تكنولوجيا جديدة قد تغيّر طرق قياس ضغط الدم تماماً

إذا كان بإمكاننا أن نعرف، في الوقت الحقيقي، معدل ضربات القلب وعدد الخطوات التي قطعناها والسعرات الحرارية التي نحرقها وعدد ساعات النوم التي حصلنا عليها في الليلة السابقة من خلال النظر إلى ساعتنا أو هاتفنا الذكي، لماذا لا يمكننا أن نقيس ضغط الدم باستخدام هذه الأجهزة أيضاً؟

ضغط الدم هو القوة التي يطبّقها الدم على جدران الأوعية الدموية. وتميّزه قيمتان: الضغط الانقباضي أو الضغط الأقصى، وهو قوة دفع الدم الذي يُضخ عبر الجسم نتيجة انقباض القلب، والضغط الانبساطي، وهو الحد الأدنى من الضغط الذي يُطبّق عندما يسترخي القلب. يعتبر الخبراء في جمعية القلب الأميركية أن ضغط الدم يكون طبيعياً عندما لا يتجاوز الضغط الانقباضي 120 مليمتراً زئبقياً والضغط الانبساطي 80 مليمتراً زئبقياً، وهي أرقام تمثّل بالقراءة "120/80 مليمتراً زئبقياً".

يعاني الأشخاص انخفاض ضغط الدم إذا لم تتجاوز القيم 90/60 مليمتراً زئبقياً. قد لا يترافق انخفاض الضغط هذا لدى الرياضيين مع أي أعراض، وقد لا يعرّضهم للخطر. ولكنه قد يتسبب في حالات أخرى بأعراض مثل الدوخة والغثيان والشحوب وعدم وضوح الرؤية والارتباك والإغماء، وذلك لأن الدماغ لا يتلقّى كمية كافية من الدم عندها. يمكن أن يكون الانخفاض الشديد في ضغط الدم مهدداً للحياة بسبب الصدمة، وهي حالة يتسبب فيها نقص تدفق الدم بتلف الأعضاء. الانخفاض الشديد في الضغط أكثر شيوعاً بين كبار السن، ويمكن أن يحدث بسبب التغيرات المفاجئة في الوضعية والجفاف والالتهابات والنزيف وبعض الأدوية والأمراض مثل مرض باركنسون والسكري.

أمّا إذا تجاوز ضغط الدم 140/90 مليمتراً زئبقياً لدى الأشخاص، فهذا يعني أنهم يعانون ارتفاع ضغط الدم. حسب الباحثون أن خطر إصابة الأشخاص الذين تتراوح أعمارهم بين 40 و69 عاماً بمرض القلب التاجي والسكتة الدماغية يتضاعف مقابل كل زيادة بمقدار 20 مليمتراً زئبقياً في ضغط الدم الانقباضي و10 مليمترات زئبقية في ضغط الدم الانبساطي.

اقرأ أيضاً: التقنيات المساعدة ودورها في كسر حاجز الإعاقة الجسدية

وفقاً لدراسة أُجريت عام 2021 ونُشرت في مجلة ذا لانسيت (The Lancet)، يعاني نحو 1.28 مليار شخص حول العالم تتراوح أعمارهم بين 30 و78 عاماً ارتفاع ضغط الدم، ويعيش معظمهم في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل، ولا يتلقّى أكثر من نصفهم العلاج. كل ذلك على الرغم من سهولة كلٍّ من كشف ارتفاع ضغط الدم من خلال قياسه، سواء في المنزل أو في منشأة صحية، وعلاجه بفاعلية غالباً باستخدام أدوية منخفضة التكلفة.

اليوم، يهدف جيل جديد من أجهزة قياس ضغط الدم إلى تسهيل تشخيص ارتفاع ضغط الدم والسيطرة عليه. على عكس الأجهزة التقليدية، لا تتطلب هذه الأجهزة استخدام أحزمة الذراع، وتقدّم قراءات لضغط الدم عند الطلب إذا ضغط المستخدم إصبعه على المستشعر أو على نحو مستمر إذا استُخدمت الساعات أو الحلقات أو الأحزمة.

تقول مهندسة الكهرباء الحيوية في جامعة بيتسبرغ، راماكريشنا موكامالا، التي شاركت في تأليف مقال حول قياس ضغط الدم باستخدام الأجهزة غير المعتمدة على الأحزمة في مجلة المراجعة السنوية للهندسة الطبية الحيوية (Annual Review of Biomedical Engineering) عام 2022: "تعزز المراقبة المنتظمة لضغط الدم بين البالغين الوعي حول ارتفاع ضغط الدم، ويمكن أن تعزز قدرة المصابين بارتفاع ضغط الدم على التحكم بهذه الحالة الصحية. على سبيل المثال، إذا لاحظ المرضى أن ضغط الدم لديهم مرتفع على نحو مستمر، فقد يوافقون في النهاية على تناول الأدوية".

التخلّي عن الأحزمة

تعود طرق قياس ضغط الدم إلى ما يقرب من 3 قرون (انظر الشريط الجانبي)، وتطورت هذه الطرق إلى الإجراء الذي نعرفه جميعاً الذي يطبّقه أطباء الأسرّة في الفحوص. ينطوي هذا الإجراء على وضع الحزام حول الذراع ونفخه، ثم تفريغه من الهواء بطريقة خاضعة للسيطرة لكشف الحد الأقصى والحد الأدنى لضغط الدم.

لكن استخدام أجهزة قياس ضغط الدم المعتمدة على الأحزمة القابلة للنفخ يعاني بعض العيوب. على سبيل المثال، يجب على الأشخاص الذهاب إلى صيدلية أو عيادة طبيب أو مركز صحي لمعرفة ضغط دمهم ما لم تكن لديهم أجهزة المراقبة المنزلية. ووجد استقصاء شاركت فيه مجموعة من البالغين تتراوح أعمارهم بين 50 و80 عاماً في الولايات المتحدة أن 55% فقط من المصابين بارتفاع ضغط الدم الذين شملهم الاستقصاء يمتلكون هذه الأجهزة.

أحد العوائق الأخرى هو أن نفخ الحزام وتفريغه على نحو متكرر مضر ويمكن أن يتسبب بصعوبات عندما يكون المريض في المستشفى ويحتاج إلى مراقبة متكررة لضغط الدم على سبيل المثال. وأيضاً، تقيس هذه الأجهزة ضغط الدم في لحظة محددة فقط لأنه لا يمكن استخدام الأحزمة لقياس الضغط على نحو مستمر.

اقرأ أيضاً: التكنولوجيا القابلة للارتداء: أكثر من مجرد اكسسوارات إلكترونية

وفقاً لمهندس الطب الحيوي في جامعة ماكوري في سيدني وأحد مؤلفي المقال السابق الذكر في مجلة المراجعة السنوية للهندسة الطبية الحيوية، ألبرتو أفوليو، يفترض أن توفّر الأجهزة الجديدة التي لا تعتمد على الأحزمة صورة أشمل للتغيرات الفيزيولوجية في ضغط الدم التي لا يمكن رصدها بالقياسات غير المستمرة، وتمنح المستخدمين نظرة عامة أدق لضغط الدم بدلاً من ذلك.

تعتمد أجهزة القياس المختلفة الخالية من الأحزمة على طرق تعتمد على المستشعرات لالتقاط إشارات غير مباشرة مختلفة، بدلاً من تحديد ضغط الدم مباشرة. تعالج خوارزميات مختلفة أو مجموعات من الإجراءات الرياضية هذه الإشارات للحصول على قيم ضغط الدم. يشبه ذلك استنتاج أن شخصاً ما مصاب بالحمى من خلال قياس زيادة في الخفقان والتعرق بدلاً من استخدام مقياس الحرارة أو التكهّن بنتيجة مباراة كرة قدم من خارج الملعب من خلال الاستماع إلى صراخ المتفرجين.

تعتمد إحدى طرق الكشف هذه على أجهزة الاستشعار البصرية، وهذه التقنية مبنية على مبدأ تخطيط التحجّم الضوئي. تنطوي هذه التقنية على إضاءة جزء من الجلد وتحليل الفرق بين الضوء المنبعث من الجهاز ومقدار الضوء الذي يتحسسه المستقبل الضوئي. يعتمد هذا الفرق على قطر الشريان وحجم الدم وتركيز الهيموغلوبين (البروتين الحامل للأوكسجين) في موقع القياس.

يكون الفرق بين الضوء المنبعث والمنعكس في أقصى حد له خلال طور الانقباض، الفترة التي يضخ فيها القلب الدم، وذلك لأن معدل تدفّق الدم يكون أعلى، ما يعني أن كمية الهيموغلوبين والبروتينات الأخرى التي تمتصُّ الضوء أكبر. أمّا خلال طور الانبساط أو الاسترخاء، سيكون هذا الفرق في حده الأدنى. تربط الخوارزميات المستخدمة في هذه الأجهزة القياسات بضغط الدم.

هذه هي الطريقة نفسها المستخدمة في ساعة آبل (Apple Watch) وغيرها من الأجهزة لقياس معدل ضربات القلب، ونفسها المستخدمة في أجهزة قياس التأكسج النبضي التي انتشرت على نطاقٍ واسع خلال جائحة كوفيد-19 لقياس مستوى تشبّع الدم، أو أكسجته، كما أنها الطريقة نفسها المستخدمة في حزام المعصم من شركة أكتيا (Aktiia) السويسرية، المتاح في الدول الأوروبية فقط حالياً. يسجّل هذا الجهاز تلقائياً قيم ضغط الدم على مدار 24 ساعة، حتى عندما يكون الشخص نائماً، ويحسب متوسط النتائج كل ساعتين ويعرضها من خلال تطبيق على الهاتف الذكي.

هناك أيضاً أجهزة الاستشعار الكهربائية، وهي نسخ معدّلة من مخطط كهربائية القلب الذي يقيس النشاط الكهربائي للقلب، وأجهزة الاستشعار الميكانيكية المستخدمة في تقنيات تخطيط زَفن القلب وتخطيط اهتزاز القلب، التي تُثبَّت على سطح الجلد لتحسّس التغيرات الصغيرة في الضغط، وأجهزة استشعار المعاوقة الحيوية، الشبيهة بالأجهزة التي تحلّل تركيب الجسم من خلال قياس مقاومته لتدفّق التيار الكهربائي.

اقرأ أيضاً: نحلة تحمل حقيبة ظهر صغيرة تُحدث ثورة في عالم الطب

نوعان من الأجهزة يلتقطان الإشارات الجسدية بطريقة غير باضعة

هناك فئتان واسعتان يمكن تصنيف أجهزة قياس ضغط الدم غير المعتمدة على الأحزمة ضمنهما: الأجهزة التي تتطلب المعايرة؛ أي المقارنة الدورية للقراءات بتلك التي توفّرها مقاييس ضغط الدم اليدوية أو الرقمية، والأجهزة التي لا تتطلب المعايرة.

يلتقط نوعا الأجهزة الإشارات الجسدية بطريقة غير باضعة، من طرف الإصبع أو الأذن أو المعصم، وهذه بعض النقاط الأكثر استخداماً في الجسم. يُعرض بعد ذلك ضغط الدم المقدّر على الجهاز أو يُنقل إلى الأجهزة القريبة مثل الهواتف الذكية أو الأجهزة اللوحية.

تقنية قياس زمن عبور النبضة هي من طرق القياس التي تتطلب المعايرة، ويمثل هذا الزمن الوقت بالميلي/ ثانية الذي يستغرقه انتقال النبضة بين نقطتين شريانيّتين. كلما كان الشريان أكثر صلابة، كان زمن العبور أقصر والضغط الشرياني أعلى (لأن النبض ينتقل عندها بسرعة أكبر). هذه الطريقة هي التي جمع العلماء أكثر الأدلة العلمية حول دقتها حتى الآن.

تعتمد طريقة أخرى على تحليل شكل موجة النبض وسعتها، وهي موجة الضغط التي تمثّل انتشار الدم الذي يضخّه القلب عبر الشجرة الشريانية بأكملها، وتعتمد خصائصها جزئياً على صلابة جدران الشرايين. تكون سعة موجة النبض أكبر لدى المصابين بارتفاع ضغط الدم لأن القلب يطبّق قوة أكبر للتغلّب على مقاومة الشرايين.

ظهرت مؤخراً أجهزة أخرى تستخدم الصور الملتقطة بالكاميرا لكشف التغيرات في زمن عبور النبضة والضغط أو الاختلافات الدقيقة في لون الوجه التي ترافق كل نبضة قلبية ولا يمكن كشفها بالعين المجردة، ما يساعد على إعادة إنشاء تدفق الدم تحت الجلد وشكل موجات النبض.

تهدف طرق قياس ضغط الدم غير المعايرة التي لا تعتمد على الأحزمة إلى إلغاء الحاجة إلى مقارنة قياسات الجهاز مع قراءات مقاييس الضغط التقليدية أو الرقمية. تعتمد هذه الطرق فقط على التعلّم الآلي والذكاء الاصطناعي لتحديد قيم ضغط الدم باستخدام الإشارات التي تلتقطها أجهزة الاستشعار.

تماماً كما يطبّق الماء المتدفّق قوة أعلى أو أخفض على جدران خرطوم إذا تغير ارتفاع الصنبور أو قطر فتحته، يمكن قياس الاهتزازات أو التقلّبات في حجم الدم عند ارتداء حلقة مخصصة وخفض الذراع، وذلك لأن ضغط الدم الداخلي في الإصبع يرتفع عندما يزداد تدفق الدم فيه بسبب الجاذبية. ويمكن أن تقيس هذه الحلقات بدلاً من ذلك الاهتزازات في حجم الدم من خلال تطبيق ضغط خفيف دورياً على الإصبع. يمكن استخدام أجهزة الاستشعار في الهواتف الذكية لإجراء هذا التحليل عندما يضغط عليها المستخدم وفقاً للتعليمات المرفقة بالجهاز.

تعتمد الطرق الأخرى المستخدمة في الأجهزة غير المعايرة على الموجات الفوق الصوتية لتمثيل المتغيرات مثل أبعاد الشريان وسرعة تدفق الدم، التي ترتبط أيضاً بضغط الدم.

الطريق إلى التطبيق السريري

يتقدّم تطوير هذه الأجهزة التي تقيس ضغط الدم دون استخدام الأحزمة بسرعة، لكن هذا لا يعني أنها جاهزة للاستخدام في عالم الطب. كتب الباحث الطبي في مركز ديكونيس الطبي في بوسطن، ستيفن جوراشيك، وزملاؤه في دراسة مراجعة نشرت في سبتمبر/أيلول 2023 في مجلة كارنت كارديولوجي ريبورتس (Current Cardiology Reports): "لسوء الحظ، تخلّفت وتيرة العمليات مثل اكتشاف الأدلة والتنظيم القانوني واختبار التحقق من الصحة عن وتيرة الابتكار والتسويق المباشر للمستهلكين".

لا يوجد حالياً بروتوكول تحقق موحّد لتقييم دقة الأجهزة غير المعتمدة على الأحزمة، علماً أن إدارة الغذاء والدواء الأميركية تفرض وجود هذه البروتوكولات. مع ذلك، تلقّى العديد من هذه الابتكارات بالفعل ترخيص التسويق في الولايات المتحدة. أصدرت الجمعية الأوروبية لارتفاع ضغط الدم من جانبها إرشادات تؤكد أنه يجب عدم استخدام الأجهزة غير المعتمدة على الأحزمة حالياً لاتخاذ القرارات المتعلقة بالتشخيص والعلاج.

يقول الخبير في طرق قياس ضغط الدم وعالِم فيزيولوجيا التمارين الرياضية في جامعة تاسمانيا في أستراليا، جيمس شارمان: "الأهمية السريرية المحتملة لأجهزة قياس الضغط غير المعتمدة على الأحزمة هائلة. مع ذلك، فإن المحاذير لا تقل عن الفوائد".

يُضيف شارمان قائلاً إنه قبل الدعوة إلى استخدام هذه الأجهزة على نطاقٍ أوسع، يجب التحقق إذا كانت قادرة على أخذ قراءات دقيقة وإذا كانت متفوقة من الناحية السريرية على الطرق المعيارية الحالية لقياس ضغط الدم، بالإضافة إلى الحاجة إلى تحديد طرق لدمجها في الممارسات الطبية الحالية. بالإضافة إلى ذلك، بما أن كل جهاز يعمل وفق خوارزمية وطريقة مختلفة لتقدير ضغط الدم، فيجب إثبات فاعلية كل جهاز على حدة.

يعمل العلماء على تحقيق ذلك بالفعل. وفقاً لقاعدة بيانات موقع كلينيكال ترايلز (ClinicalTrials.gov)، بدأ القائمون على أكثر من 10 دراسات تهدف إلى تقييم أجهزة قياس ضغط الدم غير المعتمدة على الأحزمة بجمع المشاركين بدءاً من شهر تشرين الأول/أكتوبر 2023.

أُجري العديد من الدراسات بالفعل؛ إذ قيّم فريقٌ بحثي في سويسرا استخدام مثل هذه الأجهزة في عملية مراقبة ضغط الدم المسياريّة، التي تقيس ضغط الدم على نحو مستمر على مدار 24 ساعة، وتُعدّ نتائجها مؤشرات أدق على صحة القلب والشرايين من نتائج القياسات غير المستمرة.

شملت الدراسة التي أجراها هؤلاء 67 مريضاً طبّقوا عملية مراقبة ضغط الدم المسياريّة التقليدية باستخدام الأجهزة المعتمدة على الأحزمة، واستخدموا أيضاً مستشعراً بصرياً يشبه الساعة وُضع على معاصمهم أو الجزء العلوي من أذرعهم المقابلة للأذرع التي ارتدوا فيها الأحزمة. على الرغم من ملاحظة اختلافات بين قياسات الجهازين، فإن هذه الاختلافات كانت ضئيلة وضمن الحدود الموصى بها وفقاً للمعايير الدولية.

اقرأ أيضاً: بطاريات قابلة للبلع لإمداد الأجهزة الطبية الدقيقة بالطاقة الكهربائية

أشار الباحثون في استنتاجات الدراسة إلى أن "هذه النتائج مشجّعة وتشير إلى أن عملية مراقبة ضغط الدم المسياريّة غير المعتمدة على الأحزمة التي تدوم 24 ساعة قد تصبح خياراً سريرياً قريباً". بالإضافة إلى ذلك، قال المشاركون في الدراسة إن المستشعر البصري مريح أكثر، وفضّلته أغلبيتهم الساحقة على بديله الذي يعتمد على الأحزمة.

في الوقت نفسه، تابعت دراسة رصدية حديثة أُجريت في كوريا الجنوبية الحالة الصحية لـ 760 شخصاً استخدموا ساعة سامسونج جالاكسي (Samsung Galaxy)، التي وافقت السلطات المعنية على استخدامها في البلاد مدة شهر واحد لمراقبة ضغط الدم. يتطلّب هذا الجهاز المعايرة مرة واحدة شهرياً، ولكن ما يُثير الاهتمام هو أن 75% من المشاركين لم يعايروا الأجهزة مرة واحدة فقط كل شهر كما اقترح الباحثون، بل أجروا عملية المعايرة على نحو متكرر. أتاح ذلك للباحثين اكتشاف أن إجراء عملية المعايرة بكفاءة منخفضة يمكن أن يؤثّر في قياسات الأجهزة، وأن هناك حاجة إلى توحيد عمليات المعايرة لضمان أن تؤدي هذه الأجهزة وظيفتها على النحو الملائم.

مع ذلك، ما يبعث على الأمل هو أن مؤلفي الدراسة توصلوا أيضاً إلى أن "قياس ضغط الدم المعتمد على الساعات الذكية فعّال لمراقبة ضغط الدم المسياريّ في العالم الحقيقي"؛ إذ قاس المشاركون ضغط دمهم 1.5 مرات يومياً في المتوسط.

هل سنتمكن في المستقبل من معرفة ضغط الدم بدقة بالنظر إلى الساعة الذكية أو الهاتف الذكي؟ يجيب أفوليو قائلاً: "ربما في المستقبل، ولكن ليس القريب"، ويقول أيضاً إن هناك حاجة إلى إجراء المزيد من الدراسات قبل استخدام الأجهزة غير المعتمدة على الأحزمة للحصول على المعلومات الكمية الموثوقة لتتبع التغيرات الفيزيولوجية بدقة مقبولة.