علماء ومرضى يطورون تكنولوجيا طبية تجنب عمليات مؤلمة ومكلفة لا حاجة لها

إذا كنت تكره زيارة عيادات الأطباء المكلفة أو حتى غرف الطوارئ، فهناك بارقة أمل بتفادي هذه الزيارة كلياً. علماء أمريكيون يعملون على تطوير تكنولوجيا الأجهزة الطبية على أمل اكتشاف المشكلات الصحية واتِّقائها في مرحلة مُبكرة.

هذه الرغبة الشديدة في إيجاد حل لسبل الرعاية الصحية المعهودة تنبع من كلفتها العالية جداً في الولايات المتحدة الأمريكية، التي فتحت الباب لابتكار حلول وبدائل.

في هذا الصدد، قال غاري شابيرو، الرئيس التنفيذي لجمعية تكنولوجيا المستهلك الأمريكية ومؤلف كتاب Ninja Future: Secrets to Success in the New World of Innovation: «تلعب التكنولوجيا بصورة يومية دوراً ذا أهميةٍ أكبر في تشخيص الأمراض واتقائها. وقد بدأنا للتو هذه الرحلة نحو إحداث ثورة في الرعاية الصحية وتقليل عدد الزيارات للطبيب».

إنترنت الأشياء يعد بمستقبل طبي مختلف

من بين الاختراعات الحديثة ما يعتمد على الذكاء الاصطناعي وأجهزة الاستشعار، أو ما يُعرف باسم «إنترنت الأشياء» (IoT)، الذي يتيح الاتصال بين الأجهزة المختلفة لإنجاز عدد كبير من المهام المُبتكرة، بدءاً من اكتشاف مرض الزهايمر من نبرة الصوت، وحتى إطلاع مرضى سرطان الثدي، في الوقت الحقيقي، على ما إذا كان العلاج الكيميائي الذي يتلقونه يُجدي نفعاً.

يُفتِّش بعض المرضى عن الأجهزة الجديدة كما لو كانت ستُنقذ حياتهم. وبالنسبة للبعض، فهذا يحدث بالفعل.

التكنولوجيا الأولى: التشخيص الإلكتروني لتفادي قرارات علاجية خاطئة

إليك على سبيل المثال جيف برو، وهو خبيرٌ تقني في أفلام هوليوود، كان يقضي شهر العسل في المكسيك في عام 2016 عندما تمزَّق طحاله.

نُقِلَ بسرعةٍ إلى المستشفى في مدينة زيهواتانيجو ليُجري عملية استئصال الطحال.

وعند عودته إلى منزله في لوس أنجلوس كان الأطباء قد قدَّموا له تشخيصاً خاطئاً بإصابته بمرض الساركوما الوعائية، وهو أحد أشكال السرطان النادرة، وبدأ رحلةً مُرهقة من العلاج الكيميائي للتعامل مع المرض.

قال جيف، الذي كان عمره 34 عاماً حينها لصحيفة The New York Times: «أخبروني أنَّ لدي عاماً واحداً أحياه».

رفض جيف قبول التشخيص دون تفكيرٍ، وهرع بشكلٍ جنوني يُجري عمليات بحث على الإنترنت للحصول على أي بياناتٍ تتعلَّق بالأعراض التي ظهرت عليه، التي تضمَّنت درجة حرارة وصلت إلى 40.5 مئوية.

وراحَ يُرسل تقارير حالته المرضية إلى المستشفيات الرئيسية الأخرى في الولايات المتحدة، بهدف الحصول على آراء إضافية.

وبعد ذلك بشهرٍ واحد، أكَّد الأطباء وجود خطأ تشخيصي وقالوا إنَّه كان في الواقع مُصاباً بسرطان الغدد الليمفاوية (أو ما يُعرف باللمفومة اللاهودجكينية)، وهو مرضٌ يُمكن علاجه.

ولكن حينها، تضرَّر جهازه المناعي وكبده من جرَّاء العلاجات الكيميائية الخاطئة والخزات السبعة (أخذ عينات من خلايا الجسم أو الأنسجة لفحصها). وهو الآن بصدد إجراء عملية زرع كبد في مدينة بيتسبرغ.

عندما اكتشف جيف أن تشخيصه كان خاطئاً قرر أن يتدخل

يعزو جيف معظم التشخيص الخاطئ إلى أجهزة التصوير الإشعاعي التي عفا عليها الزمن، إلى جانب ضعف التواصل بين أخصائي الأشعة وأطباء الأورام.

وقال: «إنَّها مشكلةٌ جهازية شاملة».

وكذلك من بين الخزعات والتصوير المقطعي بالانبعاث البوزيتروني (أو ما يُعرف اختصاراً بـ PET)، وعمليات الفحص والأشعة، شرع جيف في محاولة اختبار وتغيير النظام.

إذ أخذ نظام التخزين الرقمي الذي طوره ويدعى OpenDrives، وهو النظام الذي جعله خبيراً تقنياً بارزاً في مجال الترفيه وصناعة الأفلام، حيث عَمِلَ على إنتاج أفلامٍ مثل «Gone Girl»، و «House of Cards»، و «Deadpool»، وقدَّمه إلى قطاع الرعاية الصحية.

من شأن هذا النظام تمكين المستشفيات من تخزين فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي والأشعة المقطعية عالية الدقة، إلى جانب الصور ثلاثية الأبعاد الأخرى الموجودة على شبكتها دون الاضطرار إلى تقليصها أو ضغطها.

وقال تشاد نولز، الرئيس التنفيذي لشركة OpenDrives، إنَّ معظم شبكات المستشفيات تضغط الصور المُخزَّنة، الأمر الذي قد يجعل الصور ضبابية، ورُبما تتسبَّب في خطأ الأطباء بشأن المعلومات.

إلى جانب هذا يُعتبر هذا النظام سريعاً؛ إذ يستغرق التصوير المقطعي خمس ثوانٍ في الوقت الحالي، مُقارنة بمدة الأربع دقائق التي كان يستغرقها في السابق لاسترجاعه من الشبكة، حسبما قال جيف.

التقنية الجديدة تسمح بمشاركة صور عالية الدقة بين الأطباء

كل هذه الإمكانات تُسهِّل وتسرِّع سحب العديد من الصور عالية الدقة –سابقاً وفي الوقت الحالي- من الشبكة، ومشاركتها مع أطباء الأورام وأخصائي الأشعة في أماكن مختلفة، على حد قوله.

ويُضيف جيف كذلك أدوات تعمل بالذكاء الاصطناعي للمساعدة في عملية التشخيص.

أصبحت عيادة ذا ستيدمان ومقرها ببلدة فيل بولاية كولورادو، وهي مستشفى بارزة في جراحة العظام، أولى المؤسسات الصحية التي تعمل بنظام OpenDrives، ولا تزال المحادثات جارية مع العديد من المؤسسات الأخرى، بحسب جيف.

التكنولوجيا الثانية: تحليل الصوت لاكتشاف أمراض نفسية وبدنية

تُعد تقنية تحليل الصوت، التي بإمكانها الكشف عن بعض الحالات المُتعلقة بالصحة النفسية والبدنية، مثل مرض الشريان التاجي، ومرض الزهايمر، وحتى حالة انقطاع التنفس أثناء النوم من خلال تحليل نبرة صوت شخص ما، من القطاعات الأخرى الواعدة التي يُحرز فيها تقدم.

إذ تعتمد تلك التقنية على الذكاء الاصطناعي لتقييم المئات من القياسات، المُتمثلة في حدَّة الصوت، والنبرة، والوقفات الكلامية، واختيار الكلمات، والتنفس، والكيفية التي يصف بها الشخص صورة ما، بهدف رصد المشكلات وتحديدها.

تحليل الصوت يساعد على التنبؤ بمرض الزهايمر

ومن جهته، قال ريتش روس، مدير قسم أبحاث الرعاية الصحية بشركة غارتنر المُختصة بالأبحاث والاستشارات: «يُمكن تقييم الطريقة التي نتحدَّث بها، والكلمات التي نتفوَّه بها، للكشف بدقةٍ عن قائمةٍ متزايدة من الحالات السريرية».

وتُعتبر مؤسسات مثل Sonde Health، ومختبرات Winterlight، وشركةBeyond Verbal، من بين الشركات التي تعمل على تطوير هذه التقنية.

وفي هذا الصدد، قال ليام كوفمان، الرئيس التنفيذي والشريك المؤسس لشركة Winterlight Labs، التي تُركز على كشف حالات الاضطراب المعرفي: «إننا ننظر في حوالي 540 قياساً مختلفاً».

وأضاف: «سَبَق ونشرنا عدداً من الدراسات في عامي 2015 و2016، التي خلصت إلى أنَّه بمقدورنا التنبؤ بمرض الزهايمر في الوقت المناسب بدرجة من الدقة تصل إلى 82%، واليوم ارتفعت النسبة لتُقارب 93%».

وكذلك تستخدم شركات تصنيع الأدوية مثل شركة Johnson & Johnson، وشركة Cortexyme، وشركة Alector تقنية تحليل الصوت المُقدمة من شركة Winterlight Lab في تجارب العقاقير، بحسب فوكمان، ولكن ثمَّة حاجة ماسَّة إلى إجراء المزيد من الأبحاث والاختبارات قبل أن تتوفر تلك التقنية للناس.

التكنولوجيا الثالثة: تطوُّر علم الأشعة باستخدام الذكاء الاصطناعي لكشف السرطان

يستخدم عدد مُتزايد من الباحثين تقنية الذكاء الاصطناعي لمساعدة أخصائي الأشعة في اتخاذ قرارات تشخيصية بدقةٍ أكبر، لا سيما في مجال سرطان الثدي.

إذ تُوفيت قرابة 41 ألف امرأةٍ من جرَّاء سرطان الثدي في الولايات المتحدة في عام 2018، وهناك فرصة لإصابة امرأة من بين كل 8 نساء بالمرض في حياتهن، وفقاً لجمعية السرطان الأمريكية.

وهكذا يُنظر إلى الكشف المبكر عن المرض باعتباره مفتاح النجاة.

ابتكرت كل من ريجينا بارزيلاي، الأستاذة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وعضو في مختبر علوم الحاسوب والذكاء الاصطناعي التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وكونستانس ليمان، رئيسة قسم تصوير الثدي في قسم الأشعة في مستشفى ماساتشوستس العام في بوسطن، نظام ذكاء اصطناعي لتحسين وتطوير التشخيص والكشف عن التقرحات والجروح التي تُظهرها عملية تصوير الثدي بالأشعة السينية.

ينفي الحاجة إلى الخزعات والعينات غير الضرورية

إنَّ أدوات التشخيص الحالية تجعل من الصعب تحديد ما إذا كانت تلك التقرحات المثيرة للشك شديدة الخطورة، حميدة أم خبيثة، وبخاصة إن كانت المريضة تُعاني من وجود أنسجة دهنية أو كثيفة في الثدي، حسبما قالت ريجينا، التي تُعتبر هي نفسها إحدى الناجيات من مرض سرطان الثدي؛ إذ جرى تشخيصها وعولجت في عام 2014.

وهو ما يُمكن أن يؤدي إلى نتائج إيجابية خاطئة، التي تقود بدورها إلى الخزعات وأخذ العينات غير الضرورية.

وأضافت كذلك أنَّ قُرابة 70% من تلك التقرحات تكون حميدة، و20% منها خبيثة، وتُمثل 10% منها خطورة شديدة بعد إجراء خزعة بالإبرة، غير أنَّه وُجدَ أنَّ 90% من تلك التقرحات «شديدة الخطورة» حميدة بعد حدوث الحراجة.

أو حتى إجراء عمليات جراحية مؤلمة ومكلفة لا داعي لها

قالت ريجينا: «يعني هذا أنَّه في كل عامٍ تخوض آلاف النساء جراحاتٍ مؤلمة ومُكلِّفة تُخلِّف ندوباً، غير أنَّها لم تكن ضرورية حتى».

يستخدم النظام الذي توصَّل إليه فريقها تقنية التعلُّم الآلي، للكشف عن أوجه الشبه بين ثدي المريضة وقاعدة بيانات تضم 70 ألف صورة معروفٌ مُسبقاً ما إذا كانت حميدة أم خبيثة.

وتتوقع أن تخضع تقنية الكشف المُبكر تلك، والتي تُستخدم في مستشفى ماساتشوستس العام، للاختبار فيما يتراوح بين 10 إلى 15 مستشفى آخر بحلول نهاية العام.

التكنولوجيا الرابعة: مسبار يراقب فاعلية العلاج الكيماوي مباشرة

وفي مختبر BOTLab المعني بالأبحاث الخاصة بالتقنيات البصرية في الطب الحيوي في جامعة بوسطن، ابتكر الباحثون مسباراً ملبوساً بإمكانه أن يرصد، في الوقت الحقيقي، ما إذا كان العلاج الكيميائي يُجدي نفعاً مع مرضى سرطان الثدي أم لا.

عادةً ما ينتظر المرضى أسابيع أو حتى شهوراً لمعرفة كفاءة العلاج، ويرجع السبب إلى أنَّ أشعة الرنين المغناطيسي مُكلفة للغاية إذا ما استخدمت بشكلٍ يومي أو أسبوعي، فضلاً عن كونها لا يُمكنها بشكلٍ خاص تتبُّع بعض العلاجات، إضافةً إلى عوامل أخرى، بحسب دارين روبلير، الأستاذ المساعد في الهندسة الطبية الحيوية في جامعة بوسطن ورئيس المختبر.

وقال روبلير: «ثمَّة مرضى خضغوا للعلاج الكيميائي لمدةٍ تتراوح ما بين ثلاثة إلى ستة أشهر دون أي فائدةٍ على الإطلاق، غير أنَّهم أصبحوا يُعانون من الآثار الجانبية الخطيرة كسقوط الشعر».

فإن لم يجدِ نفعاً يتوقف العلاج دون الحاجة لإرهاق المريض

يستخدم هذا الجهاز تقنية مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR)، وهي طريقة طيفية تستخدم المنطقة القريبة من الأشعة تحت الحمراء، لقياس هيموغلوبين الورم السرطاني، والأيض، ومستويات الماء والدهون بطريقة غير باضعة لتحديد ما إذا كان العلاج الكيميائي يُجدي نفعاً.

وفي حال لم يكن، حينها يُمكن ضبط وتعديل العلاجات أو إيقافها.

تعاونت جمعية السرطان الأمريكية في الآونة الأخيرة مع مختبرات «T3 Labs»التابعة للمركز العالمي للابتكار الطبي لاستثمار قيمة 100 مليون دولار أمريكي في المشروع بهدف المساعدة في جلب التكنولوجيا من المختبر إلى السوق التجاري.

ومن جهته، يتوقَّع روبلير البدء في اختبار الجهاز على مرضى سرطان الثدي في مركز بوسطن الطبي خلال الأشهر القليلة المُقبلة، ولكن التسويق لهذا الأمر من المحتمل أن يحدث بعد سنواتٍ عديدة.

التكنولوجيا الخامسة: «الرؤية بالأشعة السينية» حتى من خلال الجدران

ثمَّة تكنولوجيا أخرى واعدة يُطلق عليها معهد ماساتشوستس تقنية «الرؤية بالأشعة السينية -X-ray vision».

وهي ظاهرة عادةً ما يستغلها شخصيات الكتب الهزلية المُصورة أو العلماء المخبولون في أفلام الخيال العلمي، ولكن في هذه الحالة يُستخدم تقنية الإشارات اللاسلكية (Wi-Fi) والإشارات اللاسلكية لتمكين الرؤية خلال الجدران، لرصد حالة المرضى الذين يُعانون من اضطرابات الحركة أو المعرَّضون للسقوط.

وتُجري دينا خطابي، الأستاذة في معهد ماساتشوستس، وعضو مختبر علوم الحاسوب والذكاء الاصطناعي التابع للمعهد، اختبارات لنظام منزل ذكي لاسلكي يُعرف باسم Emerald.

يعتمد هذا النظام على تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي، وأجهزة الاستشعار، والإشارات اللاسلكية لتتبع حركات الشخص، وأطوار نومه، ونبضات القلب، والتنفس، ومشيته المميزة، ومقاييس أخرى –حتى عبر جدران المنزل- طالما كانت هناك شبكة Wi-Fi.

ببساطة، ترتد الإشارات اللاسلكية من جسم الشخص، وتُرسل الانعكاس على شاشة الجهاز –على هيئة أجسام على شكل عصا- والتي تمشي، وتجلس، وتتوقف، وتُحرك أطرافها تماماً كما يفعل الإنسان.

 

تراقب القلب والنفس والحركة لتعديل العلاج وفق الحالة

تهدف تلك التقنية إلى تسهيل جمع البيانات المُتعلقة بالصحة والحركة بطريقةٍ غير تطفلية لرصد بعض الحالات المرضية مثل مرض باركنسون، والتصلب المُتعدد، أو حتى توقف التنفس أثناء النوم، ليتسنَّى للأطباء تعديل العقاقير حسب الحاجة.

وكذلك بإمكانها الكشف عن الآثار الجانبية أو العقاقير الخاطئة عن طريق التغييرات في ضربات القلب أو التنفس، وغيرها من المقاييس، إلى جانب رصد حالات كبار السن المُعرَّضين للسقوط الذين يعيشون بمفردهم.

قالت دينا: «في الوقت الحالي، إن كنت تواجه مشكلةً في النوم وترغب في معرفة مقدار النوم العميق الذي تحصل عليه، ستذهب إلى مختبر فحص النوم، وسيُثبتون بدورهم أقطاب تخطيط الدماغ (E.E.G. electrodes) على رأسك، وبعض أجهزة الاستشعار الأخرى على جسمك، ومن ثمَّ يطلبون منك النوم بهذا الشكل».

ولكن باستخدام صندوق Wi-Fi «ذكي»، ستُجمع كل هذه البيانات دون الحاجة إلى أجهزة استشعار الجسم.

والمشكلة الحقيقية هي إقناع المجلات الطبية بنشر دراسات الذكاء الاصطناعي

تستخدم بعض شركات تصنيع الأدوية تقنية Emerald لقياس مستوى السلامة والفاعلية في أثناء إجراء اختبارات العقاقير، ولكنَّها ليست متاحة للعامة بعد.

ورغم أنَّ العديد من تلك التقنيات الجديدة أظهرت بالفعل نتائج مُبكرة واعدة، رُبما يستغرق الأمر سنواتٍ، إن حدث، ليصل بعضها إلى العامة.

يرى العلماء أنَّ مجرد إقناع المجلات الطبية بنشر دراسات الذكاء الاصطناعي تلك، أو حتى إقناع الوكالات بتمويلها، أمرٌ شاق، حسبما قالت ريجينا.

وترى أنَّ السبب هو أن الكثير منهم لا يملكون علماء حاسوب يعملون لصالحهم ممَّن يستوعبون التكنولوجيا.

وقالت: «إنَّهم ليسوا مُجهَّزين تماماً للاطلاع على مقترحات التعلُّم الآلي، لأن الغالبية العظمى منهم يشتغلون بمجالات أخرى كعلم الأحياء أو شيء آخر. أشعر بأنَّ عليَّ أن أُقاتل باستمرار».

واعتبرت ريجينا أنَّ التغيير يسير بخطىً بطيئة رغم ذلك، وبأن التكنولوجيا ستسود في نهاية المطاف.

وختمت: «إنَّ التكنولوجيا هي المستقبل بالتأكيد؛ بل إنَّها حتى تُشكِّل الحاضر. السؤال هو إلى أي مدى نعتمدها؟».