טכנולוגיה ישראלית חדשנית: ניטור דום נשימה בשינה באמצעות לייזר

האם הדרך לאבחון דום נשימה בשינה עומדת להשתנות? חוקרים מהפקולטה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה במכון הטכנולוגי חולון (HIT), בשיתוף פרופ' זאב זלבסקי מאוניברסיטת בר אילן, פיתחו טכנולוגיית לייזר לניטור נשימה, דופק וסימני חיים נוספים מבלי להצמיד לנבדק אף לא חיישן אחד. הפרויקט מעורר התרגשות ותקוות גדולות, וזכה לאחרונה במענק ממשרד החדשנות, המדע והטכנולוגיה.

אמנם הטכנולוגיה עדיין בשלבי מחקר, אך הפוטנציאל המיידי שלה - שעשוי לשנות את הדרך שבה מאבחנים דום נשימה בשינה - מעורר עניין רב במערכת הרפואית. נכון להיום, הבדיקה המקובלת לאבחון הפרעת דום נשימה מתבצע במעבדת שינה, כאשר הנבדק מחובר פיזית לחיישנים רבים הבודקים אק"ג, דופק, לחץ דם, נשימה, רמת חמצן בדם ועוד. ישנם גם מכשירי מדידה ביתיים שעלותם גבוהה, אך גם הם מסורבלים וכוללים מגע פיזי עם הנבדק. 

הטכנולוגיה החדשה מבוססת על מעקב אחר תבניות ספקל - דפוסי אור המתקבלים מהחזרת קרן לייזר המוקרנת על גוף האדם. באמצעות ניתוח שינויים מינוריים באותן תבניות, המערכת מצליח לזהות את קצב הנשימה וכך גם לאתר הפסקות נשימה ארוכות.

"על פי ההערכות, כ-6% מהאוכלוסייה סובלים מדום נשימה בשינה, תופעה שפוגעת קשות באיכות החיים ועלולה להוביל לסכנת חיים מיידית", אומר ד״ר יבגני ביידרמן, שמוביל את המחקר. "המערכת שפיתחנו תאפשר ניטור נשימה ללא מגע, באופן נוח ונגיש יותר מהפתרונות הקיימים. היא עשויה לשמש ככלי אבחון ראשוני פשוט, שמוריד חסמים ומאפשר לזהות את ההפרעה בזמן".

לשמוע את האיברים

הטכנולוגיה החדשנית מתבססת על  זיהוי ומדידת ויברציות (רעידות) מאוד עדינות ממרחקים המתרחשות בגוף האדם החי כחלק מהפעילות השוטפת של האיברים הפנימיים. הלב לדוגמא, מסביר ביידרמן, מייצר בעצם בפעילות שלו המון ויברציות כשהוא מתכווץ ומתרחב וכך מאפשר לסתומים להיפתח ולהיסגר. "פיתחנו טכנולוגיה שמקשיבה לוויברציות הללו, כשהלייזר למעשה 'עובד' בתפקיד מיקרופון. הלייזר לא דורש מגע באדם, הוא עובד ממרחק ומצליח לקלוט ויברציות מאוד עדינות שמתורגמות גם לקול. כך אני יכול לשמוע באמצעות הלייזר גם את דופק הלב וגם רשרושים בלב, את פעילות הריאה".

"המכשירים מסוגלים אפילו לזהות בן אדם על פי רשרושי הלב שלו, כיוון שלכל אדם הלב מעט שונה ופעילותו 'נשמעת' אחרת. את כל אלה ניתן לעשות ממרחקים מאוד גדולים, על אחת כמה וכמה ממרחקים קצרים יותר. את הטכנולוגיה הזו אימצנו לעולמות הרפואה על מנת לנטר אדם בשינה ולאתר מצבים של דום נשימה - במקום אינסוף סנסורים, אנחנו מציבים לייזר מעל המיטה שבזמן השינה מודד את התנודה של הריאה. אם התנודה הזו חסרה, זה נותן לנו את האבחנה לדום נשימתי".

פריצת הדרך של החוקרים מתבטאת בכך שהיא מאפשר ניטור מסוג זה גם מחוץ לחדרי המעבדה. לדוגמא, ניתן לעשות שימוש בטכנולוגיה זו גם ברכב הפרטי לדוגמא, כדי לבדוק מצבים של הירדמות של הנהג. הטכנולוגיה עשויה להיות יעילה גם בחדרי מיון. צוות המחקר הישראלי ממשיך לפתח את הרעיון כך שיוכלו לשמש גם בתחומים אחרים כמו לדוגמא בדיקות לחץ דם ללא מגע, בדיקת  אלכוהול בדם, סטורצית חמצן  בדם ועוד פרמטרים רבים. על פי החוקר יש כבר מוצרים שעברו את האישורים של ה-FDA האמריקני.

"אחד הכיוונים שאנחנו חוקרים כרגע הוא שימוש בלייזר לזיהוי פעילות מוחית. בניסוי שביצענו השמענו לנבדק שתי שפות שונות, ובעזרת הלייזר שפועל כמערכת מדידה רגישה לשינוי פעילות מוחית הצלחנו לזהות לאיזו שפה הוא מקשיב - שפת האם או שפה שזרה לו. בניסוי אחר שביצענו הראנו לנבדק כמה צורות בסיסיות כמו עיגולים וריבועים, קווים וכו', ובעזרת הלייזר שפועל גם כאן כמערכת מדידה רגישה לשינוי פעילות מוחית הצלחנו לזהות על איזו צורה הוא מתבונן. זה צעד ראשון שמראה שלטכנולוגיה יש פוטנציאל לא רק בהיבטים רפואיים, אלא גם בהבנה עמוקה של האופן שבו המוח מעבד מידע והעתיד יכול לשמש גם כי ממשק מוח–מכונה (BCI) ללא מגע".

לצד ד"ר ביידרמן שותפים למחקר הסטודנטים משה מלול ואלעד לוי מהפקולטה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה ב־HIT.