قبل الوجبات يحتاج عدد من المصابين بالسكري حقن أنفسهم بحقن الأنسولين . مشكلة هذه العملية أنها تتطلب وقتاً طويلاً نوعاً ما و محاولة تقدير محتوى الكربوهيدرات الصحيح في الوجبة ، ثم سحب الدم لقياس مستويات السكر في الدم ، وأخيراً حساب وتقديم جرعة الأنسولين الصحيحة.

هذه الخطوات، التي يجب أن تتكرر عادة لكل وجبة، تجعل من الصعب على العديد من المرضى الذين يعانون من مرض السكري الالتزام بنظام العلاج الخاص بهم. وقد توصل فريق من الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى نهج جديد لتبسيط العملية ومساعدة المرضى على الحفاظ على مستويات الجلوكوز الصحية.

يقول جيوفاني ترافيرسو، أستاذ مساعد التطوير الوظيفي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وأخصائي أمراض الجهاز الهضمي في مستشفى بريغهام ومستشفى النساء: “أي تدخل يسهل على المرضى تلقي العلاج يمكن أن يكون له تأثير هائل، لأن هناك حواجز متعددة لها علاقة بالوقت أو الإزعاج أو المهارة أو التعلم والتدريب. وإذا تمكنا من التغلب على هذه العقبات من خلال تطبيق حلول هندسية جديدة، فإن ذلك سيسهل على المرضى تلقي هذا العلاج”.

صمم ترافيرسو وزملاؤه جهازان مختلفان من نوع “الكل في واحد” حيث يمكنهما تبسيط عملية حساب وحقن الجرعة الصحيحة من الأنسولين. بحيث يجمعان بين العديد من الخطوات الموجودة في جهاز واحد بدلاً من عدة أجهزه، وبحيث يمكن استخدامها مع المرضى في المستقبل القريب. النموذج الثاني يتضمن دوائر إلكترونية مرنة على سطح إبرة بحيث يمكنها قياس الدم وتسليم الأنسولين يمكن أن يحدث من خلال نفس الإبرة. وهذا يمكن أن يجعل في نهاية المطاف عملية إدارة مرض السكري أكثر تبسيطا.

حقائق عن السكري

يصيب مرض السكري 34 مليون شخص في الولايات المتحدة وأكثر من 400 مليون شخص في جميع أنحاء العالم. غالبا ما يستخدم المرضى المصابون بالسكري نوعين من الأنسولين للتحكم في مستويات السكر في الدم:

• الأنسولين طويل المفعول الذي يساعد على التحكم في مستويات الجلوكوز على مدار 24 ساعة
• الأنسولين قصير المفعول الذي يتم حقنه في أوقات الوجبات. يقيس المرضى أولا مستويات الجلوكوز في الدم باستخدام مقياس الجلوكوز، مما يتطلب وخز إصبعهم لسحب الدم ووضع قطرة دم على شريط الاختبار. كما يجب عليهم تقدير عدد الكربوهيدرات الموجودة في وجبتهم والجمع بين هذه المعلومات ومستويات السكر في الدم لحساب وحقن جرعة الأنسولين المناسبة.

التكنولوجيات القائمة مثل أجهزة مراقبة السكر في الدم المستمرة ومضخات الأنسولين يمكن أن تساعد في بعض أجزاء من هذه العملية. ومع ذلك ، فإن هذه الأجهزة غير متوفرة على نطاق واسع ، لذلك يجب على معظم المرضى الاعتماد على وخزات الإصبع والمحاقن.

يقول هوانغ: “كل يوم، يحتاج العديد من المرضى إلى القيام بهذا الإجراء المعقد ثلاث مرات على الأقل. “الهدف الرئيسي من هذا المشروع هو محاولة تسهيل كل هذه الإجراءات المعقدة وكذلك إلغاء متطلبات أجهزة متعددة.

استخدم الباحثون كاميرا الهاتف الذكي والتعلم العميق لإنشاء تطبيق يحدد المحتوى الغذائي ويحدد كمياته، والذي يمكن أن يساعد في عد الكربوهيدرات”.

جهازين من نوع “الكل في واحد”

ابتكر فريق البحث نوعان مختلفان من أجهزة “الكل في واحد”، وكلاهما يتضمن تطبيق الهاتف الذكي الجديد. يأخذ المرضى أولا صورة للطعام ، ويمكن للتطبيق بعد ذلك تقدير حجم الطعام وكذلك كمية الكربوهيدرات ، استنادا إلى معلومات العناصر الغذائية من قاعدة بيانات وزارة الزراعة الأمريكية.

الجهاز الأول: هو في الحقيقة مجموعة من الأجهزة في غلاف واحد صممه الباحثون يوحد العديد من الأدوات الموجودة التي يستخدمها المرضى الآن ، بما في ذلك محقن لسحب الدم و شرائط اختبار الدم ثم بمجرد أخذ قياس مستوى السكر في الدم ، ينقل الجهاز المعلومات إلى تطبيق الهاتف الذكي عبر البلوتوث ، ويحسب التطبيق جرعة الأنسولين الصحي لتقوم ابرة منفصلة بحقن الكمية الصحيحة من الأنسولين.

يقول هوانغ: “ما يفعله جهازنا هو أتمتة الإجراءات لوخز الجلد، وجمع الدم، وحساب مستوى الجلوكوز، والقيام بالحساب وحقن الأنسولين.

العديد من المكونات المدرجة في هذا الجهاز هي بالفعل تحظى بموافقة ادارة الاغذية والعقاقير، ولكن الجهاز لم يتم اختباره على البشر حتى الآن. وأظهرت الاختبارات التي أجريت على الخنازير أن النظام يمكنه قياس مستويات الجلوكوز بدقة والاستغناء عن الأنسولين.

وخزة واحدة

بالنسبة لجهازهم الثاني، أراد الباحثون التوصل إلى نظام يتطلب وخز إبرة واحدة فقط. ولتحقيق ذلك، صمموا مستشعرا جديدا دقيقاً للجلوكوز يمكن دمجه في نفس الإبرة المستخدمة لحقن الأنسولين.

“الفكرة هي أنه إذا تمكنا من دمج مستشعر الجلوكوز مباشرة على سطح إبرة توصيل الأنسولين ، فإننا سنحتاج فقط إلى وخزة واحدة للمريض ، مما يقلل من الألم ويجعل العملية برمتها أسهل في الإدارة” ، كما تقول.

صمم الباحثون مستشعرا إلكترونيا مرنا يمكن توصيله بالإبرة وقياس مستويات الجلوكوز في السائل الخلالي ، أسفل سطح الجلد مباشرة. بمجرد أن تخترق الإبرة الجلد ، يستغرق الأمر ما بين خمس و10 ثوان لقياس مستويات الجلوكوز. يتم نقل هذه المعلومات إلى تطبيق الهاتف الذكي، الذي يحسب جرعة الأنسولين ويسلمها من خلال الإبرة المدرجة.

في الاختبارات التي أجريت على الخنازير، أظهر الباحثون أنهم يستطيعون قياس مستويات الجلوكوز بدقة مع هذا النظام، وأن مستويات الجلوكوز انخفضت بعد حقن الأنسولين.

هذا الجهاز يستخدم نوع جديد من أجهزة استشعار الجلوكوز، ويتوقع الباحثون أنه سوف يتطلب المزيد من التطوير للوصول إلى نقطة حيث يمكن اختبارها في المرضى. وقد تقدموا بطلبات للحصول على براءات اختراع بشأن كلا النظامين الموصوفين في الدراسة الجديدة ويأملون في العمل مع الشركات لزيادة تطويرهما.