להעביר נתוני צילומי הדמיה דרך הסלולאר

חוקרים מהאוניברסיטה העברית ומאוניברסיטת ברקלי פיתחו שיטה להעברת הדמיות רפואיות באמצעות הטלפון הסלולרי ובכך לאפשר גישה למכשירי הדמיה ל-75% מאוכלוסית העולם

חוקרים מהאוניברסיטה העברית ומאוניברסיטת ברקלי פיתחו שיטה המאפשרת העברת דימות רפואי באמצעות הטלפון הסלולרי. הפיתוח יאפשר נגישות לאבחונים רדיולוגיים מתוחכמים ולטיפולים. מהטכנולוגיה החדשה יוכלו ליהנות רוב אוכלוסיית העולם החיה במדינות מתפתחות שאין להן גישה לטכנולוגיה זו ומיליוני בני אדם המתגוררים בפריפריה במדינות מפותחות הרחק ממרכזים רפואיים מודרניים. מאמר על פיתוח זה פורסם ביום רביעי השבוע, 30/4/2008 במהדורה האלקטרונית של כתב העת Public Library of Science ONE (PLoS ONE).

על פי נתוני ארגון הבריאות העולמי, ל-75% לערך מכלל אוכלוסיית העולם אין גישה לאולטרה-סאונד, לצילום רנטגן, להדמיית תהודה מגנטית (MRI) ולטכנולוגיות דימות אחרות המשמשות למגוון רב של בדיקות רפואיות (מאבחון גידולים, דרך זיהוי תסמינים של מחלת השחפת ועד למעקב אחר העובר בזמן ההיריון).

דימות רפואי נחשב לאחד ההישגים החשובים ברפואה המודרנית וכ-20% מכלל האבחונים והטיפולים נעשים באמצעותו. עם זאת הטכנולוגיה אינה זמינה למיליונים רבים בעולם עקב עלויות תחזוקה גבוהות.

פרופ' בוריס רובינסקי מהאוניברסיטה העברית הוכיח את היתכנות השיטה המאפשרת להחליף מערכת קיימת, המבוססת על דימות רפואי שנעשה במכשיר אחד במערכת דימות חדשה. במערכת החדשה שני רכיבים עצמאיים המחוברים זה לזה באמצעות טכנולוגיה סלולרית, שאפשר ליישמה בדימות רפואי לסוגיו השונים (אולטרה-סאונד, דימות אופטי חשמלי ועוד). 'יישום – החברה לפיתוח המחקר של האוניברסיטה העברית' ואוניברסיטה ברקלי רשמו פטנט על ההמצאה ויפעלו למסחר את הטכנולוגיה.

פרופ' בוריס רובינסקי הוא ראש 'המרכז להנדסה ביו רפואית בשירות האנושות והחברה של בית הספר להנדסה ולמדעי המחשב ע”ש רחל וסלים בנין באוניברסיטה העברית ופרופסור להנדסה ביו-רפואית והנדסת מכונות באוניברסיטת ברקלי, קליפורניה. בצוות המחקר השתתפו: יאיר גרנות ואנתוני איבורה, תלמידי מחקר לביו-פיסיקה של אוניברסיטת ברקלי.

“המערכת שפיתחנו תהפוך את טכנולוגיית הדימות לזולה ולנגישה לאוכלוסיות אלו”, אמר היום פרופ' רובינסקי. “מכשירי הדימות יקרים ודורשים תחזוקה שוטפת כמו גם צוות תפעול מיומן. רק מרכזים רפואיים עם תקצוב ועם משאבי אנוש הולמים יכולים להרשות לעצמם החזקה של מכשירים אלו. מערכות הדימות הקונבנציונליות שמשתמשים בהן היום כוללות את כל הרכיבים (חומרה לקליטת הנתונים, תוכנה לניתוח הנתונים ומערכת להצגת הדימות). גם אם מכשירים כאלו קיימים בארצות מתפתחות הם אינם בשימוש תדיר מסיבות טכניות או בשל חוסר מיומנות תפעול”.

השיטה החדשה כוללת מכשיר עצמאי (Data Acquisition Device – DAD) הקולט את הנתונים הגולמיים במקום מרוחק שבו נמצא החולה. מדובר במכשיר פשוט, בלא צג, המתחבר בטכנולוגיה סלולרית למכשור מתקדם שיכול להימצא בכל מקום בעולם. לאחר שהמידע פוענח ועובד, הוא נשלח חזרה לחולה בצורת הדמיה ממוחשבת, המוצגת על צג הטלפון הסלולרי.
“ה-DAD יכול להיות מורכב מחלקים פשוטים שכל אדם בעל ידע טכני בסיסי יֵדע לתפעל. כך יורדות העלויות ונחסך הצורך בהכשרת צוות לתפעול המכשור”, מסביר פרופ' רובינסקי. “העובדה שהתמונה מעובדת במרכז רפואי מתקדם ואין צורך במכשיר הדימות בשטח תאפשר את הפצת השיטה לאזורים מרוחקים בעולם, שחסר בהם ציוד רפואי מתקדם אך ישנה תקשורת סלולרית”.

להדגמת השיטה בחרו החוקרים בשיטת ההדמיה של טומוגרפיה חשמלית (Electrical Impedance Tomography). השיטה מבוססת על העיקרון שלפיו רקמות נגועות מעבירות אותות חשמליים שונים מאלו שמעבירות רקמות בריאות. ההבדל בהתנגדות הזרמים החשמליים מתורגם לתמונה, שאותה אפשר להעביר בטכנולוגיה סלולרית.

לצורך הניסוי, השתמש צוות המחקר בחלקים פשוטים וזמינים ובנה מכשיר DAD. במכשיר היו 32 אלקטרודות עשויות פלדת אל-חלד – מחציתן ליצירת זרם חשמלי ומחציתן למדידת המתח החשמלי. האלקטרודות חוברו אל מְכל ג'ל שדימה גידול ברקמת חזה. 225 מדידות הוזנו לטלפון סלולרי שחובר למכשיר בעזרת כבל USB. לאחר מכן נשלח המידע למחשב מרכזי שהכיל תוכנה לעיבוד הנתונים. הנתונים הגולמיים עובדו להדמיה ממוחשבת וזו נשלחה חזרה באמצעות הטלפון הסלולרי. החוקרים וידאו שהתמונה שהתקבלה ברורה וניתנת לצפייה ולמעשה הוכיחו את כשירות המערכת לשימוש.

בשיחה לאתר הידען, מסביר יאיר גרנות, דוקטורנט בביופיסיקה באוניברסיטת קליפורניה בברקלי. שהיה כאמור אחד השותפים במחקר שבוצע מעבדה של פרופ' רובינסקי ואחד החתומים על המאמר כי התקשורת אינה מהווה מחסום: ” השיטה שבה השתמשנו מותאמת במיוחד לצורת תקשורת סלולרית כפי שהצענו במאמר, בעיקר בגלל ההבדל הגדול בין המידע הגולמי הפשוט, ועיבוד האותות המורכב. עם זאת, אין מניעה ליישם גם שיטות נוספות של הדמיה רפואית על פי קונספט דומה בו מפרידים בין החיישן ליחידת עיבוד המידע. מה שנמצא באיזור הלא מפותח זה רק המכשיר שסורק, שמחובר לסלולארי ושולח את הנתונים האלה למחשב. בגלל שמדובר בעיבוד כבד, המחשב שנמצא במדינה מפותחת, הוא זה שמעבד את הנתונים. המחשב של האולטרה סאונד המעבד את הנתונים המתקבלים מהסורק. הוא מעבד את הנתונים ומייצר את התמונה ושולח את התמונה הזו בסלולארי חזרה. הרופא מקבל את התמונה שהוא צריך כדי לעשות את האבחנה.

האם המערכת מתאימה גם לרשת קווית? לשידור בלווין או שבחרתם בסלולאר בגלל הזמינות?
גרנות: “המערכת מתאימה לכל תשתית טלפונית. הזמינות יוצאת הדופן של טלפונים סלולרים אפילו במדינות מתפתחות הופכות את הסלולארי לאופציה המועדפת.”

כיצד מתגברים על בעיית רוחב הפס, הרי תמונת הדמיה תופסת רוחב פס מאוד גבוה בשל כובדה?
גרנות: ” אין בעיה עם רוחב הפס, כיוון שהמידע שמועבר מהאתר המרוחק הוא מידע גולמי בלבד הכולל סדרה של מדידות מתח. בדוגמה שנסינו, היתה זו רשימה מספרית של 225 מדידות מתח. ישנן שתי צורות התקשרות עיקריות בין החיישן באתר המרוחק והמערכת המרכזית. בדרך אחת, הטלפון הסלולרי משמש כמודם בלבד. מכשירים רבים יכולים כיום להתחבר בצורה ישירה, או בעזרת ADD-ON למחשב ולשמש בתור מודם. במקום מחשב, מתחבר הטלפון הסלולרי ליחידת החיישן שבה נמדדים המתחים והמידע מועבר באמצעות הטלפון, המשמש כמודם. דרך אפשרית שניה: המידע מועלה לטלפון הסלולרי באמצעות חיבור USB, בלוטות' או אחר ומשם נשלח בתור הודעת SMS, אימייל או תוך שימוש באפליקציית TELNET. אפשרויות נוספות קיימות בהתאם למכשיר ולתמיכה של הרשת. במימוש הראשוני עשינו שימוש ב TELNET ואימייל.

אופציה שלישית קיימת למקומות בהם הרשת הסלולרית היא בסיסית ביותר ותומכת בתקשורת קולית בלבד. במקרה זה, משמשת יחידת החיישן כמודם ומפיקה צלילים שנשלחים כהודעה קולית. הפרוטוקול ממומש בצורה דיגיטלית וכולל קודים לאיתור ותיקון שגיאות, כך שגם במקרה של התנתקות או הפרעות בקו, תעבור ההודעה בצורה מושלמת (אם כי בזמן ארוך יותר).

האם נדרש מכשיר דור שלישי בצד של המדינה המרוחקת?
אין צורך במכשיר מהדור השלישי בעת העברת המידע הגולמי. על מנת לצפות בתמונה המפוענחת, הטלפון הסלולרי צריך לתמוך בקבלת התמונה והצגתה.
כיצד יכולים להיות בטוחים שאין הפרעות בתקשורת שעלולות להיות מתורגמות כחלק מהתמונה?
המידע מועבר בצורה דיגיטלית ולכן קודים סטנדרטים, המופעלים ממילא ברשת הסלולרית או שמתווספים כשכבת תקשורת נוספת, מוודאים את נכונות המידע.

המחקר התאפשר הודות לתמיכה של המרכז הלאומי למשאבי מחקר במכון הלאומי לבריאות של ארה”ב, האיגוד הישראלי למדע ובית חולים פלורידה באורלנדו. החוקרים ממשיכים בפיתוח ההמצאה כדי שתיושם על טכנולוגיות דימות נוספות.
“השיטה שבה השתמשנו מותאמת במיוחד לצורת תקשורת סלולרית כפי שהצענו במאמר, בעיקר בגלל ההבדל הגדול בין המידע הגולמי הפשוט, ועיבוד האותות המורכב. עם זאת, אין מניעה ליישם גם שיטות נוספות של הדמיה רפואית על פי קונספט דומה בו מפרידים בין החיישן ליחידת עיבוד המידע”. מסכם גרנות.