بالنظر إلى أن 47 % من البالغين في الولايات المتحدة وحدها يعانون من ارتفاع ضغط الدم، فإن متابعة قراءات ضغط الدم يعد أمراً ذكياً لنقوم به. وقد يصبح القيام بذلك أكثر ملاءمة، حيث لا يتطلب شيئاً أكثر من هاتفك وقطعة بلاستيكية بسعر زهيد، وذلك بفضل بحث جديد من جامعة كاليفورنيا، سان دييغو.
يعطي جهاز المدرسة، المسمى BPClip، قراءات قابلة للمقارنة على نطاق واسع مع تلك التي تم التقاطها باستخدام سوار تقليدي، ولكنه يعمل كملحق بسيط للهاتف الخلوي. يعتمد على المصباح اليدوي وكاميرا الهاتف الذكي - جنباً إلى جنب مع بعض الفيزياء البسيطة.
يتكون BPClip من مشبك بلاستيكي مزود بزنبرك يتيح للمستخدم الضغط على الجهاز وقناتين ضوئيتين: واحدة لتوجيه مصباح يدوي إلى إصبعك، والأخرى لتوجيه الضوء المنعكس إلى الكاميرا لمعالجة الصورة. يعالج تطبيق أندرويد المصمم خصيصاً البيانات ويوجه المستخدمين من خلال القياس.
يينان شوان، المؤلف الرئيسي للورقة، قال: "يكمن الدافع الرئيسي لهذا العمل في جانب التكلفة المنخفضة، والسبب الرئيسي الذي يجعلنا نرغب في السير في هذا الاتجاه، هو أنه لا يوجد حالياً أي أجهزة قياس ضغط الدم منخفضة التكلفة حقاً، جميع الأجهزة الجاهزة التي يمكنك الحصول عليها من المتاجر الصغيرة أو الصيدليات هي أجهزة مطوية وبتكلفة مرتفعة مقارنة بجهازنا".
بالنسبة إلى الأفراد ذوي الدخل المنخفض، يمكن أن يكون هذا بمثابة حاجز مالي أمام قياس ضغط الدم. قالت الدكتورة هارييت فان سبال، الأستاذة المساعدة في قسم أمراض القلب بجامعة ماكماستر، والتي لم تشارك في هذا العمل: "في جميع أنحاء العالم، يتم تشخيص وعلاج ما يزيد قليلاً عن ثلث المرضى المصابين بارتفاع ضغط الدم". وأضافت: "أولئك الذين يعيشون في الفئات السكانية المهمشة، بما في ذلك النساء والملونين والأشخاص المحرومين اجتماعياً واقتصادياً، معرضون بشكل خاص لنقص التشخيص وسوء العلاج، ويمكن أن يستفيدوا من هذه التقنيات التي تركز على المريض".
يأمل شوان وزملاؤه أنه إذا دخل الجهاز في الإنتاج على نطاق واسع، فيمكن في النهاية تسليم BPClip من قبل الأطباء أو المنظمات غير الربحية، تماماً كما يوزع أطباء الأسنان الخيط وفرشاة الأسنان. تحقيقاً لهذه الغاية، قاموا بالفعل بإنشاء شركة ناشئة، لتحسين تصميمهم بشكل أكبر.
ضوء في آخر النفق
يعتمد BPClip على مبدأ بسيط لأخذ القراءات: يمتص الدم الضوء. إذا غطيت مصباح هاتفك بإصبعك في غرفة مظلمة، فقد ترى نبضاً في إصبعك المتوهج. هذا من نبضك الفعلي، الذي يجعل الدم يتدفق عبر الأوردة والشرايين في إصبعك - المزيد من الدم (يمتص المزيد من الضوء) عند انقباض القلب ودم أقل (يمتص ضوءاً أقل) عند الانبساط.
يسجل BPClip نبضات الضوء هذه باستخدام كاميرا الهاتف. ببساطة عن طريق حساب متوسط سطوع كل إطار تم التقاطه، يمكن للتطبيق قراءة كمية الدم المتدفقة عبر إصبعك في الوقت الفعلي.
ومع ذلك، فإن هذه المعلومات وحدها لا تكفي لحساب قراءة ضغط الدم: يحتاج BPClip أيضاً إلى معرفة كيفية تغير تدفق الدم عند تطبيق الضغط على الإصبع - وهي نفس العملية التي تستخدمها الأجهزة القائمة على الكفة لأخذ قياساتها.
هذا هو المكان الذي يأتي فيه زنبرك BPClip. عن طريق ضغط الزنبرك تدريجياً من 0 إلى 100 بالمائة، يمكن تطبيق مجموعة من الضغوط المختلفة على الأوعية الدموية في الإصبع. تؤثر هذه الضغوط على تدفق الدم، والتي يمكن استخدامها لحساب قراءات ضغط الدم.
ضع في اعتبارك عندما يقوم المستخدم بالضغط على الزنبرك حتى النهاية: الضغط يجبر الأوعية الموجودة في الإصبع على الإغلاق، ولا يمكن أن يتدفق الدم، لذلك لا يوجد نبضة ضوئية يمكن للكاميرا رؤيتها. إذا أطلق المستخدم الزنبرك تدريجياً، فإنه يصل إلى نقطة يمكن أن يتدفق فيها الدم مرة أخرى، ويستعيد نبضاً ضوئياً يمكن للكاميرا اكتشافه. هذا يتوافق مع الحد الأقصى لضغط الدم أثناء ضربات القلب (الضغط الانقباضي).
مع استمرار المستخدم في تقليل الضغط على الزنبرك، يمكن أن يتدفق الدم بحرية أكثر فأكثر عبر الإصبع، مما يغير مقدار الضوء المنعكس. في النهاية، لن يكون الضغط على الإصبع كافياً لإعاقة تدفق الدم، وسيصبح الضوء المنعكس نبضاً ثابتاً. نحن الآن عند الحد الأدنى من الضغط أثناء ضربات القلب: الضغط الانبساطي.
من خلال النظر إلى تدفق الدم عند مستويات ضغط مختلفة ومطابقة هذه القياسات مع القوة التي تمارس على الإصبع، يمكن لـ BPClip حساب ضغط الدم الانقباضي والانبساطي للمستخدم. يثير هذا السؤال التالي: كيف يخبر النظام مقدار القوة التي يطبقها BPClip؟
تحت الضغط
بدون أي مكونات إلكترونية، يستخدم BPClip فيزياء بسيطة لقياس الضغط المطبق على الإصبع. قبل أن يصل الضوء المنعكس من الإصبع إلى الكاميرا، فإنه يمر عبر ثقب. هذا يعني أن الضوء الذي تستقبله الكاميرا هو إسقاط ذو ثقب، يختلف حجمه اعتماداً على مدى بُعد الإصبع عن الثقب. إذا كانت صلابة الزنبرك معروفة بدقة، فيمكن استخدام حجم الصورة لحساب مقدار الضغط على الإصبع.
يسمح البرنامج أيضاً لـ BPClip بإجراء معايرة داخلية قبل كل قياس. من خلال قياس سطوع الانعكاس بأقصى وأدنى ضغط للزنبرك، يمكن لـ BPClip تسجيل انعكاس الضوء الجوهري للإصبع. يمكن طرح هذا من القياسات اللاحقة، مما يعني أن الأرقام النهائية تتعلق فقط بتدفق الدم. يمكن حساب الاختلافات في سطوع الفلاش ولون البشرة والحجم الكلي للدم بهذه الطريقة.
القدرة على قياس الضغط بشكل مستقل تضع BPClip بعيداً عن بقية المجالات. إن فكرة جهاز قياس ضغط الدم القابل للارتداء ليست جديدة - فهناك الكثير من النماذج الأولية التي تستخدم العديد من الطرق المختلفة لحساب ضغط الدم. المشكلة الرئيسية التي منعتهم من الاستخدام على نطاق واسع، هي الحاجة إلى معايرة خارجية مقابل جهاز قائم على الكفة، حيث تستخدم قياسات غير مباشرة لتقدير ضغط الدم. تتطلب الأجهزة التي تستخدم مقياساً يسمى وقت عبور النبض لتقدير ضغط الدم معايرة خارجية دورية، وليست لمرة واحدة. وذلك لأن الأنموذج لا يمكن أن يفسر التغيرات في مرونة الشرايين التي لوحظت أثناء الشيخوخة والمرض. وهنا يكمن بيت القصيد، لأنك إما تحتاج إلى زيارة عيادة أو شراء جهاز المعايرة في المنزل.
الطريق أمامنا
قال شوان: "أود أن أقول إن هناك مجالاً للتحسين بالتأكيد. في الوقت الحالي، الدقة على مستوى الفحص وليس مستوى التشخيص". ينتج الإصدار الحالي من BPClip قياسات قد تختلف عن قراءات الكفة بمقدار 8 مم زئبق. قد لا يكون هذا دقيقاً بما يكفي لتشخيص حالات معينة، ولكن يمكن استخدامه لحث المستخدمين على طلب المزيد من النصائح من الطبيب.
يحتاج الفريق أيضاً إلى تعميم الطريقة التي يتلاءم بها BPClip مع الهاتف - فقد تمت تجربته حالياً فقط على Google Pixel 4، على الرغم من أن مبدأ تشغيله يجب أن يعمل على أي هاتف مزود بكاميرا 2 ميغا بكسل على الأقل. ستصحح المعايرة الداخلية الاختلافات في قوة الفلاش وحساسية الكاميرا، مما يعني أنه يجب فقط مراعاة التخطيط المادي لمجموعة الكاميرا. المسافة بين الفلاش وأقرب عدسة كاميرا، هي المعلم الرئيسي هنا، لأنها تحدد المسافة الإجمالية التي يجب أن يقطعها الضوء أثناء القياس. يقدر المؤلفون أن BPClip يمكن أن يعمل مع الهواتف التي لديها مسافة فلاش إلى عدسة تصل إلى 16 ملم، والتي تشمل جميع الهواتف الخمسين التي نظروا فيها باستثناء أربعة.
قد تكون هناك صعوبات يجب التغلب عليها قبل أن تصل BPClip إلى السوق، ولكن كدراسة لإثبات صحة المفهوم، فإنها تُظهر إمكانات كبيرة.
----