جهاز ذكي لتسريع عملية التئام الجروح
في أثناء فترة التئام الجرح، فإنه يمر بمراحل عديدة، تبدأ بالتجلط لوقف النزيف، ثم استجابة الجهاز المناعي، والتقرحات، والندبات.
يهدف جهاز "a-Heal" القابل للارتداء، والذي صممه مهندسون في جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز، إلى تحسين كل مرحلة من مراحل العملية.
يستخدم النظام كاميرا صغيرة وذكاءً اصطناعيًا لاكتشاف مرحلة الشفاء وتقديم علاج على شكل دواء أو مجال كهربائي.
يستجيب النظام لعملية الشفاء الفريدة للمريض، مقدمًا علاجًا شخصيًا.
تسهيل علاج الجروح
يُمكن لهذا الجهاز المحمول اللاسلكي أن يُسهّل علاج الجروح للمرضى في المناطق النائية أو ذوي الحركة المحدودة.
تُظهر النتائج السريرية الأولية، المنشورة في مجلة npj Biomedical Innovations، أن الجهاز يُسرّع عملية الشفاء بنجاح.
قام فريق من الباحثين بتصميم جهاز يجمع بين كاميرا وإلكترونيات حيوية وذكاء اصطناعي لتسريع التئام الجروح.
هذا التكامل في جهاز واحد يجعله "نظام حلقة مغلقة"، وهو من أوائل الأنظمة من نوعها لالتئام الجروح، على حد علم الباحثين.
كيفية عمل الجهاز
وقال الباحثون: "يستقبل نظامنا جميع الإشارات من الجسم، ومع التدخلات الخارجية، فإنه يعمل على تحسين تقدم الشفاء".
يستخدم الجهاز كاميرا مدمجة، طورها زميله الأستاذ المشارك في الهندسة الكهربائية والإلكترونية ميرسيا تيودوريسكو، ووُصفت في دراسة في علم أحياء الاتصالات، لالتقاط صور للجرح كل ساعتين.
تُدخل الصور في نموذج تعلم آلي (ML)، والذي يُطلق عليه الباحثون اسم "طبيب الذكاء الاصطناعي" الذي يعمل على جهاز كمبيوتر قريب.
قال الباحثون: "إنه في جوهره مجهرٌ في ضمادة، الصور الفردية لا تُخبرنا بالكثير، ولكن مع مرور الوقت، يُمكّن التصوير المُستمر الذكاء الاصطناعي من رصد الاتجاهات، ومراحل التئام الجروح، وتحديد المشكلات، واقتراح العلاجات".
يستخدم طبيب الذكاء الاصطناعي الصورة لتشخيص مرحلة الجرح، ويقارنها بالوضع المتوقع للجرح على طول خط زمني للشفاء الأمثل.
إذا أظهرت الصورة تأخرًا، يُطبّق نموذج التعلم الآلي علاجًا: إما دواءً يُقدّم عبر الإلكترونيات الحيوية، أو مجالًا كهربائيًا يُعزّز هجرة الخلايا نحو التئام الجرح.
العلاج الموضعي المُقدّم عبر الجهاز هو فلوكسيتين، وهو مثبط انتقائي لاسترداد السيروتونين.
يُنظّم مستويات السيروتونين في الجرح ويُحسّن التئامه بتقليل الالتهاب وزيادة التئام أنسجة الجرح.
تُعطى الجرعة، التي حُدّدت بناءً على دراسات ما قبل سريرية، لتحسين التئام الجرح، بواسطة مُشغّلات إلكترونية حيوية مُثبّتة على الجهاز.
كما يُولّد الجهاز مجالًا كهربائيًا مُحسّنًا لتحسين التئام الجرح.
يُحدد طبيب الذكاء الاصطناعي الجرعة المثلى للدواء المُقدم وشدّة المجال الكهربائي المُطبّق.
بعد تطبيق العلاج لفترة زمنية مُحددة، تلتقط الكاميرا صورة أخرى، وتبدأ العملية من جديد.
في أثناء الاستخدام، ينقل الجهاز صورًا وبيانات، مثل معدل الشفاء، إلى واجهة ويب آمنة، ليتمكن الطبيب من التدخل يدويًا وضبط العلاج حسب الحاجة.
يُثبّت الجهاز مباشرةً على ضمادة متوفرة تجاريًا لسهولة الاستخدام وأمان.
لتقييم إمكانية الاستخدام السريري، اختبر الباحثون الجهاز على نماذج جروح ما قبل السريرية.
في هذه الدراسات، سارت الجروح المعالجة بـ a-Heal في مسار شفاء أسرع بنحو 25% من الرعاية التقليدية.
تُبرز هذه النتائج إمكانات هذه التقنية ليس فقط في تسريع التئام الجروح الحادة ، بل أيضًا في تحفيز التئام الجروح المتوقفة في الجروح المزمنة.
