دستگاه های پزشکی پوشیدنی ، قابل کاشت و قابل مصرف می توانند مراقبت های بهداشتی شما را متحول کنند

چند سال پیش ، من در مورد این خبر شنیدم که بسیاری از افراد با بیماری مایعات اضافی در ریه ها در بیمارستان بستری می شوند. ورم ریویبشر این در بیماران مسن شایع است. ورم ریوی خطرناک است و می تواند منجر به مشکلات تنفسی و نارسایی ریه شود. از آنجا که این پتانسیل را دارد که به طور ناگهانی توسعه یابد ، می تواند یک اورژانس جدی پزشکی باشد.

من به عنوان یک محقق NIST که علاقه مند به استفاده از فناوری در مراقبت های بهداشتی است ، تعجب کردم: آیا راهی برای نظارت بر این وضعیت در خانه با یک دستگاه پوشیدنی ساده وجود دارد؟

به طور خاص ، من کنجکاو بودم که اگر مایع اضافی در ریه ها بر خصوصیات الکتریکی بافتهای ریه تأثیر بگذارد ، به گونه ای که می توان از طریق امواج فرکانس رادیویی با دستگاه پوشیدنی حس کرد. ایده این بود که یک جفت سنسور پوشیدنی را روی سینه و پشت بیمار قرار دهید. دستگاه ها به صورت بی سیم از طریق ریه ها وصل می شوند تا تغییر در میزان مایع را کنترل کنند.

اگر دستگاه شروع ورم ریوی را تشخیص دهد ، می تواند به بیمار یا مراقب آنها هشدار دهد که با یک متخصص پزشکی تماس بگیرد. این ابزار همچنین به طور بالقوه می تواند آن اطلاعات را مستقیماً از طریق تلفن هوشمند یا دستگاه دیگر به ارائه دهنده مراقبت های بهداشتی ارسال کند.

من با یک متخصص موسسه ملی بهداشت و درمان در مورد اینکه آیا چنین دستگاهی در عمل مفید خواهد بود ، مشورت کردم. وی تأیید کرد که از دو طریق خواهد بود. این دستگاه می تواند غربالگری منظم افراد مستعد ورم ریوی را فراهم کند. همچنین این یک ابزار مفید برای نظارت بر بیمارانی که از بیمارستان مرخص شده اند ، در هنگام بهبودی از این بیماری در خانه ، خواهد بود.

این ایده ساده منجر به یک پروژه تحقیقاتی جالب شد.

ایجاد مانیتور پوشیدنی

اولین کار ایجاد مدلهای محاسباتی ریه ها با سطوح مختلف مایع اضافی بود. مدل های مورد نیاز برای ضبط موثر تأثیر مایعات اضافی بر روی خصوصیات الکتریکی ریه ها.

چالش دیگری که در این فرآیند با آن روبرو شدیم گسترش مدلهای محاسباتی ما برای درج یک متغیر اضافی – تنفس. این مورد نیاز است زیرا مقدار هوا در ریه ها ، علاوه بر مایعات اضافی ، بر امواج فرکانس رادیویی تأثیر می گذارد. هوای موجود در ریه ها هنگام تنفس جاری می شود و جریان می یابد ، بنابراین مقدار متفاوت است. ما باید در مدل خود این موضوع را حساب کنیم.

همکار ما در دانشکده پزشکی دانشگاه دوک مدل های آناتومیکی را بر اساس داده های اسکن CT از تنفس بیماران ارائه داد. این اطلاعات به ما امکان ایجاد دنباله دیگری از مدلهای محاسباتی سه بعدی را می دهد. این مدل ها به ما کمک کردند تا تأثیر هوا را در هنگام استنشاق و بازدم بر روی خواص الکتریکی ریه ها ضبط کنیم.

با استفاده از این تحقیق ، امکان سنجی ایده اساسی را نشان دادیم. به عبارت دیگر ، یک فناوری پوشیدنی ساده و بی سیم می تواند تنوع مایعات موجود در ریه را کنترل کند و در صورت فراتر از سطح معینی ، بیمار یا پزشک را هشدار دهد.

در حالی که ما از پیشرفت خود تاکنون هیجان زده هستیم ، قبل از اینکه این فناوری برای پزشکان و بیماران در دسترس باشد ، هنوز کارهای زیادی باید انجام شود. پس از اتمام مطالعه جامع و ارزیابی عملکرد خود از مفهوم ، باید با شرکتی که علاقه مند به ساخت نمونه اولیه دستگاه است ، همکاری کنیم.

پس از آماده شدن نمونه اولیه ، سازنده برای آزمایش ایمنی و عملکرد محصول باید یک کارآزمایی بالینی انجام دهد. اغلب ، این فرایند منجر به تنظیم یا اصلاح نمونه اولیه می شود. مرحله نهایی تولید و فروش دستگاه خواهد بود.

بعد از شروع این پروژه ، از دیدگاه یکی از اعضای خانواده در مورد ورم ریوی اطلاعات بیشتری کسب کردم. مادر من دو قسمت از این شرایط داشت که یکی از آنها به کمک خدمات اضطراری نیاز داشت.

برخی از علائم شناخته شده از ورم ریوی شامل سرفه ، خس خس و تنگی نفس. با این حال ، برای بیماران سالخورده که ممکن است از سایر شرایط اساسی نیز رنج ببرند ، گاهی اوقات مشخص نیست که آیا این علائم ناشی از ورم ریوی است یا یک مسئله نامربوط.

فهمیدم که آیا علائم مادرم ورم ریوی است یا چیزی کمتر جدی است. من تصور می کنم برای سایر مراقبان نیز همین امر صادق است. بنابراین ، من امیدوارم که یک محصول پوشیدنی برای نظارت بر این بیماری به بیماران ، خانواده ها و پزشکان آنها کمک کند.

IoT به مطب پزشک شما می آید

شما ممکن است با اصطلاح اینترنت چیزها (IoT) آشنا باشید ، که به آن اشاره دارد دستگاه های “هوشمند” متصل ، مانند ترموستات های خانگی ، مانیتورهای کودک و جاروبرقی. اما IoT کاربردهای دیگری از جمله وسایل پزشکی پوشیدنی ، قابل مصرف یا کاشت را دارد.

به عنوان مثال ، پزشک می تواند با استفاده از روشی به نام آندوسکوپی ، معده و مری بیمار را بررسی کند. این شامل استفاده از یک لوله طولانی و انعطاف پذیر مجهز به دوربین است که از گلو بیمار عبور می کند تا به مری و معده برسد. این روش اکنون می تواند با یک دوربین بی سیم کوچک و در یک کپسول تعبیه شده باشد که شخص بلعیده است. کپسول سپس از طریق دستگاه گوارش حرکت می کند. دوربین تعبیه شده عکس های دوره ای می گیرد و آنها را به چندین گیرنده قرار می دهد که در کمربند اطراف شکم بیمار قرار دارند.

نمونه های دیگر استفاده از IoT در مراقبت های بهداشتی فن آوری های پوشیدنی مانند دستگاه های نظارت بر گلوکز است. این محصولات به طور معمول دارای یک یا چند سنسور هستند که داده های بیولوژیکی یا فیزیولوژیکی را از بدن کاربر اندازه گیری می کنند و سپس آن داده ها را به پزشک یا بیمار منتقل می کنند.

از آنجا که این محصولات رایج تر می شوند ، من معتقدم که آنها به مردم این امکان را می دهند تا نقش فعال تری در نظارت بر سلامت خود داشته باشند. با این حال ، پیشرفت های تکنولوژیکی بیشتر قبل از دستیابی به اتصال یکپارچه در مقیاس کامل برای دستگاه های بهداشتی IoT مورد نیاز است.

نقش NIST در IoT برای مراقبت های بهداشتی

یکی از چالش های اولیه در این زمینه این است که کارشناسان باید بهتر اندازه گیری کنند که چگونه سیگنال های بی سیم تولید شده توسط یک کاشت یا یک دستگاه پوشیدنی از طریق بدن حرکت می کنند. سیگنالهایی که اطلاعات فیزیولوژیکی بیمار را حمل می کنند باید به اندازه کافی قوی باشند تا یک مسیر ارتباطی قابل اعتماد با دستگاه دریافت کننده ایجاد کنند. در عین حال ، قدرت سیگنال برای حفظ ایمنی و جلوگیری از آسیب رساندن به بافت ها باید در محدوده مورد نیاز باقی بماند. گیرنده ممکن است در بدن ، روی سطح بدن یا خارج از آن قرار داشته باشد.

نکته دیگر عمر باتری محدود برای عملکرد این دستگاه ها است ، به خصوص که کوچکتر و پیشرفته تر می شوند. هر برنامه به طور معمول برای اندازه گیری بهتر و درک انتشار سیگنال بی سیم در داخل بدن به یک مدل محاسباتی دقیق و دقیق نیاز دارد.

به عنوان مثال ، در پروژه آندوسکوپی کپسول من قبلاً روی آن کار کردم ، ما یک مدل محاسباتی دقیق از دستگاه گوارش بدن ایجاد کردیم که امکان شبیه سازی قرص آندوسکوپی بی سیم را فراهم می کند. این مدل به ما کمک کرد تا در مورد چگونگی انتشار سیگنال بی سیم از قرص در موقعیت های مختلف داخل دستگاه دستگاه گوارش به سطح شکم برسد.

مدلهای ریاضی که از اندازه گیری های گسترده توسعه داده ایم ، به NIST کمک می کند تا استاندارد سازی را تسهیل کند. بنابراین ، انجام تحقیقاتی که می تواند به استانداردهای آینده برای این دستگاه ها کمک کند ، هیجان انگیز است. در صورت اتخاذ توسط صنعت مراقبت های بهداشتی ، استانداردها می توانند به دسترسی گسترده این دستگاه ها کمک کنند. در حالت ایده آل ، پروتکل های ارتباطی مبتنی بر استاندارد به این دستگاه ها اجازه می دهد تا با هم کار کنند و مصرف کنندگان را قادر می سازد تا بر اساس نیازهای مراقبت های بهداشتی شخصی خود بهترین محصولات را انتخاب کنند.

بهبود کیفیت زندگی از طریق مراقبت های بهداشتی متصل

پیشینه فنی من در شبکه و تئوری اطلاعات است. من به یاد دارم که در اوایل دهه 2000 هنگام حضور در جلسه استاندارد برای شبکه های تخصصی بی سیم ، موضوع کلی IoT در مراقبت های بهداشتی را به دست آوردم. در آن زمان ، من متوجه شدم که یک گروه مطالعه کوچک در مورد استاندارد سازی پروتکل های ارتباطات و شبکه سازی برای پوشیدنی ها و ایمپلنت ها ، که به آن شبکه های بدن نیز گفته می شود ، بحث کردم. در آن زمان تعداد زیادی از مردم ایالات متحده در این زمینه کار نمی کردند ، اما من پتانسیل زیادی برای این دستگاه ها برای بهبود سلامت و کیفیت زندگی افراد دیدم. من از آن زمان می خواستم درگیر شوم و در این زمینه تحقیقاتی کار کرده ام.

اگر دانشمند هستید و می خواهید به مردم کمک کنید ، هیچ مشکلی برای تحقیق در این زمینه وجود ندارد. من عاشق کار بر روی موضوعات و پروژه هایی هستم که می تواند زندگی و سلامت افراد را بهبود بخشد ، و من مشتاقانه منتظر پیشرفت های هیجان انگیز در این تحقیق در سالهای آینده هستم.