טכנולוגיה לבישה הראתה יתרונות באבחון מוקדם של מחלות זיהומיות

טכנולוגיה לבישה יכולה לאתר מחלות זיהומיות שעות לפני הופעת תסמינים ובכך למנוע התפשטותן, כך עולה ממחקר בתחום בריאות הציבור ומגיפות שנערך בישראל. המחקר בחן את השינויים בהתנהגות ובסמנים ביולוגיים במהלך התקופה שבין חשיפה לזיהום נשימתי לבין ההחלטה לבצע בדיקה עבור COVID-19, שפעת וחיידק סטרפטוקוקוס מקבוצה Aי(GAS).

המחקר כלל 4,795 משתתפים ישראלים בני יותר מ-18 ושילב נתונים משעונים חכמים, דיווח עצמי על תסמינים ורשומות רפואיות. החוקרים, מהמחלקה להנדסת תעשיה בפקולטה להנדסה של אוניברסיטת תל אביב, מצאו כי ניטור השעונים החכמים, שלהם חיישנים פיזיולוגיים, עשוי למנוע את התפשטותן של מחלות זיהומיות כיוון שבעזרת השעונים החכמים אותרו סימנים מקדימים למחלות אלו קודם להופעת התסמינים.

מוביל המחקר, פרופ' דן ימין, מומחה לאפידמיולוגיה ולמידול מחלות זיהומיות וראש המעבדה לבריאות דיגיטלית. צילום: דוברות אונ' ת"א

לדברי החוקרים, "הטכנולוגיה הלבישה מאפשרת אבחון מוקדם שעשוי לגרום לשינויי התנהגות, כמו הפחתת מגעים חברתיים, כבר בשלב מוקדם של המחלה. באופן זה ניתן לבלום התפשטות מחלה ואף למנוע מגיפות עולמיות בעתיד". המחקר פורסם בכתב העת Lancet Regional Health Europe במאי האחרון.

השעון החכם ניטר באופן רציף מדדים פיזיולוגיים שונים, עם דגש על דופק ברזולוציה של 15 שניות ועל שונות פעימות הלב (HRV). פרופ' דן ימין, שהוביל את המחקר, מסביר כי "מדדי הדופק ושונות פעימות הלב מספקים מידע קריטי על שתי המערכות החשובות ביותר בגופנו, הלב והמוח. המוח צורך אנרגיה רבה ושורף ללא הרף חמצן שהוא מקבל ממערכת הלב ומחזור הדם. לכן, כל שינוי בפעילות או במצב הבריאותי משתקף בשינוי במדד השונות בפעימות הלב. בעת מחלה, הגוף מפנה את עיקר תשומת הלב למערכת אחת, המערכת החיסונית שנלחמת במחלה, וכתוצאה מכך קצב הלב עולה אך נותר יציב למדי, ולכן שונות הפעימות נמוכה. בדרך זו יכול מדד השונות להצביע על מצב דחק גופני".

בנוסף לשימוש בשעון חכם ענה כל משתתף על שאלון יומי בנוגע למצבו הבריאותי: איך אתה מרגיש פיזית? איך אתה מרגיש מבחינה נפשית? האם עסקת בפעילות גופנית? האם יש לך תסמינים כלשהם? ועוד. כמו כן, קיבלו המשתתפים ערכות בדיקה ביתיות לשלוש מחלות שונות - קורונה, שפעת וסטרפטוקוקוס A, והשתמשו בהן לפי הצורך. כך, במהלך שנתיים אספו החוקרים כ-800,000 שאלונים ומידע זה הוצלב עם הנתונים שהתקבלו מהשעונים החכמים. בסך הכל זוהו 490 מקרי שפעת, 2,206 מקרי קורונה ו-320 מקרים של סטרפטוקוקוס A.

החוקרים בחנו את מהלך הזיהום המלא של כל אחד מהמשתתפים מתחילת הזיהום ועד סופו, כולל תקופת החשיפה הראשונית לפתוגן; תקופת הדגירה לפני הופעת תסמינים; הופעת השינויים הפיזיולוגיים הראשונים (כפי שנמדדו בשעונים החכמים); הופעת התסמינים הראשונים; ההחלטה לבצע בדיקה; ביצוע הבדיקה עצמה; קבלת תוצאות הבדיקה והתפתחות המחלה והחלמה.

מטרת הניתוח היתה לזהות דפוסים ושינויים לאורך כל מהלך המחלה ולא רק בנקודות זמן ספציפיות, על מנת להבין טוב יותר את התפתחות המחלה ואת השינויים בהתנהגות ובמדדים הפיזיולוגיים לאורך זמן, מה שיכול לסייע בזיהוי מוקדם יותר של מחלות ובשיפור אסטרטגיות התערבות.

שלוש נקודות קריטיות לאחר חשיפה למחלה זיהומית

מודלים שנבנו על סמך הנתונים זיהו שלוש נקודות קריטיות בזמן לאחר החשיפה למחלה זיהומית, לדוגמה קורונה: שלב ראשון, 96 שעות לאחר ההדבקה – החיישנים מזהים חריגה ראשונה במדדי קצב הלב. מרווח הזמן מכונה על ידי החוקרים "תקופת דגירה דיגיטלית". שלב שני, 130 שעות אחרי ההדבקה – החולה חש בתסמין ראשון של המחלה. מרווח הזמן ידוע כ"תקופת דגירה". שלב שלישי, 168 שעות (בממוצע) אחרי החשיפה – החולה מבצע בדיקה לאבחון המחלה. מרווח הזמן מכונה "התקופה עד החלטת האבחון". עוד עלה מהמחקר כי הזמן שחולף בין ההדבקה לאבחון הדיגיטלי, כלומר תקופת הדגירה הדיגיטלית, הוא קצר עוד יותר עבור שפעת (24 שעות) וסטרפטוקוקוס A (60 שעות).

על פי הממצאים, הטכנולוגיה הלבישה זיהתה שינוי במדדים פיזיולוגיים מרכזיים עשרות שעות לפני שהמשתמש חש בתסמינים הראשונים: הזמן בין זיהוי אנומליות במדדי הלב לבין הופעת תסמינים היה 73 שעות עבור שפעת, 23 שעות עבור COVID-19 ו-62 שעות עבור GAS. עוד עלה כי העיכוב בין הדיווח הראשוני על תסמינים לבין ביצוע הבדיקה היה 39 שעות עבור שפעת, 53 שעות עבור COVID-19 ו-38 שעות עבור סטרפטוקוקוס A.

השינויים הגדולים ביותר בקצב הלב התגלו 67.6 שעות לפני הבדיקה עבור שפעת, 64.1 שעות לפני עבור COVID-19 ו-58.2 שעות לפני עבור GAS. לעומת זאת, הירידה המשמעותית ביותר בפעילות גופנית ובמגעים חברתיים התרחשה רק לאחר ביצוע הבדיקה.

פוטנציאל אדיר לאבחון דיגיטלי

את המחקר הוביל, כאמור, פרופ' ימין, מומחה לאפידמיולוגיה ולמידול מחלות זיהומיות וראש המעבדה לבריאות דיגיטלית, יחד עם פרופ' ארז שמואלי, ראש המעבדה לנתוני עתק, שניהם מהמחלקה להנדסת תעשיה באוניברסיטת תל אביב.

פרופ' ארז שמואלי, ראש המעבדה לנתוני עתק, המחלקה להנדסת תעשיה באוניברסיטת ת"א. צילום: דוברות אונ ת"א

פרופ' ימין מסביר כי "מחלות זיהומיות ומגיפות מהוות איום משמעותי ביותר עבור האנושות וכדי למנוע אותן עלינו לרתום את מלוא יכולותינו בתחומי המדע והטכנולוגיה. מחקרים העלו שכ-40% מההדבקות במגיפת הקורונה התרחשו בערך יום לפני הופעת התסמינים הראשונים. כלומר, המדביק עדיין לא ידע שהוא חולה. במחקר זה בדקנו אם טכנולוגיות לבישות מסוגלות להקדים את האבחון, וכתוצאה מכך להפחית את ההדבקה ולמנוע התפשטות של מחלות זיהומיות".

פרופ' שמואלי התייחס לזמן שחלף בין התסמינים לבדיקה: "אבחון מוקדם חשוב ביותר למניעת התפשטות המחלה, ולמרות זאת מצאנו כי גם לאחר דיווח על תסמינים, נטו משתתפי המחקר לדחות את הבדיקה עוד זמן – 53 שעות בקורונה, 39 שעות בשפעת ו-38 שעות בסטרפטוקוקוס A. כתוצאה מכך, במשך פרק זמן ארוך למדי – מההדבקה ועד הבדיקה, הם לא שינו את התנהגותם החברתית והדביקו אנשים נוספים. למעשה, גילינו שבממוצע אנשים ביצעו בדיקה ושינו את התנהגותם כששיא המחלה כבר חלף, ההחלמה החלה וסיכויי ההדבקה פחתו. פרק הזמן שחולף מהאבחון הדיגיטלי עד לבדיקה – 64 שעות בקורונה, 68 שעות בשפעת ו-58 שעות בסטרפטוקוקוס A, הוא לפיכך קריטי ביותר".

לדברי פרופ' ימין, "הממצאים מעידים שברמת האוכלוסיה, אבחון דיגיטלי עשוי לצמצם באופן משמעותי את התפשטותן של מחלות זיהומיות בכך שיגרום לחולים לשנות את התנהגותם בשלב מוקדם הרבה יותר. השיטה אף עשויה למנוע את המגיפה הבאה על ידי הורדת מקדם ההדבקה אל מתחת ל-1, כאשר כל חולה מדביק פחות מאדם אחד נוסף, והמגיפה דועכת". החוקרים מוסיפים שאבחון מוקדם הינו קריטי גם לטיפול יעיל במחלה – "ספציפית במחלת הקורונה הטיפולים הקיימים יעילים מאוד רק בשלב מוקדם, אז הם יכולים למנוע מחלה קשה, אשפוז ואפילו מוות".

פרופ' ימין מסכם: "בהצעת המחקר, שהוגשה ומומנה על ידי האיחוד האירופאי באוקטובר 2019, זמן קצר לפני שפרצה מגיפת הקורונה, טענתי שמחלות זיהומיות מהוות את הסיכון הגדול ביותר לאנושות. איום זה הוא חמור במיוחד בעידן המודרני, המתאפיין בצפיפות אוכלוסין לצד ריבוי טיסות וריבוי מפגשים, בדגש על העולם המערבי. כפועל יוצא מכך, מופצות מחלות חדשות, מוטציות ווריאנטים בקצב שלא תועד משחר ההיסטוריה. עם זאת, הטכנולוגיה המודרנית עשויה לעזור לנו להתמודד עם האיום ולבנות אסטרטגיות יעילות לרווחת בריאות הציבור. טכנולוגיית השעונים החכמים היא חדשה יחסית, אך כבר עכשיו ברור שיש לה פוטנציאל עצום. חוקרים בכל העולם מפתחים חיישנים לבישים עם רמות רגישות ודיוק שמשתפרות ללא הרף. הטכנולוגיה החדשנית עשויה להוות כלי חשוב ביותר במניעת מגיפות עתידיות".

במחקר השתתפו שחר שניר ומתן יחזקאל מהמחלקה להנדסת תעשיה, ד"ר טל פטלון, מנהלת מכון קאהן-סגול-מכבי במכבי שירותי בריאות, והחוקרים יופנג צ'ן ופרופ' מרגרט ברנדו מהמחלקה למדע והנדסת הניהול באוניברסיטת סטנפורד האמריקאית.