I många resursfattiga länder råder det en skriande brist på experter inom diagnostik, t.ex. patologer. Även i Finland och andra högresursländer har man stött på samma problem de senaste åren. I många fall vore det effektivare, snabbare och billigare om man kunde få ett patolog- eller mikrobiologutlåtande på distans, eventuellt också med stöd av artificiell intelligens.
Vid Institutet för molekylärmedicin i Finland (FIMM) vid Helsingfors universitet har Johan Lundins forskargrupp tagit sig an frågan och utvecklat ett litet och billigt mobilt mikroskop. Mikroskopet har en trådlös förbindelse till en molntjänst dit bilderna kan överföras för medicinsk bildanalys med datorseende.
– För mobil diagnostik krävs det en apparat som är lätt att transportera, billig och tillförlitlig, och med vilken provet kan digitaliseras. Det är emellertid inte tillräckligt att bara utveckla instrumentet. Hela processen – digitalisering, överföring av bildfiler, diagnostisering och överföring av informationen tillbaka till patientens vårdenhet – måste fungera smidigt, berättar Johan Lundin.
Utgångspunkten för MoMic-mikroskopet som Lundins grupp har utvecklat är att komponenterna som används är mycket förmånliga och ursprungligen avsedda för mobiltelefoner. Instrumentet skiljer sig dock i hög grad från den typ av tilläggsutrustning till smarttelefonen som lanserats på sistone, där linser placeras framför telefonens kamera för att skapa en förstoring som i ett mikroskop. MoMic har samma upplösningsförmåga som ett laboratoriemikroskop och skannar in ett tillräckligt stort område av preparatet för att en diagnos ska kunna ställas. Apparaten är så liten att den kan transporteras i en vanlig kameraväska.
Johan Lundin arbetar inte bara vid FIMM, utan även vid Karolinska Institutet i Sverige. Han har nyligen beviljats betydande finansiering från två håll för vidareutveckling av det mobila mikroskopet. Instrumentet och hela processen för distansdiagnostik testas nu i fält i Tanzania. Senare i år testas de i finländska operationssalar. I projektet medverkar även Uleåborgs universitet, Muhimbili University i Tanzania och några finländska småföretag.
I Tanzania fokuserar forskningsgruppen på att utveckla distansdiagnostiken för parasitsjukdomar såsom malaria samt för cancersjukdomar. Tanzania har ca 45 miljoner invånare men bara ett tjugotal utbildade patologer. Därför skulle tillgång till diagnostik på distans förbättra patienternas situation avsevärt.
Sveriges ledande vetenskapsmyndighet Vetenskapsrådet har beviljat finansiering för den treåriga fältstudien i Tanzania. Arbetet utförs bland annat i byn Yombo nära Dar es Salaam.
– Sjukhuset i Yombo är mycket anspråkslöst utrustat, säger Lundin. Det finns inte alltid el, men i närheten finns två basstationer för mobiltelefoner och därmed möjlighet till distansdiagnostik.
Mikroskopet, som tidigare var bundet till sin laboratoriemiljö, kan nu föras dit patienten är.
I Finland har Lundins forskargrupp nyss beviljats ettårig finansiering av Tekes inom ramen för programmet Nya kunskaper och affärsverksamheter av forskningsidéer (Tutkimusideoista uutta tietoa ja liiketoimintaa). Finansieringen ska användas till att testa det mobila mikroskopets lämplighet för patologutlåtanden som behövs i samband med canceroperationer.
Vid de sjukhus som medverkar i det ettåriga försöket diagnostiseras patientproverna både på plats och med ett digitaliserat prov. Genom att samla in observationer från operationspersonalen och jämföra diagnoser som gjorts på plats med diagnoser som gjorts med mobilt mikroskop får man data som kan användas för att vidareutveckla mikroskopet. Med Tekes finansiering och hjälp från Helsinki Innovation Services (HIS) utreder man också uppfinningens kommersialiseringspotential.
Enligt Lundin lämpar sig mikroskopet även för att användas av forskare, till exempel för att fastställa uttrycket av biomarkörer i cancer i vävnads- och cellprover.
Det mobila mikroskopets lämplighet för cancerdiagnostik har presenterats i en artikel som publicerades i den vetenskapliga tidskriften PLOS ONE i december 2015. Resultaten visade att i bröstcancerprover som digitaliserats med ett mobilt mikroskop kunde östrogenreceptorer kvantifieras med samma precision som i prover som digitaliserats med betydligt dyrare apparatur.
Johan Lundin intresserar sig särskilt för utvecklingen av diagnostiska applikationer som bygger på artificiell intelligens.
– Jag är övertygad om att vi redan i år kommer att kunna testa dessa nya metoder som bygger på datorseende för att utvärdera deras lämplighet för bildbaserad diagnostik, säger Lundin.
Artikelupgifter: "Quantification of Estrogen Receptor-Alpha Expression in Human Breast Carcinomas With a Miniaturized, Low-Cost Digital Microscope: A Comparison with a High-End Whole Slide-Scanner"
Ytterligare information
Forskningschef Johan Lundin
Institutet för molekylärmedicin i Finland (FIMM)
E-post: johan.lundin@helsinki.fi
Tfn: 050-415 5459