يقدم الباحثون في التخنيون وفي الصين مجموعة استشعار هجينة للمراقبة المستمرة للبيانات الصحية، تجمع بين الذكاء الاصطناعي والحوسبة السحابية
يقدم الباحثون في جامعة التخنيون وجامعة شيديان في الصين، في المجلة المرموقة Chemical Review، مراجعة شاملة للأنظمة الذكية التي توفر معلومات مستمرة عن الحالة الصحية للموضوع. تعتمد هذه الأنظمة على مجموعة استشعار هجينة متقدمة والذكاء الاصطناعي والحوسبة السحابية.
يعتمد جزء كبير من المراجعة على الأعمال البحثية للمؤلفين، بقيادة البروفيسور حسام حايك والدكتور يوآف باروزا من كلية وولفسون للهندسة الكيميائية في التخنيون والبروفيسور ويوي وو من جامعة شيديان.
المراقبة القابلة للارتداء هي مصطلح شامل للتقنيات المبتكرة التي توفر معلومات حول الحالة الصحية للشخص، بناءً على المراقبة المستمرة لسلسلة من العلامات البيولوجية. التطور السريع في هذا المجال خبر مهم للغاية، خاصة في ظل الزيادة السريعة في عدد كبار السن وكون الأشخاص الذين تبلغ أعمارهم 60 عامًا فما فوق يشكلون حاليًا حوالي 13٪ من البشرية جمعاء.
ومع ذلك، ولأسباب مختلفة، تتطور تقنيات التشخيص في قنوات مختلفة، دون يد توجيهية ودون دمج البيانات المختلفة التي تم الحصول عليها منها. وهذا التكامل هو شرط لتحسين التشخيص والعلاج والمتابعة. وفي غياب هذا التكامل، وعلى الرغم من التطورات في مجال التشخيص الطبي، فإنه في كثير من الحالات يتم التشخيص متأخرا جدا، مما يقلل من قدرة النظام الطبي على علاج المشكلة بنجاح. وحتى الطب الوقائي، وهو أحد أهم التوجهات في عالم الطب، لا يتقدم بالسرعة المناسبة.
إن إطالة العمر، وهو أمر مبارك في حد ذاته، يحول مركز الثقل من الأمراض الخطيرة والقصيرة الأمد والقابلة للشفاء، والتي تنشأ من عوامل خارجية كالعدوى والإصابات، إلى أمراض مزمنة طويلة الأمد وغير قابلة للشفاء، وتضر بنوعيتها. من الحياة مع مرور الوقت. واليوم، يعاني ما يقرب من 45% من كل الأميركيين من أمراض مزمنة، وتشكل الحاجة إلى المراقبة المستمرة والمتكاملة أهمية خاصة في هذا السياق.
هذه هي خلفية الجهد الكبير الذي تم بذله في السنوات الأخيرة في المجموعة البحثية للأستاذ الدكتور حسام حايك. في هذا التقرير، يقدم باحثو المجموعة، بالتعاون مع البروفيسور فيفي وو الذي حصل على درجة ما بعد الدكتوراه تحت إشراف البروفيسور هايك، مراجعة متعمقة وشاملة لأجهزة الاستشعار المبتكرة التي تم تطويرها مستوحاة من الطبيعة وتوفر سرعة والتشخيص الرخيص مع الحد الأدنى من التدخل. في هذه المراجعة، يقدم الباحثون نظامًا معقدًا يحلل، باستخدام الوسائل التكنولوجية بما في ذلك تحليلات البيانات الخلوية والسحابية والبيانات الكبيرة، سلسلة من العلامات البيولوجية الناشئة عن سوائل الجسم - الدم والدموع واللعاب والعرق واللعاب والبول والسائل النخاعي والسائل الدماغي الشوكي. أكثر. الهدف العام لهذا النشاط البحثي هو تطوير صفائف استشعار هجينة تجمع بين تقنيات الاستشعار المختلفة. ولهذا السبب، هناك حاجة إلى مزيج من مجالات المعرفة المختلفة، بما في ذلك الكيمياء والإلكترونيات والفيزياء - وهو مزيج يحدث في مجموعة أبحاث البروفيسور هايك.
ووفقا للبروفيسور هايك، "حتى اليوم، كانت وسائل التشخيص الأكثر موثوقية هي التشخيص الإشعاعي (مثل الأشعة السينية، التصوير بالرنين المغناطيسي، التصوير المقطعي المحوسب)، الاختبارات المعملية (للبول، عينات الدم، وما إلى ذلك) والاختبارات الميكروبيولوجية المختلفة. المشكلة هي أن هذه الطرق مكلفة وتتطلب خبراء لفك رموز النتائج. يتيح لنا التطور التكنولوجي تقديم طرق آلية رخيصة وسريعة ودقيقة لجمع مجموعة واسعة من البيانات وتحليلها. ومن خلال دمج القدرات التكنولوجية المختلفة، نقدم أداة مراقبة غير مكلفة وسهلة الاستخدام وفعالة من شأنها أن توفر لمقدمي الرعاية تعليقات شاملة ومستمرة حول الحالة الصحية للموضوع."
أحد الشروط الأساسية لتحقيق هذا الهدف هو تطوير أجهزة استشعار حساسة ودقيقة بشكل خاص. وهنا، بحسب البروفيسور هايك، يأتي الإلهام من الطبيعة. "على مدى مليارات السنين، طور التطور أجهزة استشعار ممتازة وفعالة، تعتمد، على سبيل المثال، على التفاعل بين الإنزيمات والمستقبلات وعلى أنظمة الشفط مثل لسان الطائر الطنان. ولم نستمد الإلهام من هذه الآليات فحسب، بل صممنا أنظمة أفضل. نقوم بربط تقنيات مثل الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء والحوسبة السحابية بكل هذا. خلاصة القول هي نظام معقد سيوفر لمقدمي الخدمات الطبية المعنيين تشخيصًا مستمرًا شاملاً ودقيقًا في الوقت الفعلي وتوصيات للعلاج المبكر والفعال.
البروفيسور حسام حايك هو رئيس مختبر الأجهزة القائمة على المواد النانوية في كلية وولفسون للهندسة الكيميائية وعضو في معهد راسل بيري لتقنية النانو (RBNI). تم إجراء هذه الدراسة بدعم من البرنامج الإطاري للاتحاد الأوروبي لعام 2020 لاتحاد VOGAS واتحاد A-PATCH.
لمقال في مجلة المراجعات الكيميائية
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
