Butterfly获2.5亿美元投资研发便携式全身超声扫描仪

在1956年部署第一台临床超声机后的几十年里，高频扫描仪已经成为许多临床医生诊断库中的一个常用工具——至少在发达国家是这样。不幸的是，虽然像通用电气的Vscan这样更小、更便宜的设备越来越多，但是这些扫描仪仍然非常昂贵。一台机器的现行价格在9000美元到2万美元之间，单次扫描大约需要250美元。

这是因为传统的超声波机器依靠含有石英晶体和其他特殊成分的换能器来产生图像。但是，由2015年国家技术和创新奖章获得者、卡内基梅隆大学毕业生Jonathan Rothberg共同创办的初创公司Butterfly声称，已经开创了一种技术上更为优越的替代方案。该公司同名的Butterfly iQ设备价值2000美元，能够将超声波技术缩小到电动剃须刀大小的外围设备。

Butterfly今天宣布，它已经在由富达领投的D轮融资中获得了2．5亿美元的投资，复星医药、比尔与梅琳达·盖茨基金会、Jamie Dinan以及其他回归投资者和现有投资者参投。

“这是实现向无法获得这一基本医疗技术的数百万人提供超声波承诺的重要一步，”Rothberg今年早些时候表示。“我试图将超声成像大众化，就像我对DNA测序所做的那样。世界上三分之二的人无法获得医学影像服务，甚至在发达国家，费用和专业知识的缺乏也限制了医疗影像的获得。”

Butterfly iQ通过iPhone向Butterfly的云存储服务上传“临床品质”的超声波，该设备已于2017年10月被联邦食品和药物管理局（FDA）批准用于腹部、心血管、胎儿、妇科、泌尿、肌肉骨骼和其他七种临床应用。

现成的超声波扫描仪向晶体（或多个晶体）施加电流，以产生振动，随后产生声波。（这被称为压电效应。）这些波穿过身体，直达组织或器官之间的边界，之后其中一些反射回晶体，并在接触时产生电流。因为身体组织中的声速保持不变，并且因为每个回声的返回时间可以被容易地测量，所以扫描仪的计算单元能够测量换能器和边界之间的距离。它们的计算结果就成为了最终图像的一部分。

Butterfly iQ的超声芯片——一种包含分立信号处理器和放大器的半导体晶片——起到了传统换能器的作用，但是用晶体交换了电容性微机械超声换能器层——基本上就是悬浮在两个电极之间的鼓状金属板。单个芯片有多达1万个换能器通道，当被供电时，这些通道会以适合不同组织类型的频率谐振。多亏了一种独特的“蝴蝶网络”架构——它可以智能地委托通道间的处理，iQ可以在扫描过程中每秒执行大约5万亿次操作——足够用于身体任何区域的三维超声成像。

Butterfly说，iQ是世界上第一个能够全身成像的芯片超声波。传统的换能器晶体必须被调谐以产生特定深度的超声波，但是硅没有这样的限制；对CMUT电场的调整允许它动态切换频率。“如果我们想深入，我们可以让它们以1兆赫的频率工作，如果我们想浅一些，我们可以让它们以5兆赫的频率工作，”Rothberg在接受IEEE Spectrum采访时说。

当然，硬件只是其中一半，但是Butterfly的软件生态系统同样很棒。iQ的配套智能手机应用利用人工智能来简化设置过程。计算机视觉算法接管手机摄像头的镜头，并实时检测探头的位置，引导用户通过增强现实提示精确定位探头的位置。（Butterfly称之为“远程制导”。）另一个人工智能系统对每幅图像进行质量检查和简单分析，但这不会在第一波生产设备中发货——它正在等待FDA的单独批准。

上传图像的云存储服务经过AES 256位加密和SOC II认证，完全符合HIPPA，这一旨在保护医疗记录中收集的个人信息的1996年美国法律。它内置的共享工具允许用户对图像发表评论，发送信息，并以安全链接的形式与同事共享扫描。

Rothberg发明了世界上第一个DNA测序芯片（Ion Torrent），并研发了一种至今仍在使用的转移性乳腺癌治疗方法。他说，他在超声波方面的工作受到了麻省理工物理学家Max Tegmark的启发。Tegmark假设，一个拥有数千个天线的系统可以比任何一个换能器更有效地测量能量。Rothberg认为这种换能器可以应用于超声成像。

在Tegmark的祝福和他的研究生Nevada Sanchez的帮助下，Rothberg和一个由大约50名科学家、开发人员和工程师组成的团队，在斯坦福大学教授Pierre Khuri－Yakub研究的基础上，开发出了iQ背后的技术。虽然花了八年的研发时间，但是Butterfly的首席医疗官John Martin坚持认为这是值得等待的。他有足够的理由可以这样说。三年前在测试iQ时，他发现自己舌下有一个肿瘤——一个鳞状细胞，他早先认为是一个过度活跃的淋巴结。

第一批设备于今天开始运送给成千上万预订它们的顾客。Rothberg希望与非营利组织和大学进行合作，将它带到发展中国家。为此，今年4月，Butterfly和一个布朗大学超声波小组在肯尼亚医院的重症监护室进行了iQ测试。

他们计划在未来18个月内销售超过25万台设备，但是Butterfly已经在努力开发两种新产品：一种利用超声波监测病人的贴剂和一种从体内观察癌症的可摄取药丸。Rothberg相信有一天该公司的平台将取代听诊器。