با همت محققان دانشگاه امیرکبیر ساخته شد / جــلیقه‌ای برای تشــخیص بیــماری‌های ریـــوی

به گزارش پایگاه خبری “ججین” ، بیماری‌‌های ریوی از جمله شایع‌ترین مشکلاتی است که شمار زیادی از مردم جهان با آن دست و پنجه نرم‌ می‌کنند. افزایش آلودگی هوا، بالا رفتن آمار استعمال دخانیات در افراد، رژیم‌های غذایی نامناسب و… از جمله عواملی هستند که ممکن است احتمال ابتلا به بیماری‌های ریوی را تشدید کنند. گاهی، علائم بیماری‌ نادیده گرفته می‌شود و همین امر زمینه پیشرفت بیماری را فراهم می‌کند. از این رو، ابداع روش‌ها و راهکارهایی که بتواند به بهبود روند تشخیص بیماری‌ها کمک کند تا حد زیادی در نجات جان بیماران از خطر مرگ موثر خواهد بود. روش‌های معمول تشخیص بیماری‌های تنفسی عموما  تهاجمی و نسبتا گران‌قیمت هستند اما محققان دانشگاه امیرکبیر راهکاری برای ثبت و ضبط چند‌کاناله صدای تنفس ابداع کرده‌اند که می‌تواند بیماری‌های ریوی را تشخیص دهد. در این رابطه با محمد‌باقر خدابخشی، دکتری مهندسی پزشکی دانشگاه امیرکبیر گفت‌وگو کرده‌ایم. وی در قالب کار‌گروهی موفق به ساخت جلیقه‌ای شده است که تنها با ثبت صداهای ریه به تشخیص بیماری‌های ریوی کمک می‌کند.

 این جلیقه چگونه ساخته شده و چطور کار می‌کند؟

این دستگاه، یک جلیقه پوشیدنی برای ثبت صداهای ریه است که به صورت ۶ کاناله صداها را ثبت می‌کند. این پروژه به همت محمدحسن مرادی تعریف شده و تحت هدایت ایشان انجام شده است. به‌علاوه زحمت اصلی ساخت سخت‌افزار و انجام آزمایش‌ها به عهده جعفری‌مقدم بوده است. همچنین بخشی از بحث طراحی الگوریتم‌های تشخیصی نیز توسط گودرزی صورت گرفته است.

عمده روش‌های تشخیصی بیماری‌های ریوی براساس معاینات و آزمایشات چندگانه شامل گوش دادن به صداها، استفاده از دستگاه‌های اسپیرومتری و تصویربرداری‌هاست. هدف اصلی این مطالعه پاسخ به این سوال بود که آیا می‌توانیم تنها با بررسی سیگنال‌های صوتی تنفس به تشخیص بیماری‌ها بپردازیم؟ بنابراین به سمت طراحی و ساخت یک جلیقه ثبت چند‌کاناله حرکت کردیم که بتواند کل فضای ریه را پوشش دهد. در ادامه با مدل‌سازی سیگنال‌های ثبت شده به وسیله سیستم فازی، قدرت تفکیک بین سیگنال‌ها را افزایش می‌دهیم.

پزشک از بیمار می‌خواهد که بعد از پوشیدن جلیقه، چند دم و بازدم عمیق انجام دهد. به این ترتیب سنسورهای صوتی کارگذاشته شده در جلیقه، صداها را ثبت می‌کنند. پس از آن به وسیله مدارهای تقویت‌کننده و واسط‌های انتقال، اطلاعات ثبت شده وارد کامپیوتر می‌شوند تا بتوانند برای مراحل بعدی تشخیصی مورد استفاده قرار گیرند.

در بدن صداهای مختلفی از جمله صدای باز و بسته شدن دریچه‌های قلب تولید می‌شود. در این جلیقه، برای شنیدن هر چه بهتر صدای ریه و برای اینکه بتوانیم تا حد امکان از صداهای غیرمرتبط اجتناب کنیم، سنسورهای تعبیه شده در پشت بدن بیمار قرار می‌گیرند به‌طوری که کل فضای قفسه سینه را پوشش می‌دهد. ما ثبت‌ها را در بیمارستان شریعتی و روی تعداد محدودی از بیماران شامل ۱۰۰ فرد مبتلا به آسم و COPD انجام داده‌ایم. این بیماری‌ها، بیماری‌های انسدادی و گرفتگی ریوی هستند. با این روش توانسته‌ایم بیماران مبتلا به این دو بیماری ریوی و تنفسی را از افراد سالم تشخیص دهیم. در این طرح، تمرکز اصلی ما روی طراحی الگوریتم‌های پردازشی و روش‌های تشخیصی کامپیوتری جدیدی بود که منجر به ایجاد مدل‌های ریاضیاتی مناسب از سیگنال‌های صدای ریه شد.

 این جلیقه علاوه‌بر بیماری‌هایی که ذکر کرده‌اید، برای بیماران دیگر هم کاربرد خواهد داشت یا خیر؟

همان‌طور که گفتم، تاکنون این جلیقه را تنها روی دو گروه از بیماران مبتلا به آسم و COPD (بیماری مزمن انسدادی ریوی) مورد آزمایش قرار داده‌ایم اما اگر پروژه گسترده‌تر شود و به نمونه نیمه‌صنعتی برسد، تعداد بیماران مورد مطالعه باید بیشتر شوند. این دستگاه به‌گونه‌ای طراحی شده است که قابلیت ارتقا دارد و در آینده می‌توان از آن برای تشخیص بیماری‌های دیگر مانند سرطان ریه نیز استفاده کرد.

 استفاده از این دستگاه تا چه حد می‌تواند بیماری‌های ریوی را با دقت تشخیص دهد؟

این جلیقه تشخیص بیماری ریوی تا بیش از ۹۵ درصد در مدل‌های ارائه شده قادر است این بیماری‌ها را شناسایی کند.

 پروژه در حال حاضر در چه مرحله‌ای قرار دارد و آیا قرار است به مرحله تجاری‌سازی هم برسد؟

این پروژه اکنون در حد ثبت داده‌های ارائه شده و ثبت نمونه‌های آزمایشگاهی تکمیل شده است. هنوز به مرحله نیمه‌صنعتی و تجاری‌سازی فکر نکرده‌ایم و اقدامی نیز برای آن صورت نگرفته است. در ادامه با تکمیل آزمایش‌های بالینی و افزودن بیماری‌های دیگر به مجموعه داده‌ها می‌توان به سمت تجاری‌سازی آن حرکت کرد.

 این جلیقه به صورت فردی نیز قابل استفاده است یا حتما باید تحت‌نظر پزشک به کار رود؟

این دستگاه به صورت سخت‌افزار و به عنوان کمک تشخیصی برای پزشکان مورد استفاده قرار می‌گیرد و به درد کاربرد خانگی نمی‌خورد. بنابراین باید حتما تحت‌نظارت پزشک انجام شود تا بتواند صداهای ثبت شده را پردازش و تحلیل کند. اما در ادامه می‌توان با محدودتر کردن سخت‌افزار ثبت و افزودن نرم‌افزارهای جانبی مانند اپلیکیشن‌های موبایل، نسخه‌هایی با کاربرد مورد اشاره شما را نیز برای آن تدارک دید.

 آیا این طرح نمونه خارجی هم دارد؟

ثبت صدای تنفس برای تشخیص بیماری ریوی یک روش معمول است که در مقاله‌های خارجی و در مرحله تحقیقاتی وجود دارد که هنوز به مرحله کلینیکی نرسیده است. ما با الهام گرفتن از این مباحث توانسته‌ایم جلیقه ثبت صدای تنفس را تولید کنیم. تفاوت اصلی این کار با موارد مشابه، در نوع و تعداد سنسورهای صوتی و نحوه قرارگیری آن روی بدن به صورت جلیقه است. به علاوه فارغ از سخت‌افزار ثبت، عمده نوآوری‌های ما روی معرفی الگوریتم‌های تشخیص جدید بر پایه مدل‌های ریاضی جدید بود که با توجه به به روز بودن آنها توانسته‌ایم نتایج این تحقیقات را در پنج مقاله در نشریات معتبر بین‌المللی منتشر کنیم.

telegram.me/jajinnews