فهرست مطالب نمایش

اخبار تکنولوژی

دستگاه‌های بی‌سیم از بازخورد لمسی برای برقراری ارتباط با بیمار استفاده می‌کنند.

تابستان گذشته، دانشمندان دانشگاه Northwestern اولین ضربان‌ساز را معرفی کردند – یک دستگاه قابل جایگذاری و بی‌سیم که پس از اینکه استفاده از آن پایان یافت بدون عوارضی در بدن حل می‌شود. آن‌ها از یک نسخه جدید و هوشمند پرده‌برداری کردند که شامل شبکه‌ای هماهنگ از حسگرهای بی سیم، انعطاف پذیر و واحدهای کنترلی که در اطراف قسمت بالایی بدنه قرار گرفته‌اند،‌ است.

این مطالعه در 27 می 2022 در مجله Science منتشر شد. این کار توسط John A. Rogers، Igor R. Efimov و Rishi Arora از دانشگاه نورث وسترن مدیریت شد.

این حسگرها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند تا به‌طور مداوم عملکردهای مختلف فیزیولوژیکی بدن از جمله دمای بدن، سطح اکسیژن، تنفس، فعالیت بدنی، تون عضلات و فعالیت الکتریکی قلب را بررسی کنند.

این سیستم به‌طور خودکار فعالیت‌های ترکیبی را با استفاده از الگوریتم‌ها تجزیه و تحلیل می‌کند تا به طور مستقل ریتم‌های غیرطبیعی قلب را تشخیص دهد و تصمیم بگیرد که چه زمانی و با چه سرعتی ضربان قلب را صورت میگیرد. تمام این اطلاعات به یک گوشی هوشمند یا تبلت منتقل می‌شود، بنابراین پزشکان می‌توانند از راه دور بیماران خود را تحت نظر بگیرند.

این دستاورد می‌تواند نحوه مراقبت از بیماران را تغییر دهد که کنترل چندوجهی بر فرآیندهای فیزیولوژیکی ضروری را ارائه می‌کند – از طریق یک شبکه بی‌سیم از حسگرها و محرک‌ها که به شیوه‌ای بازخورد بیولوژیکی پیچیده که رفتارهای موجودات زنده را کنترل می‌کنند، عمل می‌کنند.

همچنین اخبار بیشتری بخوانید:

غذاهای خوشمزه‌ای که برای قلب شما مفید هستند

ارتباط مکمل‌های کلسیم با مرگ زودهنگام در افراد مبتلا به بیماری دریچه‌ای قلب

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که نوشیدن الکل برای قلب خطرناک‌تر از آنچه که قبلا تصور می‌شد، می‌باشد.

John A. Rogers, Louis Simpson, Kimberly Querrey اساتید علوم و مهندسی مواد، مهندسی زیست پزشکی و جراحی مغز و اعصاب

Pacemaker گذرا و شبکه حسگر/کنترل را می‌توان در بیمارانی که پس از جراحی قلب به ضربان‌ساز موقت نیاز دارند یا نیازمند ضربان‌ساز دائمی هستند استفاده کرد و به کار برد. ضربان‌ساز به صورت بی‌سیم انرژی را از یک گره در شبکه جمع‌آوری می‌کند – یک دستگاه بی‌سیم کوچک که به آرامی به قفسه سینه بیمار می‌چسبد. این فناوری نیاز به سخت افزار خارجی مثل سیم یا رابط دارد.

برای اینکه این سیستم بتواند با بیمار ارتباط برقرار کند، محققان یک دستگاه بازخورددهنده لمسی کوچک و قابل پوشیدن و نصب را ادغام کردند که می‌تواند در هر جایی از بدن استفاده شود. هنگامی که حسگرها مشکلی را تشخیص می‌دهند (مانند باتری کم، قرارگیری نادرست دستگاه یا عملکرد نادرست ضربان‌ساز)، دستگاه لمسی در الگوهای خاصی می‌لرزد که به استفاده کننده هشدار می‌دهد و آن‌ها را از مشکل آگاه می‌کند.

دیدگاه‌های مرتبط با این اختراع

Rogers می‌گوید: «این اولین بار است که ما وسایل الکترونیکی منعطف و قابل پوشیدن را با پلتفرم‌های الکترونیکی گذرا جفت می‌کنیم. این رویکرد می‌تواند نحوه دریافت مراقبت از بیماران را تغییر دهد که کنترل چندوجهی بر فرآیندهای فیزیولوژیکی ضروری را ارائه می‌دهد- از طریق یک شبکه بی‌سیم از حسگرها و محرک‌ها که به شیوه‌ای الهام گرفته از شبکه‌های بازخورد بیولوژیکی پیچیده که رفتارهای موجودات زنده را کنترل می‌کنند، عمل می‌کنند.》

《درمورد ضربان قلب موقت باید گفت، این سیستم بیماران را از دستگاه‌های نظارت و محرک بیمارستانی که آنها را در یک محیط محبوس نگه می‌دارد، آسوده نگه می‌دارد. یعنی بیماران می‌توانند در خانه‌های خود بت آسایش بیشتر بهبود یابند و در عین حال آرامش ذهنی نیز دارند چرا که پزشک معالج از راه دور روی سلامت آن‌ها نظارت دارند. این امر همچنین هزینه مراقبت‌های بهداشتی را کاهش می‌دهد و تخت‌های بیمارستانی را برای سایر بیماران آزاد می‌کند.》

《در تنظیمات فعلی، ضربان‌سازهای موقت به سیمی نیاز دارند که به یک ژنراتور خارجی متصل است که قلب را تحریک می‌کند. وقتی قلب توانایی خود را برای تحریک مناسب به دست آورد، سیم باید بیرون کشیده شود. این یک روش بسیار پیچیده برای بیرون کشیدن یک سیم متصل به قلب است. به همین علت تصمیم گرفتیم از زاویه دیگری به این مشکل بپردازیم. ما یک ضربان‌ساز ایجاد کردیم که به سادگی در محیط فیزیولوزیک بدن حل می‌شود و نیازی به برداشتن ندارد. این از مرحله خطرناک بیرون کشیدن سیم جلوگیری می‌کند.》

Arora می‌گوید: ضربان‌سازهای فعلی کاملاً هوشمند هستند و به خوبی به نیازهای متغیر بیماران پاسخ می‌دهند. اما مدل‌های پوشیدنی هر کاری که ضربان‌سازهای سنتی انجام می‌دهند را کامل‌تر انجام می‌دهند. یک بیمار اساساً یک وصله کوچک روی قفسه سینه خود می‌بندد و برای کنترل ضربان‌ساز، بازخورد آنی دریافت می‌کند. نه تنها خود ضربان ساز قابل جذب زیستی است، بلکه توسط یک چسب نرم و پوشیدنی کنترل می‌شود که به ضربان‌ساز اجازه می‌دهد به فعالیت‌های معمول زندگی پاسخ دهد.

راجرز پروفسور Louis Simpson و Kimberly Querrey در علوم و مهندسی مواد، مهندسی زیست پزشکی و جراحی اعصاب در دانشکده مهندسی McCormick و دانشکده پزشکی دانشگاه Northwestern و مدیر موسسه بیوالکترونیک Querrey Simpson (QSIB) است. Efimov استاد مهندسی زیست پزشکی در McCormick و استاد پزشکی (قلب شناسی) در Feinberg است. Arora استاد پزشکی در Feinberg و یکی از مدیران مرکز تحقیقات آریتمی است.

اتصال دستگاه به بدن:

Rogers و آزمایشگاهش که پیشگام در بیوالکترونیک است، نزدیک به دو دهه است که در حال توسعه ابزارهای پوشیدنی انعطاف‌پذیر، بی‌سیم و فناوری‌های الکترونیکی قابل جذب زیستی بوده‌اند. در مطالعه جدید، Rogers و همکارانش ضربان‌ساز قابل جذب بیولوژیکی و بدون سرب خود را با چهار دستگاه مختلف با رابط پوستی ترکیب و هماهنگ کردند تا با هم کار کنند. دستگاه‌های نصب شده بر روی پوست نرم و انعطاف‌پذیر هستند و می‌توان پس از استفاده به آرامی آن را جدا کرد و نیازی به برداشتن با جراحی نیست. ضربان‌ساز به‌طور طبیعی پس از یک دوره نیاز در بدن حل می‌شود.

این شبکه شامل:

یک ضربان‌ساز گذرا و قابل جذب زیستی بدون باتری برای ضربان قلب موقت

یک ماژول قلبی که بر روی قفسه سینه قرار می‌گیرد تا قدرت و پارامترهای تحریک را برای ضربان‌ساز کاشته شده کنترل کند و همچنین فعالیت الکتریکی و صداهای قلب را حس کند.

یک ماژول همودینامیک که روی پیشانی قرار می‌گیرد تا پالس اکسیمتری، اکسیژن‌رسانی بافت و عروق را حس کند. ماژول تنفسی که در پایه گلو قرار می‌گیرد تا سرفه و فعالیت تنفسی را کنترل کند.

ماژول بازخورد چند هپتیکی که برای برقراری ارتباط با بیمار به ارتعاش و پالس در الگوهای مختلف می‌پردازد.

Rogers می‌گوید: ما می‌خواستیم نشان دهیم که امکان استقرار چندین نوع دستگاه مختلف وجود دارد که هر کدام عملکردهای ضروری را به صورت هماهنگ بی‌سیم در سراسر بدن انجام می‌دهند. «بعضی ها حسگر هستند. برخی ایجادکننده قدرت هستند. برخی تحریک کننده‌اند. برخی در حال ارائه سیگنال‌های کنترلی هستند. همه آن‌ها با هم کار می‌کنند، اطلاعات را مبادله می‌کنند، بر اساس الگوریتم‌ها عمل می‌کنند و به شرایط در حال تغییر واکنش نشان می‌دهند. چشم‌انداز چندین دستگاه بیوالکترونیکی که همگی با یکدیگر در ارتباطند و عملکردهای مختلفی را در مکان‌های آناتومیکی مرتبط مختلف انجام می‌دهند، امری‌ست که ما در آینده به دنبال آن خواهیم بود.

پیشرفت‌های جدید، ارائه سرعت بر اساس نیاز

از زمانی که ضربان‌ساز گذرا Northwestern برای اولین بار یک سال پیش معرفی شد، محققان کارهای متعددی را برای پیشرفت این فناوری انجام داده‌اند. در حالی که دستگاه قبلی انعطاف‌پذیر بود، دستگاه جدید انعطاف‌پذیر و کششی است و به آن امکان می‌دهد تا با طبیعت متغیر قلب تپنده سازگاری بیشتری داشته باشد. یکی دیگر از مزایای دستگاه‌های جدید: از آن‌جایی که ضربان‌ساز گذرا به آرامی و بی‌ضرر حل می‌شود، دستگاه‌های جدید یک داروی ضدالتهابی برای جلوگیری از واکنش‌های جسم خارجی آزاد می‌کند.

Efimov توضیح داد: “ماژول قلبی به معنای واقعی کلمه به ضربان‌ساز می‌گوید که تحریکی را روی قلب اعمال کند.” “اگر فعالیت طبیعی دوباره به دست بیاید، آنگاه سرعت آن متوقف می‌شود. این نکته مهمی‌ست زیرا اگر قلب را در مواقع غیرضروری تحریک کنید، خطر ایجاد آریتمی وجود دارد.

Yeon Sik Choi عضو آزمایشگاه Roger و نویسنده اول مقاله، گفت: سیستم ضربان‌سازی کاملاً مستقل است. می‌تواند به طور خودکار یک مشکل را تشخیص دهد و درمان را اعمال کند. این امری آسان و مستقل با حداقل نیازهای خارجی است.

مراقبت‌های غیرتهاجمی بهداشتی برای نوزادان

Rogers, Efimov, Arora و تیم‌هایشان معتقدند که سیستم آن‌ها برای آسیب‌پذیرترین بیماران بسیار سودمند است. هر سال تقریباً 40000 نوزاد با سوراخی دیواره قلب به دنیا می‌آیند که حفره‌های فوقانی قلب آن‌ها را از هم جدا می‌کند. حدود 10000 مورد از این موارد تهدیدکننده زندگی هستند و نیاز به جراحی فوری دارند. پس از جراحی، 100 درصد نوزادان یک ضربان‌ساز موقت دریافت می‌کنند.

Efimov گفت: «خبر خوب این است که این یک وضعیت موقتی است. پس از حدود پنج تا هفت روز، قلب توانایی خود را برای تحریک مجدد به دست می‌آورد و دیگر نیازی به ضربان‌ساز ندارد. روش برداشتن ضربان‌ساز در طول سال‌ها بسیار بهبود یافته است، بنابراین میزان عوارض کم است. اما ما می‌توانیم این نوزادان را از سیم‌های متصل به یک ژنراتور خارجی رها کنیم و آن‌ها را از نیاز به روش دوم رها کنیم.»

مترجم:شقایق مرتاضی