كيف يمكن للزرعات المدعومة بالذكاء الاصطناعي أن تحل محل مسكنات الألم الأفيونية

فهم الألم المزمن وتحدياته

لقد ساعدت التخدير الحديث وأدوية الألم في تخفيف ما كان أحد أكثر المشكلات التي لا يمكن حلها في الطب: الألم.

ومع ذلك، هذا صحيح جزئياً فقط بالنسبة للألم المزمن، الذي يؤثر على مئات الملايين من الأشخاص حول العالم. وفقاً لـ مؤسسة الألم الأمريكية، يعيش 51.6 مليون أمريكي مع الألم المزمن. لأكثر من 17 مليون من المصابين، يكون الألم المزمن عالي التأثير، وغالباً ما يحد من أنشطتهم الحياتية أو العملية. 

عندما لا يكون سبب الألم لحظة محددة، بل مشكلة متكررة، يصبح من الصعب جداً أن يعمل العلاج الكيميائي بشكل صحيح.

إحدى المشكلات هي أن الجسم يميل إلى التكيف مع الأدوية، وتفقدها فعاليتها تدريجياً، مما يجبر المرضى على زيادة الجرعة مع مرور الوقت، أو المعاناة دون خيار بديل جيد.

مشكلة أخرى هي أن مسكنات الألم القوية عادةً ما تكون من فئة الأفيونات، وهو نوع من الأدوية المعروف بأنه يسبب الاعتماد.

يتم وصف الأفيونات لأكثر من 40 مليون مريض سنوياً في الولايات المتحدة وحدها. كل عام، يتسبب ذلك في إصابة أكثر من 85,000 مريض بألم حاد بالإدمان (اضطراب استخدام الأفيونات)، ويتطور 10٪ منهم إلى استخدام الأفيونات لفترة طويلة لاحقاً.

مثل هذا المستوى من الإدمان يكلف المجتمع تكلفة هائلة، تُقدَّر بحوالي $180B سنوياً في الولايات المتحدة فقط.

لهذا السبب، قد تكون الأدوية غير الأفيونية، أو الأدوية غير الكيميائية لتخفيف الألم، علاجاً طبياً يغير حياة الملايين، وربما سوقاً بقيمة عشرات المليارات من الدولارات.

مثال على ذلك هو Vertex Pharmaceuticals (VRTX ), مع فئة جديدة من أدوية الألم التي لا تسبب الإدمان، تم اعتمادها حديثاً في عام 2025. مسكنات الألم المستخرجة من الفطريات قد تكون خياراً في المستقبل.

يعمل باحثون في جامعة جنوب كاليفورنيا، والجامعة الوطنية تشين-يي للتقنية (تايوان)، وجامعة كاليفورنيا، وجامعة ولاية سان دييغو على محفز إلكتروني لاسلكي قابل للزرع قد يساعد أيضاً في تخفيف الألم دون أي أدوية.

نشروا نتائجهم في مجلة Nature Electronics¹، تحت العنوان “زرعة لاسلكية بالموجات فوق الصوتية قابلة للبرمجة والتكيف الذاتي لإدارة الألم المزمن المخصص”.

كيف تعطل الزرعات الكهربائية إشارات الألم

في جوهره، الألم هو مجرد إشارة كهربائية يحملها العصب نحو الدماغ. لسوء الحظ، جعل التطور هذه الإشارة غير سارة للغاية، ولا يمكننا تجاهلها. لذلك، نحتاج إلى أدوية مثل الأفيونات التي تحاول تخفيف استقبال إشارة الألم في الدماغ.

خيار بديل هو التدخل مباشرةً في الإشارة الكهربائية نفسها. هذا هو وعد المحفزات الكهربائية القابلة للزرع، التي تحفز الحبل الشوكي مباشرةً لمنع إشارات الألم من الوصول إلى الدماغ.

لسوء الحظ، لم تشهد هذه الأجهزة انتشاراً واسعاً بسبب العديد من العوائق التقنية مثل التكلفة العالية، الحاجة إلى جراحة غازية، بطاريات سلكية، والحاجة إلى استبدال البطاريات بشكل متكرر.

لهذا السبب، الجهاز الجديد الذي اخترعه الباحثون، مرن وقابل لإعادة الشحن لاسلكياً، يمثل تغييراً محتملاً في اللعبة.

Source: Viterbi School

الشحن اللاسلكي بالبيزوكهرباء: تغيير جذري

نظرًا لأن استبدال البطارية بانتظام كان أحد أكثر الأجزاء إشكالية في المحفزات الكهربائية السابقة للألم، مما يتطلب جراحة إضافية منتظمة، فقد كان هذا محور عمل الباحثين.

الفكرة هي تحويل الموجات الميكانيكية إلى إشارات كهربائية من خلال ظاهرة تُسمى تأثير البيزوكهرباء.

استخدموا عنصر بيزوكهربائي مصغر مصنوع من زركونيت التيتانيوم الرصاصي (PZT)، وهو مادة ذات كفاءة عالية في تحويل طاقة الموجات فوق الصوتية الواردة إلى الطاقة الكهربائية اللازمة للتحفيز.

الموجات فوق الصوتية خيار جيد للأجهزة الطبية، حيث يمكنها نقل الطاقة إلى أعماق الجسم دون التسبب في ضرر.

هذه فكرة رائجة في مجال الأجهزة الطبية، مع زرعة أخرى تعمل بالموجات فوق الصوتية، للمنظمات القلبية هذه المرة، أعلن عنها فريق من الباحثين الكوريين في يونيو 2025.

“هذا النوع الذي يحول الطاقة أمر حاسم للتحفيز العميق، حيث إن الموجات فوق الصوتية طاقة غير غازية وعالية الاختراق في المجالات السريرية والطبية.

من خلال الاستفادة من نقل الطاقة بالموجات فوق الصوتية اللاسلكية ونظام تغذية راجعة حلقي مغلق، يزيل هذا المحفز UIWI الحاجة إلى بطاريات مزروعة ضخمة ويسمح بتعديل الألم في الوقت الحقيقي بدقة.

Yushun Zeng – طالب دكتوراه

استخدام الذكاء الاصطناعي والشبكات العصبية للتحكم في الألم

محفز UIWI نفسه مرن، قابل للانحناء والالتواء، مما يسمح بوضعه الأمثل على الحبل الشوكي.

Source: Viterbi School

طريقة عمله هي استخدام التحفيز الكهربائي لإعادة توازن الإشارات التي تنقل وتثبط الألم، مما يقمع إحساس الألم بفعالية.

عند اختبار الأجهزة على الفئران المخبرية، نجح الباحثون في تخفيف الألم العصبي المزمن الناجم عن كل من التحفيز الميكانيكي والتحفيز الحراري الحاد.

والأكثر من ذلك، الجهاز متكيف، حيث ينظم “العلاج الكهربائي” وفقاً لمستوى الألم الفعلي.

“ما يميز هذا الجهاز حقاً هو قدرته اللاسلكية والذكية والمتكيفة ذاتياً لإدارة الألم.

نعتقد أنه يقدم إمكانات كبيرة لاستبدال الأنظمة الدوائية وأساليب التحفيز الكهربائي التقليدية، متماشياً مع الاحتياجات السريرية لتخفيف الألم.

Qifa Zhou – أستاذ طب العيون في كلية كيك للطب بجامعة جنوب كاليفورنيا

تم ذلك باستخدام شبكة عصبية تسمى ResNet-18، ومراقبة مستمرة لتسجيلات الدماغ، وتحديداً إشارات تخطيط الدماغ الكهربائي (EEG)، التي تعكس مستويات الألم لدى المريض.

تحلل الشبكة العصبية هذه الإشارات الدماغية وتصنف الألم إلى ثلاثة مستويات متميزة: ألم خفيف، ألم متوسط، وألم شديد. يتميز نموذج الذكاء الاصطناعي هذا بدقة إجمالية تبلغ 94.8٪ في التمييز بين هذه الحالات.

بمجرد تحديد مستوى الألم، يقوم جهاز الإرسال بالموجات فوق الصوتية القابل للارتداء بضبط الطاقة الصوتية التي يرسلها تلقائياً. تتحول الطاقة الصوتية إلى طاقة كهربائية، تحفز الحبل الشوكي.

Source: ResearchGate

هذا يخلق نظاماً حلقيًا مغلقًا يوفر إدارة ألم مخصصة في الوقت الحقيقي.

نظرًا لأن نقل الطاقة يتم عبر الموجات تحت الصوتية، لا حاجة لإجراء جراحة إضافية بعد الزرع الأولي للجهاز حول الحبل الشوكي، ويمكن تعديل مستوى الطاقة في الوقت الحقيقي وفقاً لشدة الموجات تحت الصوتية.

“من منظور سريري، يتيح دمج تقييم الألم القائم على التعلم العميق تفسيراً ديناميكياً واستجابة لحالات الألم المتقلبة، وهو أمر أساسي لتلبية التباين الخاص بكل مريض.”

Chen Gong

ما هو المستقبل للزرعات الذكية في مجال الألم؟

نظرًا لأن الجهاز يتحكم فيه شبكة عصبية، يمكن تكييفه مع الجهاز العصبي الخاص بكل مريض، بدلاً من الحاجة إلى حل يناسب الجميع. في حد ذاته، يمثل ذلك انحرافاً جذرياً عن البروتوكولات الطبية التقليدية لتخفيف الألم.

الخطوة التالية ستكون تحسين تصميم الزرعة أكثر، خاصةً جعلها أصغر حجماً، وتقليل درجة الغزو أثناء الزرع. من المثالي أن يتم حقنها يوماً ما باستخدام حقنة فقط.

قد يصبح جهاز الموجات فوق الصوتية القابل للارتداء لاسلكيًا أيضاً، أو حتى لاصقًا على شكل شبكة من الموجات فوق الصوتية.

من المحتمل أن يتم نقل التحكم في النظام إلى هاتف ذكي لإصدار تجاري من هذه التقنية، مما يمنح المريض مستوى أعلى من التخصيص والتحكم.

الاستثمار في التكنولوجيا الصحية 

Koninklijke Philips N.V.

فيليبس هي علامة تجارية معروفة للأجهزة الإلكترونية الصغيرة (ماكينات الحلاقة، فرش الأسنان الكهربائية)، وتشارك بنشاط في مجال الرعاية الصحية. على سبيل المثال، كانت الأولى في تقديم براءات اختراع MedTech في أوروبا لعام 2022. وهي نشطة في المنتجات الطبية المتصلة، من الأجهزة القابلة للارتداء إلى التصوير، وأجهزة التنفس، والروبوتات الطبية.

الشركة نشطة أيضاً في مجال أشباه الموصلات (بما في ذلك تقنية المغناطيسية الفائقة) والتقنيات المتقدمة/الروبوتات/الأتمتة، حيث تشترك جميع الأنشطة في قاعدة تكنولوجية مشتركة.

Source: Philips

تقدم فيليبس أجهزة قابلة للارتداء لقياس مؤشرات القلب، والتنفس، والنشاط. يمكن دمج حسّاتها في الساعات الذكية، وأجهزة مراقبة الصحة، واللاصقات الطبية، وأجهزة تتبع النشاط.

خبرة فيليبس في المستشعرات المتوافقة حيوياً، وأشباه الموصلات، والحلول اللاسلكية قد تجعلها رائدة في الزرعات الطبية المتقدمة مع الشحن اللاسلكي.

بالنسبة للأجهزة الطبية، تفضل فيليبس حل الشراكة، حيث تطور للأطراف الثالثة أجهزتها الطبية المتصلة بإنترنت الأشياء (IoT) المتcompatible تماماً مع باقي حلول فيليبس. في هذا السياق، تقدم لعملائها النمذجة الأولية، والاستشارات التنظيمية، وتطوير المنتج من البداية إلى النهاية، والإنتاج على نطاق صناعي.

هذا يجعل فيليبس شركة تركز على التكنولوجيا ومرشحاً محتملاً لدمج الابتكارات بسرعة في الأجهزة الطبية القائمة. إجمالاً، تؤثر أجهزة فيليبس مباشرةً على أكثر من 1.8+ مليار شخص.

تسعى الشركة إلى إنشاء بيئة رعاية صحية رقمية متكاملة بالكامل حيث تتطابق المستشعرات مع الأجهزة، ثم تستخدم حلول اتصال متعددة للدمج في حل Philips HealthSuite Cloud والسماح بتحليلات بيانات متعمقة.

Source: Philips

كموفر في صناعة MedTech، غالباً ما يصنع لعلامات تجارية أخرى، لا تكون فيليبس مرئية بقدر الشركات الأخرى الأكثر بروزاً في القطاع. ومع ذلك، فهي خبيرة في بناء الأجهزة الإلكترونية عالية الأداء والمستشعرات، وغالباً ما تدفع حدود ما هو ممكن في مجالها المتخصص في الرعاية الصحية والأجهزة القابلة للارتداء.

مع تزايد دمج الأجهزة القابلة للارتداء والإلكترونيات الطبية في الرعاية الصحية والبروتوكولات الطبية، من المرجح أن ينمو قطاع الرعاية الصحية في فيليبس كجزء من المجموعة.

أحدث أخبار وتطورات سهم Koninklijke Philips N.V. (PHG)

الدراسة المشار إليها

^{1. Zeng, Y., Gong, C., Lu, G. et al. زرعة لاسلكية بالموجات فوق الصوتية قابلة للبرمجة والتكيف الذاتي لإدارة الألم المزمن المخصص. Nature Electronics 8, 437–449 (2025). https://doi.org/10.1038/s41928-025-01374-6}