كيف يمكن للغرسات المدعومة بالذكاء الاصطناعي أن تحل محل مسكنات الألم الأفيونية

فهم الألم المزمن وتحدياته

لقد ساعدت التخدير الحديثة ومسكنات الألم في التخفيف من إحدى أكثر مشاكل الطب التي لا يمكن حلها: الألم.

ومع ذلك، لا ينطبق هذا إلا جزئيًا على الألم المزمن، الذي يؤثر على مئات الملايين من الناس حول العالم. ووفقًا لـ وفقًا لمؤسسة الألم الأمريكية، يعاني 51.6 مليون أمريكي من ألم مزمن. ويؤثر ألمهم المزمن بشدة على أكثر من 17 مليون شخص، مما يحدّ في كثير من الأحيان من حياتهم أو أنشطتهم المهنية. 

عندما لا يكون سبب الألم لحظة محددة، بل مشكلة متكررة، فقد يصبح من الصعب جدًا أن يعمل العلاج الكيميائي بشكل صحيح.

إحدى المشاكل هي أن الجسم يميل إلى التكيف مع الأدوية، والتي تفقد كفاءتها تدريجيا، مما يجبر المرضى على زيادة الجرعة مع مرور الوقت، أو المعاناة دون خيار بديل جيد.

هناك مشكلة أخرى وهي أن مسكنات الألم القوية تنتمي عمومًا إلى فئة المواد الأفيونية، وهو نوع من الأدوية معروف بأنه يسبب الإدمان.

تُوصف المواد الأفيونية لما لا يقل عن 40 مليون مريض سنويًا في الولايات المتحدة الأمريكية وحدها. وتُسبب هذه المواد إدمانًا (اضطراب تعاطي المواد الأفيونية) لأكثر من 85,000 ألف مريض يعانون من آلام حادة سنويًا، ويُصاب 10% منهم بإدمان طويل الأمد لاحقًا.

إن هذا المستوى من الإدمان مكلف للغاية بالنسبة للمجتمع ككل، ويقدر أنه يمثل تكلفة تبلغ 180 مليار دولار سنويا في الولايات المتحدة وحدها.

ولهذا السبب فإن الأدوية غير الأفيونية، أو مسكنات الألم غير الكيميائية، يمكن أن تكون علاجًا طبيًا يغير حياة ملايين الأشخاص، وربما سوقًا تبلغ قيمته عشرات المليارات من الدولارات.

ومن الأمثلة على ذلك فيرتكس للادوية (VRTX )، مع فئة جديدة من مسكنات الألم التي لا يمكن أن تسبب الإدمان، والتي تمت الموافقة عليها للتو في عام 2025. مسكنات الألم المشتقة من الفطريات قد يكون أيضًا خيارًا يومًا ما.

ويعمل باحثون في جامعة جنوب كاليفورنيا، وجامعة تشين يي الوطنية للتكنولوجيا (تايوان)، وجامعة كاليفورنيا، وجامعة ولاية سان دييغو على تطوير جهاز تحفيز إلكتروني لاسلكي قابل للزرع، والذي قد يساعد أيضاً في تخفيف الألم دون الحاجة إلى أي أدوية.

وقد نشروا نتائجهم في مجلة Nature Electronics¹، تحت عنوان "غرسة لاسلكية بالموجات فوق الصوتية قابلة للبرمجة والتكيف الذاتي لإدارة الألم المزمن بشكل شخصي".

كيف تعمل الغرسات الكهربائية على تعطيل إشارات الألم

في جوهره، الألم "مجرد" إشارة كهربائية ينقلها العصب إلى الدماغ. للأسف، جعل التطور هذه الإشارة مزعجة للغاية، ولا يمكننا تجاهلها. ومن هنا تأتي الحاجة إلى أدوية مثل المواد الأفيونية، التي تحاول تثبيط استقبال إشارات الألم في الدماغ.

هناك خيار بديل يتمثل في التدخل المباشر في الإشارة الكهربائية نفسها. وهذا ما تعد به أجهزة التحفيز الكهربائي القابلة للزرع، والتي تحفز الحبل الشوكي مباشرةً لمنع إشارات الألم من الوصول إلى الدماغ.

ولسوء الحظ، لم تحظى هذه الأجهزة باعتماد واسع النطاق بسبب العديد من العيوب التقنية مثل التكلفة العالية، والحاجة إلى الجراحة التوغلية، والبطاريات السلكية، والحاجة إلى استبدال البطاريات بشكل متكرر.

ولهذا السبب فإن الجهاز الجديد الذي اخترعه الباحثون، والذي يتميز بالمرونة والقابلية لإعادة الشحن لاسلكياً، قد يشكل نقطة تحول محتملة.

المصدر مدرسة فيتربي

الشحن اللاسلكي الكهرضغطي: تغيير جذري

وبما أن استبدال البطارية بشكل منتظم كان أحد أكثر الأجزاء إشكالية في أجهزة التحفيز الكهربائي السابقة لعلاج الألم، حيث كان يتطلب إجراء جراحة إضافية منتظمة، فقد كان هذا هو محور عمل الباحثين.

الفكرة هي تحويل الموجات الميكانيكية إلى إشارات كهربائية من خلال ظاهرة تسمى التأثير الكهرضغطي.

لقد استخدموا عنصرًا كهربائيًا ضغطيًا مصغرًا مصنوعًا من زركونات الرصاص والتيتانات (PZT)، وهي مادة عالية الكفاءة لتحويل طاقة الموجات فوق الصوتية الواردة إلى الطاقة الكهربائية اللازمة للتحفيز.

تُعد الموجات فوق الصوتية خيارًا جيدًا للأجهزة الطبية، حيث إنها قادرة على حمل الطاقة إلى أعماق الجسم دون التسبب في أي ضرر.

وهذه فكرة رائجة في مجال الأجهزة الطبية، مع عملية زرع أخرى تعمل بالموجات فوق الصوتية لأجهزة تنظيم ضربات القلب هذه المرة، والتي أعلن عنها أيضًا فريق من الباحثين الكوريين في يونيو 2025.

"يعتبر هذا النوع من تحويل الطاقة ضروريًا للتحفيز العميق، حيث أن الموجات فوق الصوتية هي طاقة غير جراحية وعالية الاختراق في المجالات السريرية والطبية.

من خلال الاستفادة من نقل الطاقة بالموجات فوق الصوتية اللاسلكية ونظام التغذية الراجعة المغلقة، يزيل جهاز تحفيز UIWI هذا الحاجة إلى البطاريات المزروعة الضخمة ويسمح بتعديل الألم بدقة في الوقت الفعلي.

يوشون تسنغ – طالب دكتوراه

استخدام الذكاء الاصطناعي والشبكات العصبية للتحكم في الألم

يعد جهاز تحفيز UIWI بحد ذاته مرنًا وقابلًا للانحناء والالتواء، مما يسمح بالوضع الأمثل على الحبل الشوكي.

المصدر مدرسة فيتربي

تعمل هذه التقنية عن طريق استخدام التحفيز الكهربائي لإعادة توازن الإشارات التي تنقل الألم وتمنعه، وبالتالي قمع الإحساس بالألم بشكل فعال.

وباختبار هذه الأجهزة على الفئران المعملية، نجح الباحثون في تخفيف الألم العصبي المزمن الناجم عن المحفزات الميكانيكية والمحفزات الحرارية الحادة.

علاوة على ذلك، يتميز الجهاز بقدرته على التكيف، إذ ينظم "علاجه الكهربائي" وفقًا لكمية الألم الموجودة بالفعل.

"ما يميز هذا الجهاز حقًا هو قدرته اللاسلكية والذكية والتكيف الذاتي لإدارة الألم.

ونحن نعتقد أنها توفر إمكانات كبيرة لاستبدال المخططات الدوائية وأساليب التحفيز الكهربائي التقليدية، بما يتماشى مع الاحتياجات السريرية لتخفيف الألم.

قيفا تشو - Pأستاذ طب العيون في كلية كيك للطب بجامعة جنوب كاليفورنيا

وتم ذلك باستخدام شبكة عصبية تسمى ResNet-18، ومراقبة تسجيلات الدماغ بشكل مستمر، وتحديدًا إشارات تخطيط كهربية الدماغ (EEG)، والتي تعكس مستويات الألم لدى المريض.

تُحلل الشبكة العصبية هذه الإشارات الدماغية وتُصنّف الألم إلى ثلاثة مستويات مُختلفة: ألم خفيف، ألم متوسط، وألم شديد. يتميز نموذج الذكاء الاصطناعي هذا بدقة إجمالية تبلغ 94.8% في التمييز بين حالات الألم هذه.

بمجرد تحديد مستوى الألم، يقوم جهاز إرسال الموجات فوق الصوتية القابل للارتداء بضبط الطاقة الصوتية التي ينقلها تلقائيًا. تُحوّل هذه الطاقة الصوتية إلى طاقة كهربائية، مما يُحفّز الحبل الشوكي.

المصدر ResearchGate

يؤدي هذا إلى إنشاء نظام حلقة مغلقة يوفر إدارة الألم الشخصية في الوقت الفعلي.

وبما أن نقل الطاقة يتم من خلال الموجات تحت الصوتية، فلا حاجة لإجراء المزيد من العمليات الجراحية بعد عملية الزرع الأولية للجهاز حول الحبل الشوكي، كما يمكن تعديل مستوى الطاقة في الوقت الفعلي من خلال شدة الموجات تحت الصوتية.

"من وجهة نظر سريرية، فإن دمج تقييم الألم القائم على التعلم العميق يمكّن من التفسير والاستجابة الديناميكية لحالات الألم المتقلبة، وهو أمر ضروري لاستيعاب التباين الخاص بالمريض."

تشين جونج

ما هو التالي في مجال زراعة الألم بالذكاء الاصطناعي؟

لأن الجهاز مُنظَّم بشبكة عصبية، يُمكن تكييفه مع الجهاز العصبي الخاص بكل مريض، بدلًا من الاضطرار إلى إيجاد حلٍّ يناسب الجميع. ويُمثّل هذا الجهاز، في حد ذاته، تحولًا جذريًا عن البروتوكولات الطبية المُعتادة لتخفيف الألم.

الخطوة التالية هي تحسين تصميم الغرسة بشكل أكبر، لا سيما تصغير حجمها، مما يقلل من تدخلها الجراحي. ومن الناحية المثالية، يمكن حقنها يومًا ما باستخدام حقنة فقط.

يمكن لجهاز الموجات فوق الصوتية القابل للارتداء أن يصبح لاسلكيًا في حد ذاته، أو حتى رقعة مصفوفة الموجات فوق الصوتية القابلة للارتداء.

ومن المحتمل أن يتم نقل التحكم في النظام إلى هاتف ذكي للحصول على نسخة تجارية من هذه التكنولوجيا، مما يمنح مستوى أعلى من التخصيص والتحكم للمريض.

الاستثمار في التكنولوجيا الصحية 

شركة كونينكليكي فيليبس NV

فيليبس علامة تجارية معروفة في مجال الإلكترونيات الاستهلاكية الصغيرة (ماكينات الحلاقة، وفرش الأسنان الكهربائية)، وتنشط أيضًا في مجال الرعاية الصحية. على سبيل المثال، كانت الشركة الأولى في طلبات براءات الاختراع في مجال التكنولوجيا الطبية في أوروبا لعام ٢٠٢٢. وهي نشطة في مجال المنتجات الطبية المتصلة، من الأجهزة القابلة للارتداء إلى أجهزة التصوير، وأجهزة التنفس، والروبوتات الطبية.

وتعمل الشركة أيضًا في مجال أشباه الموصلات (بما في ذلك تكنولوجيا القطارات المغناطيسية المعلقة) والتكنولوجيا الفائقة/الروبوتات/الأتمتة، حيث تتقاسم كل الأنشطة قاعدة تكنولوجية مشتركة.

المصدر: فيليبس

تقدم شركة فيليبس أجهزة قابلة للارتداء لقياس مقاييس القلب والجهاز التنفسي والنشاط. ويمكن دمج أجهزة الاستشعار الخاصة بها في الساعات الذكية وأجهزة مراقبة الصحة والبقع الطبية وأجهزة تتبع النشاط.

إن الخبرة التي تتمتع بها شركة فيليبس في مجال أجهزة الاستشعار المتوافقة حيوياً، وأشباه الموصلات، والحلول اللاسلكية قد تجعلها رائدة في مجال الغرسات الطبية المتقدمة مع الشحن اللاسلكي.

بالنسبة للأجهزة الطبية، تفضل شركة Philips حل الشراكةحيث تُطوّر الشركة، لصالح جهات خارجية، أجهزتها الطبية المتصلة بإنترنت الأشياء (IoT) المتوافقة تمامًا مع باقي حلول فيليبس. وفي هذا السياق، تُقدّم الشركة لعملائها خدمات إنشاء النماذج الأولية، والاستشارات التنظيمية، وتطوير المنتجات الشاملة، والإنتاج على نطاق صناعي.

هذا يجعل فيليبس شركةً تُركّز على التكنولوجيا، ومرشحةً مُرجّحةً لدمج الابتكارات بسرعة في الأجهزة الطبية الحالية. إجمالاً، أثّرت أجهزة فيليبس بشكلٍ مباشر على أكثر من 1.8 مليار شخص.

ترغب الشركة في إنشاء بيئة رعاية صحية رقمية متكاملة بالكامل حيث تتطابق أجهزة الاستشعار مع الأجهزة، ثم تستخدم حلول اتصال متعددة للتكامل مع حل Philips HealthSuite Cloud والسماح بتحليلات البيانات المتعمقة.

المصدر: فيليبس

بصفتها موردًا لقطاع التكنولوجيا الطبية، وغالبًا ما تُصنّع لصالح علامات تجارية أخرى، لا تتمتع فيليبس بشهرة واسعة في هذا القطاع مقارنةً بشركات أخرى أكثر بروزًا. ومع ذلك، فهي خبيرة في تصنيع الأجهزة الإلكترونية وأجهزة الاستشعار عالية الأداء، وغالبًا ما تتجاوز حدود الإمكانيات المتاحة في مجالها المتخصص في الرعاية الصحية والأجهزة القابلة للارتداء.

مع تزايد دمج الأجهزة القابلة للارتداء والإلكترونيات الطبية في الرعاية الصحية والبروتوكولات الطبية، فمن المرجح أن ينمو قطاع الرعاية الصحية التابع لشركة فيليبس كجزء من التكتل.

أحدث أخبار وتطورات أسهم Koninklijke Philips NV (PHG)

الدراسة المرجعية

^{1. زينج، واي.، جونج، سي.، لو، جي. وآخرون. غرسة لاسلكية بالموجات فوق الصوتية قابلة للبرمجة والتكيف الذاتي لإدارة الألم المزمن بشكل شخصي. إلكترونيات الطبيعة 8 ، 437–449 (2025). https://doi.org/10.1038/s41928-025-01374-6}