Med $100 millioner ser iværksætteren vej til at forstyrre medicinsk billeddannelse

En scanner på størrelse med en iPhone, som du kan holde op til en persons bryst og se et levende, bevægeligt 3D-billede af, hvad der er indeni, udvikles af iværksætter Jonathan Rothberg.

Jonathan Rothberg

Rothberg siger, at han har rejst 100 millioner dollars for at skabe en medicinsk billedbehandlingsenhed, der er næsten lige så billig som et stetoskop og vil gøre læger 100 gange så effektiv. Teknologien, som ifølge patentdokumenter er afhængig af en ny slags ultralydschip, kan i sidste ende føre til nye måder at ødelægge kræftceller med varme eller levere information til hjerneceller.

Rothberg har en evne til at forene halvlederteknologi med problemer inden for biologi. Han startede og solgte to DNA-sekventeringsvirksomheder, 454 og Ion Torrent Systems (se The $2 Million Genome and A Semiconductor DNA Sequencer), for mere end $500 millioner. Overskuddet har givet Rothberg, der mødte op til et interview iført slidte chinos og et laset sømandsbælte, mulighed for at sejle havet på en 130 fods yacht ved navn Gen maskine og at forkæle højkoncept hobbyer som sekventering af matematiske geniers DNA .

Billedbehandlingssystemet udvikles af Sommerfugle netværk , en tre år gammel virksomhed, der er længst fremme af flere ventures, som Rothberg siger, vil komme ud af 4Combinator, en inkubator, han har skabt for at starte og finansiere virksomheder, der kombinerer medicinske sensorer med en gren af ​​kunstig intelligens-videnskab kaldet deep learning .

Rothberg vil ikke sige præcis, hvordan Butterflys enhed vil fungere, eller hvordan den vil se ud. Detaljerne kommer frem, når vi står på scenen og sælger den. Det er i de næste 18 måneder, siger han. Men Rothberg garanterer, at det vil være lille, koste et par hundrede dollars, oprette forbindelse til en telefon og være i stand til at gøre ting som at diagnosticere brystkræft eller visualisere et foster.

Butterflys patentansøgninger beskriver dets mål som at bygge kompakte, alsidige nye ultralydsscannere, der kan skabe 3D-billeder i realtid. Hold det op til en persons bryst, og du ville se gennem, hvad der ser ud til at være et vindue ind i kroppen, ifølge dokumenterne.

Koncepttegninger indleveret til patentkontoret af Butterfly Network viser ideer til en lille 3D ultralydsbilledenhed.

Med de 100 millioner dollars, der er leveret af Rothberg og investorer, som omfatter Stanford University og Tysklands Aeris Capital, ser Butterfly ud til at lægge det største væddemål endnu af ethvert selskab på en ny teknologi, hvor ultralydsudsendere er ætset direkte på en halvlederwafer sammen med kredsløb og processorer. Enhederne er kendt som kapacitive mikrobearbejdede ultralydstransducere eller CMUT'er.

De fleste ultralydsmaskiner bruger små piezoelektriske krystaller eller keramik til at generere og modtage lydbølger. Men disse skal forbindes omhyggeligt sammen og derefter tilsluttes via kabler til en separat boks for at behandle signalerne. Enhver, der kan integrere ultralydselementer direkte på en computerchip, kunne fremstille dem billigt i store partier og lettere skabe den type arrays, der er nødvendige for at producere 3-D-billeder.

Visionen for dette produkt har eksisteret i mange år. Det er tilbage at se, om nogen kan gøre det til en markedsvalideret virkelighed.

Ultralyd bruges oftere af læger end nogen anden form for billeddiagnostisk test, herunder til at se en baby under graviditet, til at finde tumorer i blødt væv som leveren og for nylig til behandling af prostatakræft ved at opvarme celler med lydbølger.

Idéen til mikrobearbejdede ultralydschips stammer fra 1994, hvor Butrus Khuri-Yakub, en Stanford-professor, der rådgiver Rothbergs virksomhed, byggede den første. Men ingen har været en kommerciel succes på trods af et årti med interesse fra virksomheder, herunder General Electric og Philips. Dette skyldes, at de ikke har fungeret pålideligt og har vist sig vanskelige at fremstille.

Visionen for dette produkt har eksisteret i mange år. Det er stadig at se, om nogen kan gøre det til en markedsvalideret virkelighed, siger Richard Przybyla, leder af kredsløbsdesign hos Chirp Microsystems, en startup i Berkeley, Californien, der udvikler ultralydssystemer, der lader computere genkende menneskelige bevægelser. Måske var der brug for hele tiden en stor investering og et dedikeret team.

Rothberg siger, at han blev interesseret i ultralydsteknologi, fordi hans ældste datter, nu universitetsstuderende, har tuberøs sklerose. Det er en sygdom, der får anfald og farlige cyster til at vokse i nyrerne. I 2011 underskrev han en indsats i Cincinnati for at teste, om ultralydsimpulser med høj intensitet kunne ødelægge nyretumorerne ved at opvarme dem.

Det, han så, fik Rothberg til at konkludere, at der var plads til forbedringer. Opsætningen – en MR-maskine til at se tumorerne og en ultralydssonde til at opvarme dem – kostede millioner af dollars, men var ikke særlig hurtig, mere som en laserprinter, der tager otte dage at printe og ser ud som om mine børn tegnede den ind. farveblyant, siger han. Jeg satte mig for at lave en superbillig version af denne $6 millioner maskine, for at gøre den 1.000 gange billigere, 1.000 gange hurtigere og hundrede gange mere præcis.

Rothberg hævder, at der er en hemmelig sauce til Butterflys teknologi, men han vil ikke afsløre det. Men det kan have lige så meget at gøre med smart enheds- og kredsløbsdesign som at overvinde de fysiske grænser og produktionsproblemer, som CMUT-teknologien har stået over for hidtil.

En grund til at tro det er, at virksomhedens medstifter, Nevada Sánchez, tidligere hjalp kosmologer med at designe et meget billigere radioteleskop med et signalbehandlingstrick kaldet et sommerfuglenetværk, også oprindelsen til startup'ens navn. Greg Charvat arbejder også med virksomheden, som kom til det fra MITs Lincoln Laboratory, hvor han udviklede radar, der kan se menneskekroppe selv gennem tykke stenmure (se Seeing like Superman ).

Under et besøg i 4Combinators hovedkvarter, som ligger inde i en marina i Guilford, Connecticut, viste Charvat og Sanchez et billede af en krone så detaljeret, at du kunne læse bogstaverne og tallene på det. De havde taget billedet i foråret ved hjælp af en prototype-chip. Ultralydsindustrien er dybest set tilbage i 1970'erne. GE og Siemens bygger på gamle koncepter, siger Charvat. Med chipfremstilling og et par nye ideer fra radar, siger han, kan vi tage billeder hurtigere, med et bredere synsfelt og gå fra millimeter- til mikrometeropløsning.

Ultralyd virker ved at skyde lyd ud og derefter fange ekkoet. Det kan også skabe stråler af fokuseret energi - og chip-baserede enheder kan i sidste ende føre til nye systemer til at dræbe tumorceller. Små enheder kan også bruges som en måde at tilføre information til hjernen (det blev for nylig opdaget, at neuroner kan aktiveres med ultralydsbølger).

Jeg tror, ​​det vil blive bedre end et menneske til at sige ’Har denne knægt Downs syndrom eller en læbe-spalte?’ Og når folk bliver presset på tid, vil det være overmenneskeligt.

Rothberg siger, at hans første mål vil være at markedsføre et billedbehandlingssystem, der er billigt nok til at blive brugt selv i de fattigste hjørner af verden. Han siger, at systemet vil afhænge stærkt af software, inklusive teknikker udviklet af kunstig intelligens-forskere, til at finkæmme banker af billeder og udtrække nøglefunktioner, der vil automatisere diagnoser.

Vi vil have det til at fungere som 'panorama' på en iPhone, siger han og henviser til en smartphone-funktion, der styrer en billedtager til at panorere hen over en vista og automatisk samler et sammensat billede. Men ud over at genkende objekter - kropsdele i tilfælde af en fosterundersøgelse - og hjælpe brugeren med at lokalisere dem, siger Rothberg, at systemet også vil nå foreløbige diagnostiske konklusioner baseret på mønsterfindingssoftware.

Når jeg har tusindvis af disse billeder, tror jeg, at det bliver bedre end et menneske til at sige ’Har denne knægt Downs syndrom eller en læbe-spalte?’ Og når folk er presset på tid, vil det være overmenneskeligt, siger Rothberg. Jeg vil gøre en tekniker i stand til at udføre dette arbejde.

Rothberg siger, at hans inkubator har startet tre andre virksomheder ud over Butterfly, og han har givet hver af dem mellem $5 og $20 millioner i startkapital. De omfatter et bioteknologifirma, Lam Therapeutics , arbejder på behandlinger forbundet med tuberøs sklerose; Hyperfin forskning, en opstart i stealth mode, der ikke har sagt, hvilken type teknologi den udvikler; og et andet firma, der ikke er navngivet.

skjule