მელბურნის სამეფო ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის (RMIT) მკვლევართა გუნდმა რევოლუციური ტექნოლოგია შეიმუშავა: მათ შექმნეს ინოვაციური მოწყობილობა, რომელიც ჭრილობის შეხორცების პროცესს რეალურ დროში, უსადენოდ აკონტროლებს. ამ გამოგონებას აქვს პოტენციალი, ძირეულად შეცვალოს ჭრილობების მოვლის პრაქტიკა, მნიშვნელოვნად შეამციროს ინფექციების განვითარების რისკი და მილიონობით ადამიანის ცხოვრება გააუმჯობესოს.
დღესდღეობით, ქრონიკული ჭრილობების მართვა სერიოზული პრობლემაა მთელი მსოფლიოსთვის, რომელიც ჯანდაცვის სისტემებს ყოველწლიურად მილიარდობით დოლარი უჯდება. ტრადიციული მეთოდი, რომელიც სახვევების ხშირ მოხსნას გულისხმობს, არა მხოლოდ ზრდის ინფექციის განვითარების რისკს, არამედ აფერხებს შეხორცების პროცესს.
სწორედ ამ გამოწვევების საპასუხოდ შეიმუშავა RMIT-ის გუნდმა ჭკვიანი სენსორული სისტემა. ეს იაფი და მარტივი მოწყობილობა აკონტროლებს ანთების ნიშნებს, pH დონესა და ტემპერატურას, მონაცემებს კი Bluetooth-ის საშუალებით ექიმებს გადასცემს.
ამ დამაიმედებელ ინოვაციაზე, ტექნიკურ ნიუანსებსა და ტექნოლოგიის გლობალურ მნიშვნელობაზე ვესაუბრეთ კვლევის ავტორს დოქტორ პიტერ ფრენსის მეთიუ ელანგოს.
პიტერ ელანგო არის მეცნიერი, ინჟინერი და ინოვატორი ავსტრალიიდან, რომელსაც აქვს ათწლეულზე მეტი ინტერდისციპლინური გამოცდილება ნანოტექნოლოგიებში, ბიოტექნოლოგიებში, მასალათმცოდნეობასა და ელექტრონიკის ინჟინერიაში. ამჟამად ის არის მკვლევარი RMIT-ის საინჟინრო სკოლაში, სადაც ოპტიკური ინტეგრირებული სენსორების კვლევებს ხელმძღვანელობს. მისი მთავარი მიზანია MedTech-ის კომერციალიზაცია, რაც ფუნდამენტური სამეცნიერო მიღწევების პრაქტიკულ სამედიცინო მოწყობილობებად გარდაქმნას გულისხმობს.
ინტერვიუ დოქტორ პიტერ ფრენსის მეთიუ ელანგოსთან
რა გახდა თქვენი გუნდისთვის შთაგონების წყარო ქრონიკული ჭრილობების მონიტორინგისთვის განკუთვნილი მოწყობილობის შესამუშავებლად და როგორ გაჩნდა პირველადი იდეა?
ჩვენი შთაგონება უშუალოდ მომდინარეობდა ჯანდაცვის სექტორში არსებული კრიტიკული და მზარდი საჭიროებიდან. ჩვენ დავინახეთ ქრონიკული ჭრილობების მოვლის პროცესთან დაკავშირებული მნიშვნელოვანი გამოწვევები — ინფექციების განვითარების მაღალი რისკი სახვევების ხშირი გამოცვლისას, მკურნალობის დაგვიანება და უზარმაზარი ფინანსური ტვირთი როგორც პაციენტებზე, ასევე ჯანდაცვის სისტემებზე.
საწყისი კონცეფციის იდეა დაიბადა მარტივი კითხვით: „როგორ მოვიპოვოთ მნიშვნელოვანი მონაცემები ჭრილობაზე სახვევების ხშირი მოხსნის გარეშე?“. ასევე, ბოლო წლებში, ტარებადი მოწყობილობების (wearable technology) სწრაფი განვითარება იყო ჩვენი შთაგონების წყარო. ვიფიქრეთ, ამ გამოწვევის გადასაჭრელად ჩვენი გამოცდილება სენსორულ სისტემებში გამოგვეყენებინა.
საბოლოო ჯამში, შემუშავებული კონცეფცია გულისხმობდა ჭკვიანი, მოქნილი ბიოპლასტირის შექმნას, რომელიც შეასრულებდა მუდმივი მონიტორინგის ფუნქციას და უკაბელო არხებით მიაწვდიდა მკურნალ ექიმს ჭრილობის შესახებ ინფორმაციას.
როგორ აკვირდება მოწყობილობა რეალურ დროში ისეთ მაჩვენებლებს, როგორიცაა pH დონე, ტემპერატურა და ანთების განვითარების ნიშნები? რატომ არის ეს კონკრეტული ინდიკატორები გადამწყვეტი ჭრილობის შეხორცებისთვის?
მოწყობილობა უზრუნველყოფს რეალურ დროში მონიტორინგს ოთხი განსხვავებული სენსორის ერთ მოქნილ ჩიპზე ინტეგრირებით. ჩიპზე განთავსებული მიკროკონტროლერი უწყვეტად კითხულობს თითოეულ სენსორს, აფიქსირებს მონაცემებს ყოველ 30 წამში. ეს მონაცემები შემდეგ მყისიერად გადაიცემა Bluetooth-ის მეშვეობით სმარტფონის აპლიკაციაში.
ეს მარკერები იმიტომ ავარჩიეთ, რომ ჭრილობაზე სრულ და ზუსტ სურათს გვაძლევს.
ტემპერატურა შეხორცების კლასიკური ინდიკატორია: შეხორცებადი ჭრილობა ოდნავ თბილია, მაგრამ 38°C-ზე მაღალი ტემპერატურა ინფექციის ან ქსოვილის კვდომის (ნეკროზის) მანიშნებელია, ხოლო ტემპერატურის დაცემა სისხლის მიმოქცევის პრობლემაზე მიუთითებს. მეორე მნიშვნელოვანი მაჩვენებელია pH დონე. ჯანმრთელი კანისგან განსხვავებით, ქრონიკული ჭრილობა ხშირად ტუტოვანი ხდება და 7.4 ან უფრო მაღალი pH ინფექციის მკაფიო მარკერია. და ბოლოს, მონიტორინგდება ანთებითი ბიომარკერები (IL-6 და CRP), რომლებიც ორგანიზმის მოლეკულურ რეაქციას ასახავს. IL-6-ის მომატება ქრონიკული ინფექციის დაწყებაზე მიუთითებს, ხოლო CRP-ის (C-რეაქტიული ცილის) კონცენტრაცია გვაძლევს ზუსტ ბიოქიმიურ ინფორმაციას, მიმდინარეობს თუ არა შეხორცება ნორმალურად, თუ ინფექცია ვრცელდება.
როგორ შეედრება ეს სისტემა კლინიკური სიზუსტისა და სანდოობის თვალსაზრისით ჭრილობის შეფასების ამჟამინდელ სტანდარტულ მეთოდებს, რომლებიც საჭიროებს სახვევის მოხსნას?
ჩვენი სისტემა ბევრად უფრო ზუსტი და საიმედოა, რადგან კლინიცისტის სუბიექტური შეფასების ნაცვლად ობიექტურ, მონაცემებზე დაყრდნობილ მეთოდს ვიყენებთ.
ტრადიციული მეთოდით ექიმი ჭრილობას სახვევის მოხსნის შემდეგ, თვალით აფასებს. ეს შეფასება დამოკიდებულია პირად აზრზე და გვიჩვენებს მდგომარეობას მხოლოდ ერთ კონკრეტულ მომენტში. მაგალითად, ჭრილობა, რომელიც ორშაბათს კარგად გამოიყურება, შეიძლება სამშაბათს უკვე დაინფიცირდეს და ამას ექიმი მხოლოდ ოთხშაბათს, შემდეგი შემოწმებისას აღმოაჩენს.
ჩვენი მოწყობილობა, ამის საპირისპიროდ, ეყრდნობა ობიექტურ, რაოდენობრივ მონაცემებს: ის ზომავს სპეციფიკურ pH მაჩვენებელს, ტემპერატურასა და ბიომარკერების კონცენტრაციას ყოველ 30 წამში. ეს უწყვეტი მონიტორინგი კლინიცისტს საშუალებას აძლევს, დააფიქსიროს ნეგატიური ცვლილებები საათებით ან დღეებით ადრე, ვიდრე ეს ფიზიკური შემოწმების შემთხვევაში მოხდებოდა. გარდა ამისა, სახვევის მოხსნის საჭიროების აღმოფხვრით, მცირდება ახალი ბაქტერიული კონტამინაციის (ინფექციის შეტანის) რისკი, რაც უზრუნველყოფს უფრო სტაბილურ გარემოს ჭრილობის ბუნებრივი პროგრესისა და შეხორცებისთვის.
რატომ შეირჩა Bluetooth მონაცემთა გადაცემის მეთოდად, და როგორ უზრუნველყოფს სისტემა პაციენტის მონაცემების უსაფრთხოებას?
ჩვენ ავირჩიეთ Bluetooth Low Energy (BLE) რამდენიმე პრაქტიკული მიზეზით, რაც მნიშვნელოვანია მცირე სამედიცინო მოწყობილობისთვის. პირველი, მას ძალიან ცოტა ენერგია სჭირდება, რაც აუცილებელია ბატარეაზე მომუშავე სენსორისთვის. მეორე, ეს ტექნოლოგია ინტეგრირებულია თითქმის ყველა სმარტფონში. ეს ნიშნავს, რომ მომხმარებელს არ სჭირდება დამატებითი აპარატურა, რაც სისტემას ადვილად ხელმისაწვდომს ხდის.
რაც შეეხება მონაცემთა დაცვას, ეს ჩვენი მთავარი პრიორიტეტია. მიუხედავად იმისა, რომ საწყის ეტაპზე ფუნქციონალურობაზე ვმუშაობდით, კომერციული ვერსია უსაფრთხოების ძლიერ პროტოკოლებს მოიცავს. მონაცემთა დაცვა მოხდება BLE-ში ჩაშენებული დაშიფვრის სტანდარტებით, როგორიცაა AES-CCM, რათა დაცული იყოს კავშირი სენსორსა და სმარტფონს შორის. გარდა ამისა, სმარტფონის აპლიკაცია ისე იქნება დაპროექტებული, რომ ღრუბლოვან სერვერზე გაგზავნილი ნებისმიერი ინფორმაცია გადაიცეს დაშიფრული არხებით (მაგალითად, HTTPS-ით). ეს უზრუნველყოფს პაციენტის კონფიდენციალურობას
ტესტირების დროს, როგორ გაუმკლავდით იმ გამოწვევას, რომ სენსორი ყოფილიყო საკმარისად მოქნილი, რათა მორგებოდა არასტანდარტულ ზედაპირებს, როგორიცაა ადამიანის კანი?
სენსორის დიზაინი თავიდანვე ცენტრალური კონსტრუქციული გამოწვევა იყო, რადგან მონაცემთა სიზუსტისთვის აუცილებელია სენსორებმა შეინარჩუნონ მუდმივი და მჭიდრო კონტაქტი ჭრილობის არესთან.
ამ გამოწვევას ჩვენ ორი ძირითადი გზით ვუპასუხეთ: ჯერ ერთი, ფრთხილად შევარჩიეთ სუბსტრატის მასალები სენსორისთვის, რათა მიგვეღო მასალა, რომელიც იქნებოდა არა მხოლოდ ბიოთავსებადი და კანთან კონტაქტისთვის უსაფრთხო, არამედ ექნებოდა შესაბამისი მექანიკური თვისებები — საკმარისად მოქნილი მოსახვევად და მრუდე ფორმებზე მორგებისთვის (კანზე დაძაბულობის შექმნის გარეშე), თუმცა ამავდროულად საკმარისად გამძლე, რომ დაეცვა ჩაშენებული ელექტრონიკა.
მეორე, ჩვენ შევქმენით ელექტრონული კომპონენტები და გამტარი ბილიკები ისე, რომ მათ გაეძლოთ მექანიკური დატვირთვისთვის. ეს გულისხმობდა მიკროსქემების ისეთ განლაგებას, რომელიც მინიმუმამდე დაჰყავს დაძაბულობას მოხრის დროს და უზრუნველყოფს, რომ თავად სენსორული ელემენტები საიმედოდ ფუნქციონირებდნენ მოხრის შემთხვევაშიც კი. ჩვენს ტესტებში დადასტურდა, რომ მოწყობილობა “მჭიდროდ ერგება ადამიანის კანის მრუდხაზოვან (კურვილურ) ბუნებას”, რაც უზრუნველყოფს მონაცემთა მაღალი ხარისხის და საიმედო შეგროვებას.
იმის გათვალისწინებით, რომ მოწყობილობის საწარმოო ღირებულება $5-ზე ნაკლებია, როგორია თქვენი ხედვა ამ ტექნოლოგიის გლობალური მასშტაბირების შესახებ, განსაკუთრებით განვითარებად ჯანდაცვის სისტემების მქონე ქვეყნებში?
ჩვენი მთავარი მიზანია, ეს ტექნოლოგია ყველასთვის ხელმისაწვდომი გახდეს. ამ მიზნის მისაღწევად მთავარი გასაღები არის პროდუქტის $5-ზე ნაკლები თვითღირებულება, რაც შესაძლებლობას გვაძლევს, მოწყობილობა გლობალურად გავავრცელოთ. სენსორი ისე შევქმენით, რომ მისი დამზადება ჩვეულებრივ ქარხნებში იყოს შესაძლებელი, ძვირი, სპეციალური დანადგარების გარეშე.
მსოფლიო ბაზარზე გასასვლელად და ჩვენი ტექნოლოგიის ფართოდ გავრცელებისთვის, ჩვენ ვითანამშრომლებთ როგორც მსხვილ მწარმოებლებთან, რომლებსაც აქვთ მოწყობილობების დიდი რაოდენობით დამზადების გამოცდილება, ისე ჯანდაცვის სექტორის წარმომადგენლებთან. განვითარებად ქვეყნებში შესასვლელად, ვითანამშრომლებთ საერთაშორისო ჯანდაცვის ორგანიზაციებთან, არასამთავრობო ორგანიზაციებსა და ადგილობრივ სამინისტროებთან.
როგორ ფიქრობთ, არის თუ არა ეს ინოვაცია განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი ისეთი განვითარებადი ქვეყნებისთვის, როგორიცაა საქართველო, სადაც მოწინავე ტექნოლოგიები ნაკლებად ხელმისაწვდომია?
რა თქმა უნდა. მეტიც, მისი დადებითი ეფექტი შესაძლოა ყველაზე თვალსაჩინო სწორედ საქართველოს მსგავს ჯანდაცვის სისტემის მქონე ქვეყნებში იყოს. მრავალ განვითარებად რეგიონში ექიმების დეფიციტია, პაციენტებს კი ხშირად უხდებათ შორი მანძილის დაფარვა პროფესიონალური სამედიცინო შემოწმებისთვის, რაც დიდ ხარჯებთან არის დაკავშირებული და ხშირად გადაულახავ ბარიერად იქცევა.
გეგმავთ თუ არა, გააფართოვოთ თქვენი ტექნოლოგიის შესაძლებლოები იმგვარად, რომ ის აღარ იყოს მხოლოდ ჭრილობების მონიტორინგისთვის განკუთვნილი მოწყობილობა?
უდავოდ. ეს ჩვენი საქმიანობის ერთ-ერთი ყველაზე შთამბეჭდავი ასპექტია. ჭრილობის მონიტორინგი მხოლოდ პირველი ნაბიჯია გაცილებით ფართო და მრავალმხრივი ტექნოლოგიის შექმნისკენ.
მოწყობილობის მთავარი ნაწილი ჩვენს მიერ დაპატენტებული, მაღალი რეზისტენტობის სილიკონის სენსორი — უკვე ეფექტურად ამოიცნობს სხვადასხვა დაავადებასთან დაკავშირებული ბიომარკერების ფართო სპექტრს. ვინაიდან სისტემა არის იაფი, პორტატული და უკავშირდება სმარტფონს, ის იდეალური სადიაგნოსტიკო საშუალებაა. სენსორის მისადაგება სხვადასხვა სპეციფიკურ ბიომარკერზე საშუალებას მოგვცემს, ტექნოლოგია ადაპტირებული იყოს შემდეი მიმართულებებში: ინფექციური დაავადებების სკრინინგი; კვებითი დეფიციტის მონიტორინგი; ქრონიკული მდგომარეობების მართვა, როგორიცაა დიაბეტი ან თირკმლის დაავადება.
რა სახის პარტნიორობას — აკადემიურს, სამთავრობოს თუ ინდუსტრიულს — ეძებთ ამჟამად ამ ინოვაციის შემდგომი განვითარების, ტესტირებისა და გლობალური დანერგვისთვის?
ჩვენი ტექნოლოგიის გლობალურ ბაზარზე გასატანად, სამივე სექტორთან თანამშრომლობა აუცილებელია. ამიტომ, ჩვენ ვმოქმედებთ თანმიმდევრული პარტნიორობის სტრატეგიით, რომელიც უზრუნველყოფს ინოვაციის ლაბორატორიიდან გლობალურ სტანდარტად გადაქცევას.
უპირველესი მიზანია სამედიცინო მოწყობილობების მწარმოებელთან პარტნიორობა წარმოების გასაზრდელად, რეგულაციების (FDA/CE) დაძლევისა და გლობალური მიწოდების ქსელების სამართავად. ამის კარგი მაგალითია ჩვენი წინა წარმატებული თანამშრომლობა “Lubdub Technologies”-თან.
ამავდროულად, კრიტიკულად მნიშვნელოვანია პარტნიორობა სამთავრობო და არასამთავრობო ორგანიზაციებთან (NGO). ისინი გადამწყვეტ როლს შეასრულებენ ტექნოლოგიის დანერგვისთვის საჭირო დაფინანსების მოპოვებაში, საზოგადოებრივ ჯანდაცვის სისტემებში ინტეგრაციასა და თანაბარი ხელმისაწვდომობის უზრუნველყოფაში, განსაკუთრებით იქ, სადაც ყველაზე მეტადაა საჭირო.
და ბოლოს, ჩვენ აქტიურად ვეძებთ თანამშრომლობას აკადემიურ პარტნიორებთან, რათა ჩატარდეს დამოუკიდებელი ვალიდაციის კვლევები, აღმოვაჩინოთ სენსორული პლატფორმისთვის ახალი აპლიკაციები და გავაფართოვოთ საზღვრები.
