ابداع سیستمی برای تشخیص زودهنگام کووید-۱۹

دکتر بابک شادگان، استادیار دپارتمان ارتوپدی و عضو هیات علمی دپارتمان مهندسی پزشکی دانشگاه بریتیش کلمبیا که رهبری این تیم تحقیقاتی را به عهده دارد، در گفت‌وگو با ایسنا خاطرنشان کرد: با توجه به اهمیت بسیار زیاد غربالگری دقیق و تشخیص زودرس بیماران آلوده به ویروس کرونا در پیشگیری از سرایت و درمان موثرتر بیماری، سیستم جدیدی را طراحی کرده‌ایم تا با بررسی تغییرات فیزیولوژیک مرتبط با کووید-۱۹ امکان تشخیص زودهنگام بیماری میسر شود. این سیستم با استفاده از مجموعه‌ای از بایو سنسورهای نوری پارامترهای متعدد مرتبط با کارکرد دستگاه تنفس و میزان اکسیژن بافتی بدن را اندازه گیری و مانیتور می‌کند.

وی ادامه داد: این سنسورها اطلاعات کسب شده را به یک نرم‌افزار با قابلیت هوش مصنوعی ارسال می‌کند و این نرم‌افزار با ترکیب و آنالیز اطلاعات دریافت شده اساس تشخیص و پایش بیماری را فراهم می‌کند.

شادگان، با تاکید بر اینکه این سنسور غیر تهاجمی است، خاطر نشان کرد: این سنسور بر روی پوست بدن در ناحیه سینه (Chest) قرار داده می‌شود و با ارسال امواج خود به داخل بافت‌های  بدن، داده‌های مورد نیاز را کسب می‌کند.

مجری طرح با بیان اینکه از زمان شیوع ویروس کرونا تاکنون علامت‌سوال‌های زیادی درباره جنبه‌های مختلف این بیماری وجود دارد، یادآور شد: محققان اما به این نتیجه رسیده‌اند که تشخیص و درمان زودهنگام بیماری کووید-۱۹ منجر به کاهش عوارض و میزان مرگ و میر در مبتلایان می‌شود. 

به گفته وی، نتایج مطالعات انجام شده حاکی از بالا بودن درصد مرگ‌ و میر در افرادی است که یا بیماری آنها دیر تشخیص داده شده و یا دیر به مراکز درمانی مراجعه کرده‌اند و این واقعیت نشانگر اهمیت غربالگری موثر گروه‌های در معرض خطر مانند سالمندان، افراد مبتلا به بیماری‌های مزمن و پرسنل بیمارستانی است.

شادگان با تاکید بر اینکه با استفاده از این متد امکان تشخیص بیماری در مراحل اولیه و پیش از بروز علایم اصلی میسر است، اظهار کرد: از این رو دسترسی به روش‌های تشخیص زودهنگام می‌تواند ما را در درمان بیماران مبتلا به ویروس کرونا یاری کند و این همان اصلی است که در طراحی این سیستم جدید در نظرگرفته شده است.

سیگنال‌هایی که مبنای تشخیصی قرار می‌گیرند

به گفته عضو هیات علمی دپارتمان مهندسی پزشکی دانشگاه بریتیش کلمبیا، عامل بیماری کووید-۱۹ ویروسی است که با ورود به سیستم تنفسی موجب تخریب بافت ریه می‌شود، در نتیجه میزان اکسیژن‌رسانی به بافت‌های بدن به تدریج کاهش یافته و بیمار دچار "دیسترس" تنفسی و آسیب بافت‌های مختلف بدن می‌شود.

شادگان با بیان اینکه در مراحل اولیه پیدایش بیماری ممکن است مبتلایان تا چند روز کاهش اولیه اکسیژن را تحمل کنند، بدون آنکه عوارض واضحی را نشان دهند، افزود: ولی با کاهش تدریجی میزان اکسیژن بافتی و اکسیژن جریان خون بدن مبتلایان، علائم بیماری بارز شده و سرعت سیر بیماری افزایش می‌یابد. از این رو، ردیابی حساس و دقیق تغییرات اکسیژن بافتی به تشخیص زودهنگام بیماری کمک می‌کند و همین اصل مبنای کاربرد بایوسنسور تشخیصی کووید-۱۹ قرار گرفته است. در کنار تغییرات اکسیژن‌رسانی، سیستم ابداعی امکان پایش پارامترهای مرتبط با کارکرد عضلات تنفسی و تغییرات درجه حرارت مرکزی بدن را نیز دارد.

وی اضافه کرد: مجموعه داده‌های به دست آمده از سنسورهای سیستم به کامپیوتری که دارای نرم‌افزاری مجهز به هوش مصنوعی است، ارسال می‌شود تا پس از تجزیه و تحلیل پارامترها، نتایج تشخیصی و مانیتورینگ در غالب اعداد و نمودارهای مشخص و در زمان (Real-time) ارائه شوند. از دیگر مزایای این متد جدید تشخیصی، عدم نیاز به گرفتن نمونه از بدن انسان است؛ چرا که سنسورهای این سیستم با ارسال امواج نوری در فرکانس‌های مختلف از سطح بدن و تحلیل میزان جذب امواج نوری، پارامترهای مرتبط با تغییرات بیماری را رصد و ارزیابی می‌کند.

شادگان با بیان اینکه این تحقیقات در فاز شروع کارآزمایی‌های بالینی است، خاطر نشان کرد: به دنبال ساخت نمونه اولیه دستگاه، تلاش‌ها برای شروع کارآزمایی‌های بالینی این سیستم در مرکز "آیکورد" شهر ونکوور در حال تکمیل است.  

به گفته وی در فاز اول کارآزمایی‌های بالینی این دستگاه بر روی ۶۰ فرد سالم که به طور مصنوعی شرایط تنفسی مشابه بیماران کووید-۱۹ را تجربه می‌کنند، انجام می‌شود و سپس در فاز دوم این دستگاه بر روی ۶۰ بیمار مبتلا به کووید-۱۹ با درجات مختلف بیماری کاربردی خواهد شد.

ارزیابی روش‌های درمانی با سنسور امواج نوری

مدیر مرکز تحقیقات بایو فوتونیکس آیکورد، یکی دیگر از مزایای سنسور نوری تولیدشده را ارزیابی روش‌های درمانی دانست و در این باره گفت: این سیستم می‌تواند میزان پاسخ بیمار به دریافت روش‌های درمانی را نیز مشخص کند، به این صورت که اگر روش درمانی موثر باشد، این دستگاه می‌تواند تغییرات مثبت ایجاد شده در سطح اکسیژن بدن و کارکرد سیستم تنفسی بیمار تحت درمان را نشان دهد.

وی اضافه کرد: بر این اساس این دستگاه به غیر از غربالگری و تشخیص زودهنگام بیماری، در مانیتورینگ و پایش بیماران بستری نیز می‌تواند نقش موثری داشته باشد. تعیین بهترین زمان تکمیل پروتکل‌های درمانی و ترخیص بیماران تحت درمان از دیگر کاربردهای احتمالی این سیستم خواهد بود.