מהפכה בדרך: הפיתוח הישראלי שמודד לחץ דם בלי שרוול

בדיקת לחץ דם עשויה בעתיד להפוך מפעולה שדורשת עצירה, ישיבה והידוק שרוול סביב הזרוע, למדידה רציפה שמתבצעת באמצעות חיישן זעיר המוצמד לגוף. חוקרים מהטכניון פיתחו טכנולוגיה חדשה המאפשרת לעקוב אחר השינויים בלחץ הדם ללא שרוול מתנפח, באמצעות שילוב מתקדם של אור וגלי אולטרסאונד. הפיתוח, שהודגם בהצלחה בניסויים ראשוניים על מתנדבים בריאים, עשוי בעתיד לאפשר ניטור של לחץ הדם לאורך שעות היום, ללא צורך בהפעלה חוזרת של מכשיר מדידה.

המחקר נערך בפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע"ש אנדרו וארנה ויטרבי בטכניון, בהובלת פרופ' אמיר רוזנטל ופרופ' דניאל לנגה, יחד עם הדוקטורנט גיל גלברט. ממצאיו פורסמו בכתב העת המדעי היוקרתי Nature Communications. החוקרים מבקשים להתמודד עם אחת המגבלות המרכזיות של מדידת לחץ דם כיום: בעוד שלחץ הדם משתנה ללא הרף בעקבות פעילות גופנית, מתח ומצבים פיזיולוגיים שונים, המדידה המקובלת באמצעות שרוול מספקת בדרך כלל נתונים בנקודות זמן בודדות בלבד.

אור שמודד לחץ דם

בלב הפיתוח נמצא חיישן אופטי-אקוסטי זעיר, המבוסס על טכנולוגיה הנקראת פוטוניקת סיליקון. המערכת שולחת פולסים קצרים של אור אל הרקמות, וכאשר האור נבלע בדם נוצרים גלי אולטרסאונד זעירים. חיישן מיוחד שפיתחו החוקרים, בשם SPADE, קולט את הגלים ומאפשר לעקוב אחר קוטר העורק והשינויים המתרחשים בו בכל פעימת לב. באמצעות מודל המתאר את הקשר בין התרחבות העורק לבין הלחץ המופעל על דופנותיו, ניתן לשחזר את צורת גל לחץ הדם ולהעריך את ערכיו.

ייחודה של הטכנולוגיה הוא ביכולתה לבצע את המדידה באמצעות רכיב חישה יחיד וזעיר. מערכות אחרות המבוססות על אולטרסאונד נדרשות לעיתים למערך של חיישנים ולמיקום מדויק במיוחד על הגוף, משום ששינוי קטן בזווית או במיקום עלול לפגוע באיכות המדידה. החיישן החדש מתוכנן להיות עמיד יותר לשינויים כאלה, ומסוגל לזהות את פעילות העורק גם כאשר אינו ממוקם בדיוק מעליו או בזווית אידיאלית. לדברי החוקרים, תכונה זו עשויה להקל על הפיכתו בעתיד להתקן לביש לשימוש יומיומי.

מאה מדידות בכל שנייה

בניסויי ההיתכנות שערכו החוקרים במתנדבים בריאים, הצליחה המערכת לקלוט את השינויים בקוטר העורק בקצב של 100 דגימות בשנייה ולשחזר את מאפייני גל לחץ הדם. החוקרים השוו את התוצאות למדידות שהתקבלו ממערכת ייחוס והציגו התאמה מעודדת. הם בחנו גם את השפעת השינויים במיקום החיישן ובזווית שלו, והראו כי ניתן לשמור על איכות המדידה בתנאים שבהם מערכות אחרות עלולות להתקשות.

לתדירות המדידה הגבוהה יש משמעות רפואית אפשרית, משום שהיא מאפשרת לעקוב לא רק אחר ערכים נקודתיים של לחץ הדם, אלא גם אחר צורת הגל והשינויים המהירים המתרחשים לאורך פעימת הלב. מידע מסוג זה עשוי להרחיב בעתיד את יכולות המעקב אחר תפקוד הלב וכלי הדם ולסייע בזיהוי שינויים שקשה להבחין בהם באמצעות מדידות מזדמנות. עם זאת, מדובר עדיין במערכת מחקרית, והמדידות בניסוי עובדו לאחר איסופן; הטכנולוגיה טרם הוכחה כמכשיר רפואי עצמאי לניטור רציף בזמן אמת בחיי היומיום.

בדרך לשעון החכם

החזון של החוקרים הוא להפוך את הטכנולוגיה לרכיב שניתן יהיה לשלב בהתקנים לבישים, ובהם שעונים חכמים, מדבקות רפואיות ומכשירי ניטור ביתיים. אם הפיתוח יבשיל לכדי מוצר רפואי, הוא עשוי לאפשר למשתמשים ולצוותים רפואיים לקבל תמונה רציפה ומפורטת יותר של לחץ הדם, במקום להסתמך על מספר מוגבל של מדידות במהלך היום. יכולת כזאת עשויה להיות חשובה במיוחד במעקב אחר אנשים הסובלים מיתר לחץ דם או ממחלות לב וכלי דם, אך יידרשו מחקרים נוספים כדי לבחון את ביצועי המערכת באוכלוסיות שונות ובתנאי שימוש ממושכים.

במחקר השתתפו גם רון מויסייב, יואב חזן ותמר הררי. הוא נערך בתמיכת רשות החדשנות הישראלית, קרן המגבית המאוחדת לישראל ומרכז אולנדורף מינרבה למדעי הראייה והתמונה בטכניון. החוקרים מדגישים כי החידוש אינו בעצם השימוש באולטרסאונד למדידת לחץ דם, אלא בשילוב שיטת החישה האופטו-אקוסטית עם רכיב יחיד, קטן ורגיש במיוחד, המאפשר להתגבר על חלק מהמגבלות של מערכות קודמות.

הפיתוח אינו מחליף בשלב זה את מכשירי מדידת לחץ הדם המקובלים, והוא עדיין רחוק משימוש רפואי שגרתי. עם זאת, תוצאות הניסוי מצביעות על אפשרות משמעותית: בעתיד, מדידת לחץ הדם עשויה להפוך מפעולה שמבצעים מדי פעם למעקב רציף, נוח ונגיש יותר, המספק תמונה רחבה של מצב מערכת הלב וכלי הדם.