طوّر فريق من الباحثين في جامعة أريزونا، جهازاً مرناً فائق النحافة، ينمو على سطح العظام، لمراقبة صحتها، ويمكن أن يساعد الأطباء في مراقبة عملية الشفاء من الكسور على فترات طويلة.
ويُمكن "لصق" الجهاز على سطح العظام، دون التسبب في تهيج الأنسجة أو في أيّ أعراض جانبية خطيرة. كما يُمكن استخدامه عوضاً عن إجراء فحص متكرر بالأشعة السينية لمتابعة الشفاء من الكسور، بحسب الدراسة المنشورة في دورية "نيتشر كومينكيشن".
وقال المؤلف الرئيسي للدراسة، ديفيد ماروليس، وهو أستاذ مساعد جراحة العظام في كلية طب أريزونا: "بصفتي جراحاً، أنا متحمس جداً لاستخدام القياسات التي تم جمعها باستخدام الإلكترونيات السطحية، لتزويد مرضاي يوماً ما برعاية تقويم العظام الفردية بهدف تسريع إعادة التأهيل، وتعظيم الوظيفة بعد الإصابات الرضية".
وتتسبب كسور العظام المرتبطة بحالات مثل هشاشة العظام في قضاء المزيد من الأيام في المستشفى، مقارنة بالنوبات القلبية أو سرطان الثدي أو سرطان البروستاتا.
وعلى الرغم من عدم اختبارها أو الموافقة عليها لاستخدامها في البشر، فإنه يمكن استخدام أجهزة العظام اللاسلكية يوماً ما، ليس فقط لمراقبة الصحة، ولكن لتحسينها أيضاً.
فمن خلال هذا الجهاز الصغير، يكون لديك "جهاز كمبيوتر متصل بالعظام"، على حد ما يقول الباحثون، وهو الأمر الذي سيتيح للأطباء إنشاء أدوات استقصائية لاكتشاف كيفية عمل الجهاز العضلي الهيكلي واستخدام المعلومات التي تم جمعها للاستفادة من التعافي والعلاج.
جهاز مرن "بسُمك ورقة"
ولأن العضلات قريبة جداً من العظام وتتحرك كثيراً، فمن المهم أن يكون الجهاز رقيقاً بدرجة كافية لتجنب تهيج الأنسجة المحيطة أو إزاحتها. لذا فالهيكل الرفيع للجهاز، والذي لا يزيد سُمكه عن سُمك ورقة تقريباً، يعني أنه يمكن أن يتوافق مع انحناء العظام.
ولا يحتاج ذلك الجهاز إلى بطارية؛ إذ يُمكن إرسال الطاقة عبر تقنية التواصل قريب المدى، أو "إن إف سي" (NFC)، التي تُستخدم أيضاً في الهواتف الذكية للدفع بدون تلامس.
وأوضحت الدراسة أن الطبقات الخارجية للعظام تتساقط وتتجدد مثل الطبقات الخارجية من الجلد. لذلك، إذا استخدمت مادة لاصقة تقليدية لربط شيء ما بالعظم، فسوف تسقط بعد بضعة أشهر فقط.
ولمواجهة هذا التحدي، طور الباحثون مادة لاصقة تحتوي على جزيئات الكالسيوم ذات التركيب الذري المشابه لخلايا العظام، التي تستخدم لتأمين وربط الإلكترونيات السطحية العظم.
وبالتالي، تعتقد خلايا العظم أن الجهاز جزء منها، ما يجعلها تنمو حول المستشعر نفسه ويسمح لها بتكوين رابطة دائمة بالعظم وأخذ القياسات على مدى فترات طويلة من الزمن.
ويمكن للطبيب أن يربط الجهاز بعظم مكسور لمراقبة عملية الشفاء. وربما يكون هذا مفيداً بشكل خاص للمرضى الذين يعانون حالات مثل هشاشة العظام، لأنهم كثيراً ما يتعرضون للكسر.
وستساعد معرفة مدى سرعة شفاء العظام في اتخاذ قرارات العلاج السريري، مثل التوقيت المثالي لإزالة الأجهزة المؤقتة مثل الألواح أو القضبان أو مسامير العظام. كما ستسمح المراقبة الدقيقة للعظام للأطباء باتخاذ قرارات أكثر استنارة بشأن مستويات جرعات الأدوية.
ويُمكن "لصق" الجهاز على سطح العظام، دون التسبب في تهيج الأنسجة أو في أيّ أعراض جانبية خطيرة. كما يُمكن استخدامه عوضاً عن إجراء فحص متكرر بالأشعة السينية لمتابعة الشفاء من الكسور، بحسب الدراسة المنشورة في دورية "نيتشر كومينكيشن".
وقال المؤلف الرئيسي للدراسة، ديفيد ماروليس، وهو أستاذ مساعد جراحة العظام في كلية طب أريزونا: "بصفتي جراحاً، أنا متحمس جداً لاستخدام القياسات التي تم جمعها باستخدام الإلكترونيات السطحية، لتزويد مرضاي يوماً ما برعاية تقويم العظام الفردية بهدف تسريع إعادة التأهيل، وتعظيم الوظيفة بعد الإصابات الرضية".
وتتسبب كسور العظام المرتبطة بحالات مثل هشاشة العظام في قضاء المزيد من الأيام في المستشفى، مقارنة بالنوبات القلبية أو سرطان الثدي أو سرطان البروستاتا.
وعلى الرغم من عدم اختبارها أو الموافقة عليها لاستخدامها في البشر، فإنه يمكن استخدام أجهزة العظام اللاسلكية يوماً ما، ليس فقط لمراقبة الصحة، ولكن لتحسينها أيضاً.
فمن خلال هذا الجهاز الصغير، يكون لديك "جهاز كمبيوتر متصل بالعظام"، على حد ما يقول الباحثون، وهو الأمر الذي سيتيح للأطباء إنشاء أدوات استقصائية لاكتشاف كيفية عمل الجهاز العضلي الهيكلي واستخدام المعلومات التي تم جمعها للاستفادة من التعافي والعلاج.
جهاز مرن "بسُمك ورقة"
ولأن العضلات قريبة جداً من العظام وتتحرك كثيراً، فمن المهم أن يكون الجهاز رقيقاً بدرجة كافية لتجنب تهيج الأنسجة المحيطة أو إزاحتها. لذا فالهيكل الرفيع للجهاز، والذي لا يزيد سُمكه عن سُمك ورقة تقريباً، يعني أنه يمكن أن يتوافق مع انحناء العظام.
ولا يحتاج ذلك الجهاز إلى بطارية؛ إذ يُمكن إرسال الطاقة عبر تقنية التواصل قريب المدى، أو "إن إف سي" (NFC)، التي تُستخدم أيضاً في الهواتف الذكية للدفع بدون تلامس.
وأوضحت الدراسة أن الطبقات الخارجية للعظام تتساقط وتتجدد مثل الطبقات الخارجية من الجلد. لذلك، إذا استخدمت مادة لاصقة تقليدية لربط شيء ما بالعظم، فسوف تسقط بعد بضعة أشهر فقط.
ولمواجهة هذا التحدي، طور الباحثون مادة لاصقة تحتوي على جزيئات الكالسيوم ذات التركيب الذري المشابه لخلايا العظام، التي تستخدم لتأمين وربط الإلكترونيات السطحية العظم.
وبالتالي، تعتقد خلايا العظم أن الجهاز جزء منها، ما يجعلها تنمو حول المستشعر نفسه ويسمح لها بتكوين رابطة دائمة بالعظم وأخذ القياسات على مدى فترات طويلة من الزمن.
ويمكن للطبيب أن يربط الجهاز بعظم مكسور لمراقبة عملية الشفاء. وربما يكون هذا مفيداً بشكل خاص للمرضى الذين يعانون حالات مثل هشاشة العظام، لأنهم كثيراً ما يتعرضون للكسر.
وستساعد معرفة مدى سرعة شفاء العظام في اتخاذ قرارات العلاج السريري، مثل التوقيت المثالي لإزالة الأجهزة المؤقتة مثل الألواح أو القضبان أو مسامير العظام. كما ستسمح المراقبة الدقيقة للعظام للأطباء باتخاذ قرارات أكثر استنارة بشأن مستويات جرعات الأدوية.
