מערכת משולבת לאבחון מוקדם של מחלות באמצעות ניטור לביש

הדגמה של המערכת המנטרת את קצב הלב, את פעילות מערכת העצבים ההיקפית וסמנים פיזיולוגיים נוספים ומעבירה את הנתונים לענן, שם הם זמינים לגורמים מוסמכים לצורך ניתוח והמלצות רפואיות. איור: מעבדתו של פרופ' חוסם חאיק, הטכניון
חוקרים בפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון בטכניון פיתחו מודל למערכת חדשנית לניטור רציף של מגוון סמנים פיזיולוגיים המזהה מחלות בשלבים מוקדמים של התפתחותן. זיהוי כזה, הצפוי לחסוך סבל רב מהמשתמש והוצאות עצומות על טיפול רפואי עתידי, גם יספק מידע נרחב ומפורט למחקרי עומק אפידמיולוגיים. את המערכת, המוצגת במסגרת מאמר סקירה שפורסם בכתב העת Advanced Materials, הציגו פרופ' חוסאם חאיק והפוסט-דוקטורנט הסיני ד"ר ווייוי וו.

התקנים לבישים לניטור רפואי צוברים תאוצה הודות להיותם פלטפורמה נוחה וזולה לאיסוף רציף של מידע רפואי ללא צורך בהליך פולשני. התקנים כאלה מאפשרים ניטור מחלות בשלב מוקדם, לפני התפרצותן, וטיפול מוקדם ויעיל יותר. ניטור לביש ניתן להטמעה בחולצות, בתכשיטים, בסרטי הזעה, בשעונים, בנעליים ובמשקפיים ומאפשר למשתמש להמשיך בשגרת יומו ללא הפרעה. השימוש בהתקנים לבישים צפוי לעודד אנשים להיות מעורבים במצבם הבריאותי ולצמצם את הימנעותם מבדיקות רפואיות. לדברי פרופ' חאיק, "מצב בריאותי תקין מאופיין בסמנים ידועים כגון 60 עד 100 פעימות לב בדקה ו-7 עד 8 נשימות בדקה. אם אנחנו מזהים בזמן אמת שינויים דרמטיים בסמנים השונים, נוכל להפנות את המטופל לאבחון מקיף יותר ולמנוע את התפתחותן של מחלות או את החמרתן."

המערכת החדשה שפותחה בטכניון היא התקן ניטור לביש המכיל חיישנים וכלים המעבדים את הנתונים ומעבירים אותם לגורם הרפואי המוסמך. המערכת משלבת שורה של אלמנטים חדשניים המקנים לה יכולת ניטור חסרת תקדים. ראשית, היא משלבת חישה מדויקת וכלי ניתוח מתקדמים; שנית, האנרגיה הדרושה להתקן מופקת מגופו של המשתמש (תנועות וחום גוף); שלישית, ההתקן עשוי מחומרים מתקדמים המתקנים את עצמם (self‐healing) במקרה שהם נשרטים או נחתכים. הפקת האנרגיה והתיקון העצמי מקנים להתקן החדש תוחלת חיים ארוכה ומונעים את הצורך בהשבתת המערכת לצורך תיקון או הטענה חשמלית. לדברי פרופ' חאיק, "המערכת החדשנית תתרום רבות לא רק לניטור רציף של סמנים פיזיולוגיים במשתמש הספציפי אלא גם לאיסוף ארוך טווח של מידע נרחב העשוי לשמש למחקרי עומק אפידמיולוגיים".

אף שהרכיבים השונים במערכת כבר קיימים, עד כה לא פותחה פלטפורמה אינטגרטיבית שמשלבת את כולם. לשם כך דרוש מערך סנסורים מורכב, לוח מעגלים זעיר וגמיש למדידת הסמנים, ורכיבים המעבדים את המידע ומעבירים אותו לענן. כל האתגרים האלה ממומשים במערכת החדשה שמפתחת קבוצת המחקר של פרופ' חאיק.

פרופ' חוסאם חאיק הוא חבר סגל בפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון בטכניון וחבר במכון לננוטכנולוגיה ע"ש ראסל ברי (RBNI). הוא התפרסם בעיקר הודות לפיתוח מערכת חדשנית ולא פולשנית לאבחון תרופות על סמך הבל הפה. פרופ' חאיק עומד בראש קונסורציום SNIFFPHONE, שבמסגרתו משולבת מערכת זו בטלפון הסלולרי כך שהנתונים יעלו לענן לטובת ניתוחם על ידי גורמים רפואיים מוסמכים. בשנת 2016 פרסם פרופ' חאיק בכתב העת המדעי ACS Nano מחקר בינלאומי שבחן את טכנולוגיית האבחון הייחודית שהוא פיתח. במחקר השתתפו 1,404 נבדקים מ-5 מדינות, והוא אימת את הרלוונטיות של הטכנולוגיה האמורה באבחון מוקדם של 17 מחלות שונות: סרטן ריאה, סרטן המעי, סרטן הראש והצוואר, סרטן השחלות, סרטן שלפוחית השתן, סרטן הערמונית, סרטן כליות, סרטן הקיבה, מחלת קרון, קוליטיס כיבית, תסמונת המעי הרגיז, פרקינסון (משני סוגים), טרשת נפוצה, יתר לחץ דם ריאתי, רעלת הריון ומחלת כליות כרונית. המערכת אבחנה מחלות אלה בדיוק ממוצע של 86%.

ד"ר ווייוי יו (Weiwei Wu) השלים תואר ראשון בכימיה ודוקטורט בפיזיקה וכימיה של חומרים באוניברסיטת לנדז'ו בסין. את המחקר הנוכחי ערך במסגרת הפוסט-דוקטורט בהנחייתו של פרופ' חאיק. כיום הוא פרופסור בבית הספר לחומרים מתקדמים ולננוטכנולוגיה באוניברסיטת שידיאן בסין.