חדשות

פיתוח ישראלי-סיני מהפכני: מערכת חישה היברידית לאבחון ומעקב

חיישנים חדשניים שפותחו בטכניון בהשראת הטבע מספקים על ידי ניטור לביש אבחון רציף, מהיר וזול בזמן אמת ובפולשנות מינימלית והמלצות על טיפול מוקדם ואפקטיבי

פרופ' חוסאם חאיק, ראש המעבדה להתקנים מבוססי ננו-חומרים בטכניון. "באינטגרציה של יכולות טכנולוגיות אנו מציגים כלי מעקב זול ופשוט לשימוש שיעניק למטפלים משוב מקיף ורציף על מצבו הבריאותי של הנבדק"

מערכת חישה לניטור רציף של נתונים בריאותיים שנעשית בשילוב בין בינה מלאכותית לבין מחשוב ענן, סומנה כאחת המערכות החכמות המהפכניות שנמצאות ב"צנרת הפיתוח" בתחום הרפואי, וזאת במסגרת מאמר סקירה שבוחן את הטכנולוגיות הללו אותו כתבו  חוקרים מהטכניון בחיפה יחד עם עמיתיהם מאוניברסיטת שידיאן בסין.

מאמר הסקירה פורסם ב-Chemical Reviews ובו דווח על המערכות החכמות המספקות מידע רציף על מצבו הבריאותי של הנבדק. המערכות מבוססות על מערך חישה היברידי מתקדם ועל שימוש בטכנולוגיות מתחומי הבינה המלאכותית והמחשוב ענן.

חלק ניכר מהסקירה מבוסס על עבודות המחקר של פרופ' חוסאם חאיק וד"ר יואב ברוזה מהפקולטה להנדסה כימית בטכניון ופרופ' ווייוי וו מאוניברסיטת שידיאן.

ניטור לביש הוא שם כולל לטכנולוגיות החדשניות המספקות מידע על מצבו הבריאותי של אדם, וזאת בהתבסס על מעקב רציף אחרי שורה גדלה והולכת של של סמנים ביולוגיים (ביו-מרקרים). התפתחותו המהירה של התחום הזה נחשבת לבשורה חשובה מאוד לרפואה, בעיקר נוכח הגידול המהיר באוכלוסיה המבוגרת והעובדה שבני 60 ומעלה מהווים כיום כ-13% מכלל האנושות – שיעור שילך ויגדל בשנים הבאות.

עם זאת, ציינו מחברי הסריקה, מסיבות שונות, טכנולוגיות האבחון מתפתחות באפיקים שונים, ללא יד מכוונת וללא אינטגרציה של הנתונים השונים המתקבלים מהן. אינטגרציה שכזו היא תנאי לאופטימיזציה של האבחון, לטיוב הטיפול הרפואי ולמעקב אחרי המטופל גם בהמשך חייו. בהיעדרה של אינטגרציה שכזו, ולמרות ההתפתחויות שחלו בתחום האבחון הרפואי, במקרים רבים מבוצע האבחון מאוחר מאוד, מה שמקטין את יכולתה של המערכת הרפואית לטפל בהצלחה בבעיה. גם הרפואה המונעת, אחת הגישות החשובות בעולם הרפואה כיום, איננה מתקדמת במהירות הראויה.

הארכת החיים, המבורכת כשלעצמה, כתבו עוד פרופ' חאיק ועמיתיו, מעבירה את מרכז הכובד ממחלות חמורות, קצרות טווח ובנות ריפוי, שמקורן בגורמים חיצוניים כגון זיהומים ופציעות, למחלות כרוניות ארוכות טווח, חסרות מרפא, הפוגעות באיכות החיים לאורך זמן. כיום סובלים כמעט 45% מכלל האמריקאים ממחלות כרוניות, והצורך בניטור רציף ואינטגרטיבי של המטופלים הוא לכן חשוב במיוחד בהקשר הזה.

מערך חיישנים לאבחון רציף ומדויק, שפותח בהשראת הטבע. איור: ויקי קלופר וויידנפל (דוברות הטכניון)

זה הרקע למאמץ הרב המושקע בשנים האחרונות בקבוצת המחקר של פרופ' חאיק. בדיווח הנוכחי מציגים החוקרים בשיתוף פרופ' וויוי וו שעשה את הפוסט-דוקטורט שלו בהנחיית פרופ' חאיק, סקירה מעמיקה ונרחבת של החיישנים החדשניים שפותחו בהשראת הטבע ומספקים אבחון מהיר וזול ועם זאת בפולשנות מינימלית.

בסקירתם מציגים החוקרים מערכת מורכבת המנתחת, באמצעים טכנולוגיים ובהם תקשורת סלולרית, שימוש ב"ענן" ואנליטיקה של ביג דאטה, שורה של סמנים ביולוגיים שמקורם בנוזלי הגוף – דם, דמעות, הבל פה, זיעה, רוק, שתן, נוזל המוח והשדרה ועוד. היעד הכולל של פעילות מחקרית זו הוא פיתוח מערכי חישה היברידיים המשלבים טכנולוגיות חישה שונות. לשם כך דרוש שילוב של תחומי ידע שונים ובהם כימיה, אלקטרוניקה, ופיזיקה והוא אכן מתקיים בקבוצת המחקר של פרופ' חאיק.

פרופ' חאיק אמר: "עד היום, אמצעי האבחון האמינים ביותר היו אבחון רדיולוגי - למשל פיענוח צילומי רנטגן, MRI,יCT, יחד עם בדיקות מעבדה של דגימות שתן, דם ובדיקות מיקרוביולוגיות שונות. הבעיה היא שאלו שיטות בדיקה יקרות המצריכות מומחים שיפענח את הממצאים. ההתפתחות הטכנולוגית מאפשרת כיום להציג שיטות אוטומטיות זולות, מהירות ומדויקות יותר האוספות מגוון רחב מאוד של נתונים ומנתחות אותם.

"באמצעות אינטגרציה של היכולות הטכנולוגיות השונות אנו מציגים כלי מעקב זול, פשוט לשימוש ויעיל שיעניק למטפלים משוב מקיף ורציף על מצבו הבריאותי של הנבדק".

אחד התנאים החיוניים להשגתה של מטרה זו, הוסיף פרופ' חאיק, הוא פיתוחם של חיישנים רגישים ומדויקים במיוחד. ולכאן נכנסת גם מה שניתן להגדיר כהשראה מהטבע שסביבנו.

"במשך מיליארדי שנים פיתחה האבולוציה חיישנים מעולים ויעילים, המבוססים למשל על אינטראקציה בין אנזימים לבין קולטנים ועל מערכות יניקה כמו של יונק הדבש. אנחנו לא רק שאבנו השראה ממנגנוני טבע אלה, אלא יצרנו מערכות טובות יותר – כמובן באמצעים הנדסיים. לכל זה אנחנו מחברים טכנולוגיות מתחום הבינה המלאכותית, IoT ומחשוב ענן. השורה התחתונה היא מערכת מורכבת שתספק לגורם הרפואי הרלוונטי אבחון רציף מקיף ומדויק בזמן אמת והמלצות על טיפול מוקדם ואפקטיבי".

פרופ' חאיק עומד בראש המעבדה להתקנים מבוססי ננו-חומרים בפקולטה להנדסה כימית ובמכון לננו-טכנולוגיה בטכניון. עבודת המחקר שפורסמה עתה היא בתמיכת תכנית המסגרת 2020 של האיחוד האירופאי לקונסורציום בשם VOGAS ולקונסורציום A-PATCH.

נושאים קשורים:  ניטור,  אבחון,  פרופ' חוסאם חאיק,  ניטור לביש,  הטכניון,  טכנולוגיה רפואית,  חדשות
תגובות
אנונימי/ת
23.12.2019, 20:48

מדהים ! אכן לאדם יש הרבה מה ללמוד מבעלי החיים.

אנונימי/ת
24.12.2019, 07:49

חוץ ממילים מתפוצצות לא שמעתי שום דבר קונקרטי