29 اکتبر 2024- دیابت یک بیماری فراگیر رو به افزایش است که در حال حاضر بیش از 500 میلیون بزرگسال را در سراسر جهان مبتلا کرده است. از آنجایی که هنوز هیچ درمانی برای دیابت نوع 1 یا نوع 2 وجود ندارد، بیماران باید به طور مرتب سطح گلوکز خون (BGL) خود را کنترل کنند تا بیماری خود را مدیریت کنند. اگرچه برای دهه‌ها دستگاه‌های اندازه‌گیری BGL با تکیه بر خونگیری دردناک از انگشت، استاندارد طلایی بوده است، فناوری مدرن به آرامی درها را به روی جایگزین‌های بهتر باز می‌کند.

بسیاری از محققان روش‌های غیرتهاجمی را برای نظارت بر BGL با استفاده از دستگاه‌های پوشیدنی در دسترس مانند ساعت‌های هوشمند پیشنهاد کرده‌اند. به عنوان مثال، با قرار دادنLED ها و آشکارسازهای نوری موجود در ساعت های هوشمند خاص در برابر پوست، سیگنال های پالس اکسی هموگلوبین و هموگلوبین را می توان برای محاسبه یک شاخص متابولیک اندازه گیری کرد که از آن می توانBGL ها را تخمین زد.

با این حال، با توجه به اندازه کوچک و قدرت محدود ساعت های هوشمند و پوشیدنی های مشابه، کیفیت سیگنال های اندازه گیری شده بسیار پایین است. علاوه بر این، به دلیل قرار گرفتن این دستگاه ها بر روی دست، و حرکات روزانه ی دستها خطاهایی در اندازه گیری ایجاد می شود. این مشکلات دقت و کاربرد بالینی چنین ابزارهای پوشیدنی را برای مدیریت دیابت محدود می کند.

تیمی از کمپانی Hamamatsu Photonics K.K.- یک تولید کننده ی ژاپنی حسگرهای نوری، منابع نور الکتریکی و سایر دستگاه های نوری و ابزار کاربردی برای استفاده ی علمی، فنی و پزشکی - به طور فعال در مورد این موضوع تحقیق کرده و به دنبال راه حل های موثر است. در مطالعه ی اخیر که در مجله  Biomedical Optics منتشر شد گروهی از محققان این شرکت به رهبری مهندس تحقیق و توسعه Tomoya Nakazawa، تجزیه و تحلیل نظری عمیقی از منابع خطاها در متد پایه ی اندازه گیری شاخص متابولیک انجام دادند.

بر اساس این تجزیه و تحلیل، آنها یک شاخص کیفیت سیگنال جدید را برای فیلتر کردن داده‌های با کیفیت پایین به عنوان یک مرحله پیش پردازش اجرا کردند که سبب افزایش دقتBGLهای تخمینی گردید.

مهندس ناکازاوا گفت: از آنجایی که ساعت‌های هوشمند به طور گسترده در مناطق مختلف و توسط گروه‌های سنی مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند، و با توجه به افزایش جهانی موارد دیابت، ابداع یک روش بهبود دهنده ی کیفیت سیگنال های ابزارهای پوشیدنی که به راحتی قابل اجرا باشد و تفاوت‌های شخصی و فردی بر آن تاثیر نداشته باشد، برای پاسخگویی به تقاضای روزافزون استفاده از دستگاه های غیرتهاجمی نظارت بر قند خون در سراسر جهان ضروری است.

ابتدا، محققان از نظر ریاضی نشان دادند که اختلاف بین دو نوع تاخیر فاز در سیگنال پالس اکسی هموگلوبین و هموگلوبین، محاسبه شده با روش‌های مختلف، معیار خوبی از تأثیر نویز را ارائه می‌کند.

آنها سپس دو منبع اصلی خطای فاز، یعنی سطح نویز پس‌زمینه و خطاهای تخمینی را که از طریق نمونه‌برداری در فواصل گسسته ایجاد می‌شوند، در نظر گرفتند. پس از رسمیت بخشیدن به این منابع خطا، محققان تأثیر آن ها را بر شاخص متابولیک تخمینی، محاسبه کردند.

رویکرد غربالگری پیشنهادی شامل اجرای آستانه‌هایی برای تخمین فاز و خطاهای شاخص متابولیک است. آن بخش از داده ها که از آستانه‌های تعیین‌شده فراتر می‌روند کنار گذاشته می‌شوند و مقادیر گمشده با استفاده از ابزارهای دیگر بر اساس بقیه داده‌ها بازیابی می‌شوند.

برای آزمایش این استراتژی، محققان آزمایشی طولانی‌مدت انجام دادند که در آن از حسگرهای یک ساعت هوشمند تجاری برای نظارت بر BGL یک فرد سالم در طول "چالش‌های خوراکی" استفاده شد.

در هر یک از 30 آزمایشی که طی چهار ماه انجام شد، شرکت کننده قبل از مصرف غذای حاوی گلوکز بالا، دو ساعت ناشتا بود. BGLهای آنها با استفاده از ساعت هوشمند و یک حسگر تجاری نظارت بر قند مداوم اندازه گیری شد که از دومی برای گرفتن مقادیر مرجع استفاده شد.

پیش پردازش داده ها با روش غربالگری پیشنهادی منجر به افزایش قابل توجهی در دقت نتایج شد. با استفاده از تکنیک Parkes error grid برای دسته بندی خطاهای اندازه گیری، درصد قابل توجه بالاتری از نقاط داده در هنگام اعمال غربالگری در منطقه A قرار گرفتند. این به مقادیر دقیق بالینی اشاره دارد که منجر به تصمیمات درمانی صحیح می شود.

مهندس ناکازاوا گفت: اتخاذ این فرآیند غربالگری دقت تخمین BGL را در نمونه ی اولیه مبتنی بر ساعت هوشمند ما بهبود بخشید، تکنیک ما می‌تواند ادغام دستگاه نظارت مداوم با ابزار پوشیدنی اندازه گیری سطح قند خون را در دستگاه‌هایی مانند ساعت‌های هوشمند و حلقه‌های هوشمند، که معمولاً از نظر اندازه محدود هستند، تسهیل کند و کیفیت سیگنال را بهبود بخشد.

محققان همچنین به برخی از محدودیت‌های فعلی ساعت‌های هوشمند اشاره کردند که منجر به عملکرد ضعیف‌تر در مقایسه با تکنیک‌های مبتنی بر دوربین گوشی‌های هوشمند می‌شود. اگرچه روش پیشنهادی مطمئناً می‌تواند به بهبود عملکرد روش اول کمک کند، بهبودهای سخت‌افزاری در مدارهای آشکارساز نوری و تقویت‌کننده، می تواند گام بزرگی را در مسیر تبدیل دستگاه های الکترونیک پوشیدنی به گزینه‌ای جذاب‌تر و قابل قبول‌تر از نظر بالینی برای نظارت بر قند خون بردارد.

تحقیقات بیشتر در این زمینه به بیماران دیابتی برای داشتن ابزارهای قدرتمند کمک می کند تا بتوانند بیماری خود را بهتر مدیریت کنند و به کیفیت زندگی بالاتری دست یابند.

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2024-10-accuracy-wearables-blood-glucose.html