סיקור מקיף

מערכות מיכשור רפואי מקוריות יוצגו בכנס פרויקטים באוני' בן גוריון

בין המערכותמחט ייחודית להחדרה לעורקי הילדים המונעת שטפי דם, מערכת חדשה תיתן למרדים אינדיקציה לגבי מצב הנשמתו של החולה לאורך כל הניתוח ותתריע מיידית על הפסקה הנשמה

לוגו אוניברסיטת בן גוריון
לוגו אוניברסיטת בן גוריון

מחט ייחודית להחדרה לעורקי הילדים המונעת שטפי דם

באוניברסיטת בן-גוריון פותחה מחט מיוחדת בעלת מבנה הנדסי חדשני המאפשר החדרה לעורקי ילדים ופעוטות מבלי לגרום להם שטפי דם. הפיתוח החדשני, העשוי לייעל את עבודת הרופא מחד ולצמצם את הסבל של הילדים, יחשף ביום רביעי הקרוב (2 ביולי) בכנס פרויקטים, בו יוצגו למעלה מ-800 פרויקטים, פרי עבודתם של כ- 1500 סטודנטים העומדים לפני סיום לימודיהם בפקולטה למדעי ההנדסה ובמחלקות למדעי המחשב, פסיכולוגיה ומדעי הרפואה באוניברסיטה.

על מנת לפתור את הבעיה של שיעור הצלחה נמוך בהליך החדרת מחט לעורקים וורידים בקרב ילדים ופעוטות, נרתמו הסטודנטים נדב ילין וגל גורן מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית, בהנחיית פרופ' גל דבוטון, למשימה של תכנון מחט בעלת מבנה הנדסי חדשני, אשר הרעיון העומד בבסיסו שונה במהותו מכל המחטים הקיימות בשוק. מטרתם היא לשפר את יכולת השליטה של רופא על מיקום חור המחט ביחס לכלי הדם, לאחר שביצע החדרה יחידה של המחט לגוף החולה.

יצויין, כי בהליך החדרת מחט לעורקים וורידים אצל ילדים ופעוטות קיים כיום שיעור הצלחה נמוך. הסיבה לבעייתיות בהליך נעוצה בשני גורמים עיקריים: 1. בגילאים צעירים קוטר כלי הדם קטן באופן משמעותי מזה של אדם בוגר. 2. בקרב הפעוטות קיימת רקמת שומן עבה המכסה את כלי הדם. מאחר ותנועות הרופא גסות ביחס לקוטרם המזערי של כלי הדם, הליך החדרת המחט עשוי לגרום לשטפי דם, הפרוצדורה עלולה להתעכב, להתארך ובמקרים מסוימים אף להתבטל.

תוך התייעצות עם מצנתרים מומחים, הגו, תכננו ובנו הסטודנטים של פרופ' דבוטון מודל המדגים את עקרון פעולת המחט הייחודית והם נמצאים כרגע בשלב ייצור אב טיפוס של הפיתוח.

המחט החדשנית שהם פיתחו מורכבת משני גלילים אשר ממוקמים סביב אותו ציר, ונמצאים אחד בתוך השני. הגליל הפנימי מסתובב בתוך הגליל החיצוני ומאפשר למחט לעבור בין שישה מצבים שונים.הגליל החיצוני בעל חריץ מלבני לאורך דופן הגליל.הגליל הפנימי מנוקב בשישה חורים, אשר ממוקמים במרחקים שווים לאורך עקומה ספירלית המקיפה את הגליל סיבוב אחד בלבד. הנקבים ממוקמים כך שאין חפיפה ביניהם.סיבוב הגליל הפנימי בתוך הגליל החיצוני מאפשר חפיפת נקב אחד של הגליל הפנימי עם החריץ שבגליל החיצוני, בעוד כל אחד מששת הנקבים ייחשף במיקום שונה לאורך המחט.

פיתוח מציל-חיים:

מערכת חדשה תיתן למרדים אינדיקציה לגבי מצב הנשמתו של החולה לאורך כל הניתוח ותתריע מיידית על הפסקה הנשמה

פיתוח אחר, מציל-חיים, שיוצג בכנס הוא מערכת חדשה שתתן למרדים אינדיקציה לגבי מצב הנשמתו של החולה לאורך כל הניתוח ושתתריע מיידית לצוות הרפואי בעת הפסקה בהנשמת אחת הריאות.

הסטודנטיות חן ברדס והגר שושן, אף הן מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית, בהנחייתם של ד"ר יניב ציגל, מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית וד"ר שי טיימן-ירדן מהפקולטה למדעי הבריאות באוניברסיטה, מפתחות מערכת שתתן למרדים אינדיקציה לגבי מצב הנשמתו של החולה לאורך כל הניתוח ותתריע מיידית לצוות הרפואי בעת הפסקה בהנשמת אחת הריאות. החשיבות במערכת זו היא הזיהוי המיידי של הבעיה עוד לפני שהתסמינים החלו כלל להופיע ומכך יכולתו של המרדים לתקן את מיקום הצינור התוך-קני מיד כשהוא זז ממקומו ולמנוע את הבעיות הנובעות מהנשמת יתר של ריאה ימין ומנגד, חוסר הנשמה של ריאה שמאל.

כידוע, בעת הרדמה כללית ובמקרי חירום בחדר המיון, משתמשים כיום בחומרים מרדימים המונעים מהחולה לנשום עצמאית ולכן יש צורך בהנשמה מלאכותית. הרפלקסים השומרים על מעבר תקין של דרכי נשימה מדוכאים עקב ההרדמה, והשמירה על מעבר דרכי הנשימה הופך לנושא של חיים ומוות. שיטת ההנשמה היחידה המותאמת להרדמה לפרקי זמן ארוכים הינה הנשמה תוך קנית (אנדוטרכיאלית) בשימוש צינור הטובוס (ET-Endotracheal tube) הממוקם בקנה הנשימה, מתחת למיתרי הקול ומעל לפיצול שני הסמפונות העיקריים.

הסיבוך הנפוץ ביותר בהרדמה כיום הינו הנשמה אנדוברונכיאלית- הנשמת ריאה בודדת (One Lung Intubation), מצב בו צינור ההנשמה ממוקם עמוק מדי בקנה הנשימה, מעבר לפיצול קנה הנשימה לשני הסמפונות הראשיים וממוקם בתוך אחד מהם (בדרך כלל בסמפון הימני), כך שהריאה השנייה אינה מונשמת כלל. מצב זה עלול להתרחש בכל עת במהלך ההנשמה של החולה לכן על מנת להקטין משמעותית את הסכנה לחיי החולה יש לבקר את מיקום צינור ההנשמה כל עת הניתוח.

המערכת שפותחה באוניברסיטת בן-גוריון אמורה לתת למרדים אינדיקציה לגבי מצב הנשמתו של החולה לאורך כל הניתוח ושתתריע מיידית לצוות הרפואי בעת הפסקה בהנשמת אחת הריאות.

זיהוי פעילות עלייתית באות ECG פריפריאלי של חולדה – הנדסה ביו-רפואית ד"ר יניב ציגל

פרפור עליות (AF) הינה כיום אחת הפרעות קצב הלב השכיחות ביותר . הסיכון לחלות במחלה עולה עם הגיל, כשמונה אחוזים מהאוכלוסיה מעל גיל שמונים חולים במחלה כמו כן הסיכון לקבל שבץ לחולי AF גדול פי שבעה מאשר באוכלוסיה רגילה. כחלק מהמאמץ למצוא תרופה למחלה הפך להיות חקר הפעילות העליתית לנושא פופולארי בקרב חוקרי הלב.

הפרויקט נערך בשיתוף פעולה עם מעבדת קצב לב בסורוקה ובראשה ד"ר יורם עציון ופרופ' עמוס כץ. במעבדה מבצעים מחקרים מגוונים אשר מטרתם לבדוק את השפעתם של גורמים שונים על התקופה הרפרקטורית של תאי השריר הבונים את העלייה בלב החולדה. במהלך הניסוי בו הפרויקט משתלב מבצעים קיצוב מלאכותי לעלייה בקצב גבוהה ובודקים האם הקיצוב גרם לפעילות העלייתית וזאת כדי לגלות מהי התקופה הרפרקטורית של תאי העליות.

מטרת הפרויקט הינה לפתח אלגוריתם לזיהוי פעילות עלייתית בלב החולדה ולאפשר את ביצוע הניסוי והסקת מסקנות לגבי אורך התקופה הרפרקטורית. האלגוריתם פותח בסביבת MATLAB וכולל ממשק משתמש ידידותי המאפשר עבודה נוחה לחוקרים. האתגר העיקרי בזיהוי פעילות עלייתית נובע עקב חפיפה של הסיגנל העלייתי (גל ה – P ) עם הסיגנל החדרי (קומפקס ה – QRS ), חשוב להדגיש כי אפילו קרדיולוג מנוסה מתקשה בזיהוי הפעילות עליתית במקרה של חפיפה כזאת.

האלגוריתם שפותח במסגרת הפרויקט כולל בשלב הראשון פילטור הסיגנל מהארטיפקטים הנובעים בקיצוב ישיר של העלייה. בשלב השני פותח אלגוריתם לגילוי ה- QRS ובשלב האחרון נעשה שימוש בשיטת ה- Principal component analysis(PCA) בשילוב עם ניתוח מרחקי RR כדי להסיק מסקנות על המצאותה של הפעילות העליתית.

דימות אופטי לא חודרני – פרופ' יוסי רוזן הנדסת חשמל ומחשבים

מטרתו של הפרויקט דימות אופטי לא חודרני על ידי איסוף כתמי אור, ( Noninvasive Optical Imaging by a Speckle Ensemble (NOISE) ) היא לראות עצמים הטמונים בתווך ביולוגי בצורה לא חודרנית. הדבר יכול לשמש כאמצעי דיאגנוסטי רפואי ומתבצע ללא שימוש בקרינה מייננת. למשל, לשם אבחון שברים או גידולים סרטניים בגוף החולה באמצעים אופטיים, ללא שימוש במכשירים חודרניים או בקרינה מזיקה המסכנת את שלום החולה.

כיום, בבתי החולים נעשה שימוש במכשירי רנטגן. מכשיר זה מבוסס על עקרון של קרינה אלקטרומגנטית בעלת אורך גל קצר, אשר עלולה בחשיפה ממושכת לגרום לסרטן. בנוסף, השימוש במכשירים אלה הוא יקר, ומצריך אמצעי הגנה למפעילים ולמטופלים. בפרוייקטים קודמים1,2,3, העיקרון בו השתמשו כדי לדמות את העצם החבוי ברקמה הביולוגית הוא עקרון הפעולה של עין הזבוב, המורכבת ממערך של עדשות זעירות רבות, שבעזרתן מוחו של הזבוב יוצר תמונה ברורה וחדה. כמו אצל הזבוב, שחזרו את העצם החבוי מהמידע המתקבל מהתמונות שהגיעו ממערך העדשות. עד עתה הצליחו לחדור מבעד לרקמה דקה יחידה. בפרוייקט שלנו ננסה באמצעות אלגוריתמים שונים לחדור מבעד לשתי רקמות עבות יותר, ולקבל תמונה ברזולוציה טובה יותר.

שיפור הבנת דיבור בזמן אמת עבור כבדי שמיעה – ד"ר אלון קופרמן – המחלקה להנדסת ביורפואה

על פי ההערכות של ארגון הבריאות העולמי, למעלה מ- 120 מיליון בני אדם בעולם סובלים מכבדות שמיעה. אולם פחות מ-20% מהם, בארצות המפותחות משתמשים במכשירי שמיעה. יותר מכך, 40% מהמשתמשים אינם מרוצים מהמכשיר שבידם. אחוז השימוש הנמוך ואי שביעות הרצון נובעים מבעיות של סטיגמה, אי נוחות ואיכות קול גרועה במכשירים הקיימים כיום בשוק.

בשנת 2003 הוקמה בארץ חברת אודיודנט המפתחת מכשיר שמיעה חדשני וראשון מסוגו בעולם, אשר מטרתו לשפר את איכות החיים של אותם כבדי השמיעה.

מכשיר השמיעה של חברת אודיודנט מבוסס על עקרון הולכת הקול דרך השיניים ועצמות הגולגולת. הוא מורכב משתי יחידות: החיצונית והפנימית. היחידה החיצונית נמצאת על גופו של המטופל, בדומה לסלולארי. קולטת את גלי הקול, מעבדת אותם ומשדרת אותם אלחוטית אל היחידה הפנימית בתוך הפה. היחידה הפנימית מכילה מרעד פיאזו- אלקטרי הרוטט בהתאם לקלט, מרעיד את השיניים ועצמות הגולגולת ובכך מועבר המידע אל השבלול ומשם אל המוח שם הוא מפורש כצלילים.

החלק שלנו בפיתוח המכשיר הוא עיבוד אותות הדיבור, המועברים מהיחידה החיצונית לפנימית, במטרה לשפר את הבנת הדיבור ע''י המטופל. בעיות של רעש רקע וחוסר יכולת הבנת דיבור הם התלונות העיקריות לא רק אצל אנשים בעלי ליקוי שמיעה, אלא גם אצל אנשים בעלי שמיעה תקינה. אצל מרכיבי מכשיר השמיעה הבעיה אף מחמירה, משום שהמכשיר מגביר הן את האות והן את הרעש. מסיבה זו, הצורך באלגוריתם לסינון רעשים והגברת הבנת דיבור הינו בסיסי ואף קריטי ליעילות מכשירי השמיעה.לשם כך הכרנו שיטות שונות לסינון רעשים הקיימות בספרות ובחרנו באלגוריתם ה-Multi Band Spectral Subtraction לסינון רעש, המתאים לצרכי המכשיר. הרעיון המרכזי שמאחורי השימוש באלגוריתם זה הוא חלוקה למקטעים של ספקטרום האות הרועש וספקטרום הרעש (המשוערך קודם לכן) וביצוע חיסור ביניהם בכל מקטע. בצורה זו סינון הרעש הינו נקודתי יותר ולכן גם מדויק יותר. יתרה מכך, נוכל להשתמש בספקטרום האות המסונן, בעת היותו מחולק למקטעים, ולבצע הגברה של עוצמת האות בתדרים בהם המטופל אינו שומע כראוי.

מימוש האלגוריתם והוספת ההגבר בתדר מבוצע בעזרת תוכנותMATLAB ו- SIMULINK . השלב הבא הינו התאמת הקוד אל סביבת העבודה של MOBILE WINDOWS ובדיקת יעילות העיבוד עבור נבדקים כבדי שמיעה.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן