מהתינוק שרק לפני כמה דקות הגיח לאוויר העולם ועד הקשיש שכבר לא זוכר מה שמו ומה גילו, צמיד הזיהוי הוא הדרכון ותעודת הזהות של כל מי שזקוק לטיפול בבית החולים. הוא מאפשר מיידית לכל איש צוות בבית החולים לדעת מה שם המטופל, מהו גילו, אם הוא רגיש לתרופה מסוימת או אם נושא מחלה מדבקת. אולם למרות תכונות אלו, צמיד היד עדיין לא מצליח לעזור בהערכת מצבו הרפואי של המטופל ברמה שתאפשר להתריע לרופאיו בזמן אמת על בעיה, גם אם המטופל יצא לרגע מהמחלקה או נכנס למקלחת.
בעולם הרפואה היום, אשר עובר בקצב מסחרר לרפואה דיגיטלית מרחוק, יש ביקוש גובר לצמיד לביש שיאפשר מעקב רציף ובלתי מוגבל בזמן של מדדי גוף, ובין היתר מדידה מדוייקת של קצב הלב, על מנת לזהות הפרעות בקצב הלב כמו פרפור פרוזדורים ודום לב. החדשות הטובות הן שיש לנו כבר את הטכנולוגיה המאפשרת ניטור דופק ברמת דיוק המקבילה לבדיקת אקג (ECG) ומעקב רציף של לחץ הדם, והשאיפה היא כי תאפשר בעתיד גם ניטור ואבחון לחץ דם רציף.
פיתוח טכנולוגיות רפואיות מסוג זה מצריכות התבססות על שילוב מדוייק של אלגוריתמים וחיישנים כדי שיתאפשר ניטור רציף וארוך טווח של מדדים חיוניים, בינהם דופק, קצב נשימה, לחץ דם, ריוויון חמצן בדם והופעת הפרעות בקצב הלב.
תפקיד החיישנים המשולבים בשעון הוא מעקב אחר שינויים בנפח הדם בכלי דם פריפריים. אלו הם חיישנים אופטיים ומכניים המוכלים בתוך צמיד לשורש כף היד ומאפשרים קבלת מידע רציף. במקביל, האלגוריתמיקה הייחודית מטרתה לוודא את מהימנות המידע ולספק נתונים מדוייקים עבור כל אדם.
התוצאה שמתקבלת בסופו של דבר היא מדידה של סימנים חיוניים בצורה אמינה ומדויקת ברמה של הנתונים המופיעים במוניטור בית החולים.
תמונה 1:
אות מקור של PPG ,
יכולת זיהוי רעשים
ע”י חיישן מכני יחודי. רעשים אלו לא תמיד מזוהים על ידי
חיישנים מוכרים דוגמת אקסלרומטרים. איור: קארדיאקסנס
מידע חף מרעשים וטעויות
האות הבסיסי ממנו ניתן לחלץ מדדים חיוניים הוא אות ה PPG (Photo Platismo Graph). זהו אות אופטי בתדירות של 64 הרץ, העוקב אחר שינויי נפח בכלי הדם הפריפריים על ידי פרופיל הבליעה של האור המואר על רקמה, כלומר מעבירים אור מצד אחד אבל במקום לקלוט אותו בצד השני קולטים את האור שמוחזר מהרקמה אל תוך אותו חיישן שנמצא בצמיד – דבר המאפשר לבנות פרופיל של כלי הדם ושל כל שינוי בנפחם בזמן אמת, כך שניתן למדוד דופק בצורה מדוייקת, לנתח את השינויים באמצעות אלגוריתם ייעודי, ולהתריע מבעוד מועד על הפרעות קצב. הטכנולוגיה נמצאת בשימוש נפוץ במכשירים למדידת רוויון חמצן בדם, כך שאם רוצים לשמור על אותה רמת דיוק מקצועית יש למזער את הטכנולוגיה בלי לאבד מרמת הדיוק שלה, ותוך הצלבה וניתוח נתונים המתקבלים מחיישנים שמודדים למשל תזוזה או נתוני אקג.
בעוד שרוב המכשירים הנ”ל מבוססים על אור המוקרן מLED עובר דרך הרקמה ונקלט בפוטודיודה שממוקמת בצד השני, טכנולוגיה שתאפשר מדידה מדוייקת בזמן אמת צריכה להיות מבוססת על אור המוחזר מהרקמה אל פוטודיודה שממוקמת באותו צד של מקור האור. זאת, מאחר ותכנון אופטי ייחודי של מערך זה לוקח בחשבון את אורך הגל האופטימלי והקונפיגורציה הגאוגרפית המיטבית לקבלת אות נקי מרעשים. אות זה הוא הקלט לשרשרת של אלגוריתמים שנוצרו על מנת לוודא מידע מהימן והדיר שאינו סובל מארטיפקטים של תנועה.
אם כך, האפשרות לייצר מידע חף מרעשים המובילים לתוצאות שגויות נובעת משילוב של חיישנים נוספים ואינטגרציה של מידע מכולם. לחיישן האופטי מתווסף חיישן מכני רגיש, המתוכנן לזיהוי תנועות קטנות וביטול השפעתם על אות ה PPG. באיור 1 ניתן לראות את אות המקור המתקבל מחיישן האופטי, ממדידת אזור של תנועות אצבע המשפיע על האות. את התזוזה הזו אקסלומטר אופטי או חיישנים רגילים מכניים לא מזהים, אבל החיישן המכני המדובר הוא רגיש מאוד לתנועות עדינות ולכן מספק מדידה מדוייקת יותר.
המידע האופטו-מכני הנקי המתקבל מהחיישנים עובר לניתוח בו-זמני בזמן אמת של אלגוריתמים חישוביים ייעודיים המחלצים ממנו כל אחד מדדים מסויימים ממוקדים, כולל דופק, קצב נשימה, לחץ דם וריוויון חמצן בדם. אלגוריתמים נוספים אחראים על זיהוי הפרעות בקצב הלב, ואף זיהוי של מצב של דום לב. הכל מבוצע בתוך הצמיד בתדירות של עשרות פעמים בשניה.
החולה הוא גם נקודת הבקרה
החיישנים מודדים בצורה רציפה, כך נעשים גם החישובים. חשוב מזאת, הטכנולוגיה מאפשרת שידור רציף של כלל הנתונים אל נקודת בקרה מרוחקת על ידי חיבור לרשת אלחוטית באמצעות WIFI. באופן זה, נקודת הבקרה יכולה להיות עמדת אחות/ רופא החשופים לכלל המידע ויכולים להגדיר סיפים והתראות חירום.
באמצעות שימוש טכנולוגיה זו, יתאפשר ניטור באמצעות ענידת צמיד שאינו שונה בהרבה מצמיד הזיהוי המחויב כיום בבתי החולים. למעשה צמיד כזה יוכל לייתר את הצורך בחיבור כבלים למוניטור נייח המגביל את המטופל מבחינת נוחות וניידות, מאחר והוא יכיל את כל פרטי הזיהוי הקיימים כעת בצמיד הזיהוי בבתי החולים, יציג מדדים רפואיים, וגם יעקוב ינטר ויתריע על סכנה. במצב זה צמיד הזיהוי יכול לשמור על בריאות המטופלים בלי להוסיף מגבלות ומכשירים מסורבלים.
תמונה 2: קישוריות לענן מכל מקום ע”י טכנולוגיה אל-חוטית
המאפשרת ניטור ובקרה בכל עת . איור: קארדיאקסנס
מעבר לכך, הצמיד הופך את החולה עצמו לנקודת הבקרה, במקום שנקודה זו תהיה בחדר האחות, הרופא, המרפאה או ביה”ח, , וזו למעשה המשמעות האמיתית של רפואה דיגיטלית מרחוק. צמיד כזה מאפשר ניטור והמשך מעקב רפואי גם לאחר שהחולה משתחרר מבית החולים, תכונה שצפויה להקל משמעותית על העומסים בימים אלה על מערכות בריאות רבות בעולם, אשר ניצבות בפני גרעונות תקציביים וקשיים בניהול כוח אדם.
הדבר יקל על החסר ביחידות הניטור להמשך הטיפול, שמטרתן לעקוב אחר חולים שמשתחררים מאשפוז בתקופה המיידית לאחר האשפוז, ויאפשר לבצע מעקב ארוך טווח, שייעודו למנוע הדרדרות קלינית. חסר זה גורם מחד לאשפוזים ממושכים יותר למטרת ניטור והשגחה ומאידך לאשפוזים חוזרים על רקע הדרדרות שלא זוהתה בזמן. אפשרות הניטור מרחוק עתידה למלא את הנוכחי במעקב הרפואי תוך כדי שמירה על שגרת היומיום של המטופלים, בסביבה נוחה וחשופה פחות לזיהומים.
תמונה 3: שעון היד הרפואי שפיתחה קארדיאקסנס הוא היחידי שהוכיח בניסויים קליניים כי ביכולתו לבצע ניטור ומעקב אחרי מדדי גוף ברמת דיוק של 99% . צילום: קארדיאקסנס
אכן, אם יש משהו שמגיפת COVID-19 הוכיחה לעולם הרפואה בשנה האחרונה הוא הצורך בפיתוח טכנולוגי לרפואה פרטנית המתבצעת בזמן אמת ושקופה למטופל, לעומת זו שעיקרה בדיונים מרוחקים וכלליים בין אנשי הצוות המטפל. הפאנדמיה הנוכחית הביאה למשל ליצירת יותר מפגשים מקוונים באינטרנט עם רופא קופת החולים, והרחיבה משמעותית את השימוש בטכנולוגיות ביו-רפואיות לצורך ניטור ומעקב, דוגמת חיישני רמת סוכר.
השילוב הנכון של חיישנים אופטיים ייעודיים עם אלגוריתמיקה מותאמת בתוך מכשיר לביש שנוח גם למשתמש, גם יאפשר לקבל את כל המידע על מדדים חיוניים בזמן אמת ולהתריע לגורמים המטפלים עוד לפני שהמטופל שנמצא במעקב מגיע למצב מסכן חיים.
