افزایش توسعه تجهیزات پزشکی علیه کووید-۱۹

همه‌گیری کووید-۱۹ ‏باعث ویرانی در سراسر جهان شده و می‌تواند در آینده حتی بدتر هم بشود. برای متخصصان مراقبت‌های بهداشتی در خطوط مقدم، داشتن ابزارهای پزشکی مناسب بخشی از ابزارهای آن‌ها برای کمک به درمان بیماران است. هر یک از این تجهیزات از تهویه‌های سنتی گرفته تا تجهیزات فراصوت تا ابزارهای جدیدتری مانند پوشیدنی‌های بیوحسگر، همگی به یک تکنولوژی مشترک وابسته اند: ابزارهای الکترونیکی

شرکت‌های طراحی و توسعه تجهیزات پزشکی تولید محصولات خود را به ویژه در مواجهه با این بیماری همه‌گیر افزایش داده‌اند. آن‌ها بر روی مجموعه‌ای از دستگاه‌های الکترونیکی حساب می‌کنند تا به فعال کردن طیف وسیعی از عملکردهای پیچیده کمک کنند. تولیدکنندگان ابزارآلات الکترونیک، به نوبه خود، زنجیره تامین را به حرکت در می‌آورند تا به مشتریان خود در رفع این نیازهای فوری کمک کنند. ​

در حالی که قابلیت‌هایی که در حال حاضر به لطف فن‌آوری‌های پزشکی امکان پذیر هستند، تاثیر گذار هستند، آن‌ها همچنین برای برجسته کردن این که این راه‌حل‌ها چگونه می‌توانند یک مدل شخصی تری از مراقبت‌های بهداشتی را ممکن سازند، عمل می‌کنند. ما در این مقاله پنج روش کلیدی را مورد بحث قرار می‌دهیم که در آن‌ها تکنولوژی‌های امروزی‌ای که شامل دستگاه‌های الکترونیکی در هسته خود هستند، می‌توانند روش ارائه خدمات درمانی را برای تسهیل نتایج بهتر تغییر دهند:

• افزایش مراقبت‌های پیشگیرانه و پیشگویانه
• تست‌های دقیق
• نظارت بر بیمار از راه دور
• درمان
• نظارت بعدی

تشخیص علائم کووید-۱۹ قبل از حاد شدن

شاخص‌های کلیدی‌ای که با بررسی علایم حیاتی کشف شده‌اند، مدت‌ زیادی است که سرنخ‌هایی را در مورد وجود بیماری فراهم می‌کنند. با این حال، برای بسیاری از شرایط، بررسی دوره‌ای در طول ویزیت پزشک به اندازه ثبت مداوم داده‌ها آشکار نیست. فشار خون را به عنوان یک مثال در نظر بگیرید. اندازه‌گیری فشار خون در حالت استراحت، و تکرار آن بصورت هر روزه در یک زمان مشخص، یک رویکرد شناخته‌شده بالینی است.

اما عواملی مانند فشار خون نهفته، زمانی که فشار خون در کلینیک نرمال است اما در خانه بالا می‌رود، از توانایی تشخیص دقیق این بیماری می‌کاهد. به همین دلیل است که نظارت مداوم و بی‌درنگ بر فشار خون، تصویر روشنتری از بیمار به دست می‌دهد. ارزیابی بیماران بدون علامت کووید-۱۹ نیز می‌تواند از پایش مداوم سود ببرد. نشانه‌هایی مبنی بر اینکه یک نفر ممکن است به کروناویروس مبتلا شده باشد عبارتند از:

• دمای بدن ۴ درجه فارنهایت (= ۲ درجه سلسیوس) بالاتر از حد معمول
• تعداد تنفس بالای ۳۰ نفس در دقیقه
• ضربان قلب بالای ۱۰۰ ضربان در دقیقه
• سطح اکسیژن خون کم‌تر از ۹۳%

استفاده از پوشیدنی‌هایی حسگری زیستی، ابزاری مناسب و غیر تهاجمی برای نظارت بر این شاخص‌ها و هشدار به بیماران و ارائه دهندگان خدمات درمانی فراهم می‌کند که بدانیم که آیا می توان شرایط آن‌ها را در خانه مدیریت کرد یا خیر.

با ویروس‌های تنفسی بسیار مسری مانند کووید-۱۹، داشتن توانایی ارزیابی شدت بیماری از راه دور یک بیمار می‌تواند به ارائه دهندگان خدمات بهداشتی و درمانی کمک کند تا موارد خود را در زمان مراقبت ارزیابی کنند. ​

شکل ۱: پوشیدنی های بیوحسگر که پارامترهای سلامتی مانند سطح اکسیژن خون را کنترل می‌کنند، می‌توانند به ارزیابی بیماران مبتلا به ویروس‌های تنفسی کمک کنند.

راه‌حل‌های سنسوری امروزی علایم حیاتی مختلفی از جمله دمای بدن، ضربان قلب، تغییر ضربان قلب، SpO2 (سطح اکسیژن خون) و نرخ تنفس را اندازه‌گیری می‌کنند. سپس الگوریتم‌های پیچیده‌ای این سیگنال‌ها را به بینش‌های ارزشمندی برای متخصصان پزشکی تبدیل می‌کنند. حسگر، مدیریت توان، و IC های مدیریت باتری که با مصرف توان پایین کار می‌کنند به افزایش عمر باتری محصول نهایی کمک می‌کنند، در حالی که آن‌هایی که بسیار یکپارچه هستند با محدودیت‌های فضایی پوشیدنی‌ها هماهنگند. ​

کلید امر دست آزمایش است

هنگامی که وضعیت یک نفر براساس شاخص‌ها مشکوک می‌شود، یک تست غربالگری می‌تواند وجود بیماری را تایید کند. برای کووید-۱۹، تست‌های موجود در حال حاضر، نمونه جمع‌آوری‌شده از طریق مخاط بینی و گلو را بررسی می‌کنند، و همچنین تست‌های خون برای تشخیص حضور پادتن‌ها انجام می‌شوند. ابزارهای الکترونیکی در تجهیزات تشخیصی‌ای مانند دستگاه‌های تشخیص ویروس و تجهیزات تحلیلی و آزمایشگاهی نقش دارند. برای پایش مداوم قند خون، IC های آنالوگ حسگر الکتروشیمیایی (‏AFE)‏ در تکه‌های پوشیدنی ترکیب می‌شوند. شاید ارزیابی این دستگاه‌های الکتروشیمیایی را برای تشخیص کروناویروس مفید دیدیم. ​

همچنین شاهد بکارگیری الگوریتم های هوش مصنوعی در تحلیل اسکن‌های CT و اشعه ایکس از قفسه‌سینه بیماران کووید-۱۹ برای تعیین احتمال ذات‌الریه و همچنین بررسی علائم کروناویروس جدید هستیم. نتایج به دلیل دقت متفاوتشان، با واکنش‌های متفاوتی استقبال شده‌اند، اما توسعه بیشتر در این زمینه در راه است، از جمله همکاری اخیر راه‌اندازی شده بین دانشگاه شیکاگو و آزمایشگاه ملی آرگون (Argonne National Laboratory). ​

نظارت از راه دور برای ارزیابی شدت بیماری کووید-۱۹

پس از تشخیص بیماری یا شرایط ویژه، بیمار به حالت درمان می‌رود. بیماران کووید-۱۹ یا ایزوله هستند و یا در موارد جدی‌تر در بیمارستان بستری می‌شوند. برای کسانی که در خانه ایزوله می‌شوند، نظارت مداوم بر علایم حیاتی می‌تواند مفید باشد. کروناویروس جدید رفتاری متفاوت و حتی غیرقابل‌پیش‌بینی‌ای از یک بیمار تا یک بیمار دیگر داشته‌است. نگهداری مداوم و منظم تغییرات دما، ضربان قلب و تنفس، و سطح اکسیژن خون از طریق یک دستگاه پوشیدنی می‌تواند راهی برای تعیین زمان نیاز احتمالی بیمار به بستری شدن در بیمارستان باشد. ​

تولید قطعات برای ابزارهای درمان

در حالی که هنوز درمانی برای کووید-۱۹ وجود ندارد، پزشکان و پرستاران اقدامات پیش‌گیری و کنترل عفونت را برای بیماران با مشکلات تنفسی با استفاده از ابزارهای تنفسی، به کار می‌گیرند. دستگاه‌های تنفس مصنوعی (ventilator)، که در موارد بسیار جدی به کار می‌روند، در تمام تلاش تنفس شرکت می‌کنند و ملزومات مکانیکی را برای حرکت اکسیژن به ریه‌ها و خروج دی‌اکسید کربن فراهم می‌کنند. این دستگاه‌ها در طول این همه‌گیری، افزایش تقاضای شدیدی داشته اند. در پاسخ، تولید کنندگان وسایل الکترونیک در حال تلاش برای تولید اجزایی هستند که نقش اساسی در تهویه کننده‌ها ایفا می‌کنند، مانند:

• باتری‌ها و ICهای مدیریت انرژی
• تقویت‌کننده‌ها ​
• مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال (‏ADCها)‏
• ​مبدل‌های دیجیتال به آنالوگ (‏DACها)
• ​‏مبدل‌های ترموکوپل به دیجیتال
• ​ کدک (Codec) های صوتی
• ساعت زمان حقیقی (Real-time clock, RTC)
• میکروکنترلرها
• ICهای نظارتی
• ابزارهای تایید هویت امن

شکل ۲. ونتیلاتورها و بررسی کننده های دما در طول همه گیری کووید-۱۹ بسیار پرتقاضا شده اند.

نظارت مستمر بر شرایط مزمن

برای بسیاری از شرایط مزمن، برنامه پی‌گیری شامل نظارت بعدی است. این امر یک فرصت خوب دیگر برای استفاده از بیوحسگرهای پوشیدنی است. ردیاب‌های تناسب اندام و پوشیدنی‌ها در حال حاضر بر ضربان قلب، تغییرات ضربان قلب و تعداد تنفس نظارت دارند. تغییرات در این حسگرها می‌توانند آلودگی ویروسی را نشان دهند، بنابراین یک وسیله پوشیدنی که می‌تواند به طور منفعل و مداوم این داده‌ها را در طول یک دوره زمانی برداشت کند می‌تواند خود را به خوبی اثبات کند. ​

در برخی از موارد کووید-۱۹، بیماران آریتمی های قلبی نشان داده‌اند. وجود ضربان قلب نامنظم را می توان با یک الکتروکاردیوگرام (‏ECG)‏ تشخیص داد. برخی بیمارستان‌ها به جای چک استاندارد علایم حیاتی که معمولا توسط پرسنل پرستاری انجام می‌شود، در حال اجرای نظارت مداوم ECG بعلاوه اندازه‌گیری خودکار فشار خون و پایش اشباع اکسیژن هستند. هدف از این روش کاهش خطرات انتقال کروناویروس جدید به کارکنان مراقبت‌های بهداشتی و در عین حال حفظ تجهیزات حفاظت فردی (‏PPE) است. ICs های بیوسنسوری شکل موج ECG و اندازه‌گیری مقاومت زیستی (‏bioZ)‏ را با دقت درجه بالینی (clinical grade) ارائه می‌کنند. چنین IC هایی به اندازه کافی کوچک هستند که با پوشیدنی های ریز پزشکی، دستگاه‌های قرارگیرنده بر مچ دست، و مانیتورهای ضربان قلب تلفیق شوند تا بتوانند داده‌های پیوسته و فوری را برای ارزیابی بیمار فراهم کنند. ​

به سمت یک مدل شخصی‌تر از مراقبت‌های بهداشتی

استراتژی کنترل انتشار کووید-۱۹ شامل افزایش تعداد آزمایش‌ها و ردیابی تماس برای شناسایی کسانی است که ممکن است در معرض یک فرد مبتلا قرار گرفته باشند. بدون شک تکنولوژی نقش مهمی در این فرآیند دشوار ایفا خواهد کرد. در حال حاضر گوگل و اپل برای توسعه یک پلتفرم قرارداد گسترده هم‌کاری کرده‌اند که بر روی دستگاه‌های اندروید و آیفون ها کار می‌کند. این نرم‌افزار از بلوتوث برای شناسایی و هشدار افرادی استفاده می‌کنند که به فردی که آزمایش کووید-۱۹ مثبت داشته‌اند، نزدیک شده‌اند.

در تلاشی دیگر برای اشاره دقیق به شیوع کووید-۱۹ ، موسسه Scripps Research Translational Institute در حال انجام مطالعه‌ای درباره استفاده از پوشیدنی‌ها است. پلتفرم DETECT (‏مدیریت دیجیتال پی‌گیری درمان با روش کنترل سریع)‏ به کمک یک دستگاه پوشیدنی بر ضربان قلب کاربران نظارت می‌کند و همچنین آن‌ها را قادر می‌سازد تا علائمی مانند سرفه و تب را ثبت کنند. با تجزیه و تحلیل الگوها در یک منطقه مشخص، محققان می‌توانند تعیین کنند که آیا آن منطقه خاص ممکن است دچار شیوع شدید بیماری شده باشد یا نه. ​

بدون شک این همه‌گیری جهانی باعث تغییرات شدیدی در زندگی ما شده‌است. علاوه بر این، اینکه صنعت مراقبت بهداشتی، چگونه مراقبت را ارائه می‌دهد، احتمالا از تغییر امیدوارانه برای بهتر شدن مصون نخواهد بود. به عنوان مثال، با استفاده بیشتر از ابزارهای نظارت بر بیمار از راه دور، ارائه دهندگان خدمات بهداشتی (‏و همچنین بیماران)‏ می‌توانند بدون نیاز به ویزیت غیر ضروری به کلینیک، کنترل‌ دقیقتری روی شرایط خود داشته باشند. یک مدل مراقبت شخصی‌تر و غیرمتمرکز می‌تواند از این روش پدیدار شود. و دستگاه‌های الکترونیکی همچنان به ایفای نقش اساسی در توانمندسازی ابزارها و تجهیزات پزشکی مورد استفاده در کل طیف مراقبت از بیمار ادامه می‌دهند. ​

​پیشنهاد برای مطالعه : ARM واحد اینترنت اشیای خود را واگذار می‌کند