創(chuàng)業(yè)之旅通常始于一個偉大的想法和一個尚未滿足的關(guān)鍵需求。對于 POROUS 來說，其使命很明確：創(chuàng)造一種創(chuàng)新的解決方案，用于早期骨質(zhì)疏松癥檢測，以改善患者的治療效果。POROUS 技術(shù)由柏林夏里特大學醫(yī)學院 Kay Raum 教授的成像、仿真和刺激工作組開發(fā)。多年來，該項目已發(fā)展成為一個衍生項目，并得到了一群國際專家的支持。骨質(zhì)疏松癥影響著全世界數(shù)百萬人，但大多數(shù)診斷工具只有在骨折發(fā)生后才能識別。POROUS 旨在利用創(chuàng)新的超聲波技術(shù)，盡早發(fā)現(xiàn)與骨折風險增加相關(guān)的骨質(zhì)惡化。

彌補早期骨質(zhì)疏松癥檢測的差距

目前，骨骼健康診斷主要依賴于 DXA(雙能 X 射線吸收儀)，該技術(shù)可以測量骨礦物質(zhì)密度，但通常在骨折發(fā)生后使用。這就形成了一種無法真正阻止疾病進展的晚期治療方法。POROUS 首席技術(shù)官 Jonas Massmann 解釋說：“50 歲以上的女性中，有三分之一會遭受骨質(zhì)疏松性骨折，男性中，有五分之一會遭受骨質(zhì)疏松性骨折。DXA 是高度標準化的，但通常發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)疏松癥為時已晚，無法防止骨折?！盤OROUS 的 Maren Glüer 博士(市場開發(fā))補充道“DXA 也涉及輻射，因此基于超聲波的方法不僅更安全，而且更容易應(yīng)用，可以更早地識別有風險的患者并在發(fā)現(xiàn)骨骼問題時進行干預(yù)?！?/p>

為了實現(xiàn)這一目標，POROUS 專注于開發(fā)一種能夠測量皮質(zhì)骨特性(如厚度、孔徑分布和粘彈性)的診斷工具——這些都是骨骼健康的關(guān)鍵指標。與傳統(tǒng)的成像方法不同，他們的解決方案利用定量超聲結(jié)合皮質(zhì)骨的頻率分析。這項技術(shù)無需依賴輻射即可產(chǎn)生有價值的數(shù)據(jù)。喬納斯強調(diào)說：“每塊骨頭都有一個獨特的指紋，我們用它來評估骨頭的宏觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)特性?！?/p>

Maren 補充道：“總而言之，我們評估定量數(shù)據(jù)來評估風險，而不僅僅是解釋圖像。我們希望在骨折發(fā)生之前識別出有風險的患者，讓他們有機會接受預(yù)防性治療?！?/p>

空間配準的 6 MHz 超聲背向散射(綠色)和 100 MHz 掃描聲學顯微鏡(紅色)圖像。(圖片來自 G. Iori, J. Du, J. Hackenbeck, V. Kilappa, and K. Raum, “Estimation of Cortical Bone Microstructure From Ultrasound Backscatter,” in IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 68, no. 4, pp. 1081-1095, April 2021)

優(yōu)化信號處理和原型設(shè)計的工作流程

對于 POROUS 團隊來說，高效、無縫的工作流程對于管理復(fù)雜的信號處理、快速原型設(shè)計和簡化的產(chǎn)品開發(fā)至關(guān)重要。從一開始，MATLAB 就在他們的流程中發(fā)揮了重要作用，實現(xiàn)了計算機模擬、高級信號處理、并行計算、GPU加速、數(shù)據(jù)庫管理和自動化測試。Jonas 解釋說：“尤其是骨骼中的超聲信號信噪比較低，需要進行高級分析，因此我們依靠 MATLAB 的信號處理工具箱進行復(fù)雜的分析過程。MATLAB 的界面還支持我們執(zhí)行高速數(shù)據(jù)采集和快速處理。”

作為一家醫(yī)療器械公司，POROUS 遵守 IEC 62304 等嚴格的軟件標準。事實證明，MATLAB 在滿足合規(guī)性要求方面非常有價值。此外，MATLAB 還促進了與使用相同工具的柏林夏里特大學醫(yī)學院的研究人員的無縫協(xié)作。

MATLAB 在日常任務(wù)中支持 POROUS，從而加速產(chǎn)品開發(fā)，尤其是原型設(shè)計。

計算機模擬背向散射動畫顯示背向散射信號撞擊骨質(zhì)疏松皮質(zhì)骨結(jié)構(gòu)。(圖片由柏林醫(yī)學院 Kay Raum 提供)

MathWorks 初創(chuàng)企業(yè)計劃使 POROUS 團隊能夠評估各種工具和功能，例如，GPU Coder 和 MATLAB Compiler。這讓團隊了解哪些功能對 POROUS 最有益。

展望：擴大影響力

今年，POROUS 的目標是獲得 MDR CE 認證，并在明年初推出用于科學領(lǐng)域的測量設(shè)備。該團隊還開始進行一項涉及 1,600 名患者的多中心研究，以驗證該設(shè)備在預(yù)防骨折方面的有效性，并與世界各地渴望采用該技術(shù)的研究中心進行討論。憑借這些里程碑，POROUS 準備為醫(yī)學和科學研究做出寶貴貢獻，并通過創(chuàng)新技術(shù)豐富診斷市場，幫助有需要的人盡早進行干預(yù)，從而顯著減少全球骨折及其負擔。