創(chuàng)業(yè)之旅通常始于一個(gè)偉大的想法和一個(gè)尚未滿(mǎn)足的關(guān)鍵需求。對(duì)于 POROUS 來(lái)說(shuō)，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(cè)，以改善患者的治療效果。POROUS 技術(shù)由柏林夏里特大學(xué)醫(yī)學(xué)院 Kay Raum 教授的成像、仿真和刺激工作組開(kāi)發(fā)。多年來(lái)，該項(xiàng)目已發(fā)展成為一個(gè)衍生項(xiàng)目，并得到了一群國(guó)際專(zhuān)家的支持。骨質(zhì)疏松癥影響著全世界數(shù)百萬(wàn)人，但大多數(shù)診斷工具只有在骨折發(fā)生后才能識(shí)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(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)的骨質(zhì)惡化。

彌補(bǔ)早期骨質(zhì)疏松癥檢測(cè)的差距

目前，骨骼健康診斷主要依賴(lài)于 DXA(雙能 X 射線(xiàn)吸收儀)，該技術(shù)可以測(cè)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(wú)法真正阻止疾病進(jìn)展的晚期治療方法。POROUS 首席技術(shù)官 Jonas Massmann 解釋說(shuō)：“50 歲以上的女性中，有三分之一會(huì)遭受骨質(zhì)疏松性骨折，男性中，有五分之一會(huì)遭受骨質(zhì)疏松性骨折。DXA 是高度標(biāo)準(zhǔn)化的，但通常發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)疏松癥為時(shí)已晚，無(wú)法防止骨折?！盤(pán)OROUS 的 Maren Glüer 博士(市場(chǎng)開(kāi)發(fā))補(bǔ)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(shí)別有風(fēng)險(xiǎn)的患者并在發(fā)現(xiàn)骨骼問(wèn)題時(shí)進(jìn)行干預(yù)?！?/p>

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，POROUS 專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)一種能夠測(cè)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(biāo)。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(xiàng)技術(shù)無(wú)需依賴(lài)輻射即可產(chǎn)生有價(jià)值的數(shù)據(jù)。喬納斯強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“每塊骨頭都有一個(gè)獨(dú)特的指紋，我們用它來(lái)評(píng)估骨頭的宏觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)特性?！?/p>

Maren 補(bǔ)充道：“總而言之，我們?cè)u(píng)估定量數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)，而不僅僅是解釋圖像。我們希望在骨折發(fā)生之前識(shí)別出有風(fēng)險(xiǎn)的患者，讓他們有機(jī)會(huì)接受預(yù)防性治療?！?/p>

空間配準(zhǔn)的 6 MHz 超聲背向散射(綠色)和 100 MHz 掃描聲學(xué)顯微鏡(紅色)圖像。(圖片來(lái)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(hào)處理和原型設(shè)計(jì)的工作流程

對(duì)于 POROUS 團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，高效、無(wú)縫的工作流程對(duì)于管理復(fù)雜的信號(hào)處理、快速原型設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)化的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。從一開(kāi)始，MATLAB 就在他們的流程中發(fā)揮了重要作用，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)模擬、高級(jí)信號(hào)處理、并行計(jì)算、GPU加速、數(shù)據(jù)庫(kù)管理和自動(dòng)化測(cè)試。Jonas 解釋說(shuō)：“尤其是骨骼中的超聲信號(hào)信噪比較低，需要進(jìn)行高級(jí)分析，因此我們依靠 MATLAB 的信號(hào)處理工具箱進(jìn)行復(fù)雜的分析過(guò)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?！?/p>

作為一家醫(yī)療器械公司，POROUS 遵守 IEC 62304 等嚴(yán)格的軟件標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)證明，MATLAB 在滿(mǎn)足合規(guī)性要求方面非常有價(jià)值。此外，MATLAB 還促進(jìn)了與使用相同工具的柏林夏里特大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員的無(wú)縫協(xié)作。

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

計(jì)算機(jī)模擬背向散射動(dòng)畫(huà)顯示背向散射信號(hào)撞擊骨質(zhì)疏松皮質(zhì)骨結(jié)構(gòu)。(圖片由柏林醫(yī)學(xué)院 Kay Raum 提供)

MathWorks 初創(chuàng)企業(yè)計(jì)劃使 POROUS 團(tuán)隊(duì)能夠評(píng)估各種工具和功能，例如，GPU Coder 和 MATLAB Compiler。這讓團(tuán)隊(duì)了解哪些功能對(duì) POROUS 最有益。

展望：擴(kuò)大影響力

今年，POROUS 的目標(biāo)是獲得 MDR CE 認(rèn)證，并在明年初推出用于科學(xué)領(lǐng)域的測(cè)量設(shè)備。該團(tuán)隊(duì)還開(kāi)始進(jìn)行一項(xiàng)涉及 1,600 名患者的多中心研究，以驗(yàn)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(jìn)行討論。憑借這些里程碑，POROUS 準(zhǔn)備為醫(yī)學(xué)和科學(xué)研究做出寶貴貢獻(xiàn)，并通過(guò)創(chuàng)新技術(shù)豐富診斷市場(chǎng)，幫助有需要的人盡早進(jìn)行干預(yù)，從而顯著減少全球骨折及其負(fù)擔(dān)。