پیشرفت‌های فناوری پزشکی در سال ۲۰۱۸، از کپسول هوشمند تا الگوریتم پیش‌بینی مرگ

فناوری پزشکی در سال گذشته شاهد پیشرفت های گسترده‌ای بود و امروزه ربات ها، الگوریتم های هوش مصنوعی و پهپادهای دارو رسان راه خود را به حوزه بهداشت و درمان نیز باز کرده اند.

لزوم آزمایش همه جانبه روش های جدید پیش از پیاده سازی آنها روی بیماران باعث شده موج تکنولوژی های جدید با تاخیر به حوزه درمان برسد؛ با این حال اثبات ایمنی و کارایی هر فناوری جدیدی در پزشکی به معنی امیدهای تازه برای نجات جان بیماران در نقاط دور و نزدیک و فراهم کردن آسایش بیشتر برای بشر است. در ادامه به بررسی مهمترین پیشرفت های فناوری پزشکی در سال ۲۰۱۸ پرداخته ایم.

ویرایش ژن

۲۰۱۸ سال بسیار پرباری برای ویرایش ژن از طرق تکنیک کریسپر بود. محققان با انجام آزمایشاتی روی مدل های حیوانی نشان دادند که با استفاده از این روش می توان اختلالاتی نظیر چاقی شدید، اوتیسم، دیستروفی ماهیچه‌ای دوشن (به اختصار DMD)، زوال عقل و حتی اعتیاد به کوکایین را درمان کرد.

قابلیت های ویرایش ژن آنقدر گسترده است که محققان بارها بر پایبندی به اخلاقیات در آزمایشاتی از این دست تاکید کرده اند. اخیرا محققی چینی مدعی شد که از طریق ویرایش ژن دو نوزاد را در برابر ویروس HIV ایمن ساخته اما این مساله از سوی جامعه پزشکی با واکنش منفی مواجه شد.

کمپانی Genomic Prediction نیز روشی برای انتخاب صفات جنین را ابداع کرده که هنوز در مراحل اولیه به سر می برد اما در آینده با استفاده از آن می توان جنینی با ویژگی های انتخابی نظیر هوش بالا را انتخاب کرد

بافت ها و ارگان های بیومهندسی شده

علی رغم پیشرفت های چشمگیر در زمینه پیوند اعضا، این حوزه همچنان با کمبود شدید عضو مناسب پیوند دست و پنجه نرم می کند. یکی از راه حل های بالقوه برای غلبه بر این مشکل رشد اندام های جدید در محیط آزمایشگاهی است.

فناوری پزشکی هنوز به سطح تولید کامل اندام های انسانی نرسیده اما طی سال گذشته قدم های مهمی در این زمینه برداشته شد و محققان با تمرکز بر زیست چاپ سه بعدی اندام های مختلفی را برای حیوانات و انسان ها چاپ کردند که از این میان می توان به کشت موفق بافت قلب، مری و ریه اشاره کرد.

کشت کامل بافت مِری توسط تیمی از محققان مرکز سلول های بنیادی «سینسیناتی» و با استفاده از سلول های بنیادی این اندام در آزمایشگاه صورت گرفت. از مزایای این روش می توان به امکان تولید بافت های شخصی سازی شده برای کاشت در بدن بیماران و مطابق با نیاز آنها اشاره کرد.

محققان «دانشکده پزشکی دانشگاه تگزاس» نیز با موفقیت ریه های بیومهندسی شده آزمایشگاهی را به خوک های بالغ پیوند زده اند. این ارگان از طریق ایجاد داربست ریه از اندام های حیوانات دیگر تولید شده و پس از پیوند آن در تنفس خوک ها هیچ مشکلی مشاهده نشده است.

قرص های هوشمند

در عصری که از موبایل و ماشین گرفته تا خانه ها در حال هوشمند شدن هستند چرا قرص ها به این قافله ملحق نشوند؟

گروهی از محققین دانشگاه RMIT در ملبورن استرالیا موفق به توسعه کپسول هوشمندی شده اند که به موبایل متصل شده و داده های مختلفی را از دستگاه گوارش جمع آوری می کند. این کپسول پس از بلعیده شدن توسط بیمار (یا کاربر!) وارد روده شده و با تجزیه و تحلیل گازها اطلاعاتی را درباره غذا، محیط و غیره به اپلیکیشن ویژه ای در گوشی ارسال می کند.

از این کپسول می توان برای تشخیص بیماری هایی نظیر سندرم روده تحریک‌ پذیر یا آی‌بی‌اِس (IBS)، بیماری‌های التهابی روده و حتی موارد کشنده از قبیل سرطان روده استفاده کرد. محققان با آزمایش کپسول روی ۲۶ داوطلب کارایی و ایمنی آن را ثابت کرده اند.

استارتاپ «لیندرا» نیز قرصی را تهیه کرده که با بهره گیری از ۶ بازوی تجزیه ‌پذیر کاربران را از مصرف دارو در ساعت های مشخص بی نیاز می کند. این قرص راس ساعت های از پیش تعیین شده دوز مشخصی از دارو را در بدن بیمار آزاد می کند.

علاوه بر این محققان استرالیایی بازی مبتنی بر قرص هوشمند را طراحی کرده اند که کاربر را به تحرک بیشتر وا می دارد.

ربات های پزشکی

به لطف ارتقای فناوری پزشکی هوش و کارایی ربات ها در حوزه بهداشت و درمان پیوسته در حال بهبودی است. امسال جراحان مغز و اعصاب و متخصص‌های گوش و حلق و بینی دانشگاه پنسیلوانیا از اجرای نخستین جراحی ستون فقرات با کمک ربات خبر دادند. این فرایند پیچیده شامل استفاده از دو بازوی رباتیک برای برداشتن تومور از گردن یک بیمار ۲۷ ساله بوده است.

طی این عمل ۳ جراح زبردست ابزارهای جراحی را از طریق گردن وارد بدن بیمار کرده و در ستون فقرات برشی ایجاد کرده اند. در مرحله بعد بازوهای رباتیک برای برداشتن تومور از طریق دهان به کار برده شده اند. در نهایت با استفاده از استخوان مفصل ران و میله های اضافی برای پایداری بیشتر ستون گردن بازسازی شده است. دکتر «نیل مالهوترا» عضو این تیم جراحی به دو جنبه مهم استفاده از ربات ها اشاره می کند:

این ابزار به ما امکان درمان تومورهای پیچیده را می دهد و علاوه بر این آسیب کمتری را به بیماران وارد ساخته و فرایند درمانی آنها را تسریع می بخشد.

کمپانی Gaumard Scientific که در زمینه توسعه شبیه سازهای پزشکی سابقه ای ۸۰ ساله دارد اخیرا رباتی را توسعه داده که به آموزش پزشکی کودکان کمک شایانی خواهد کرد. این ربات انسان نما که HAL نام دارد، قابلیت‌های زیادی نظیر نفس کشیدن، گریه کردن، پمپاژ خون، ضربان قلب در آن تعبیه شده و می‌تواند حساسیت آلرژیک را شبیه سازی کند.

اسکنر جدید «اکسپلورر» دانشگاه «یو سی دیویس» آمریکا نیز برای نخستین بار قابلیت تصویربرداری سه بعدی از تمام بدن طی یک اسکن فوری را به ارمغان آورده. این دستگاه امکان مشاهده جزییاتی را در بدن می دهد که در اسکنرهای PET معمولی ثبت نمی شوند. علاوه بر این سرعت اسکن آن نسبت به مدل های معمولی ۴۰ برابر بیشتر  بوده و درعین حال میزان ارتعاشات نیز ده ها برابر کمتر است.

الگوریتمی که احتمال مرگ را پیش بینی می کند

فناوری پزشکی نه فقط در کمک به زنده ماندن افراد بلکه در پیش بینی زمان مرگ آنها نیز تبحر دارد. هرچند بعید به نظر می رسد که انسان با کنار گذاشتن پزشکان همنوعش تماما به هوش مصنوعی بدون شفقت روی بیاورد اما الگوریتم های هوش مصنوعی قابلیت های خود در پیش بینی آینده بیماران را نیز به رخ کشیده اند.

سازمان غذا و داروی آمریکا امسال الگوریتمی هوشمند را تایید کرد که قابلیت پیش بینی احتمال مرگ ناگهانی بیمار بر اساس وضعیت فعلی او را دارد.

این الگوریتم که Wave Clinical Platform نام دارد بر علائم حیاتی بیمار نظارت کرده و شش ساعت قبل از حمله قلبی یا نارسایی تنفسی هشدارهای لازم در مورد وقوع این رویدادها را صادر می کند. آنچه که این الگوریتم را تا این حد هوشمند کرده نه فقط نظارت بر علائم حیاتی متعدد بیمار بلکه تجزیه و تحلیل آنها نسبت به هم است.

برای مثال افزایش اندک نرخ تنفس مساله ای اورژانسی تلقی نمی شود اما اگر با افزایش جریان خون همراه باشد بسیار نگران کننده خواهد بود. آزمایش این الگوریتم روی تعدادی از بیماران مسن «مرکز پزشکی دانشگاه پیتزبورگ» نشان داد که احتمال مرگ غیرمنتظره در بیماران بهره مند از این سیستم نسبت به بیماران دیگر کمتر است.

پهپاد تحویل دارو

شاید هنوز تحویل مرسوله از طریق پهپاد چندان عمومی و در دسترس نباشد اما فعالان حوزه پزشکی طی سال گذشته در این راستا قدم های بزرگی برداشته است.

ماه گذشته دانشگاه مریلند با پیاده سازی طرحی ارسال ایمن اندام انسانی برای نجات جان افراد را مورد آزمایش قرار داد. محققان این مرکز طی مطالعه مذکور یک کلیه را در محفظه سرمایشی قرار داده و آنرا به پهپاد DJI M600 Pro متصل کردند تا از انتقال ایمن مطمئن شوند. در نهایت مشخص شد که میزان تنش های وارده به کلیه نسبت به انتقال آن از طریق هواپیمای با بال ثابت کمتر بوده است.

کمپانی Zipline هم از پهپادی سریع برای تحویل سرویس های پزشکی حیاتی نظیر خون رونمایی کرد. این شرکت در دو سال گذشته بارها خون را در موارد حیاتی به مناطق دورافتاده کشور رواندا رسانده و حالا در پی ارائه سرویس های مشابه در آمریکا است. پهپاد جدید این شرکت به عنوان سریع ترین دِرون تجاری تحویل محموله اجرای این ماموریت را کارآمدتر خواهد کرد.

آینده فناوری پزشکی

با توجه به توسعه سخت افزارهای قدرتمند، کامپیوترهای کوانتومی، پردازش ابری و ارتقای سریع هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی احتمالا در آینده نزدیک شاهد دستاوردهایی در فناوری پزشکی خواهیم بود که هرگز رویای آنها را هم نمی دیدیم.