نوآوری در درمان تنگی نفس؛ دستگاهی چندکاره با قابلیت نظارت بر علائم حیاتی
خبرگزاری آنا؛ دستگاه کمکتنفسی چندکاره به‌عنوان یک نوآوری در زمینه مهندسی پزشکی طراحی شده تا به‌طور خاص نیاز‌های بیماران با مشکلات تنفسی جدی ازجمله بیماران مبتلا به آتروفی عضلانی نخاعی (SMA)، بیماران قطع نخاعی و سایر اشکال نارسایی تنفسی را برآورده کند.
این دستگاه با ترکیب فناوری‌های پیشرفته و تخصص‌های بین‌رشته‌ای به گونه‌ای طراحی شده که بتواند چندین عملکرد کلیدی را در یک واحد ارائه کند.
یکی از قابلیت‌های اصلی این دستگاه، اجرای عملکرد سرفه مصنوعی است و این ویژگی قاعدتاً به بیماران کمک میکند تا ترشحات مخاطی خود را تخلیه و از بروز عفونت‌های تنفسی جلوگیری کنند، در این حالت، دستگاه با ایجاد یک فشار مثبت و سپس یک فشار منفی موجب خروج ترشحات از ریه‌ها می‌شود، این فرآیند به‌خصوص برای بیمارانی که توانایی سرفه طبیعی را ندارند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
علاوه بر این، دستگاه دارای قابلیت مکش ترشحات است که به‌طور همزمان به تخلیه مایعات اضافی از مجاری تنفسی بیماران کمک میکند، این ویژگی در شرایطی که بیمار قادر به تخلیه طبیعی ترشحات نیست از بروز عفونت‌های جدی و عوارض ناشی از تجمع مایعات پیشگیری میکند.
از دیگر قابلیت‌های این دستگاه می‌توان به نظارت بر علائم حیاتی اشاره کرد و دستگاه با استفاده از سنسور‌های مختلف می‌تواند اطلاعاتی نظیر فشار هوا و نرخ تنفس بیمار را رصد و امکان تجزیه و تحلیل دقیق‌تری از وضعیت تنفسی بیمار را فراهم کند.
با ادغام فناوری تله‌مدیسین، پزشکان می‌توانند با دوربین به‌صورت زنده وضعیت بیمار را رصد کنند و در صورت نیاز تنظیمات دستگاه را به‌راحتی تغییر دهند.
در نهایت با توجه به طراحی مدولار دستگاه و استفاده از میکروکنترلر، قابلیت گسترش و اضافه کردن ویژگی‌های جدید و پیشرفته‌تر در آینده نیز فراهم است، این امر نه‌تنها به ارتقای کیفیت درمان بیماران کمک میکند؛ بلکه به بیمارستان‌ها و کلینیک‌ها این امکان را می‌دهد که کمتر به دستگاه‌های متعدد و مجزای غیرضروری وابسته شوند و بتوانند خدمات بهتری را برای بیماران ارائه دهند.
به طور کلی، دستگاه کمکتنفسی چندکاره به‌دلیل ترکیب چندین قابلیت اساسی در یک واحد واحد، می‌تواند نقش مهمی در بهبود کیفیت زندگی بیماران با مشکلات تنفسی ایفا کند و بهبود قابل توجهی در روند درمان فراهم آورد.
خبرنگار آنا برای بررسی پیشرفت‌های اخیر در زمینه مهندسی پزشکی و معرفی دستگاه کمکتنفسی چندکاره طراحی شده گفت‌وگویی را با مهسا گوهرآرا دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد رشته مهندسی پزشکی دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی‌شهر و کارشناس تجهیزات پزشکی ترتیب داده است.
گپ و گفت آنا با گوهرآرا در پی می‌آید:
دستگاه کمکتنفسی؛ مکش ترشحات برای پیشگیری از عفونت
آنا: ابتدا بفرمایید ایده ساخت دستگاه کمک‌سرفه برای بیماران تنفسی با قابلیت نابودی ترشحات سینه و ریه از کجا و چگونه به ذهن شما خطور کرد؟
گوهرآرا: همانطور که می‌دانید دانشجوی کارشناسی‌ارشد دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی‌شهر هستم و دوره طرح خود را نیز در بیمارستان سوانح و سوختگی امام موسی کاظم(ع) اصفهان می‌گذرانم.
قبل از آن در حال تحقیق بودم که در عرصه مهندسی ـ پزشکی محصولی تولید کنم که در کشورمان قابلیت داشته باشد و به این نتیجه رسیدیم که بیماران «اس.ام.ای» یا «آتروفی عضلانی نخاعی (SMA)» مشکلاتی دارند با این توضیح که ذخیره ترشحات موجب مرگ آنها می‌شود که این بیماران را بیشتر کودکان تشکیل می‌دادند.
براساس تحقیقاتی که انجام دادم به این نتیجه رسیدم که نمونه داخلی این دستگاه هنوز ساخته نشده است؛ بنابراین قصد داشتیم دستگاهی تهیه کرده و مهندسی معکوس کنیم؛ البته هزینه آن بسیار زیاد بود، به‌طوری که یک دستگاه ۵۰۰ میلیون تومان هزینه در پی داشت.
با توجه به این موضوع هم بیماران «اس.ام.ای» (SMA)» و هم بیمارانی قطع نخاعی بیشتر ترغیبم کردند که روی این موضوع کار کنم، با توجه به تحقیقاتی که انجام دادم تحقیق کردم به این نتیجه رسیدم که می‌توان این دستگاه را ساخت، در ادامه طرحی در بیمارستان امام موسی کاظم (ع) اصفهان گذراندم و متوجه شدم که بیماران «اس.ام.ای» در آی.سی.یو به‌دلیل عفونت دستگاه تنفسی از بین می‌روند.
آنا: بیشتر توضیح می‌دهید، عفونت دستگاه تنفسی چگونه موجب مشکلات در ریه بیماران می‌شود؟
گوهرآرا: عفونت دستگاه تنفسی به این شکل ایجاد می‌شود که وقتی ترشحات در ریه زیاد شود و بیماران نتوانند این ترشحات را تخلیه کنند، در نتیجه انباشته می‌شود و ریه پر می‌شود و حجم ریه افزایش پیدا میکند و بیماران نمی‌توانند تنفس کنند؛ بنابراین با مشاهده این اتفاقات ناگوار برای بیماران ریوی و تنفسی بیشتر ترغیب شدم که این دستگاه را به ساخت نزدیک کنم، یعنی ساخت یک دستگاه اصولی که بتوان علاوه بر کمک به به ریوی و تنفسی در بیمارستان‌ها هم از آن استفاده کرد، چراکه براساس تحقیقاتی که انجام دادم، به این نتیجه رسیدم که بیمارستان‌ها نیازمند یک چنین دستگاهی هستند تا محیط بیمارستان از این دستگاه خالی نماند.
از سویی براساس تحقیقاتی که برای پروژه کارشناسی‌ارشد انجام داده بودم، متوجه شدم که بیمارستان‌ها نیاز مبرمی به این دستگاه دارند.
آنا: بیماری «اس.ام.ای» (SMA) مخفف چیست و چرا به این نام خوانده شده است؟
گوهرآرا: مخفف SMA می‌شود Spinal muscular atrophy(آتروفی عضلانی نخاعی)، به این صورت است که عضلات شروع به فلج شدن می‌کنند و این فلج شدن عضلات به اندام‌های داخلی هم می‌رسد، طوری می‌شود که عضلات بین دنده‌ای بیماران هم مشکل پیدا کرده و عملکرد تنفس را مختل میکند، همین موضوع موجب می‌شود که دستگاه کمک‌سرفه به بیملارستان کمک کند تا ترشحات عفونتی را تخلیه کنند.
تخلیه ترشحات از ریه با سرفه مصنوعی
آنا: یعنی سرفه مصنوعی ایجاد میکند؟
گوهرآرا: بله. با سرفه مصنوعی ترشحات از ریه بیماران تخلیه می‌شود.
آنا: دستگاه کمک‌سرفه برای بیماران تنفسی با قابلیت نابودی ترشحات سینه و ریه نمونه داخلی هم دارد؟
قاعده کلی دستگاه کمک‌سرفه به این صورت است که یک فشار مثبت مانند یک شبیه‌ساز دم، داخل ریه بیمار وارد می‌شود و این فشار را تا مدت زمان بسیار کوتاهی صفر میکند و سپس یک فشار منفی سریع می‌دهد و این فشار منفی سریع بازدم شده و موجب می‌شود ترشحات به سمت راه هوایی بیمار هدایت شود و بعد با استفاده از ساکشن (مکش) تخلیه می‌شود و این عملکرد کلی دستگاه است
گوهرآرا: خیر، براساس ثبت اختراعی که در حال انجام هستم، روی نمونه‌های قدیمی این دستگاه تحقیقاتی انجام دادم و به این نتیجه رسیدم که نمونه‌های قدیمی در سطحی که ما کار می‌کنیم، وجود ندارد.
آنا: چه استاندارد‌ها و ملاحظات ایمنی و پزشکی باید در نظر گرفته شود تا دستگاه کمک تنفسی به‌لحاظ عملکرد، قابلیت اطمینان و ایمنی برای استفاده در محیط‌های بالینی به طور کامل تأیید شود؟
گوهرآرا: دستگاه کمکتنفسی با قابلیت میکروکنترلر بوده که کار می‌کنیم و قصد پیشرفته کردن دستگاه کمکتنفسی را هم داریم؛ بنابراین باید دستگاهی وجود داشته باشد که علاوه بر کمک به سرفه بیماران، Suction (مکش) هم باشد؛ چراکه پایه و اساس کار ما میکروکنترلر است تا بتوانیم دستگاه‌هایی مانند علائم حیاتی را هم به آن اضافه کنیم یا حتی ونتیلاتور.
آنا: چگونه توانستید طراحی و توسعه دستگاه‌های پزشکی چندکاره را به‌گونه‌ای انجام دهید که ضمن حفظ عملکرد بهینه، به صرفه‌جویی اقتصادی و کاهش فضای مورد نیاز در محیط بالینی کمک کند؟
گوهرآرا: همانطور که می‌دانید زمانی که پایه و اساس دستگاه میکروکنترلر باشد و بخواهیم دستگاه را گسترش دهیم، نامحدود می‌شود، در نتیجه خواهیم توانست استفاده‌های دیگری از دستگاه داشته باشیم، یعنی چند دستگاه داخل یک دستگاه باشد که هم به‌لحاظ صرفه اقتصادی مقرون به صرفه است و هم اینکه بالای سر بیمار چند دستگاه وجود ندارد و یک دستگاه با چند کارایی قرار می‌دهیم.
آنا: چه استراتژی‌هایی می‌توان برای جذب حمایت مالی و تشکیل یک تیم قوی‌تر برای پیشبرد تحقیقات و آزمایش‌های بالینی دستگاه کمکتنفسی چندکاره پیشنهاد داد تا موفقیت پروژه و اثرگذاری آن روی بیماران به حداکثر برسد؟
گوهرآرا: این پروژه کارشناسی‌ارشد است و مرحله ساخت آن انجام شده است، یعنی ساخت انجام شده، اما امتحان و آزمایشی روی بیماران صورت نگرفته، چراکه هنوز باید بیشتر روی این دستگاه کار شود، چیزی که ساختیم در حد پروژه بوده و اگر بخواهیم بیشتر کار کنیم نیازمند حمایت مالی، گروه قدرتمند و تحقیقات گسترده است تا بتوانیم دستگاه را پیشرفت بدهیم.
ازسویی دستگاه نباید فقط یک پروژه کمک‌سرفه باشد؛ البته این هم خیلی ارزشمند است؛ هم برای بیماران بستری در بخش‌های ویژه، هم برای بیماران ذات‌الریه یا پنومونی (Pneumonia)، هم بیماران SMA و هم بیماران فلج نخاعی، اما اگر بخواهیم تحقیقات بیشتری روی آن انجام دهیم هم هزینه برای من دانشجو دربر خواهد داشت و هم نیاز به گروه قوی‌تری دارد.
عملکرد چندمنظوره؛ مکش و سرفه در یک دستگاه
آنا: دستگاه کمک‌سرفه برای بیماران تنفسی با قابلیت نابودی ترشحات سینه و ریه چه مزیتی نسبت به مشابه نمونه خارجی دارد؛ به‌عبارتی چگونه می‌توان به طراحی و توسعه دستگاه کمکتنفسی چندکاره ادامه داد تا ضمن ارائه خدمات بهتر به بیماران، از جمله اکسیژن‌رسانی بدون قطع اکسیژن، ایمنی و راحتی بیمار را نیز تضمین کند؟
گوهرآرا: مزیتی که دستگاه کمکتنفسی چندکاره دارد، اینکه همزمان هم دارای قابلیت Suction (مکش) است و هم کمک سرفه، درحالی که نمونه خارجی تنها مزیت کمک‌سرفه دارد، یعنی جدا از آن، باید دستگاه ساکشن هم داشته باشند که بتوانند ترشحات بیمار را خارج کنند، در صورتی که دستگاه ما چند کار را به‌طور مجزا انجام می‌دهد و تمام اطلاعاتی که به بیمار می‌دهیم منحصر‌به‌فرد است؛ براساس سن بیمار، نوع بیماری و ... اطلاعات را وارد می‌کنیم، همین موضوع موجب شده فشار‌های متفاوتی ایجاد شود.
دیاگرام دستگاه کمکتنفسی و نحوه عملکرد آن
از سویی نمودار گرافیکی دستگاه کمکتنفسی چندکاره هم قابل نمایش است و این قابلیت را دارد که دستگاه را گسترش و پیشرفت دهیم.
البته این قابلیت را هم می‌توان به دستگاه کمکتنفسی اضافه کرد که دستگاه‌های نمونه خارجی وقتی می‌خواهند به صورت اینویزید یا تهاجمی (تراکستومی) یا اینتوبه کردن کار کنند باید اکسیژن را از بیمار قطع کنند، بیماری که به ونتیلاتور متصل بوده، ممکن است مشکلی برای وی پیش بیاید تا از این دستگاه استفاده کند، بنابراین دستگاه ما این قابلیت را دارد اکسیژن‌رسانی انجام دهد، بدون اینکه مجبور باشیم اکسیژن را از بیمار قطع کنیم.
آنا: چه راهکار‌هایی می‌توان برای ادغام قابلیت تله‌مدیسین در دستگاه کمکتنفسی چندکاره اتخاذ کرد تا پزشکان بتوانند به‌راحتی بیمار را حتی در منزل رصد کرده و تنظیمات لازم را انجام دهند و این امر چه تأثیری بر سطح خدمات پزشکی و کاهش عفونت‌های بیمارستانی دارد؟
گوهرآرا: بله. این دستگاه «هوم‌کر» بوده و هم در بیمارستان «hospital» هم می‌توان از آن استفاده کرد و همین مزیت موجب می‌شود که مدت زمان بستری در بیمارستان کاهش پیدا کند و در وقت و هزینه بیماران هم صرفه‌جویی شود.
با بستری شدن بیماران در بیمارستان، بیشتر آنان دچار عفونت بیمارستانی می‌شوند و ممکن است بیمار از بیماری بهبود پیدا کرده باشد؛ اما عفونت بیمارستانی موجب مرگ او شود، همه اینها موجب می‌شود بیماری که عمل انجام داده، سریع‌تر ترخیص شود و بتوانند در منزل از دستگاه کمکتنفسی استفاده کنند.
البته برای استفاده از دستگاه کمکتنفسی در منزل، این دستگاه نیازمند یکسری تنظیمات است تا بیمار در منزل هم از آن استفاده کنند.
دیاگرام دستگاه کمکتنفسی و نحوه عملکرد آن
درصدد هستیم قابلیت تله‌مدیسین (Telemedicine) یا دورپزشکی و پزشکی از راه دور را هم به آن اضافه کنیم، یعنی دکتر بتواند اطلاعات بیمار را از داخل بیمارستان ORDER (سفارش) بدهد، به‌نوعی دستور دهد که میزان فشار بیمار کم یا زیاد شود.
آنا: فناوری‌های مورد استفاده در دستگاه کمک‌سرفه و کمکتنفسی چیست؟ این فناوری‌ها چگونه به بهبود عملکرد تنفسی بیماران مزمن ریوی کمک میکند و چه مکانیزم‌های فیزیکی براین اساس طراحی شده‌اند؟
گوهرآرا: برای این مورد از فناوری آردوینو (به انگلیسی: Arduino) در این زمینه برای برنامه‌نویسی و میکروکنترلر دستگاه استفاده کردیم؛ اما همچنان می‌توان روی این فناوری‌ها کار کرد و آن را گسترش داد؛ البته برای اینکه گسترش دهیم نیازمند آن هستیم که از میکروکنترلر پیشرفته‌تر و قوی‌تری استفاده کنیم و این قابلیت وجود دارد.
آنا: درباره چگونگی عملکرد دستگاه کمکتنفسی هم توضیح می‌دهید؟
گوهرآرا: چگونگی عملکرد به این صورت است که دستگاه تشکیل شده از تلفیق چند سنسور است که این سنسور دارای فشار، مگنتی‌سنسور، قابلیت سیلندر و پیستون دارد که توسط سنسور‌ها رصد می‌شود و ئداخل دستگاه هم رله مورد استفاده قرار می‌گیرد.
قاعده کلی دستگاه کمک‌سرفه به این صورت است که یک فشار مثبت مانند یک شبیه‌ساز دم، داخل ریه بیمار وارد می‌شود و این فشار را تا مدت زمان بسیار کوتاهی صفر میکند و سپس یک فشار منفی سریع می‌دهد و این فشار منفی سریع بازدم شده و موجب می‌شود ترشحات به سمت راه هوایی بیمار هدایت شود و بعد با استفاده از ساکشن (مکش) تخلیه می‌شود و این عملکرد کلی دستگاه است.
آنا: درباره چالش‌هایی که در مسیر انبوه‌سازی و تجاری‌سازی دستگاه کمک سرفه در ایران ممکن است مواجه شوید توضیح دهید، چه استراتژی‌هایی برای مدیریت چالش‌های مالی و همکاری‌های بین‌رشته‌ای با پزشکان و مهندسان در طراحی و توسعه دستگاه کمکتنفسی چندکاره مدنظر دارید تا امکان پذیرش دستگاه در بیمارستان‌ها و کلینیک‌ها مهیا شود و همچنین بازارهای خارجی نیز جذب این محصول شوند؟
گوهرآرا: نخستین چالش، مالی است، برای اینکه کاری را انجام داده و ادامه دهیم نیاز به برآورد هزینه و برنامه‌ریزی دقیق است و بعد از عبور از چالش مالی یکسری آزمایش از دستگاه کمکتنفسی باید انجام شود.
سپس با عبور از این موانع باید ببینیم آیا بیمارستان‌ها نگرش مثبتی به این دستگاه خواهند داشت؟ معمولاً پرسنل بیمارستان‌ها در مقابل دستگاه‌های داخل کشور گارد کوچک را دارند و ترجیح می‌دهند از نمونه خارجی استفاده کنند؛ البته اگر دستگاه کمکتنفسی را ارائه داده و ثابت کنیم این دستگاه نسبت به نمونه خارجی برتری دارد و نمونه‌هایی هم ارائه کنیم که نتیجه مثبت داشته باشند، بیمارستان‌ها قبول خواهند کرد.
دستگاه کمکتنفسی قابلیت بازاریابی و استفاده در بیمارستان‌ها، کلینیک‌ها و منازل را دارد و با اثبات کارآمدی این دستگاه می‌توان از آن به‌جای محصولات خارجی استفاده کرد، اما هنوز که هنوز است از برند «فیلیپس» استفاده می‌کنند استفاده می‌کنند، در حقیقت باید متقاعد کنیم نمونه ایرانی بسیار بهتر از نمونه خارجی است و باید آزمایش‌هایی را پشت‌سر بگذارد که این پروژه و محصول را از ما بپذیرند، این راه‌حل مشکل است.
البته علاوه بر مشکلات مالی با مسائل جا و مکان، گروه و ... هم مواجه هستیم و باید یک گروه بزرگ و قدرتمند داشته باشم و تنها نباشم.
دستگاه کمکتنفسی نیازمند مهندسین مکاترونیک دارد؛ چراکه هم الکترونیک و هم مکانیک دارد و نیازمند این است که پزشکان بیهوشی با ما همکاری و همراهی کنند، پزشکانی که در اتاق عمل کار می‌کنند و حتی پزشکان غربالی با ما همکاری کنند که اطلاعات لازم را به ما بدهند و ما بدانیم.
اطلاعاتی که ممکن است بر سر بالین بیمار به دست بیاید، با اطلاعات گوگل و مقالات متفاوت است و امکان دارد به تفاوت بخوریم و اگر ارتباط تنگاتنگ با پزشکان و مهندسان قدرتمند در این زمینه داشته باشیم و نقشه‌کشی دقیق برای دستگاه انجام دهیم و همه را به صورت عالی رصد کنیم می‌توانیم نمونه خوب از دستگاه کمکتنفسی را بسازیم و حتی قابلیت صادرات به کشور‌های دیگر را داشته باشیم، کشور‌هایی مانند پاکستان، افغانستان و عربستان که اقتصاد درجه یکی ندارند و امکان دارد اگر این دستگاه را به صورت عالی تولید کنیم کشور‌های دیگر راغب به تهیه از کشور ما باشند.
آنا: با توجه به ظرفیت بالای دستگاه کمکتنفسی چندکاره در بهبود وضعیت بیماران SMA و سایر بیماران نیازمند مراقبت‌های ویژه، چه برنامه‌ای برای جذب حمایت مالی و گسترش همکاری‌ها درراستای تولید انبوه و تجاری‌سازی این دستگاه و در نهایت صادرات آن به‌منظور کمک به بیماران در سطح بین‌المللی وجود دارد؟
گوهرآرا: امیدوارم از این پروژه حمایت شود و در حد پروژه کارشناسی ارشد نباشد، چراکه رسالت هر آدمی در این دنیا متفاوت است، امیدوارم رسالت ما این باشد که بتوانیم به کودکانی که مشکل SMA دارند و کسانی که بیمارانشان در بخش مراقبت‌های ویژه بستری هستند با دستگاه کمکتنفسی کمک کنیم، در این مسیر این دستگاه ابتدا باید به مرحله تولید برسد تا هم به کشور خودمان کمک کنیم و هم با اقتصادی که می‌توانیم پیشرفته کنیم از واردات خارجی جلوگیری شود.
از سویی با صادرات به اقتصاد جامعه کمک خواهیم کرد؛ البته نخستین هدف کمک کردن به بیماران باشد و سپس اقتصاد و پیشرفت اقتصادی جامعه، همانطور که می‌دانید تعداد این بیماران کم نیست و می‌توانیم به آنها کمک کنیم.
انتهای پیام/
