لاصقة جلدية تتنبأ بالسكتات الدماغية والأزمات القلبية

طوَّر المهندسون في جامعة كاليفورنيا سان دييغو، لاصقة ناعمة ومطاطة تعمل بالموجات فوق الصوتية ويمكن ارتداؤها على الجلد؛ لمراقبة تدفق الدم عبر الشرايين والأوردة الرئيسة في جسم الإنسان.

وتُعد معرفة مدى سرعة ومقدار تدفق الدم عبر الأوعية الدموية للمريض أمراً مهماً للغاية؛ إذ يمكن أن يساعد الأطباء في تشخيص مختلف أمراض القلب والأوعية الدموية، والتنبؤ بالعديد منها، بما في ذلك الجلطات الدموية ومشاكل صمَّام القلب وضعف الدورة الدموية في الأطراف أو انسداد الشرايين المؤدي للسكتات الدماغية أو الأزمات القلبية.

موجات فوق صوتية

وصُمِّمت اللاصقة الجديدة في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو، ويمكنها مراقبة تدفق الدم باستمرار -بالإضافة إلى ضغط الدم ووظيفة القلب- وفي الوقت الفعلي.

وسيسهم ارتداء مثل هذا الجهاز الدقيق في تسهيل التعرف على مشاكل القلب والأوعية الدموية في وقت مبكر.

ويمكن ارتداء اللاصقة على العنق أو الصدر. وما يميزها هو أنها تستطيع استشعار وقياس إشارات القلب والأوعية الدموية بعمق 14 سنتيمتراً داخل الجسم بطريقة غير جراحية ودقة عالية.

كما يمكن لهذا النوع من الأجهزة القابلة للارتداء أن يقدم صورة أكثر شمولاً ودقة لما يحدث في الأنسجة العميقة والأعضاء الحيوية مثل القلب والدماغ، وكل ذلك عبر لصقها على سطح الجلد.

تحدي كبير

واستشعار الإشارات من عمق الجسم يمثل تحدياً كبيراً للإلكترونيات القابلة للارتداء، لذا صمَّم الباحثون الجهاز القابل للارتداء لاستشعار تلك الإشارات الحيوية، وهو أمر يُمكن أن يوفر رؤى جديدة في مجال الرعاية الصحية.

ويمكن إمالة حزمة الموجات فوق الصوتية بزوايا مختلفة وتوجيهها إلى مناطق في الجسم تبتعد عن مسار اللاصقة؛ وهو المكان التي يقع أسفل موضع لصقها.

وتعتبر تلك الميزة هي الأولى في مجال الأجهزة القابلة للارتداء؛ إذ إن المستشعرات القابلة للارتداء الموجودة عادة تراقب فقط المناطق الموجودة أسفلها مباشرة، إما إذا أراد المستخدم استشعار الإشارات في موضع مختلف، فعليه نقل المستشعر إلى هذا الموقع.

مصفوفة مرحلية

تتكون اللاصقة من طبقة رقيقة من البوليمر المرن والمطاطي الذي يلتصق بالجلد. ويوجد على الرقعة مجموعة من محولات طاقة الموجات فوق الصوتية ويتم التحكم في كل منها بشكل فردي بواسطة جهاز كمبيوتر - يُعرف هذا النوع من المصفوفات باسم مجموعة الموجات فوق الصوتية المرحلية وهو جزء أساسي من التقنية لأنه يمنح اللاصقة القدرة على التعمق أكثر فأكثر.

تقدم المصفوفة المرحلية وضعين رئيسيين للتشغيل. في الوضع الأول، يمكن مزامنة جميع المحولات لبث الموجات فوق الصوتية معاً، ما ينتج عنه شعاع الموجات فوق الصوتية عالي الكثافة الذي يركز على بقعة واحدة بعمق 14 سنتيمتراً في الجسم.

أما في الوضع الآخر، فيمكن برمجة المحولات للإرسال خارج المزامنة، مما ينتج حزماً من الموجات فوق الصوتية يمكن توجيهها إلى زوايا مختلفة، وهو ما يمنح الجهاز إمكانيات متعددة تشمل مراقبة الأعضاء المركزية بالإضافة إلى قياس تدفق الدم بدقة عالية؛ على حد ما يقول الباحثون.

تسجيل مرئي

تتكون المصفوفة المرحلية من شبكة 12×12 تُمثل محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية. وعندما تتدفق الكهرباء عبر المحولات، فإنها تهتز وتصدر موجات فوق صوتية تنتقل عبر الجلد إلى عمق الجسم.

وحين تخترق الموجات فوق الصوتية وعاءً دموياً رئيسياً، فإنها تواجه حركة من خلايا الدم الحمراء المتدفقة في الداخل. تغير هذه الحركة من الكيفية التي ترتد بها الموجات فوق الصوتية إلى اللاصقة، وهو تأثير يُعرف باسم تحول تردد دوبلر، والذي يتم استخدامه على نطاق واسع في أجهزة التصوير بالموجات الصوتية (دوبلر) كبيرة الحجم والتي تتواجد حصراً في العيادات والمستشفيات.

يتم التقاط هذا التحول في الإشارات المنعكسة بواسطة اللاصقة، ويستخدم لإنشاء تسجيل مرئي لتدفق الدم. يمكن أيضاً استخدام هذه الآلية نفسها لإنشاء صور متحركة لجدران القلب.

بالنسبة للعديد من الأشخاص، لا يتم قياس تدفق الدم أثناء زيارة الطبيب المنتظمة. عادة ما يتم تقييمه بعد أن يظهر المريض بعض علامات مشاكل القلب والأوعية الدموية، أو إذا كان المريض معرضاً لخطر كبير.

حل المشكلات

يمكن أن يستغرق فحص تدفق الدم القياسي نفسه وقتاً طويلاً ويتطلب عمالة مكثفة ومُدربة، إذ يقوم فني مدرب بالضغط على مسبار الموجات فوق الصوتية المحمول باليد على جلد المريض ونقله من منطقة إلى أخرى حتى يكون مباشرة فوق وعاء دموي رئيسي. قد يبدو هذا أمراً سهلاً، لكن النتائج يمكن أن تختلف بين الاختبارات والفنيين.

لكن اللاصقة سهلة الاستخدام ويمكنها أن تحل هذه المشاكل، إذ يجب على المريض فقط لصقها على الجلد، ثم قراءة الإشارات.

يشير الباحثون إلى أن اللاصقة لا يزال أمامها طريق طويل قبل أن تصبح جاهزة للطرح التجاري، ففي الوقت الحالي، يجب توصيلها سلكياً بمصدر طاقة وجهاز كومبيوتر من أجل العمل. ويعمل الفريق على دمج جميع الأجهزة الإلكترونية الموجودة على اللاصقة لجعلها لاسلكية.