Med hjälp av en prisvärd, bärbar enhet som ansluts till en smartphone, en forskare från University of Arizona och hans medarbetare hoppas kunna rädda liv på landsbygden i Afrika.

Dongkyun "DK" Kang var i duschen för några år sedan när inspirationen slog till, och han blev intresserad av idén att avbilda mänsklig vävnad in vivo, eller på en levande person, med en smartphone kopplad till ett mikroskop.

"Jag började leta efter kliniska tillämpningar där det skulle vara användbart, och det var så jag träffade Esther Freeman, chefen för global hälsodermatologi vid Massachusetts General Hospital, som har arbetat med att behandla hudcancern Kaposis sarkom i Afrika i nästan ett decennium, " sa han. "Hon hade ett kliniskt problem. Jag hade en intressant teknik som potentiellt kunde hjälpa."

Han hjälpte till. Han arbetade med Freeman och Aggrey Semeere, en läkare i Uganda, att utveckla teknik som kan göra det möjligt för kliniker på landsbygden att diagnostisera Kaposis sarkom med hjälp av smartphone-konfokalmikroskop, eller avbildningsenheter som samlar ljus från ett enda nålhål för att skapa högupplösta bilder som kan visas på en smartphone. Den låga kostnaden, lättanvända och bärbara enheter har potential att göra tidig diagnos, effektivare behandling och lägre dödlighet möjlig.

Nu, biträdande professorn vid UA Department of Biomedical Engineering och College of Optical Sciences, och medlem av BIO5 Institute och UA Cancer Center, använder ett anslag på mer än $400, 000 alltifrån John E. Fogarty det internationella centrat till förlänger den samma tecknologin till rastrering för cervical cancer och cervical precancer.

"DK förkroppsligar det innovativa, kan-göra-andan på Engineerings nya fakultet, sa Jennifer Barton, professor i biomedicinsk teknik och chef för BIO5-institutet. Barton är ledande inom utveckling av endoskop för cancerscreening och handlade Kang för detta projekt. "Han skapar inte bara nya biomedicinska optikverktyg, men han använder dem för att hjälpa världens mest undertjänade människor, ", sa hon. "Hans nya apparat för att upptäcka livmoderhalscancer kommer att hjälpa till att säkerställa att ingen kvinna dör av denna sjukdom, vilket är utomordentligt botbart om det fångas tidigt."

En ny applikation inom livmoderhalscancer

Kang har alltid tyckt om att erbjuda praktisk hjälp till samhällen i nöd. Han var volontär som handledare på ett barnhem varje vecka under sina collegeår i Korea, och medan han skapade Kaposis sarkommikroskopi, han gjorde flera resor till Infectious Disease Institute i Uganda först för att se var enheterna skulle användas och, senare, att se dem i aktion.

I Uganda, han lärde sig att landet har en av de högsta förekomsterna av livmoderhalscancer, vid 54,3 per 100, 000 kvinnor och stigande. Dödligheten i samband med livmoderhalscancer i östafrikanska länder är 27,6 per 100, 000 kvinnor, ett dussin gånger USA:s 2,3 per 100, 000.

"Den här sjukdomen drabbar kvinnor i 20-, 30- och 40-årsåldern - riktigt unga kvinnor som precis har startat sin familj, som har barn, " Sa Kang. "Det är verkligen hjärtskärande."

Miriam Nakalembe, en OB-GYN i Uganda och Kangs samarbetspartner, sade 60 procent av livmoderhalscancerpatienterna hon ser på ugandiska sjukhus är redan i de sena stadierna av sjukdomen. Utan regelbundna cellprov eller livmoderhalsundersökningar, kvinnor drabbas helt enkelt inte av sjukdomen tidigt. Även om många lokala vårdgivare i Uganda har ett kryoterapiverktyg de kan använda för att frysa bort misstänkt vävnad, de vet inte när de ska använda behandlingen eftersom de inte har tillräckliga screeningmetoder.

"Många patienter har inget sjukhus i sitt lokala samhälle där de får detta gjort, så målet är att föra dessa billiga och bärbara enheter till en lantlig klinik, sätt upp ett tält och gör testet. Sedan, precis på plats, de kan göra kryoterapin, " sa Kang.

Vetenskapen bakom lösningen

I Uganda och andra länder, det vanligaste sättet att screena för livmoderhalscancer är vävnadsfärgning, som har en mycket hög andel falska positiva resultat. Detta innebär att kvinnor genomgår onödiga behandlingar, och begränsade resurser används inte där de behövs. En annan metod, konfokalmikroskopi, är mer exakt men kostar uppemot $50, 000.

Detta smartphone-endoskop skärmar mer exakt än färgning, och har en uppskattad kostnad på mindre än $3, 000. Prisvärd, portabilitet och användarvänlighet kommer att ge screening till fler människor i avlägsna områden.

"Vi vill göra enheten lätt nog att använda så att alla med en minimal bakgrund inom ingenjörs- eller medicinsk utbildning kan använda den - den tidigare konfokala enheten för smartphone-avbildning som vi använde i Uganda användes av en klinisk tekniker, inte läkare, " Sa Kang. "Det är en smartphone. Du slår bara på den och tar en bild."

Kang och hans ugandiska medarbetare hoppas kunna börja använda de nya apparaterna för screening av livmoderhalscancer i Uganda 2019, och arbetar med Tech Launch Arizona för att hjälpa till att kommersialisera uppfinningen. I framtiden, enheten kommer att kunna identifiera potentiellt cancerframkallande områden, analysera bilder automatiskt, och rekommendera lämplig behandling. Enheten ska innebära att patienter inte behöver resa långt till kliniker, men även om de gör det, de kan genomgå några minuters screening och behandlas samma dag om cancer eller precancer upptäcks.

Med en enhet med potential att screena för cancer redan utvecklad och en annan på väg, Kang funderar över när idén till det hela kom till honom i duschen.

"Ibland, Jag tror att jag kanske vill ta mer än en dusch varje dag, " han log.