חוקרים מהאוניברסיטה העברית ומאוניברסיטת ברקלי פיתחו שיטה המאפשרת העברת דימות רפואי באמצעות הטלפון הסלולרי. הפיתוח יאפשר נגישות לאבחונים רדיולוגיים מתוחכמים ולטיפולים. מהטכנולוגיה החדשה תוכל ליהנות רוב אוכלוסיית העולם החיה במדינות מתפתחות שאין לה גישה לטכנולוגיה זו ומיליוני בני אדם המתגוררים בפריפריה במדינות מפותחות, הרחק ממרכזים רפואיים מודרניים. מאמר על פיתוח זה פורסם אמש במהדורה האלקטרונית של כתב העת Public Library of Science ONE.
על פי נתוני ארגון הבריאות העולמי, ל-75% לערך מכלל אוכלוסיית העולם אין גישה לאולטרה-סאונד, לצילומי רנטגן, להדמיית תהודה מגנטית (MRI), ולטכנולוגיות דימות אחרות המשמשות למגוון רב של בדיקות רפואיות (מאבחון גידולים, דרך זיהוי תסמינים של מחלת השחפת, ועד למעקב אחר העובר בזמן ההיריון).
דימות רפואי נחשב לאחד ההישגים החשובים ברפואה המודרנית וכ-20% מכלל האבחונים והטיפולים נעשים באמצעותו. עם זאת הטכנולוגיה אינה זמינה למיליונים רבים בעולם עקב עלויות תחזוקה גבוהות.
פרופ' בוריס רובינסקי מהאוניברסיטה העברית הוכיח את היתכנות השיטה. השיטה מאפשרת להחליף מערכת קיימת המבוססת על דימות רפואי שנעשה במכשיר אחד, במערכת דימות חדשה. במערכת החדשה שני רכיבים עצמאיים המחוברים זה לזה באמצעות טכנולוגיה סלולרית, שניתן ליישמה בדימות רפואי לסוגיו השונים (אולטרה-סאונד, דימות אופטי חשמלי ועוד). "יישום - החברה לפיתוח המחקר של האוניברסיטה העברית" ואוניברסיטת ברקלי רשמו פטנט על ההמצאה ויפעלו למסחר את הטכנולוגיה.
עוד ב"הידען": שתי חברות ישראליות זכו בפרס יוקרתי של ארגון CERN
פרופ' בוריס רובינסקי הוא ראש "המרכז להנדסה ביו-רפואית בשירות האנושות והחברה" של בית הספר להנדסה ולמדעי המחשב באוניברסיטה העברית ופרופסור להנדסה ביו-רפואית והנדסת מכונות באוניברסיטת ברקלי, קליפורניה. בצוות המחקר השתתפו יאיר גרנות ואנתוני איבורה, תלמידי מחקר לביו-פיסיקה באוניברסיטת ברקלי.
"המערכת שפיתחנו תהפוך את טכנולוגיית הדימות לזולה ולנגישה לאוכלוסיות אלו", אמר היום פרופ' רובינסקי. "מכשירי הדימות יקרים ודורשים תחזוקה שוטפת כמו גם צוות תפעול מיומן. רק מרכזים רפואיים עם תקצוב ועם משאבי אנוש הולמים יכולים להרשות לעצמם החזקה של מכשירים אלו. מערכות הדימות הקונבנציונליות שמשתמשים בהן היום כוללות את הרכיבים לתהליך הדימות כולו: חומרה לקליטת הנתונים, תוכנה לניתוח הנתונים ומערכת להצגת הדימות. גם אם מכשירים כאלה קיימים בארצות מתפתחות הם אינם בשימוש תדיר מסיבות טכניות או בשל חוסר מיומנות תפעול."
השיטה החדשה כוללת מכשיר עצמאי (Data Acquisition Device – DAD), הקולט את הנתונים הגולמיים במקום מרוחק שבו נמצא החולה. מדובר במכשיר פשוט, ללא צג, המתחבר בטכנולוגיה סלולרית למכשור מתקדם שיכול להימצא בכל מקום בעולם. לאחר שהמידע פוענח ועובד, הוא נשלח חזרה לחולה בצורת הדמיה ממוחשבת, המוצגת על צג הטלפון הסלולרי.
עוד ב"הידען": פעילות אורבאנית מפחיתה את עוצמת קרינת השמש
"ה-DAD יכול להיות מורכב מחלקים פשוטים שכל אדם בעל ידע טכני בסיסי יֵדע לתפעל. כך יורדות העלויות ונחסך הצורך בהכשרת צוות לתפעול המכשור", מסביר פרופ' רובינסקי. "העובדה שהתמונה מעובדת במרכז רפואי מתקדם ואין צורך במכשיר הדימות בשטח תאפשר את הפצת השיטה לאזורים מרוחקים בעולם, שחסר בהם ציוד רפואי מתקדם אך ישנה בהם תקשורת סלולרית."
להדגמת השיטה בחרו החוקרים בשיטת ההדמיה של טומוגרפיה חשמלית (Electrical Impedance Tomography). השיטה מבוססת על העיקרון שלפיו רקמות נגועות מעבירות אותות חשמליים שונים מאלה שמעבירות רקמות בריאות. ההבדל בהתנגדות הזרמים החשמליים מתורגם לתמונה, שאותה אפשר להעביר בטכנולוגיה סלולרית.
לצורך הניסוי, השתמש צוות המחקר בחלקים פשוטים וזמינים ובנה מכשיר DAD. במכשיר היו 32 אלקטרודות עשויות פלדת אל-חלד – מחציתן ליצירת זרם חשמלי ומחציתן למדידת המתח החשמלי. האלקטרודות חוברו אל מְכל ג'ל שדימה גידול ברקמת חזה. 225 מדידות הוזנו לטלפון סלולרי שחובר למכשיר בעזרת כבל USB. לאחר מכן נשלח המידע למחשב מרכזי שהכיל תוכנה לעיבוד הנתונים. הנתונים הגולמיים עובדו להדמיה ממוחשבת וזו נשלחה חזרה באמצעות הטלפון הסלולרי. החוקרים וידאו שהתמונה שהתקבלה ברורה וניתנת לצפייה ולמעשה הוכיחו את כשירות המערכת לשימוש.
יאיר גרנות, דוקטורנט לביופיסיקה באוניברסיטת קליפורניה בברקלי. שהיה כאמור אחד השותפים במחקר במעבדתו של פרופ' רובינסקי ואחד החתומים על המאמר, הסביר לכתב "הידען" כי התקשורת אינה מהווה מחסום. "השיטה שבה השתמשנו מותאמת במיוחד לצורת תקשורת סלולרית בעיקר בגלל ההבדל הגדול בין המידע הגולמי הפשוט ועיבוד האותות המורכב. עם זאת, אין מניעה ליישם גם שיטות נוספות של הדמיה רפואית על פי קונספט דומה בו מפרידים בין החיישן ליחידת עיבוד המידע. מה שנמצא במדינה מתפתחת הוא רק המכשיר שסורק, המחובר לסלולרי ושולח את הנתונים האלה למחשב. מאחר שמדובר בעיבוד כבד, המחשב שנמצא במדינה מפותחת, הוא זה שמעבד את הנתונים המתקבלים מהסורק. הוא מייצר תמונה ושולח אותה חזרה על גבי הרשת הסלולרית, וכך הרופא מקבל את התמונה לה הוא זקוק כדי לאבחן."
האם המערכת מתאימה גם לרשת קווית או לשידור בלווין, או שבחרתם ברשת הסלולרית בגלל הזמינות?
"המערכת מתאימה לכל תשתית טלפונית. הזמינות יוצאת הדופן של טלפונים סלולרים אפילו במדינות מתפתחות הופכות את הסלולרי לאופציה המועדפת."
כיצד מתגברים על בעיית רוחב הפס? הרי תמונת הדמיה עלולה לתפוס רוחב פס מאוד גבוה.
"אין בעיה עם רוחב הפס, כיוון שהמידע שמועבר מהאתר המרוחק הוא מידע גולמי בלבד הכולל סדרה של מדידות מתח. בדוגמה שניסינו, היתה זו רשימה מספרית של 225 מדידות מתח. ישנן שתי צורות התקשרות עיקריות בין החיישן באתר המרוחק והמערכת המרכזית. בדרך אחת, הטלפון הסלולרי משמש כמודם בלבד. מכשירים רבים יכולים כיום להתחבר בצורה ישירה, או בעזרת add-on למחשב, ולשמש בתור מודם. במקום למחשב, מתחבר הטלפון הסלולרי ליחידת החיישן שבה נמדדים המתחים, והמידע מועבר באמצעות הטלפון, המשמש כאמור כמודם. דרך אפשרית שניה: המידע מועלה לטלפון הסלולרי באמצעות חיבור USB או בלוטות' למשל, ומשם נשלח בתור הודעת SMS, באימייל, או תוך שימוש באפליקציית TELNET. אפשרויות נוספות קיימות בהתאם למכשיר ולתמיכה של הרשת. במימוש הראשוני עשינו שימוש ב-TELNET ובאימייל.
אופציה שלישית קיימת במקומות בהם הרשת הסלולרית היא בסיסית ביותר ותומכת בתקשורת קולית בלבד. במקרה זה, משמשת יחידת החיישן כמודם, ומפיקה צלילים שנשלחים כהודעה קולית. הפרוטוקול ממומש בצורה דיגיטלית וכולל קודים לאיתור ותיקון שגיאות, כך שגם במקרה של התנתקות או הפרעות בקו, תעבור ההודעה בצורה מושלמת (אם כי בזמן ארוך יותר).
האם נדרש מכשיר דור שלישי בצד של המדינה המרוחקת?
אין צורך במכשיר מהדור השלישי בעת העברת המידע הגולמי. כדי לצפות בתמונה המפוענחת, הטלפון הסלולרי צריך לתמוך בקבלת התמונה ובהצגתה.
כיצד מבטיחים שאין הפרעות בתקשורת שעלולות להיות מתורגמות כחלק מהתמונה?
המידע מועבר בצורה דיגיטלית, ולכן, קודים סטנדרטים, שמופעלים ממילא ברשת הסלולרית, או שמתווספים כשכבת תקשורת נוספת, מוודאים את נכונות המידע.
המחקר התאפשר הודות לתמיכה של המרכז הלאומי למשאבי מחקר במכון הלאומי לבריאות של ארה"ב, האיגוד הישראלי למדע ובית החולים פלורידה באורלנדו. החוקרים ממשיכים בפיתוח ההמצאה כדי שתיושם על טכנולוגיות דימות נוספות.