خداحافظی با سوزن تست قند! ابداع روش غیرتهاجمی جدید توسط پژوهشگران MIT

دیابت در صورت مدیریت نشدن می‌تواند به عوارض جدی درازمدت منجر شود. کنترل این خطرها برای بسیاری از افراد ممکن است، اما پایش منظم قند خون دشوار است. روش‌های سنتی بر سوزن‌زدن نوک انگشت و گرفتن خون تکیه دارند؛ عملی که روزی چند بار تکرار می‌شود، دردناک و وقت‌گیر است و به‌مرور پایبندی را کاهش می‌دهد — موضوعی که خطر سکته قلبی، سکته مغزی و پرفشاری خون را بالا می‌برد.

سامانه اپتیکی پرتابل توسعه‌یافته توسط پژوهشگران

اکنون با کار گروهی به رهبری پژوهشگران MIT، چشم‌انداز مدیریت دیابت روشن‌تر شده است. آن‌ها یک تکنیک غیرتهاجمی (noninvasive) برای پایش قند خون ارائه کرده‌اند که استفاده از آن ساده و کاملاً بدون درد است و دقتی هم‌سطح دستگاه‌های تجاری کنونی دارد.

هسته راهکار آن‌ها کاربردی هوشمندانه از طیف‌سنجی رامن (Raman spectroscopy) است؛ یک روش اپتیکی که با تحلیل چگونگی پراکندگی نور از مولکول‌ها در پوست، ترکیبات شیمیایی را شناسایی می‌کند. تلاش‌های پیشین برای به‌کارگیری رامن در سنجش گلوکز امیدوارکننده اما در عمل ناممکن بود، چون به تجهیزات حجیم آزمایشگاهی و گردآوری داده طیفی بسیار پهن‌باند نیاز داشت. تیم MIT با پالایش همزمان سخت‌افزار و روش تحلیل، این موانع را برطرف کرد.

در پژوهش‌های قبلی، آن‌ها نشان دادند که تاباندن نور نزدیک‌به‌فروسرخ (near-infrared) در زاویه‌ای مشخص می‌تواند بخش زیادی از نویزی را که معمولاً سیگنال ضعیف رامنِ گلوکز را می‌پوشاند، حذف کند. بر پایه همین بینش، اکنون سنجش‌ها به سه باند طیفی (spectral band) حیاتی فشرده شده است: یک باند منحصربه‌فرد برای گلوکز و دو باند برای مرجع پس‌زمینه. به‌جای ثبت هزاران طول موج، دستگاه صرفاً این سه باند را استخراج می‌کند. این ساده‌سازی چشمگیر امکان کوچک‌سازی سامانه تا ابعاد «جعبه کفش» را فراهم کرده، بی‌آنکه از دقت آن نسبت به پایشگرهای مداوم گلوکز (Continuous Glucose Monitor, CGM) تهاجمی کاسته شود.

بررسی عملکرد سامانه

برای آزمودن دستگاه، پژوهشگران یک مطالعه کنترل‌شده (controlled study) انجام دادند. داوطلب بازوی خود را چهار ساعت روی حسگر قرار داد تا اسکن‌های تکراری انجام شود؛ بخشی از این بازه شامل افزایش‌های تند قند خون پس از نوشیدن محلول‌های استاندارد گلوکز بود. قرائت‌های غیرتهاجمی دستگاه با داده‌های دو پایشگر پوشیدنی تجاری که زیر پوست کار گذاشته شده بودند، همخوانی نزدیک داشت.

چگونه کار می‌کند

• تابش نور نزدیک‌به‌فروسرخ در زاویه بهینه برای کاهش نویز ناشی از بافت‌ها و تقویت سیگنال ضعیف رامنِ گلوکز.
• جمع‌آوری فقط سه باند طیفی: یک باند اختصاصی گلوکز و دو باند مرجع پس‌زمینه برای تفکیک سیگنال از نویز.
• تحلیل طیفی هدفمند به‌جای ثبت هزاران طول موج، که بار پردازشی و نیازمندی‌های سخت‌افزاری را به‌طور جدی کم می‌کند.
• برآورد غلظت قند خون با مقایسه باند گلوکز نسبت به باندهای مرجع و پایش روند تغییرات در زمان.

گام‌های بعدی

از زمان این آزمایش، تیم یک نمونه اولیه کوچک‌تر — تقریباً هم‌اندازه یک تلفن همراه — ساخته که اکنون به‌عنوان حسگر پوشیدنی روی داوطلبان سالم و پیش‌دیابتی ارزیابی می‌شود. برنامه‌های آینده شامل کارآزمایی‌های بالینی روی بیماران دیابتی، کوچک‌سازی بیشتر تا رسیدن به فرم‌فکتور ساعت مچی، و آزمون عملکرد دستگاه روی گستره وسیعی از رنگ‌پوست‌ها برای اطمینان از پایداری و سازگاری عملکرد است.