تشخیص بیماری پارکینسون با یک قلم

به گزارش راهبرد معاصر؛ این قلم نوآورانه در پژوهشی کوچک آزمایش شد و می‌تواند به ابزاری کم‌هزینه و آسان برای شناسایی زودهنگام این بیماری، به ویژه در مکان‌هایی که دسترسی محدودی به پزشکان یا تجهیزات پزشکی دارند، تبدیل شود.

بیماری پارکینسون بر کنترل مغز بر حرکت تاثیر می‌گذارد و باعث علائمی مانند لرزش، سفتی عضلات و کندتر شدن حرکات می‌شود و یکی از علائم اولیه، تغییر در مهارت‌های حرکتی ظریف، مانند دست خط است و امروزه، پزشکان اغلب بر اساس نحوه حرکت یا راه رفتن فرد همچنین نحوه دست خط وی، بیماری پارکینسون را تشخیص می‌دهند.

این ارزیابی‌ها می‌تواند بین پزشکان متفاوت باشد و به شدت به تجربه پزشک بستگی دارد، اما سایر آزمایش‌های پیشرفته‌تر از نشانگر‌های بیولوژیکی استفاده می‌کنند و ابزار‌های گران‌قیمتی هستند و به تجهیزات ویژه نیاز دارند و همین امر باعث می‌شود که در بسیاری از نقاط جهان کمتر در دسترس باشند. پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا برای حل این مشکلات، قلمی را توسعه دادند که می‌تواند به نحوه نوشتن فرد تمرکز کند. این کار را با تبدیل حرکات دست به سیگنال‌های الکتریکی انجام می‌دهد، سپس می‌توان این سیگنال‌ها را برای تشخیص الگو‌های مرتبط با پارکینسون تجزیه و تحلیل کرد.

نوک قلم از یک ماده سیلیکونی نرم پر شده با ذرات مغناطیسی ریز ساخته شده است و از جوهر مخصوصی به نام «فروفلوئید» استفاده می‌کند که حاوی آهنربا‌های نانومقیاس است. هنگام نوشتن، فشار و حرکت باعث ایجاد تغییراتی در میدان‌های مغناطیسی داخل قلم می‌شود و این تغییرات سیگنال‌های الکتریکی تولید می‌کنند که با سیم‌پیچ داخل قلم دریافت می‌شوند.

در پژوهش آزمایشی، ۱۶ نفر از این قلم استفاده کردند؛ سه نفر از آنان مبتلا به پارکینسون و ۱۳ نفر سالم بودند. از آنان خواسته شد چندین کار نوشتاری مانند رسم مارپیچ، خطوط مستقیم و نوشتن حروف - هم روی کاغذ و هم در هوا - انجام دهند، سپس سیگنال‌های الکتریکی تولید شده نوشته آنان توسط مدل‌های رایانه‌ای تجزیه و تحلیل شد.

در میان مدل‌های آزمایش‌شده، نوع خاصی از هوش مصنوعی به نام شبکه عصبی «کانولوشن تک‌بعدی» دقیق‌ترین نتایج را ارائه داد. این مدل بیش از ۹۶ درصد مواقع بیماران پارکینسون را به درستی شناسایی کرد. این سطح از دقت با توجه به تعداد کم شرکت‌کنندگان پژوهش، بسیار چشمگیر است.

یکی از بهترین بخش‌های قلم جدید این است که به تجزیه و تحلیل ظاهر دست‌خط که می‌تواند بین افراد بسیار متفاوت باشد، متکی نیست. در عوض، نحوه حرکت دست هنگام نوشتن را اندازه‌گیری می‌کند و این امر باعث می‌شود که کمتر به قضاوت متخصص وابسته باشد و عینی‌تر عمل کند. این قلم می‌تواند به ویژه در محیط‌های کم‌درآمد، در خانه یا حتی در مناطق دورافتاده‌ای که افراد به متخصصان دسترسی آسان ندارند، مفید باشد.

این قلم همچنین پتانسیلی فراتر از تشخیص بیماری دارد؛ اگر در گروه‌های بزرگ‌تر آزمایش شود، می‌تواند برای ردیابی نحوه تغییر علائم بیمار در طول زمان مورد استفاده قرار گیرد و به پزشکان کمک کند تا درمان‌ها را تنظیم کرده و پیشرفت را دقیق‌تر کنترل کنند.

پژوهشگران، اختراع خود را به عنوان دستگاهی «کم‌هزینه، پرکاربرد و قابل اعتماد» توصیف می‌کنند که می‌تواند نحوه تشخیص و مدیریت پارکینسون را تغییر دهد.

اگر پژوهش‌های آینده مزایای آن را در جمعیت‌های بزرگتر و متنوع‌تر تایید کند، این قلم هوشمند ممکن است به زودی به ابزاری رایج در بیمارستان‌ها و خانه‌ها تبدیل شود و امیدی برای تشخیص زودهنگام و مراقبت بهتر از میلیون‌ها نفر مبتلا به بیماری پارکینسون باشد.

نتایج این پژوهش با عنوان «تجزیه و تحلیل دستخط شخصی‌سازی‌شده با کمک شبکه عصبی برای تشخیص بیماری پارکینسون» در نشریه Nature Chemical Engineering منتشر شده است. / ایسنا