Endoscope-I

Patienter som hänvisas till öron-, näs- och halskliniker (ÖNH-kliniker) får cancerdiagnoser och -behandling snabbare tack vare en del tillverkad av Protolabs.

Nasoendoskopi är en diagnostisk behandling som involverar undersökning av näshålan, halsen och struphuvudet. Ett särskilt teleskopiskt instrument som kallas för endoskop förs in genom näsgången och ner längs bakre delen av halsen för att ta detaljerade bilder av strukturerna.

Delen, som har designats av Endoscope-i och tillverkats genom 3D-utskrift av Protolabs, används för att koppla en Apple iPhone till ett flexibelt endoskop. I kombination med Endoscope-is proprietära programvara gör detta det möjligt att ta högupplösta endoskopiska bilder, som överförs och sparas på iPhonen. Den här tekniken gör det möjligt att diagnostisera halscancer snabbt på distans.

Endoscope-i grundades 2012 av Ajith George, som numera är ÖNH- och huvudcancerläkare på Royal Stoke University Hospital. Chris Coulson, företagets vd samt ÖNH- och otologiläkare på Queen Elizabeth Hospital i Birmingham, leder företaget, vars ingenjörsexpertis kommer från medgrundarna Simon Pargeter, el- och programvaruingenjör, samt Mark Prince, mekanisk designingenjör.

Endoscope-is innovativa approach till ÖNH-undersökningar testades på Hoarse Voice Clinic på University Hospital North Midlands (UHNM) i Stoke under höjden av covidpandemin.

Normalt tas patienter som undersöks för halscancer emot av en läkare på ett sjukhus. För att göra sin diagnos utför läkaren en nasoendoskopi med hjälp av ett endoskop och endoskopiutrustning som består av en stor dator med videoprogramvara. Endoskopiutrustningen kan kosta upp till 50 000 brittiska pund, och även om de kan skapa mycket högupplösta bilder innebär den höga kostnaden att många sjukhus inte har tillgång till utrustningen.

Det fina med det unika systemet från Endoscope-i är att det till en bråkdel av kostnaden kan förvandla en iPhone till endoskopiutrustning. Företaget har tagit fram och utvecklat denna teknik i nästan tio år, men det var framstegen i smarttelefoners bildkapacitet och de unika utmaningarna som uppstod i samband med utegångsförbud som gjorde att NHS blev intresserade av att testa Endoscope-is enheter på UHNM:s Hoarse Voice Clinic.

Patienter som hade hänvisats av sin allmänläkare och som utifrån sin historik ansågs ha hög risk för halscancer fick under testperioden följa den normala vägen, där de togs emot av en läkare på Hoarse Voice Clinic på sjukhuset. Patienter som ansågs ha låg risk för halscancer blev i stället inbjudna till sin lokala vårdcentral för en undersökning med tekniken från Endoscope-i. Denna nasoendoskopi utfördes av en specialutbildad sjuksköterska, i stället för en läkare.

Efter proceduren kunde sjuksköterskan använda enheten från Endoscope-i för att snabbt spara och skicka bilderna till en läkare, som vanligtvis arbetade på distans på grund av restriktioner i samband med covid. Läkaren kunde sedan använda programvaran från Endoscope-i för att granska bilderna och snabbt identifiera viktiga partier.

Med hjälp av systemet från Endoscope-i kunde läkaren effektivt undersöka en patient, bedöma sjukdomens allvarlighetsgrad och göra en diagnos på bara några sekunder innan en remiss skickades ut, vilket vanligtvis skedde inom två dagar. Hela systemet förbättrade avsevärt användningen av läkarens tid, vilken är den dyraste delen av processen.

Under pilotstudien fann man att Endoscope-is klinik undersökte lågriskpatienterna så effektivt att den fick i uppdrag att även undersöka högriskpatienterna, för att hjälpa till att minska trycket på läkarnas standardklinik.

Enheten från Endoscope-i fungerade så bra att UHNM:s Hoarse Voice Clinic i Stoke kunde öka antalet patienter som undersöktes. Detta var särskilt anmärkningsvärt med tanke på att tjänsterna på de flesta sjukhus arbetade på omkring 10 procents kapacitet under covid. I Stoke kunde kapaciteten ökas.

Pilotstudien på Hoarse Voice Clinic i Stoke expanderas nu till andra sjukhus i Storbritannien. ”Studien gav anmärkningsvärda resultat”, förklarar Endoscope-is designingenjör Mark Prince. ”En patient på Hoarse Voice Clinic ansågs ha låg risk för cancer enligt klinikens riskskala. Men vårt endoskop användes, och de resulterande bilderna visade att patienten faktiskt hade halscancer. Med hjälp av vårt system kunde patienten lyckligtvis diagnostiseras och uppsöka vård snabbare än vad hen annars kanske hade kunnat.“

”Och detta beror på en liten plastbit som tillverkades av Protolabs”, säger Mark. ”Naturligtvis är det mycket som händer omkring den där lilla plastbiten, men den är avgörande för vårt system. Resultaten är fantastiska för patienter och sjukhus.”

Som världens snabbaste digitala tillverkare, och med hjälp av sitt ledande onlinesystem för offerter och automatisk feedback, erbjuder Protolabs bästa möjliga service till innovatörer som Mark.

Utöver att arbeta med designutveckling för Endoscope-i är Mark chefsföreläsare på Aston University, där han specialiserar sig på automatisering och additiv tillverkning, så Mark vet nästan allt om 3D-utskrift.

Mark har länge varit kund hos Protolabs, och det första samarbetet ägde rum under 2014. Så varför valde denna expert inom additiv tillverkning att samarbeta med Protolabs till att börja med?

”Ursprungligen valde jag Protolabs eftersom jag utöver att arbeta för Endoscope-i är en universitetsakademiker som undervisar i mekanisk ingenjörskonst och design”, förklarar Mark. ”Protolabs är en av leverantörerna vi alltid hänvisar studenterna till för att få offerter på delarna de designar, så att de kan formsprutas. Detta eftersom Protolabs har en mycket snabb och responsiv programvara för priser och offerter. Det är fantastiskt, för på så sätt kan studenterna se hur de behöver ändra sina designer för att det ska vara möjligt att tillverka delarna.”

”Jag var bekant med Protolabs av den anledningen, så när det första tillverkningsprojektet för Endoscope-i dök upp under 2014 bestämde jag mig för att vända mig till Protolabs, och de var mycket snabba, responsiva och stöttande. Det har gått utmärkt sedan dess. Deras servicenivå har alltid varit superb.”

Mark samarbetar regelbundet med Protolabs för att se till att Endoscope-is produktportfölj håller takten med Apples regelbundna produktlanseringar.

Mark uttrycker det så här: ”Vartannat år lanserar Apple nya enheter. Så deras produktutbud blir allt bredare. Vi levererar direkt till våra kunder, som är kirurger, läkare och veterinärer inom både den offentliga och den privata sektorn, och vi vet aldrig vilka enheter de kommer att använda. Det innebär att vi måste erbjuda adaptrar som passar för alla iPhone-modeller. Så vartannat år designar jag fyra nya enheter som passar ihop med Apples nya produkter.”

Under det senaste samarbetet med Protolabs skapade Mark fyra nya delar – adaptrar för iPhone 13, iPhone 13 Pro, iPhone 13 Pro Max och iPhone 13 Mini. De har alla väldigt snarlika former och är ungefär 10–15 cm långa, beroende på vilken iPhone de har utformats för. Dessa delar påminner om skyddsfodral till smarttelefoner och fäster iPhonen till det rigida eller flexibla endoskopet som används vid olika medicinska procedurer – gastroskop och laparoskop för att undersöka inälvor, tarmar eller inre organ, nasoendoskop för att undersöka halsen, basen av tungan och struphuvudet samt rigida otoskop för att undersöka mellanörat och trumhinnan.

”För den här iPhone 13-generationen lät jag inte formspruta delarna, vilket vi har gjort tidigare”, säger Mark. ”Det berodde på att tillverkningskraven från formsprutning brukar leda mig i en viss riktning vad gäller designens morfologi eller form, medan 3D-utskrift ger mig större flexibilitet. Jag kan skapa former som är mycket mer komplicerade och jag behöver inte oroa mig för saker som underskärningar. Så majoriteten av våra adaptrar med helkroppskåpor – de som ser ut som ett mobilfodral – har tillverkats via 3D-utskrift.”

Protolabs 3D-utskrifter, eller additiva tillverkningsprocess, garanterar exakthet och repeterbarhet, så att designer kan få mycket specifika delar. Tekniken är lämplig för funktionella prototyper, komplicerade designer och produktionskomponenter med extremt korta tidsskalor. Additiva delar tillverkas med stereolitografi, selektiv lasersintring, Multi Jet Fusion, PolyJet och direkt lasersintring av metall, samt i ett stort utbud av plaster och metaller.

Projektet med Endoscope-i var förhållandevis okomplicerat. Materialet, Bayblend T65 XF (svart), tillhandahölls av Protolabs och har använts i tidigare enheter. Protolabs erbjöd ursprungligen rådgivning i samband med valet av det här materialet, vilket Mark förklarar så här: ”När jag först samarbetade med Protolabs i samband med dessa smarttelefonadaptrar försökte jag hitta ett lämpligt material. Jag ville att det skulle vara robust och klara av uppgiften väl men samtidigt vara säkert för människor. Protolabs gav utmärkt rådgivning och vi valde T65 XF, vilket är en ABS-plast av polykarbonat – samma material som används på insidan av bilar. Materialet har bra temperaturresistens, och Protolabs kunde ge råd kring krympning.”

”Protolabs ger utmärkta råd om material. Vid ett tillfälle ville vi ta reda på om vi skulle kunna använda Nylon 11 till en av våra delar, men vi var inte säkra på om det skulle fungera, så Protolabs utförde ett test åt oss. De skrev ut med Nylon 11 och 12, i svart och vitt, så att vi kunde testa delarna i olika färger och material för att försäkra oss om att de skulle kunna göra vad vi behövde. Protolabs gjorde detta på egen bekostnad, vilket gjorde att vi kunna spika detaljerna utan att spendera mer pengar på prototyper. Det var fantastiskt.”

”Vi tycker om att arbeta med Protolabs eftersom deras service alltid är utmärkt. Vid tidigare projekt har de gett oss råd om vilka rekommendationer vi behöver ta upp i tillverkningsnotiserna, och vi använder dem än i dag för att försäkra oss om att delarna blir precis så som vi vill ha dem. Vad som är särskilt användbart är att när man frågar Protolabs om någonting kommer att fungera, kan de förklara varför de tror att det inte kommer att göra det. De har gett oss råd om vilka processer vi kanske vill titta närmre på. Under en tid hade vi problem med deformering och att vissa av trådarna inte fungerade ordentligt på delarna, så de rekommenderade en annan process. När vi implementerade den processen fungerade det bra varje gång.”

Utöver att expandera Hoarse Voice Clinic till andra NHS-sjukhus arbetar Endoscope-i på ett antal projekt i den offentliga och den privata sektorn. Här ingår ett samarbete med Storbritanniens försvarsministerium för att använda de banbrytande enheterna från Endoscope-i för att snabbt undersöka öronhälsan hos soldater i fält samt ta fram strategier för att behandla hörselskador till följd av explosioner från improviserade sprängmedel.

Det är mycket på gång för detta innovativa företag som går från framgång till framgång – och Mark planerar redan nästa projekt med Protolabs.

”Hittills har vi använt Protolabs för formsprutning och additiv tillverkning. Vårt nästa projekt, som kommer snart, kommer att involvera CNC-bearbetning. Det ska bli intressant att se hur det går, men jag är säker på att vi kommer att uppnå rätt resultat när vi arbetar med Protolabs.”