Ett mobilt mikroskop kombinerat med automatisk bildanalys har utvecklats i Finland för att användas till att diagnosticera parasitinfektioner och identifiera elakartade cellförändringar i mikroskopprover. I år inleds fältstudier av metoden i Tanzania och Kenya. Forskarnas centrala mål är att utveckla en effektiv diagnostik baserad på digital mikroskopi och artificiell intelligens.

Det råder en omfattande brist på experter inom medicinsk diagnostik i resursfattiga länder. I de Subsahariska länderna skulle tillgång till patientnära digital provanalys signifikant kunna förbättra behandlingen av sjukdomar som diagnosticeras med hjälp av mikroskopi.

Vid Institutet för molekylärmedicin i Finland (FIMM) som hör till Helsingfors universitets HiLIFE leder Johan Lundin en forskningsgrupp som utvecklar utrustning och program för medicinsk distansdiagnostik. Det bärbara mikroskopet MoMic är konstruerat av förmånliga komponenter, ursprungligen utvecklade för mobiltelefoner, och möjliggör digitalisering av vävnads- och cellprover med hög upplösning. Efter scanning överförs de digitala proverna trådlöst till en molntjänst för analys med automatisk bildanalys baserat på datorseende eller för manuell diagnostik av en expert på distans.

– Metoderna vi utvecklar har en potential att förbättra tillgången till medicinsk diagnostik i resursfattiga länder och därmed också öka patienternas möjlighet att få en adekvat vård, konstaterar medicine studerande Oscar Holmström som skriver sin doktorsavhandling om mobilmikroskopi för diagnostik.

Forskningsgruppens nyaste rön har publicerades förra veckan i vetenskapstidskriften Global Health Action. Holmström visade att avförings- och urinprover som digitaliserats med det mobila mikroskopet kunde användas för diagnos av den parasitorsakade sjukdomen schistosomiasis (även känd som bilharzia eller snäckfeber) samt ett antal andra parasitinfektioner. Forskningsgruppen har redan tidigare visat att det mobila mikroskopet lämpar sig för användning inom analys av bröstcancerprover.

Fältstudierna i Afrika blir det verkliga provet för mikroskopet. Forskningsgruppen har redan besökt byn Fogo Fogo nära Viktoriasjön i norra Tanzania, där eleverna i en lokal förskola kommer att medverka i fältstudien som utförs i samarbete med universitetet i Muhimbili. Under besöket i februari i år samlade forskningsgruppen in prover av skoleleverna för att diagnosticera schistosomiasis. Med hjälp av proverna har gruppen fortsatt arbetet med att utveckla de diagnostiska metoderna som bygger på bildbaserad artificiell intelligens. Senare i höst planerar forskarna att återvända till samma by för att testa hur metoderna fungerar i praktiken.

– Under den första fältperioden testade vi skannandet av prover och överförandet av bilder via mobilnätet för distansdiagnos. De lokala mobilnäten var tillräckligt snabba och pålitliga för att överföra bilder, men att skolan saknade electricitet överraskade oss. Nästa fältperiod kommer vi att förse mobilmikroskopet med ett förbättrat laddningsbart batteri, berättar Johan Lundin som utöver sitt arbete vid Helsingfors universitet också är anställd vid Karolinska Institutet.

I de afrikanska länderna finns i medeltal färre än en patolog per en miljon invånare, vilket leder till att man inte rutinmässigt tar papaprover här. Papaprovet är ett gynekologiskt cellprov som används för att identifiera förstadier till cancer i livmoderhalsen. Eftersom det inte finns några cytologiska screeningprogram, ställs cancerdiagnosen ofta för sent. I Afrika är cancer i livmoderhalsen den vanligaste orsaken till cancerdöd hos kvinnor.

Enligt medicine doktor Nina Linder som arbetar i Lundins forskningsgrupp skulle det mobila mikroskopet också lämpa sig väl för analys av cellprover från livmoderhalsen.

– Med hjälp av prover från biobanken utvecklar vi för tillfället en algoritm för att identifiera de allvarligaste cellförändringarna. Fältstudierna för analys av papaprov med tekniken ska även inledas i år, ett arbete som utförs i samarbete med Kinondo Clinic i Kenya.

Arbetet med att utveckla och kommersialisera MoMic och fältstudierna av mikroskopet har finansierats av svenska Vetenskapsrådet och Tekes. I projektet medverkar även Helsinki Innovation Services, Karolinska Institutet, Uppsala universitet, Uleåborgs universitet, Muhimbili University i Tanzania, Kinondo Kwetu Clinic i Kenya samt några finländska småföretag.

Originalpublikationer:

Holmström O, Linder N, Ngasala B, Mårtensson A, Linder E, Lundin M, Moilanen H, Suutala A, Diwan V, Lundin J. Point-of-care mobile digital microscopy and deep learning for the detection of soil-transmitted helminths and Schistosoma haematobium. Global Health Action. 2017;10(sup3):1337325.

Bogoch II, Lundin J, Lo NC, Andrews JR. Mobile phone and handheld microscopes for public health applications. The Lancet Public Health 2017.2(8):e355.

Ytterligare information:

Forskningsledare Johan Lundin

Institutet för molekylärmedicin i Finland FIMM

HiLIFE, Helsingfors universitet

Tfn: 050-415 5459

E-post: johan.lundin@helsinki.fi