عندما يلتئم الجرح، فإنه يمر بمراحل عديدة: التجلط لوقف النزيف، واستجابة الجهاز المناعي، والتقرح، والندب.
لذا صمم مهندسون من جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز، جهاز “a-Heal” القابل للارتداء بهدف تحسين كل مرحلة من مراحل الشفاء. يستخدم النظام كاميرا صغيرة وذكاءً اصطناعيًا لاكتشاف مرحلة الشفاء وتقديم العلاج على شكل دواء أو مجال كهربائي. يستجيب النظام لعملية الشفاء الخاصة بالمريض، مقدمًا علاجًا شخصيًا.
يُمكن لهذا الجهاز المحمول اللاسلكي أن يُسهّل علاج الجروح للمرضى في المناطق النائية أو ذوي الحركة المحدودة. وقد أظهرت النتائج السريرية الأولية، المنشورة في مجلة npj Biomedical Innovations ، أن الجهاز يُسرّع عملية الشفاء بنجاح.
وقد قام فريق من باحثي جامعتي كاليفورنيا سانتا كروز ويو سي ديفيس، برعاية برنامج داربا-بيتر، وبقيادة ماركو رولاندي، أستاذ كرسي باسكين للهندسة في جامعة كاليفورنيا سانتا كروز وأستاذ الهندسة الكهربائية والحاسوبية، بتصميم جهاز يجمع بين كاميرا وإلكترونيات حيوية وذكاء اصطناعي لتسريع التئام الجروح. هذا التكامل في جهاز واحد يجعله “نظام حلقة مغلقة” – وهو من أوائل الأنظمة من نوعها في مجال التئام الجروح على حد علم الباحثين.
يستخدم طبيب الذكاء الاصطناعي الصورة لتشخيص مرحلة الجرح، ويقارنها بالوضع المتوقع للجرح على طول خط زمني للشفاء الأمثل. إذا أظهرت الصورة تأخرًا، يُطبّق نموذج التعلم الآلي علاجًا: إما دواءً يُقدّم عبر الإلكترونيات الحيوية، أو مجالًا كهربائيًا يُعزّز هجرة الخلايا نحو التئام الجرح.
العلاج الموضعي المُقدّم عبر الجهاز هو فلوكسيتين، وهو مثبط انتقائي لاسترداد السيروتونين، يُنظّم مستويات السيروتونين في الجرح ويُحسّن التئامه بتقليل الالتهاب وزيادة التئام أنسجة الجرح. تُعطى الجرعة، التي حُدّدت بناءً على دراسات ما قبل سريرية أجرتها مجموعة إيسروف في جامعة كاليفورنيا، ديفيس، لتحسين التئام الجرح، بواسطة مُشغّلات إلكترونية حيوية مُثبّتة على الجهاز، من تطوير رولاندي. كما يُولّد الجهاز مجالًا كهربائيًا مُحسّنًا لتحسين التئام الجرح، مُطوّرًا بناءً على أعمال سابقة لمين تشاو وروزلين ريفكا إيسروف من جامعة كاليفورنيا، ديفيس.
يُحدد طبيب الذكاء الاصطناعي الجرعة المثلى للدواء المُقدم وشدّة المجال الكهربائي المُطبّق. بعد تطبيق العلاج لفترة زمنية مُحددة، تلتقط الكاميرا صورة أخرى، وتبدأ العملية من جديد.
أثناء الاستخدام، ينقل الجهاز صورًا وبيانات، مثل معدل الشفاء، إلى واجهة ويب آمنة، ليتمكن الطبيب من التدخل يدويًا وضبط العلاج حسب الحاجة. يُثبّت الجهاز مباشرةً على ضمادة متوفرة تجاريًا لسهولة الاستخدام وأمان.
لتقييم إمكانية الاستخدام السريري، اختبر فريق جامعة كاليفورنيا، ديفيس، الجهاز على نماذج جروح ما قبل السريرية. في هذه الدراسات، سارت الجروح المعالجة بـ a-Heal في مسار شفاء أسرع بنحو 25% من الرعاية التقليدية. تُبرز هذه النتائج إمكانات هذه التقنية ليس فقط في تسريع التئام الجروح الحادة، بل أيضًا في تحفيز التئام الجروح المتوقفة في الجروح المزمنة.
ويقوم فريق البحث حاليًا باستكشاف إمكانية استخدام هذا الجهاز لتحسين عملية التئام الجروح المزمنة والمصابة.
