mengembangkan aplikasi ponsel pintar yang didukung oleh kecerdasan buatan untuk membantu memandu pengguna ke lokasi terbaik untuk menempatkan probe pada payudara. Panduan semacam itu bisa sangat penting jika perangkat tersebut pada akhirnya digunakan oleh pasien di rumah, bukan oleh klinisi terlatih.
Meskipun versi saat ini dapat diadopsi dengan relatif cepat di praktik dokter dan pusat pencitraan, para peneliti pada akhirnya membayangkan sensor yang sepenuhnya dapat dikenakan untuk orang-orang yang berisiko tinggi terkena kanker payudara. Perangkat seperti itu dapat diintegrasikan ke dalam pakaian dan digunakan secara teratur untuk memantau perubahan dari waktu ke waktu.
Dagdeviren sedang berupaya meluncurkan perusahaan rintisan untuk mengkomersialkan teknologi tersebut, dengan dukungan dari program kewirausahaan dan inovasi MIT serta pendana eksternal. Penelitian itu sendiri didukung oleh National Science Foundation, mitra industri, dan yayasan filantropi.
Jika perangkat tersebut terus menunjukkan kinerja yang baik dalam uji coba dan berhasil masuk ke praktik klinis, perangkat ini dapat membantu menggeser skrining kanker payudara dari kegiatan setahun sekali menjadi proses yang lebih berkelanjutan dan personal — terutama bagi mereka yang paling membutuhkannya tetapi memiliki akses paling terbatas ke pencitraan canggih saat ini.