تطوير قلم ذكي يكتشف مرض باركنسون بدقة 96% من خلال الكتابة
ونشرت نتائج هذا الابتكار في دورية "نيتشر كميكال إنيجيرنج" (Nature Chemical Engineering)، وتشير الدراسة إلى إمكانية استخدام القلم كأداة تشخيصية منخفضة التكلفة ومرتفعة الدقة، خاصة في الدول ذات الموارد الطبية المحدودة.
يعتمد الابتكار الجديد على قلم يحتوي على حبر مغناطيسي، يسجل بدقة حركة اليد أثناء الكتابة على سطح أو حتى في الهواء.
ويجري تحويل هذه الحركات إلى إشارات كهربائية تُحلل لاحقاً بواسطة شبكة عصبية اصطناعية؛ وهي تقنية تعتمد على الذكاء الاصطناعي لمحاكاة طريقة عمل الدماغ في التعرف على الأنماط المعقدة.
وبحسب الباحثين استطاع القلم التمييز بين خط اليد لمرضى باركنسون، وغير المصابين بنسبة دقة تجاوزت 96% في تجربة أولية شملت 16 شخصاً.
يُعد مرض باركنسون أحد أسرع الأمراض العصبية التنكسية نمواً، إذ يؤثر على ما يقرب من 10 ملايين شخص في جميع أنحاء العالم؛ وتتسبب أعراضه، مثل الرعشة، والتصلب، وبطء الحركة، في إعاقة كبيرة لحركة المرضى، وتؤثر بشكل كبير على جودة حياتهم.
تعتمد الإجراءات التقليدية لتشخيص باركنسون، ومراقبة تقدمه على ملاحظة الأعراض الحركية، وهي أساليب غالباً ما تكون غير دقيقة، وتعتمد بشكل كبير على خبرة الطبيب، وتفتقر إلى معايير موضوعية وكمية، كما أن الوصول إلى الموارد المتخصصة لتشخيص باركنسون محدود، خاصة في البلدان ذات الدخل المنخفض التي تعاني من نقص في أطباء الأعصاب.
بالرغم من التقدم الحديث في تحديد المؤشرات الحيوية التي تظهر قبل وقت طويل من ظهور الأعراض الحركية؛ مثل فحص مستويات بروتين ألفا-ساينوكلين الشاذ أو تشوهات الشبكية، فإن تحديد هذه المؤشرات يتطلب عادة معدات متطورة وخبرة متخصصة، والتي لا تتوفر غالباً إلا في مرافق الرعاية الصحية المركزية. لذلك تظل الحاجة ماسة إلى طريقة تشخيص كمية، ومنخفضة التكلفة، ومتاحة لمرض باركنسون في أوساط جماهيرية كبيرة.
كيف يعمل القلم التشخيصي؟
تعتبر الكتابة اليدوية عملية معقدة تتشابك فيها القدرات المعرفية، والإدراكية، والحركية الدقيقة، وكلها تتأثر بشكل كبير بمرض باركنسون، فعندما تؤثر الأعراض الحركية على اليد المهيمنة، يمكن أن يوفر تحليل أنماط الكتابة اليدوية رؤى حاسمة، ومؤشرات حيوية كمية لتشخيص المرض.
ومع أن أدوات تحليل الكتابة اليدوية التقليدية مثل الأجهزة اللوحية الرقمية شائعة الاستخدام، إلا أنها غالباً ما تركز على تتبع مسارات الكتابة، وتجاهل الأعراض الحركية التي تظهر أثناء عملية الكتابة نفسها.
وهنا يأتي دور القلم التشخيصي الجديد، ويتميز القلم بطرف مرن مغناطيسي وحبر من السائل المغناطيسي، ويعتمد مبدأ عمله على تحويل حركات الكتابة، سواء على السطح أو في الهواء، إلى إشارات عالية الدقة وقابلة للتحليل.
وعند تطبيق الضغط أثناء الكتابة، يتشوه الطرف المرن مغناطيسياً، مما يؤدي إلى تغير في التدفق المغناطيسي، وهذا التغير، بالإضافة إلى الحركة الديناميكية للحبر المغناطيسي، يولد إشارات جهد كهربائي في الملف المحيط.
يتكون القلم التشخيصي من مكونين رئيسيين؛ طرف مرن مغناطيسي، وحبر مغناطيسي. يتم توصيل الطرف المرن مغناطيسياً بإحكام بالجزء العلوي من الهيكل المطبوع ثلاثي الأبعاد، مما يضمن دمج المكونات بشكل مستقر ويتم تخزين الحبر المغناطيسي في خزان بلاستيكي قابل للاستبدال ومجهز بغطاء لمنع التسرب والتبخر.
ويتم دمج جميع المكونات في هيكل القلم ثم يتم نسج خيط موصل في هيكل ملف يحول التغيرات في التدفق المغناطيسي إلى إشارات جهد عالية الدقة لتحليل الكتابة اليدوية، وأخيراً يتم إحاطة الملف بقبضة من مادة تسمى البولي أولفين لتوفير سطح مقاوم للانزلاق.
والطرف المرن مغناطيسياً مصنوع عن طريق تضمين الجزيئات المغناطيسية في مصفوفة سيليكون ما يوفر وظيفتين للقلم أولها توليد مجالاً مغناطيسياً عمودياً للحفاظ على المغنطة داخل الحبر المغناطيسي، وتحت الضغط الميكانيكي الخارجي، يتشوه الطرف، مما يغير اتجاه وتباعد الجزيئات المغناطيسية المضمنة فيه، مما يؤدي إلى تغير في تدفقه المغناطيسي.
وهذا التغير، بالإضافة إلى الحركة الديناميكية للحبر المغناطيسي داخل القلم التشخيصي يؤدي إلى تغيرات في التدفق المغناطيسي الصافي عبر الملف المحيط، مما يؤدي بدوره إلى توليد جهد كهربائي وفقاً لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي.
تقنية منخفضة التكاليف
لتقييم الإمكانات السريرية لهذا القلم، أجريت دراسة بشرية تجريبية شملت 3 مرضى مصابين بباركنسون و13 مشاركاً سليمًا، وقام القلم التشخيصي بتسجيل إشارات الكتابة اليدوية بدقة عالية، وقد تمكن تحليل هذه الإشارات، بمساعدة شبكة عصبية ذكية ميزت بنجاح بين مرضى باركنسون والمشاركين الأصحاء بمتوسط دقة بلغ 96.22%.
ويمثل تطوير هذا القلم التشخيصي تقنية منخفضة التكلفة، وقابلة للانتشار على نطاق واسع، وموثوقة، ولديها القدرة على تحسين تشخيص باركنسون عبر مجموعات سكانية كبيرة، وفي المناطق ذات الموارد المحدودة.
ويمكن أن يقدم هذا القلم مساراً مبتكراً لاستكمال طرق تشخيص باركنسون الحالية من خلال دعم نهج يعتمد على غير المتخصصين، مما يسهل الاكتشاف المبكر في أوساط سكانية واسعة، كما أنه مفيد بشكل خاص للأفراد غير المعالجين الذين قد لا يدركون بعد أنهم مرضى محتملون بباركنسون، وللذين يعيشون في المناطق التي تعاني من نقص في الموارد حيث يكون الوصول إلى التشخيصات الطبية باستخدام المؤشرات الحيوية الكيميائية نادراً.
ويعتقد الفريق البحثي أن القلم قد يُسهم في سد هذه الفجوة، خصوصاً في البيئات التي تعاني من نقص في الكوادر الطبية أو التكنولوجيا المتقدمة، كما يُمكن أن يُستخدم مستقبلاً ليس فقط للتشخيص، بل أيضاً لتتبع تطور المرض لدى المرضى على مدى الزمن.
ويختم الباحثون بالإشارة إلى ضرورة إجراء تجارب مستقبلية على نطاق أوسع لتأكيد فعالية القلم عبر عينات أكبر من المرضى، ما قد يفتح الباب أمام تعميم استخدامه على مستوى العالم كأداة ذكية، وسهلة الاستخدام للكشف عن باركنسون في مراحله الأولى.
نقلا عن الشرق للأخبار
هاشتاغز
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
الصحراء
منذ 2 أيام
- الصحراء
تطوير قلم ذكي يكتشف مرض باركنسون بدقة 96% من خلال الكتابة
نجح باحثون في تطوير قلم خاص مزوّد بحبر مغناطيسي، يمكنه رصد العلامات المبكرة وأعراض مرض باركنسون المعروف باسم الشلل الرعاش من خلال تحليل الكتابة اليدوية. ونشرت نتائج هذا الابتكار في دورية "نيتشر كميكال إنيجيرنج" (Nature Chemical Engineering)، وتشير الدراسة إلى إمكانية استخدام القلم كأداة تشخيصية منخفضة التكلفة ومرتفعة الدقة، خاصة في الدول ذات الموارد الطبية المحدودة. يعتمد الابتكار الجديد على قلم يحتوي على حبر مغناطيسي، يسجل بدقة حركة اليد أثناء الكتابة على سطح أو حتى في الهواء. ويجري تحويل هذه الحركات إلى إشارات كهربائية تُحلل لاحقاً بواسطة شبكة عصبية اصطناعية؛ وهي تقنية تعتمد على الذكاء الاصطناعي لمحاكاة طريقة عمل الدماغ في التعرف على الأنماط المعقدة. وبحسب الباحثين استطاع القلم التمييز بين خط اليد لمرضى باركنسون، وغير المصابين بنسبة دقة تجاوزت 96% في تجربة أولية شملت 16 شخصاً. يُعد مرض باركنسون أحد أسرع الأمراض العصبية التنكسية نمواً، إذ يؤثر على ما يقرب من 10 ملايين شخص في جميع أنحاء العالم؛ وتتسبب أعراضه، مثل الرعشة، والتصلب، وبطء الحركة، في إعاقة كبيرة لحركة المرضى، وتؤثر بشكل كبير على جودة حياتهم. تعتمد الإجراءات التقليدية لتشخيص باركنسون، ومراقبة تقدمه على ملاحظة الأعراض الحركية، وهي أساليب غالباً ما تكون غير دقيقة، وتعتمد بشكل كبير على خبرة الطبيب، وتفتقر إلى معايير موضوعية وكمية، كما أن الوصول إلى الموارد المتخصصة لتشخيص باركنسون محدود، خاصة في البلدان ذات الدخل المنخفض التي تعاني من نقص في أطباء الأعصاب. بالرغم من التقدم الحديث في تحديد المؤشرات الحيوية التي تظهر قبل وقت طويل من ظهور الأعراض الحركية؛ مثل فحص مستويات بروتين ألفا-ساينوكلين الشاذ أو تشوهات الشبكية، فإن تحديد هذه المؤشرات يتطلب عادة معدات متطورة وخبرة متخصصة، والتي لا تتوفر غالباً إلا في مرافق الرعاية الصحية المركزية. لذلك تظل الحاجة ماسة إلى طريقة تشخيص كمية، ومنخفضة التكلفة، ومتاحة لمرض باركنسون في أوساط جماهيرية كبيرة. كيف يعمل القلم التشخيصي؟ تعتبر الكتابة اليدوية عملية معقدة تتشابك فيها القدرات المعرفية، والإدراكية، والحركية الدقيقة، وكلها تتأثر بشكل كبير بمرض باركنسون، فعندما تؤثر الأعراض الحركية على اليد المهيمنة، يمكن أن يوفر تحليل أنماط الكتابة اليدوية رؤى حاسمة، ومؤشرات حيوية كمية لتشخيص المرض. ومع أن أدوات تحليل الكتابة اليدوية التقليدية مثل الأجهزة اللوحية الرقمية شائعة الاستخدام، إلا أنها غالباً ما تركز على تتبع مسارات الكتابة، وتجاهل الأعراض الحركية التي تظهر أثناء عملية الكتابة نفسها. وهنا يأتي دور القلم التشخيصي الجديد، ويتميز القلم بطرف مرن مغناطيسي وحبر من السائل المغناطيسي، ويعتمد مبدأ عمله على تحويل حركات الكتابة، سواء على السطح أو في الهواء، إلى إشارات عالية الدقة وقابلة للتحليل. وعند تطبيق الضغط أثناء الكتابة، يتشوه الطرف المرن مغناطيسياً، مما يؤدي إلى تغير في التدفق المغناطيسي، وهذا التغير، بالإضافة إلى الحركة الديناميكية للحبر المغناطيسي، يولد إشارات جهد كهربائي في الملف المحيط. يتكون القلم التشخيصي من مكونين رئيسيين؛ طرف مرن مغناطيسي، وحبر مغناطيسي. يتم توصيل الطرف المرن مغناطيسياً بإحكام بالجزء العلوي من الهيكل المطبوع ثلاثي الأبعاد، مما يضمن دمج المكونات بشكل مستقر ويتم تخزين الحبر المغناطيسي في خزان بلاستيكي قابل للاستبدال ومجهز بغطاء لمنع التسرب والتبخر. ويتم دمج جميع المكونات في هيكل القلم ثم يتم نسج خيط موصل في هيكل ملف يحول التغيرات في التدفق المغناطيسي إلى إشارات جهد عالية الدقة لتحليل الكتابة اليدوية، وأخيراً يتم إحاطة الملف بقبضة من مادة تسمى البولي أولفين لتوفير سطح مقاوم للانزلاق. والطرف المرن مغناطيسياً مصنوع عن طريق تضمين الجزيئات المغناطيسية في مصفوفة سيليكون ما يوفر وظيفتين للقلم أولها توليد مجالاً مغناطيسياً عمودياً للحفاظ على المغنطة داخل الحبر المغناطيسي، وتحت الضغط الميكانيكي الخارجي، يتشوه الطرف، مما يغير اتجاه وتباعد الجزيئات المغناطيسية المضمنة فيه، مما يؤدي إلى تغير في تدفقه المغناطيسي. وهذا التغير، بالإضافة إلى الحركة الديناميكية للحبر المغناطيسي داخل القلم التشخيصي يؤدي إلى تغيرات في التدفق المغناطيسي الصافي عبر الملف المحيط، مما يؤدي بدوره إلى توليد جهد كهربائي وفقاً لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي. تقنية منخفضة التكاليف لتقييم الإمكانات السريرية لهذا القلم، أجريت دراسة بشرية تجريبية شملت 3 مرضى مصابين بباركنسون و13 مشاركاً سليمًا، وقام القلم التشخيصي بتسجيل إشارات الكتابة اليدوية بدقة عالية، وقد تمكن تحليل هذه الإشارات، بمساعدة شبكة عصبية ذكية ميزت بنجاح بين مرضى باركنسون والمشاركين الأصحاء بمتوسط دقة بلغ 96.22%. ويمثل تطوير هذا القلم التشخيصي تقنية منخفضة التكلفة، وقابلة للانتشار على نطاق واسع، وموثوقة، ولديها القدرة على تحسين تشخيص باركنسون عبر مجموعات سكانية كبيرة، وفي المناطق ذات الموارد المحدودة. ويمكن أن يقدم هذا القلم مساراً مبتكراً لاستكمال طرق تشخيص باركنسون الحالية من خلال دعم نهج يعتمد على غير المتخصصين، مما يسهل الاكتشاف المبكر في أوساط سكانية واسعة، كما أنه مفيد بشكل خاص للأفراد غير المعالجين الذين قد لا يدركون بعد أنهم مرضى محتملون بباركنسون، وللذين يعيشون في المناطق التي تعاني من نقص في الموارد حيث يكون الوصول إلى التشخيصات الطبية باستخدام المؤشرات الحيوية الكيميائية نادراً. ويعتقد الفريق البحثي أن القلم قد يُسهم في سد هذه الفجوة، خصوصاً في البيئات التي تعاني من نقص في الكوادر الطبية أو التكنولوجيا المتقدمة، كما يُمكن أن يُستخدم مستقبلاً ليس فقط للتشخيص، بل أيضاً لتتبع تطور المرض لدى المرضى على مدى الزمن. ويختم الباحثون بالإشارة إلى ضرورة إجراء تجارب مستقبلية على نطاق أوسع لتأكيد فعالية القلم عبر عينات أكبر من المرضى، ما قد يفتح الباب أمام تعميم استخدامه على مستوى العالم كأداة ذكية، وسهلة الاستخدام للكشف عن باركنسون في مراحله الأولى. نقلا عن الشرق للأخبار
الصحفيين بصفاقس
٣٠-٠٦-٢٠٢٥
- الصحفيين بصفاقس
دراسة : تواصل إرتفاع درجات الحرارة قد يؤدي إلى تفاقم أزمة صحية عالمية.
دراسة : تواصل إرتفاع درجات الحرارة قد يؤدي إلى تفاقم أزمة صحية عالمية. 30 جوان، 09:00 كشفت دراسة علمية حديثة أن ارتفاع درجات الحرارة الناجم عن أزمة المناخ قد يؤدي إلى زيادة كبيرة في اضطراب صحي يعاني منه نحو مليار شخص حول العالم. وتشير الدراسة إلى وجود علاقة مقلقة بين ارتفاع درجات الحرارة ليلا بسبب أزمة المناخ وتفاقم مشكلة انقطاع النفس الانسدادي النومي (OSA). وهذه المشكلة الصحية الخطيرة ترتبط بعدد من الأمراض المزمنة مثل أمراض القلب والأوعية الدموية، والخرف، وحتى الوفاة المبكرة. وقام فريق البحث من جامعة فليندرز الأسترالية بتحليل شامل لبيانات أكثر من 58 مليون ليلة نوم، جمعت من أكثر من 116 ألف شخص في 29 دولة مختلفة باستخدام أجهزة استشعار متطورة توضع تحت الفراش. وعند مقارنة هذه البيانات مع سجلات درجات الحرارة، توصل الباحثون إلى أن ارتفاع الحرارة بمقدار درجة واحدة يزيد احتمالية الإصابة بنوبات انقطاع النفس أثناء النوم بنسبة 45%. وكانت هذه النسبة أعلى بشكل ملحوظ في الدول الأوروبية مقارنة بأستراليا أو الولايات المتحدة، وهو ما يعتقد الباحثون أنه قد يعود لاختلاف معدلات استخدام أجهزة التكييف بين هذه المناطق. ولفهم التأثير الصحي والاقتصادي لهذه الظاهرة، استخدم الباحثون مقياس 'سنوات العمر المعدلة حسب الإعاقة' (DALY)، أو كما يعرف بـ 'سنوات الحياة الصحية المفقودة' (مقياس لعبء المرض العام، يعبّر عنها بعدد السنوات الضّائعة من العمر بسبب اعتلال الصحة، الإعاقة أو الوفاة المبكرة). ووجدوا أن ارتفاع درجات الحرارة في عام 2023 وحده أدى إلى خسارة نحو 800 ألف سنة من الحياة الصحية في الدول التي شملتها الدراسة. وتعادل هذه الخسائر الصحية تأثير أمراض مزمنة خطيرة مثل مرض باركنسون أو الاضطراب ثنائي القطب. أما على الصعيد الاقتصادي، فقد قدرت الدراسة الخسائر الإجمالية بنحو 98 مليار دولار أمريكي، تنقسم إلى 68 مليار دولار كخسائر في جودة الحياة و30 مليار دولار بسبب انخفاض إنتاجية العمل. ويحذر الباحثون من أن هذه الأرقام قد تكون أقل من الواقع، لأن الدراسة اعتمدت بشكل رئيسي على بيانات من دول ذات دخل مرتفع حيث تتوفر أنظمة تبريد ورعاية صحية أفضل. وفي هذا الصدد، أشار البروفيسور داني إيكيرت، الباحث الرئيسي في الدراسة، إلى أن العبء الحقيقي لاضطرابات النوم المرتبطة بالحرارة قد يكون أكبر بكثير في الدول النامية التي تعاني أصلا من نقص في البنية التحتية الصحية. وتقدم هذه الدراسة تحذيرا صارخا من العواقب الوخيمة لتغير المناخ على الصحة العامة، حيث أن استمرار ارتفاع درجات الحرارة دون اتخاذ إجراءات مناخية حاسمة قد يؤدي إلى تفاقم أزمة صحية عالمية تثقل كاهل الأنظمة الصحية وتؤثر سلبا على الاقتصادات حول العالم.
Babnet
٢٠-٠٦-٢٠٢٥
- Babnet
لاصقة صينية للإنذار المبكر بمرض "باركنسون"
طوّر علماء صينيون لاصقة قابلة للارتداء تستشعر العرق وتراقب المؤشرات الحيوية المرتبطة بمرض باركنسون ، مما يمكّن من تدخل مبكر خلال ما يُعرف بـ"المرحلة الذهبية" للعلاج. اللاصقة ترصد مركّبات مثل ليفودوبا وحمض الأسكوربيك والجلوكوز دون الحاجة إلى عينات دم، ما يمثل بديلا غير جراحي فعال للتشخيص المبكر.
