a-Heal: الضمادة الذكية المدعومة بالذكاء الاصطناعي تُسرّع الشفاء

كشف فريق من المهندسين بقيادة باحثين من جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز عن نظام متقدم لعلاج الجروح يجمع بين الممارسات الطبية التقليدية والذكاء الاصطناعي والإلكترونيات الحيوية لتعزيز الشفاء. وقد يغير النظام الجديد، المسمى a-Heal، طريقة علاج الجروح عبر تسريع التعافي وإتاحة حلول طبية متقدمة في المناطق النائية حول العالم.

كيف تلتئم الجروح: شرح العمليات الطبيعية

يتعرض آلاف الأشخاص يوميًا حول العالم لنوع من الجروح. فمن خدش الركبة إلى الإصابات الخطرة أو الجروح الداخلية مثل القرح المزمنة، تعد الجروح جزءًا من الحياة. وفي معظم الحالات يستطيع الجسم شفاء الجروح غير الخطرة بعملياته الطبيعية.

عملية الشفاء

لا يدرك معظم الناس مدى تعقيد عملية الشفاء. يبدأ الجسم تلقائيًا مراحل عدة تشمل إيقاف النزيف، والالتهاب بوصفه استجابة مناعية، وتكاثر الخلايا لإعادة بناء النسيج المتضرر، ثم النضج الذي ينشئ فيه الجسم خلايا متخصصة للتعرف على مشكلات مماثلة مستقبلًا والاستجابة لها.

لكن بعض الجروح تحتاج إلى تدخل طبي كي تلتئم على نحو سليم، وقد يؤدي التأخر إلى سوء الالتئام أو العدوى أو تلف دائم للأنسجة أو الإنتان، وفي أسوأ الحالات إلى الوفاة.

التحديات الحالية في علاجات شفاء الجروح

تحسنت الطرق التقليدية لعلاج الجروح كثيرًا خلال العقود الماضية، لكنها ما زالت تعتمد معايير موحدة بدل الرعاية الشخصية. وقد يطيل ذلك مدة التعافي ويزيد المخاطر. ودفع إدراك هذه العيوب المهندسين إلى تطوير الضمادات الذكية.

الضمادات الذكية

ظهر مفهوم الضمادات الذكية عام 2010 بعدما أدرك الباحثون أن المكونات الإلكترونية المرنة باتت قابلة للدمج في الضمادات. وبعد عقد دخلت ضمادة VeCare الذكية السوق.

تعاونت جامعة سنغافورة الوطنية مع مستشفى سنغافورة العام لتطوير هذا الجهاز الطبي. ويستخدم مستشعرات قابلة للارتداء متصلة بالمريض عبر إبرة مجهرية لرصد مؤشرات حيوية مثل نوع البكتيريا ودرجة الحرارة. ثم ترسل البيانات إلى تطبيق محمول يتيح متابعة التعافي لحظيًا وعن بُعد.

الشفاء المدعوم بالذكاء الاصطناعي للجروح عبر دراسة a-Heal

تأخذ ورقة بحثية¹ منشورة في مجلة npj Biomedical Innovations هذا المفهوم إلى مرحلة أبعد. وتقدم دراسة “Towards adaptive bioelectronic wound therapy with integrated real-time diagnostics and machine learning–driven closed-loop control نظامًا تكيفيًا لعلاج الجروح بالإلكترونيات الحيوية ومدعومًا بالذكاء الاصطناعي، يرتقي بالضمادات الذكية إلى مستوى جديد ويتيح  تتبع تقدم التعافي ومشاركته.

a-Heal

يعمل a-Heal كطبيب شخصي مدعوم بالذكاء الاصطناعي. يمنح الجهاز القابل للارتداء الأطباء رؤية مجهرية للجرح، وينقل البيانات في الوقت الفعلي، كما يستطيع تقديم العلاج عبر مجالات كهربائية محفزة للشفاء أو أدوية.

بدأ المهندسون بتصميم بمساعدة الحاسوب وطوروه ليستوعب جميع مكونات الجهاز الدقيقة. ودرسوا كل جانب من جوانب استخدامه، بما في ذلك طريقة تثبيته داخل ضمادة طبية يمكن للمريض ارتداؤها براحة لأيام.

المصدر – npj Biomedical Innovations

يضم a-Heal في جوهره لوحتين إلكترونيتين مصغرتين. تتولى اللوحة الرئيسية الحوسبة والاتصال عبر Wi-Fi، بينما تخصص الثانية لإضاءة الكاميرا. ويحتوي تصميمها الدائري على 12 مصباح LED صغيرًا يضمن التقاط صور واضحة للجرح طوال مراحل الشفاء.

توجد اللوحتان داخل هيكل شفاف من بولي ثنائي ميثيل السيلوكسان (PDMS) يضم مساحة للمشغلات الكهربائية الحيوية وخزاناتها. وهذا الغلاف المقاوم للماء مصنوع بالطباعة ثلاثية الأبعاد ويحتوي على منفذ شحن USB-C واحد.

الكاميرا المدمجة وتصوير Z-Stack

تستخدم الكاميرا المدمجة عدسة محدبة مستوية تعمل مع حلقة الإضاءة لإنتاج صور واضحة. وتسجل وحدة التصوير 11 صورة بتقنية Z-stack لتحسين الجودة، إذ تغير مستوى التركيز للحصول على رؤية أشمل للجرح، ثم ترسل البيانات لاسلكيًا إلى الطبيب القائم على التعلم الآلي.

المحركات البيوالكترونية

يضم الجهاز أيضًا مشغلين كهربائيين حيويين قادرين على توصيل المجالات الكهربائية أو الأدوية. وقد صُمم نظام الحلقة المغلقة لإعطاء الفلوكسيتين، وهو مثبط انتقائي لاسترداد السيروتونين، أو تطبيق مجال كهربائي محسن للشفاء. وفي هذا الاستخدام الموضعي يزيد الفلوكسيتين توافر السيروتونين في نسيج الجرح، ما قد يقلل الالتهاب ويسرع التعافي.

ML Physician

يؤدي الذكاء الاصطناعي دورًا أساسيًا في استراتيجية علاج a-Heal. استخدم الفريق خوارزمية Deep Mapper لتمكين الجهاز من التعرف على كل مرحلة من مراحل شفاء طيف واسع من الجروح.

شمل التدريب ملايين المحاكاة، وكافأت كل محاكاة النظام على تسريع الشفاء، مثل تقليل زمن إغلاق الجرح. وبعد ملايين المحاولات أصبح قادرًا على تحديد حالة الجرح بدقة وتكييف العلاج وفق المقاييس الشخصية.

الأطباء البشريون

ترسل البيانات التي تجمعها مستشعرات a-Heal إلى الأطباء طوال العملية، ما يتيح لهم التدخل وضبط العلاج عند الحاجة. وتوفر واجهة ويب آمنة وسهلة الاستخدام معلومات عن حالة المريض وتقدم الجرح والتوقعات المستقبلية والمخاطر المحتملة.

التحسين

يعيد الذكاء الاصطناعي في كل مرحلة تقييم تقدم الجرح بالصور الجديدة وبيانات التشخيص. وتساعد هذه الدورات الطبيب الرقمي على رصد التطورات واقتراح التعديلات أو الإشارة إلى المخاطر. ويقارن النظام تقدم الجرح بظروف الشفاء المثالية ويضبط العلاج للوصول إلى النتيجة نفسها.

اختبار a-Heal السريري

شمل اختبار a-Heal تجربة قبل سريرية استُخدم فيها الجهاز لمحاكاة الشفاء في نماذج جروح استئصالية لدى الخنازير. واختير هذا النموذج لأنه مدروس على نطاق واسع ومستخدم في اختبارات علاجات أخرى. واستمرت التجربة 22 يومًا وأظهرت نتائج لافتة.

نتائج شفاء a-Heal

سرّع a-Heal التئام الجروح في نموذج الاختبار بنسبة 25%. وأظهر التحليل المتعمق أن تقديم العلاج في الوقت المناسب عزز تجدد الأنسجة وخفض الالتهاب وسرع الشفاء عمومًا.

اسحب للتمرير →

فوائد الشفاء المدعوم بالذكاء الاصطناعي للجروح عبر a-Heal

يقدم a-Heal فوائد عديدة. فهو قد يخفض تكلفة التشخيص والعلاج الشخصيين للجروح، ويفتح الباب أمام نظام صحي عالمي أكثر إنصافًا يوفر علاجًا لحظيًا لأي شخص وفي أي مكان.

كما يواصل الذكاء الاصطناعي التعلم وقد يطور علاجات أكثر فاعلية مستقبلًا. وتجعله قدرته على مراقبة احتياجات كل مريض والتكيف معها وتقديم العلاج دون تدخل خارجي نقلة نوعية.

سهل الاستخدام

من أبرز مزايا الدراسة سهولة استخدام الجهاز. فهو مدمج مباشرة في ضمادة، لذلك لا يحتاج العاملون في الرعاية الصحية إلى جراحة تدخلية لرؤية عملية الشفاء عن قرب.

ويخفض استخدام ضمادات فغر القولون المتاحة تجاريًا التكلفة ويزيد التوافر. وقد عُدلت هذه الضمادات قليلًا لتوفير أقصى قدر من الراحة مع ثباتها على جسم المريض.

تطبيقات a-Heal في العالم الحقيقي والجدول الزمني:

لنظام a-Heal تطبيقات عديدة. فهو يسرع الشفاء ويعمل كمجهر صغير وطبيب بالذكاء الاصطناعي. ومع ازدياد قوة الأنظمة وتناقص حجم التقنية، قد تصبح هذه الأجهزة غير ملحوظة عند ارتدائها.

ويتمثل الاستخدام الرئيسي في مساعدة المصابين على التعافي أسرع، إلى جانب توفير بيانات لحظية قيّمة للأطباء ولأنظمة الذكاء الاصطناعي المستقبلية المصممة لتحسين زمن الشفاء.

الجدول الزمني لـ a-Heal

قد يستغرق طرح a-Heal تجاريًا أمام الجمهور ما بين سبع وعشر سنوات. فما زال الجهاز بحاجة إلى تجارب سريرية كثيرة قبل اعتماده في المستشفيات والمنشآت الطبية، كما يتعين على الفريق بناء شراكات صناعية.

الباحثون في الشفاء المدعوم بالذكاء الاصطناعي للجروح عبر a-Heal

أُعدت ورقة Towards adaptive bioelectronic wound therapy with integrated real-time diagnostics and machine learning–driven closed-loop control في جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز، وقاد المشروع Marco Rolandi، أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب ورئيس كرسي Baskin Engineering الموقوف في الجامعة.

وعمل Rolandi مع فريق من المهندسين والمطورين والباحثين ضم Houpu Li وHsin-ya Yang وFan Lu وWan Shen Hee وNarges Asefifeyzabadi وPrabhat Baniya وAnthony Gallegos وKaelan Schorger وKan Zhu وCynthia Recendez وMaryam Tebyani وManasa Kesapragada وGordon Keller وSujung Kim وGeorge Luka وKsenia Zlobina وTiffany Nguyen وSydnie Figuerres وCeleste Franco وKoushik Devarajan وAlexie Barbee وKylie Lin وShannon M. Clayton وAnnabelle Eato.

مستقبل a-Heal

يبدو مستقبل a-Heal واعدًا. فمع انتشار الضمادات الذكية سيزداد الإقبال على هذه المنتجات. ويقدم a-Heal تطويرًا فريدًا لتقنية متقدمة أصلًا، ما يمنحه فرصة ليصبح خيارًا شائعًا. ومن المرجح أن يجذب حجمه الصغير وقدراته الكبيرة المتخصصين والمستثمرين الساعين إلى تطوير الرعاية الصحية بالذكاء الاصطناعي.

شركة مبتكرة في قطاع الأجهزة الطبية

قطاع الأجهزة الطبية صناعة بمليارات الدولارات تجمع علومًا متعددة لتقديم علاجات رائدة. وتنفق شركاته الملايين سنويًا لتحسين نتائج المرضى والعلاجات الحالية. وفيما يلي شركة تواصل الابتكار والمساهمة في توجيه السوق.

Becton, Dickinson and Company

تأسست Becton, Dickinson and Company في نيويورك على يد صيدلي ومهندس أرادا توفير أدوات طبية متقدمة. وبعد نحو عقد من استيراد موازين الحرارة والمحاقن من أوروبا، أسس Maxwell W. Becton وFairleigh S. Dickinson الشركة رسميًا عام 1906.

كانت الشركة قوة ابتكارية، فطرحت ضمادة ACE عام 1918 وكانت سباقة في تصنيع محاقن مخصصة للإنسولين عام 1924. واليوم تمتلك براءات اختراع لابتكارات طبية مؤثرة.

طُرحت أسهم Becton, Dickinson and Company (BDX ) للاكتتاب العام عام 1963. ومنذ دخولها السوق حظيت بدعم كبير من المستثمرين المؤسسيين والأفراد، وما زالت شركة رائدة تقدم منتجات مثل أنظمة صرف الأدوية الآلية.

ينبغي للراغبين في التعرض لقطاع الأجهزة الطبية إجراء مزيد من البحث حول الشركة. فتاريخها الممتد لأكثر من قرن يضم ابتكارات طبية كبرى، ولذلك تعد مصنعًا مرموقًا يتمتع بإمكانات للنمو مستقبلًا.

آخر أخبار أداء سهم BDX (BDX)

الشفاء المدعوم بالذكاء الاصطناعي للجروح عبر a-Heal | الخلاصة

يمثل a-Heal تطويرًا مهمًا مقارنة بالأجهزة القابلة للارتداء السابقة. فدمج كاميرا مضاءة يمنح الجهاز مستوى من المعلومات الشخصية لم يكن متاحًا عادة إلا في رعاية المرضى داخل المستشفى. وقد تجعل هذه العوامل منه خيارًا علاجيًا فعالًا مستقبلًا.

تعرّف على تقنيات صحية أخرى مثيرة للاهتمام هنا

المراجع

^{1. Li, H., Yang, H., Lu, F., Hee, W. S., Asefifeyzabadi, N., Baniya, P., Gallegos, A., Schorger, K., Zhu, K., Recendez, C., Tebyani, M., Kesapragada, M., Keller, G., Kim, S., Luka, G., Zlobina, K., Nguyen, T., Figuerres, S., Franco, C., . . . Rolandi, M. (2025). نحو علاج الجروح البيوالكتروني التكيفي مع تشخيصات الوقت الحقيقي المتكاملة والتحكم المغلق المدفوع بالتعلم الآلي. Npj Biomedical Innovations, 2(1), 1-13. https://doi.org/10.1038/s44385-025-00038-6}