حسگر جدیدی که قادر است خارش را اندازه گیری کند

به گزارش سیناپرس همدان، آخیل پادمانابها از خارش رنج می برد. خارش مزمن ناشی از اگزمای شدید او به قدری ناتوان کننده بود که دو بار در بیمارستان بستری شد و در بیشتر سال های دبیرستان مجبور شد در خانه آموزش ببیند. خارش چنان بر زندگی او تأثیر گذاشت که به عنوان یک دانشجوی کارشناسی، به این فکر افتاد که روانشناس شود تا بتواند به نوجوانان مبتلا به بیماری مزمن که با مشکلات مشابهی روبرو هستند کمک کند.

در عوض، او تصمیم گرفت که رشته مقیاس پذیری رباتیک و فناوری را انتخاب کند. پادمانابها که اکنون دانشجوی دکترا در مؤسسه رباتیک دانشگاه کارنگی ملون است، به اختراع دستگاه پوشیدنی کمک کرده است که می تواند به طور عینی شدت خارش را اندازه گیری کند. همانطور که او و همکارانش در مجله Communications Medicine توضیح می‌دهند، چنین وسیله‌ای می‌تواند به محققان در ارزیابی بهتر اثربخشی داروهایی که برای کاهش خارش هستند کمک کند.

دکتر سونال چودری، متخصص پوست و آسیب شناس پوست در دانشکده پزشکی دانشگاه پیتزبورگ و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: خارش، شکایت شماره یک بیمارانی است که توسط متخصصان پوست ویزیت می شوند. اگزما به تنهایی بیش از 31 میلیون آمریکایی را مبتلا کرده است. پسوریازیس، واکنش های آلرژیک و بیماری های کبدی از دیگر دلایل خارش هستند.

ایده اندازه گیری شدت خارش زمانی به ذهن پادمانابها رسید که او در حال مطالعه مقالات تحقیقاتی در مورد دستگاه های پوشیدنی بود.

پادمانابها گفت: به طور تصادفی به مقاله ای در مورد ابزارهای پوشیدنی برای تشخیص خارش رسیدم. او ادامه می دهد: اگرچه دستگاه می تواند زمان و مدت زمان تشکیل حس خارش را تشخیص دهد، اما یک جزء مهم خارش را از دست داده است که آن شدت این حس است. ما واقعاً می‌خواستیم این شدت خارش را به طور کمی محاسبه کنیم.

همانطور که او شخصاً می تواند تأیید کند، تمام خارش ها یکسان نیستند، حتی اگر در همان ساعت از روز یا در یک مکان رخ دهد. و هر چه خارش شدیدتر باشد آسیب بیشتری به پوست وارد می شود.

او با همکاری با چودهری و مشاوران CMU او، Zackory Erickson، استادیار رباتیک، و Carmel Majidi، پروفسور Clarence H. Adamson، پروفسور مهندسی مکانیک، وسیله‌ای ابداع کرد که می‌توان آن را مانند یک حلقه روی انگشت پوشیده شود.

مانند دستگاه های تشخیص قبلی، از شتاب سنج برای اندازه گیری حرکت انگشت استفاده می کرد. اما در حالی که شتاب‌سنج‌ها می‌توانند برخی از ارتعاش‌ها را تشخیص دهند، اما نمی‌توانند ارتعاش‌هایی با فرکانس بالا را که بیشتر با خارش مرتبط هستند، تشخیص دهند. برای اندازه گیری این ها، محققان همچنین یک میکروفون تماسی را وارد دستگاه کردند که ثابت شد در اندازه گیری شدت، نقش کلیدی دارد. میکروفون صدا را حس نمی کند. در عوض، ارتعاشات با فرکانس بالا را از طریق اجسام جامد مانند انگشت تشخیص می دهد.

پادمانابها گفت: وقتی در حال خاراندن یک بخش هستید، انگشت شما در واقع در حال ارتعاش است.

از آنجایی که میکروفون تماسی نمی تواند صدای معمولی را تشخیص دهد، استفاده از آن در هنگام استفاده در اماکن عمومی باعث ایجاد نگرانی در حفظ حریم خصوصی نمی شود.

این تیم با استفاده از داده‌های داوطلبان سالمی که هنگام خاراندن خود دستگاه حساس به فشار را می‌پوشیدند، الگوریتم‌هایی را برای این دستگاه توسعه دادند. سپس دستگاه شدت خارش را بر حسب میلی وات تخمین زد. سپس یک الگوریتم یادگیری ماشینی، ورودی خام از سنسور را با برآورد شدت خارش از دستگاه مرتبط کرد. سپس شدت خارش را به مقیاس 0-10 تبدیل کردند که پزشکان در عمل از آن استفاده می کنند.

پادمانابها خاطرنشان کرد که در مطالعات بالینی، تغییر چهار واحد در مقیاس 0-10، همانطور که به صورت ذهنی توسط بیماران گزارش شده است، از نظر بالینی مهم تلقی می شود. محققان نشان دادند که دستگاه آنها دارای میانگین خطای مطلق 1.37 است که نشان دهنده دقتی است که قرائت آن را از نظر بالینی مهم می کند.

آنها همچنین برای اولین بار نشان دادند که تخمین ذهنی بیماران در مقیاس 0-10 اغلب به طور قابل توجهی متفاوت است. به عنوان مثال، شدت خارش گزارش شده توسط یک بیمار به عنوان 10 ممکن است معادل 4 در بیمار دیگر باشد.

چودهری، استادیار پوست در UPMC، گفت که پس از تأیید بیشتر، این دستگاه برای محققانی که در حال آزمایش داروهای جدید هستند و باید دقیقاً تعیین کنند که آیا آنها بر خارش تأثیر می‌گذارند بسیار مفید خواهد بود. او گفت که این دستگاه احتمالاً در پزشکی بالینی استفاده کمتری خواهد داشت، جایی که پزشکان عادت دارند از بیماران خود در مورد علائم خارش آنها سؤال کنند.

اما پادمانابها امیدوار است که این دستگاه توسط پزشکان و یا حداقل توسط خود بیماران مورد استفاده قرار گیرد. او خاطرنشان کرد که حسگرهایی مانند ساعت‌های هوشمند و برنامه‌های رایانه‌ای برای نظارت بر سلامت شخصی در حال افزایش محبوبیت هستند. در مورد خودش، او شروع به پوشیدن یک حلقه هوشمند کرده است که فعالیت و علائم حیاتی او را کنترل می‌کند و باعث شده رژیم غذایی، الگوی خواب و سایر عوامل مؤثر بر سلامتی‌اش را تغییر دهد.

چودهری گفت که استفاده از چنین نظارت مستمر در پزشکی بالینی، مانند پایش گلوکز برای بیماران دیابتی، سابقه دارد. و متخصصان پوست ممکن است در نهایت اطلاعات مربوط به بیماران خود را که یک دستگاه تشخیص خاش جمع آوری آن را ممکن می‌سازد، دریافت کنند. بسیاری از مبتلایان به خارش مطمئناً انگیزه انجام چنین اقداماتی را دارند. آنها گاهی سردرگم هستند تا بفهمند چه چیزی مؤثر است.

پادمانابها به دنبال بودجه تحقیقاتی برای ادامه کار بر روی دستگاه است. او گفت: من روی پروژه‌های فنی مختلفی کار کرده‌ام، اما اکنون، با الهام از مبارزات شخصی‌ام، امیدوارم چیزی را که هدف قرار داده ام، خارش، که باعث رنج زیادی در زندگی من شده است، بتوانم حل کنم.

منبع: Communications Medicine

مترجم: سید سپهر ارومیهء