Le professeur Geisel donne aux microscopes une cure de jouvence numérique

DALI Lab aide à combiner le cerveau d'un ordinateur avec la conception d'un microscope.

Les microscopes sont indispensables au diagnostic des maladies et sont utilisés quotidiennement par les pathologistes qui grossissent des fragments de tissu pour détecter des signes révélateurs d'infection, de troubles sanguins et de cancers.

Désormais, au lieu d'utiliser des échantillons montés sur des lames de verre, un nouveau microscope intelligent créé par le dermatopathologiste de Dartmouth Health Aravindhan Sriharan et les étudiants du Digital Applied Learning and Innovation Lab permettra aux cliniciens de diagnostiquer les troubles à partir d'images numériques.

En combinant le cerveau d'un ordinateur avec la conception d'un microscope médical, RavaOne : le SmartScope est sur le point d'intégrer la microscopie traditionnelle à des technologies de soins de santé en émergence rapide qui reposent sur l'intelligence artificielle et élargissent les possibilités de la télémédecine, déclare Sriharan, qui est assistant professeur de pathologie et de médecine de laboratoire à la Geisel School of Medicine.

Comme tant d'autres domaines, la pathologie est sur le point d'être transformée par des algorithmes d'IA qui peuvent rendre les diagnostics plus précis, rationalisés et abordables. Pour faire le saut vers l'adoption de ces outils, les pathologistes doivent passer au travail à partir d'images numériques.

Un pathologiste qualifié qui ne prendrait que quelques secondes pour établir un diagnostic de routine à l'aide d'un microscope traditionnel passerait probablement plusieurs minutes à faire défiler des images haute résolution sur un moniteur s'il utilisait uniquement un ordinateur.

"Faire de la pathologie numérique sur un écran d'ordinateur est incroyablement onéreux", déclare Sriharan. "Les microscopes médicaux ont été modifiés pendant 200 ans pour faire une chose vraiment bien, mais les écrans d'ordinateur sont des généralistes", dit-il.

Pour Sriharan, la solution consistait à combiner un ordinateur avec un microscope en action, semblable à la façon dont une smartwatch fusionne les fonctions.

Photo de Katie Lenhart/Vidéo de Chris Johnson

"Une smartwatch a le facteur de forme d'une montre-bracelet à l'extérieur mais est essentiellement un ordinateur à l'intérieur. Et elle peut faire des choses que ni un ordinateur ni une montre-bracelet agissant seuls ne peuvent faire", explique Sriharan, qui a présenté son idée au DALI. Laboratoire.

Lauren Goyette '23, une étudiante en ingénierie qui s'intéresse à la conception de produits, a commencé à travailler sur le projet en tant que designer l'automne dernier.

"Les pathologistes sont si efficaces avec les microscopes ; c'est très impressionnant", dit-elle. Le défi, selon Goyette, était de les aider à travailler rapidement alors qu'ils effectuaient la transition vers le monde de la microscopie numérique. Elle a travaillé sur la création du châssis du SmartScope en utilisant l'impression 3D.

Complet avec un oculaire et une platine sur laquelle reposer la lame de verre, le SmartScope conserve la forme familière d'un microscope de laboratoire.

Ce qui est différent, c'est qu'à la place d'une lame de laboratoire avec des tissus colorés, la platine SmartScope contient une lame "factice". Lorsqu'un utilisateur déplace cette diapositive, une caméra et un système informatique suivent sa position. Ce mouvement est lié à l'image numérisée à haute résolution d'un échantillon de tissu, qui se déplace lorsque l'utilisateur regarde à travers l'oculaire, reflétant l'expérience d'un microscope conventionnel.

"Le simple fait d'obtenir une image à afficher était une étape majeure", déclare Alex Carney '23, qui a également participé au projet tout au long en tant que développeur. Par la suite, il s'est efforcé de faire en sorte que le gros fichier image se déplace en douceur dans le champ de vision de l'utilisateur lorsqu'il déplaçait la lame de verre sur la scène.

"L'objectif est de créer un produit que quelqu'un serait à l'aise d'utiliser pendant plusieurs heures par jour pour faire un vrai travail - de vraies recherches et de vrais diagnostics. Nous travaillons toujours là-dessus et nous sommes très proches, mais c'était le plus grand défi de ce projet », explique Carney, qui n'avait pas prévu à quel point le projet améliorerait ses compétences en mathématiques et en logiciels lorsqu'il a commencé.

Cette technologie a le potentiel de changer les diagnostics en permettant aux fournisseurs du monde entier de collaborer instantanément.

L'équipe a reçu des critiques positives de la part des utilisateurs qui ont testé leur prototype au cours de la session d'hiver.

"Il y a eu beaucoup de réflexion et de détails dans les intentions simplistes mais très avancées du SmartScope, tout en conservant les fonctionnalités essentielles d'un microscope", explique Jessica Bentz, professeure adjointe de pathologie affiliée à Dartmouth Hitchcock et à la Geisel School of Medicine. .

« J'ai été impressionné par la clarté des images à chaque grossissement », déclare Bentz, qui a attiré l'attention sur le tourniquet du SmartScope qui permet aux utilisateurs de basculer entre les grossissements, un remplacement plus pratique du carrousel rotatif de lentilles que les microscopes traditionnels utilisent à cette fin. Il a été clairement conçu avec un avantage ergonomique pour l'utilisateur, dit-elle.

"Le SmartScope marie habilement l'impact croissant de l'imagerie numérique et de l'IA en tant qu'outil de diagnostic pathologique avec la familiarité d'être assis devant un instrument microscopique", déclare Bentz.

"Cette technologie a le potentiel de changer les diagnostics en permettant aux fournisseurs du monde entier de collaborer instantanément", déclare Jorie MacDonald, 25 ans, étudiante en informatique qui a rejoint l'équipe en tant que chef de projet au printemps.

"Vous n'auriez pas besoin d'expédier une diapositive physique, en espérant qu'elle passe la douane et atteigne le laboratoire sans être endommagée d'une manière ou d'une autre ; vous envoyez simplement un fichier", dit-elle.

L'appareil est en instance de brevet et constituera la pierre angulaire de PixCell, une nouvelle startup constituée par Sriharan. "Le SmartScope peut enfin concrétiser la promesse de l'IA dans le diagnostic des maladies", déclare-t-il.

Sriharan pense que la technologie peut transformer les soins de santé non seulement dans les pays qui mènent le changement, mais aussi dans les régions aux ressources et à l'expertise limitées. L'appareil aiderait les prestataires sur le terrain à identifier les cas nécessitant une attention immédiate, en les envoyant à des collègues et à des bénévoles du monde entier.

Les pathologistes peuvent exécuter des algorithmes d'IA pour simuler les résultats de tests de laboratoire coûteux et chronophages sur les images qu'ils examinent, ce qui permet aux patients d'économiser du temps et de l'argent. Les algorithmes peuvent également aider à tracer l'évolution probable de la maladie et à recommander des traitements efficaces.

"Nous pouvons réellement apporter la médecine du premier monde - non édulcorée, mais de haute technologie et de pointe - aux personnes qui en ont le plus besoin", déclare Sriharan.

D'autres membres de l'équipe DALI qui ont travaillé sur le développement du RavaOne : SmartScope incluent 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 Lopez '23, Joy Miao '23 et Kelly Song '23.

Harini Barath peut être contacté à [email protected].