קולונוסקופיה נחשבת לאחת הבדיקות המקיפות ביותר שניתן לבצע על מנת לאבחן סרטן המעי הגס. אך בדיקה זו שביכולתה להציל חיים יכולה להיות גם מאוד כואבת. מדענים ומהנדסים מחפשים ללא הרף שיטות חדשות ופחות כואבות לאיבחון, שיהיו לא פחות יעילות ומדוייקות. חוקרים בחוג להנדסה באוניברסיטת טופוס, ובראשם פרופסור להנדסת מכונות קרוליין ג'י.אל קאו פיתחו מכשיר בעל הפוטנציאל להגשים שתי מטרות אלו.

טכנולוגיית גשש הסיב האופטי של טופטס (EFOST) יכולה להוות פתרון לבעיה הנגרמת כאשר האנדוסקופ מוחדר למעי הגס בזמן בדיקה שיגרתית. בעוד האנדוסקופיסט מתמרן את דרכו אל המעי, קצוותיו יכולות להתנגש אל דופן המעי. כאשר זה קורה, הקצוות מתקבעים והמכשיר אינו יכול להמשיך ולנוע קדימה. כשהמטפל מפעיל לחץ נוסף יכולה להיווצר לולאה בהקיף המרווח שמאחורי הקצוות. כיוון שמכשיר הקולונוסקופיה המצוי מציג תמונה אחת בלבד של תצוגה חזיתית בזמן הבדיקה, הרופא אינו יכול לראות את הלולאה ולא כל שכן להסיר אותה. אין זה מפתיע אם כן שהיווצרות לולאות מהווה מקור כאב עצום בזמן בדיקות קולונוסקופיה.

אך באמצעות ציוד האנדוסקופ בסיב אופטי עם חיישנים גמישים ותצוגה דיגיטלית שמראה את מיקומו וצורתו במוניטור, מהנדסי טופטס יצרו מערכת שיכולה לשרת ככלי ניווט ויזואלי, זאת על פי דוקטור קאו.

"לרופאים תהיה דרך לראות בזמן אמת כיצד הסקופ נע בתוך גופו של החולה", אומרת קאו. "אם הסקופ מתחיל ליצור לולאה, הם יראו זו באופן מיידי ויוכלו להתאים את התנועה לתקן זאת".

קאו ופרופסור לחקר הנדסת מכונות פיטר וונג מתארים את הקונספט במאמר שפורסם ביוני 2010 במגזין "הנדסה אופטית".

באמצעות שימוש באבטיפוס, המהנדסים של טופטס הטמיעו נקודות קוואנטיות – קריסטאלים בגודל נאנו העשויים מחומר מוליך למחצה - לאורך היקף הסיב האופטי במרווחים קבועים. החוקרים מתחו את הסיב לאורך צילינדר מתכתי ליצירת אפקט הגמישות. אז הם החדירו תאורת לייזר לתוך הליבה של הסיב בצדו האחד.

הליבה של הסיב האירה כשהתגמשה, מה שהפעיל את הנקודות הקוואנטיות. באופן מידי, הנקודות שיחררו אותות אור בעוצמות שונות לספקטרומטר. באמצעות נתונים אלו, יכלו החוקרים למדוד את מידת העקמומיות של הסיב. מהפוזיציה של הנקודות המופעלות, החוקרים יכלו גם לחשב את כיוון העיקום. "ככל שהעיקום גדול יותר, כך תתחזק תאורת הנוריות", אומרת קאו.

בניסוי נפרד, הצוות השתמש במודל דומם של מעי העשוי מקצף פולימרי. הם החדירו את הסיב המשודרג לתוך אנדוסקופ ואז את המכשיר לתוך מודל המעי. החוקרים יכלו לראות תמונת וידאו על ידי שליחת המידע דרך המעבד הדיגיטלי, מה שיצר תמונה בזמן אמת של הסקופ בתוך מודל המעי.

קאו מעירה, "רופאים יכולים להשתמש בתמונה על המוניטור להנחות אותם. הם ידעו בדיוק היכן סוף הנקודה נמצא, כמו גם את הצורה והמרווח אשר בתוך המעי"

סרטן המעי הגס הינו גורם התמותה השלישי בשכיחותו מבין מקרי המוות הקשורים לסרטן בארצות הברית, עם יותר מ-102,900 מקרים חדשים שאובחנו רק ב-2010, זאת על פי המחקר העדכני ביותר מאגודת חקר הסרטן האמריקאית.

לסרטן המעי אחוזי החלמה גבוהים, בתנאי שהוא מאובחן מוקדם. מומלץ לרוב הגברים והנשים לעבור בדיקות קולונדוסקופיה באופן תקופתי החל מגיל חמישים.

מיסחור טכנולוגיית ה-EFOST מנוהל על ידי הנהלת משרדי רשיונות הטכנולוגיה ושיתופי הפעולה התעשייתיים של אוניברסיטת טופטס. קיימים כרגע פטנטים רשומים על הטכנולוגיה בארצות הברית, קנדה, אירופה, יפן ואוסטרליה. הצעד הבא, אומרת קאו, הוא לגייס מימון להקמת חברת סטארט-אפ ואז לעבור לפיתוחים נוספים של הטכנולוגיה, שיכללו בסופו של דבר ניסויים קליניים.

עבודה זו נתמכה ועודדה על ידי הקרן למחקר רפואי ע"ש ברואד, של אלי ויהודית ברואד. הפטנטים הרשומים רשומים באופן משותף על שם אוניברסיטת טופטס ואוניברסיטת טורונטו.