Butterfly iQ: La Verità sull’Ecografo Portatile che Sta Rivoluzionando la Medicina!

Uno dei primi articoli pubblicati sul blog riguardava l’annuncio che l’ecografo portatile a basso costo per smartphone Butterfly iQ aveva ottenuto l’approvazione del FDA (l’agenzia americana per gli alimenti e i medicinali) e che quindi sarebbe stato messo in commercio negli Stati Uniti nel 2018. Ora sono passati alcuni mesi e l’ecografo portatile Butterfly iQ ha iniziato ad essere utilizzato, per cui oltre ad analizzare le sue funzionalità ora possiamo anche riportare impressioni e testimonianze di chi già lo utilizza. Vediamo quindi di conoscere meglio questo strumento medico, che ha tratto ispirazione dalle esperienze personali del fondatore dell’azienda, Jonathan Rothberg.

La Genesi di Butterfly iQ

La genesi di Butterfly iQ si deve infatti alla grave condizione della figlia di Rothberg che è nata con una malattia chiamata sclerosi tuberosa, la quale causa piccoli tumori su tutto il corpo. La dignostica per questa condizione medica richiede il frequente uso di ecografie e di risonanze magnetiche. Dovendo subire questo calvario di test, Rothberg si sentì frustrato dalla limitata quantità di dispositivi per ecografia disponibili in ospedale e dallo stress causato dall’attesa anche di ore prima che un ecografo diventasse disponibile.

Rothberg decise quindi di “democratizzare” l’accesso a questi dispositivi (che attualmente possono costare fino a $70.000 in media) per gli operatori sanitari. Progettando un dispositivo più piccolo e rendendolo più versatile, l’azienda che ha fondato, Butterfly Network, mira infatti a consentire a una vasta gamma di medici e operatori sanitari di effettuare diagnosi più precise sul campo, in occasione di controlli in loco, al pronto soccorso oppure sulle ambulanze.

Cos’è Butterfly iQ?

Butterfly iQ è un ecografo portatile a basso costo collegabile all’iPhone o all’iPad. È in grado di eseguire delle scansioni ecografiche (le cosiddette ecografie ad ultrasuoni) di precisione visibili tramite la app direttamente sullo schermo del dispositivo mobile e registrabili su cloud per essere successivamente analizzate e/o trasmesse.

È supportato sui seguenti modelli di cellulari e tablet (a febbraio 2019) che girano almeno iOS 11 (o versione più recente):

Apple iPhone SE, 6s, 6s Plus, 7, 7 Plus, 8, 8 Plus, X, XS, XS Max and XR
iPad 5th generation (2017); iPad 6th generation (2018); iPad Pro 12.9-inch 1st or 2nd generation; iPad Pro 9.7-inch; iPad Pro 10.5-inch

Al momento Butterfly iQ è disponibile solo negli USA ma si può prenotarlo su questa pagina e si verrà informati quando il dispositivo diventerà disponibile nel proprio paese.

Come Funziona Butterfly iQ?

Butterfly iQ utilizza una tecnologia innovativa chiamata Ultrasound-on-Chip che lo rende particolarmente versatile e ne abbatte notevolemente il costo (in quanto fa uso di circuiti specializzati in silicio che sono una tecnologia già molto diffusa, da tempo sfruttata in dispositivi tecnologici di largo consumo quali ad esempio cellulari e computer).

L’idea infatti è che la sonda dei tradizionali ecografi sia sostituita da uno speciale chip di silicio sul quale sono presenti più di 9000 microsensori in grado sia di generare ultrasuoni che di riceverli dal corpo. Questo chip specializzato è in grado di sostituire tutte e tre i tipi di sonde ecografiche tradizionali, rendendo così possibile l’utilizzo di un unico strumento per tutti i tipi di diagnosi ecografica. Grazie poi all’intelligenza artificiale (AI) implementata nella app dedicata, Butterfly iQ è in grado di processare i dati grezzi estratti dagli ultrasuoni e di trasformarli nelle immagini che vengono visualizzate sullo schermo dello smartphone.

Questo processo rivoluziona la diagnostica ecografica perché permette di avere un ecografo di precisione nella propria tasca ad un costo decisamente contenuto. Butterfly iQ è venduto negli Stati Uniti a $1.999 mentre il suo concorrente Philips Lumify è venduto a $9.827.

A Cosa Serve un Ecografo Portatile Come Butterfly iQ?

Questo dispositivo portatile infatti permette ai medici ed al personale sanitario di avere l’ecografo in tasca in ogni momento ed è quindi utilizzabile immediatamente senza dover attendere l’esame tradizionale. Sicuramente uno dei campi di utilizzo che può sfruttare appieno le sue potenzialità risulta essere quello della medicina di emergenza. Essendo un ecografo portatile può essere dato in dotazione alle ambulanze medicalizzate che gesticono le emergenze più gravi. Per lo stesso motivo i medici del pronto soccorso possono tenerlo tranquillamente in tasca insieme allo smartphone ed utilizzarlo in procedure di emergenza. Avere infatti Butterfly iQ permette di effettuare diagnosi immediate senza dover aspettare macchinari ben più ingombranti o addirittura dover spostare il paziente per un esame ecografico tradizionale.

Un secondo punto di forza di Butterfly iQ è sicuramente il suo basso costo, per questo può diventare uno strumento didattico fondamentale. Le università possono dotarsene per insegnare ai futuri medici questo tipo di diagnostica. Gli studenti potranno effettuare letture ecografiche facili ed immediate spostando dal libro alla pratica l’apprendimento. Mentre ora prima si apprende sui libri e solo successivamente, con i tirocini, si effettua la pratica.

Un terzo punto di forza-aspetto di rilievo per tutto quello che ruota attorno all’eHealth-è quello di portare la diagnostica ecografica anche in ambiti dove non siano presenti strutture ospedalere. Basti pensare ai paesi del terzo mondo o alle zone di guerra dove lavorano Bridge to Health, Medici Senza Frontiere, Emergency e altre organizzazioni che operano a livello sanitario. In questi ambiti difficilmente si possono garantire prestazioni sanitarie minime e quasi mai esami più specifici ed approfonditi. L’ecografo Butterfly iQ per il suo basso costo e la sua versatilità ha sicuramente enormi potenzialità per salvare molte vite in luoghi dove la medicina è limitata. La facilità di utilizzo di questo strumento diagnostico e la possibilità di registrare i dati letti e di condividerli nel cloud ne permette anche l’utilizzo a personale non medico con il supporto di diagnosi a distanza.

Facilità di Utilizzo dell’Ecografo Digitale Tascabile

L’app dedicata di Butterfly iQ ha 18 preimpostazioni cliniche per i differenti tipi di esame che si possono effettuare. Le preimpostazioni aiutano nel posizionamento dell’ecografo e nell’esecuzione dell’esame.

I dati registrati vengono visualizzati sullo schermo dello smartphone e contemporaneamente caricati nel cloud dedicato di Buttefly Network. Acquistando l’ecografo e scaricando la app si ha infatti anche accesso ad uno spazio dedicato su cloud. Questo permette di avere un archivio di dati degli esami effettuati per i vari pazienti sempre accessibile in qualsiasi luogo e da qualsiasi dispositivo. Il cloud di Butterfly implementa sistemi di sicurezza molto avanzati per evitare che i dati registrati possano essere rubati.

I dati poi possono essere facilmente condivisi con altri specialisti per consulti e diagnosi a distanza. Questo permette al paziente di non doversi spostare per avere un consulto specialistico, cosa che in certi casi può risultare difficoltoso, sia per la distanza che ci può essere sia per le condizioni cliniche del paziente stesso.

Butterfly iQ: Una Rivoluzione in Campo Diagnostico Ecografico

Butterfly iQ è un esempio pratico di quali benefici possa portare l’e-Health per la salute di tutti e di quanto queste nuove tecnologie possano salvare vite.

Lo stesso Jonathan M. Rothberg (Executive Chairman & CEO) di Butterfly Network afferma: “Our mission is to democratize healthcare by making medical imaging accessible to everyone around the world”.“La nostra missione è di rendere democratica la salute rendendo accessibile l’esame ecografico a tutti nel mondo”

Al momento attuale il potenziale di questa soluzione appare molto grande e svariati utilizzisono già stati evidenziati, come riportato su questa pagina del sito di Butterfly Networks.

Esempio di Utilizzo in Emergenza

Vari esempi di grande versatilità di Butterfly iQ sono stati raccontati in dettaglio da questo medico (di cui traduciamo una parte del racconto):

Sono arrivato sulla scena di un incidente automobilistico con estrazione per trovare un soggetto femmina sui 50 anni, diaforetica e alterata già sulla barella dell’ambulanza. Il trasportare all’interno della custodia dello stetoscopio il mio Butterfly iQ e il lubrificante è stata una facile aggiunta alla mia attrezzatura. L’analisi primaria della paziente ha rivelato una via aerea intatta, suoni respiratori bilaterali e impulsi distali intatti e una pressione sanguigna di 105/70. Un rapido test del polpastrello ci fornì un’informazione molto utile: il suo livello di glucosio nel sangue era di 37. I lacci emostatici a entrambe le braccia non rivelavano vene e le sue vene giugulari esterne erano piatte. Ho aperto la mia custodia e collegato il mio Butterfly iQ al mio telefono cellulare e impostato il dispositivo in modalità “Vascular: Access” tramite l’app Butterfly iQ. Con un clic e uno scorrimento ho selezionato la sonda di tipo “lineare”. Ed ecco che ho trovato le vene! Il problema dell’accesso è stato risolto, i medici hanno lavorato alle cure e il paziente è migliorato.

Ma non avevo ancora finito. Mentre il paziente veniva curato, un singolo scorrimento e un clic sull’app trasferivano immediatamente la mia singola sonda sull’impostazione “curvilineo” di “FAST”, ottimizzata per identificare il fluido libero (sangue) nella pancia. L’esame FAST (Focused Assessment with Sonography in Trauma) è lo stesso esame immediatamente eseguito all’arrivo nelle baie di trauma per identificare rapidamente i pazienti che devono recarsi in sala operatoria, e sono riuscito a farlo in pochi secondi in ambulanza. Fortunatamente per il nostro paziente, il suo esame FAST è stato negativo. Se fosse stato un esame positivo, avremmo potuto fare una notifica prima dell’arrivo al centro traumatologico e la sala operatoria sarebbe stata pronta e in attesa della paziente.

Tecnologia alla Base di Butterfly iQ

La tecnologia tradizionalmente utilizzata per generare questo tipo di onde si basa sull’uso di cristalli piezoelettrici, particolari materiali in grado di deformarsi meccanicamente all’applicazione di un campo elettrico, riuscendo a generare onde acustiche a frequenze superiori al limite di ubilità umana (20 kHz - 200 MHz), dette appunto ultrasuoni. Il sensore ad ultrasuoni sviluppato dalla Butterfly Network, invece, si basa una tecnologia a micromembrane, che sfrutta un effetto elettrostatico. L’elemento base di questa tecnologia è il CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasound Transducer), che è composto da una cavità, una membrana e due elettrodi, e che da un punto di vista elettrico costituisce un condensatore. Uno dei due elettrodi è fisso mentre l’altro è posizionato sulla membrana flessibile. Ad una deformazione della membrana corrisponde una variazione della distanza tra i due elettrodi, che si traduce in una variazione di capacità, mentre alla generazione di una tensione tra i due elettrodi corrisponde l’applicazione di una forza elettrostatica, che si traduce in una deformazione della membrana.

Le micromembrane Butterfly sono collegate direttamente ad un circuito monolitico dedicato all’elaborazione del segnale acquisito. L’università di Stanford è tra le principali ad aver investito nella ricerca di questi trasduttori capacitivi, guidata dal professor Pierre Khuri-Yakub, che è stato scelto tra i membri del comitato scientifico consultivo del progetto Butterfly. Ci sono 10000 micro-trasduttori su ogni sonda, e ciò dona al sensore un incredibile range dinamico.

Infine il sistema aiuta l’utilizzatore nel posizionamento della sonda sul petto del paziente, tramite alcune barre luminose di diverso colore che si accendono sullo schermo a seconda di come la si orienta.

Butterfly iQ nel Contesto dell'e-Health

Per imparare di più sull’importanza delle nuove tecnologie mediche in rapida evoluzione, e per un elenco di riferimenti ad esempi ed applicazioni pratiche in cui si utilizza l’eHealth per salvare vite o migliorare la salute, consigliamo il lettore di partire dalla pagina dedicata: Cos’è l’e-Health (Digital Health), che abbiamo aggiornato ed espanso recentemente. Ulteriori approfondimenti e spunti sono disponibili in articoli come l’Editoriale: eHealth per Salvare Vite, Stetoscopio Addio - Ora c’è lo Smartphone (o il Tablet), D-EYE Rivoluziona la Diagnosi delle Patologie della Retina, App di Primo Soccorso: Con l’eHealth è Più Semplice, Con Wound Viewer Curare le Ulcere Sarà Più Semplice, Butterfly Network Lancia l’Ecografo per Smartphone.

Caratteristiche Tecniche

Le sonde degli ecografi tradizionali sono composte da cristalli “piezoelettrici” che, in presenza di un campo elettrico, emettono ultrasuoni che attraversano il corpo umano finché non incontrano un ostacolo pronto a rifletterli. Ogni tipo di tessuto possiede caratteristiche specifiche e riflette gli ultrasuoni a frequenze differenti, perciò il cristallo piezoelettrico deve avere altrettante differenti capacità di emissione e ricezione. L’innovativa tecnologia “Ultrasound-on-Chip” di Butterfly iQ rende questo strumento medico estremamente versatile e gli permette di sostituire tutti e tre i tipi di sonde tradizionali. Uno speciale chip in silicio, costituito da 9000 micro-sensori meccanici in grado di emettere/ricevere ultrasuoni e di emulare qualsiasi tipo di trasduttore (fasico, curvo o lineare), prende il posto dei classici cristalli piezoelettrici.

La singola sonda Butterfly si presta a svolgere le funzioni di diverse sonde per usi specifici e consente di fare ecografie su tutto il corpo (anche quello degli animali grazie a iQ Vet). Grazie a Butterfly Network ogni operatore sanitario può ora avere accesso a un sistema di imaging medico intuitivo, potente e per di più che entra perfettamente in tasca.

Butterfly iQ è il primo sistema ecografico portatile a sonda singola per tutto il corpo. L’app dedicata offre 19 preimpostazioni cliniche (preset) per i diversi tipi d’esame effettuabili e consente letture ecografiche semplici e immediate. Inoltre, i preset aiutano nel posizionamento della sonda e nell’esecuzione degli esami.

Butterlfly iQ è progettato sia nella versione con batteria integrata che con ricarica wireless e ha un’autonomia superiore alle due ore. Le sue dimensioni tascabili consentono ai medici e al personale sanitario di avere un ecografo sempre a portata di mano e di poterlo utilizzare in qualsiasi momento. Tutto ciò rende Butterfly uno strumento estremamente utile soprattutto nel campo della medicina di emergenza, in quanto il dispositivo consente di effettuare diagnosi immediate sul posto.

Dalla sua presentazione, avvenuta nel 2018, il dispositivo è stato adottato da migliaia di medici, infermieri, assistenti medici, operatori del pronto soccorso e altri specialisti negli Stati Uniti.

Autorizzazioni e Certificazioni

Butterfly Network ha raggiunto tappe normative critiche che le hanno permesso di espandere la sua presenza sul mercato:

Autorizzazione FDA 510(k): L'originale Butterfly iQ ha ricevuto l'autorizzazione della FDA nel 2017diventando così il primo dispositivo a ultrasuoni su chip approvato per uso umano.
Certificazione MDR UE: Recentemente, Butterfly Network ha ottenuto la certificazione EU Medical Device Regulation (EU MDR) per i suoi prodotti Butterfly iQ+.

Tabella Comparativa dei Prezzi

Prodotto	Prezzo (USD)
Butterfly iQ	$1.999
Philips Lumify	$9.827