به گزارش مشرق، واژه بیهوشی «Anesthesia» اولین بار از سوی« اولیوروندیل هلمز» به کار برده شد. ریشه این کلمه، یونانی و به معنی فقدان ادراک یا عدم حساسیت است، اما به مرور زمان برای رفع درد و بهبود برخی بیماری ها و جراحات نیاز به عمل جراحی بود که تحمل انجام آن برای بیمار بسیار دردناک بود. پس باید به طریقی این درد را از بین می بردند. در اینجا بود که اهمیت و ضرورت مواد بیهوش کننده مطرح شد. از قرن نوزدهم مواد بیهوش کننده جدید به دنیای پزشکی وارد شد. نیتروزاکساید از جمله این مواد بود که اولین بار در سال 1776 توسط پریستلی تهیه شد و سال 1779 توسط هامفری دیوی برای اعمال جراحی به کار رفت. با کاهش درد و هوشیاری بیمار در حین جراحی، علم پزشکی پیشرفت زیادی کرد و موجب شد بتوانیم اعمال جراحی را آسان تر و با خطرات کمتری انجام دهیم. با این حال بیهوشی ممکن است مشکلاتی برای بیمار ایجاد کند. طی سال های اخیر، لزوم تجدید نظر در شیوه های مرسوم و تحقیق و بررسی برای یافتن شیوه های بهتر آغاز شده است. یکی از این شیوه های جدید استفاده از دستگاهی است که میزان عمق بیهوشی بیمار را تخمین می زند. بتازگی نمونه ای از این دستگاه در ایران از سوی یک تیم تحقیقاتی و بر اساس پایان نامه دکتری رضا شال باف، دانش آموخته مقطع دکتری مهندسی پزشکی از دانشگاه علم و صنعت ایران، با همراهی تیمی پژوهشی در نیوزیلند ساخته شده است.
افق جدید پیش روی شیوه مرسوم بیهوشی
دکتر رضا شال باف، مجری این طرح تحقیقاتی در باره ویژگی های دستگاهی که برای سنجش عمق بیهوشی ساخته اند، به جام جم می گوید: با استفاده از این دستگاه در فرآیند بیهوشی بیمار دخالتی صورت نمی گیرد؛ بلکه به پزشک این امکان داده می شود که به طور لحظه ای از میزان بیهوشی بیمار خود مطلع باشد. بعلاوه متخصص بیهوشی می تواند میزان دوز داروی بیهوشی را متناسب با نیاز بیمار و خصوصیات فیزیولوژی بیمار تجویز کند. قبلا متخصص بیهوشی از طریق سیگنال های قلبی و فشار خون، میزان اشک و گشادی مردمک چشم می توانست تخمینی از عمق بیهوشی بیمار به دست آورد، ولی چون هیچ کدام از این سیگنال ها به صورت مستقیم تحت تاثیر داروهای بیهوشی قرار نمی گرفت، میزان خطا برای متخصص بیهوشی زیاد بود و از سوی دیگر چون در فرآیند جراحی داروی های شل کننده عضلات به بیمار تزریق می شود، اگر بیمار در حین جراحی به هوش می آمد، به دلیل حرکت نکردن عضلات، نمی توانست هوشیاری خود را به پزشک اطلاع دهد. این باعث می شد بیمار هوشیار شود، بدون این که متخصص بیهوشی متوجه این هوشیاری شود. طبق آمارهای موجود بین 2 تا 3 درصد بیماران حتی در بهترین بیمارستان های آمریکا نیز هوشیاری حین عمل دارند . با توجه به این که داروهای بیهوشی عوارض زیادی دارند و در عین حال بسیار گران قیمت هستند، لازم بود راهکاری برای کم کردن میزان مصرف داروی بیهوشی پیدا کنیم. ابتدا نیاز بود بدانیم دارو های بیهوشی بر چه ارگانی از بدن اثر بیشتری دارد که طی مطالعات انجام شده معلوم شد بیشترین اثر را روی مغز دارد.
شال باف در باره ضرورت مطالعات در حوزه علوم اعصاب می افزاید: برای تکمیل دانش پروژه به سمت علوم اعصاب رفتیم و از داده های این علم برای ادامه روند کار بهره بردیم. از این طریق توانستیم الگوریتم های پردازش سیگنال را استخراج و الگوریتم های نوآورانه ای را معرفی کنیم. درنهایت یک شاخص کمی از میزان هوشیاری را با استفاده از سیگنال مغزی و ترکیب آن با سیگنال های قلبی و عروقی به دست آوردیم که در مجموع باعث شد، بتوانیم یک شاخص کمی به متخصص بیهوشی بدهیم تا او میزان مصرف داروی بیهوشی را بهینه کند، یعنی نه کم تزریق کند که بیمار حین عمل جراحی هوشیار شود و نه بیش از حد تزریق کند که عوارض جانبی برای بیمار داشته باشد. در این کار از تخصص های مختلف مانند متخصص الکتروفیزیولوژیست،متخصص بیهوشی، فیزیک پایه، متخصص علوم اعصاب و مهندسی پزشکی، هم در تیم ایرانی و هم در تیم نیوزیلندی استفاده کردیم تا توانستیم دانشمان را در باره عملکرد سیگنال های مغزی هنگام بیهوشی، تکمیل و کاربردی کنیم.
بیهوشی و دشواری ثبت سیگنا ل های مغزی
جالب است بدانید، در علم پردازش سیگنال های مغزی، ثبت این سیگنال ها در بیماری هایی مانند صرع، افسردگی یا موضوعات مربوط به خواب یا نوروفیدبک راحت تر از وضعیت بیهوشی است، زیرا برای چنین ثبتی نیاز به بیهوش کردن فرد نیست. از سوی دیگر در هر پژوهش علمی چه روی انسان و چه حیوانات، الزاماتی برای رعایت کد های اخلاقی مانند احتمال کمترین خطر و رضایت مطرح است. بر همین اساس، دکتر شال باف با تاکید بر این نکته می افزاید: در زمینه پردازش و ثبت سیگنال های مغزی در حین بیهوشی، پژوهش های علمی اندکی انجام شده است. ثبت سیگنال های مغزی در زمان بیهوشی کار دشواری است؛ چون باید این کار در اتاق عمل که محیطی حساس و پیچیده است، انجام شود. کار در چنین محیطی دشوار است. ما مرحله اول کار را در نیوزیلند، با ثبت سیگنال های مغزی روی نمونه حیوانی (موش) انجام دادیم. مغز موش شباهت بسیاری به مغز انسان دارد و ثبت سیگنال های آن آسان تر است. ابتدا از موش زنده ثبت سیگنال گرفتیم و پس از بیهوش کردن، دوباره ثبت را انجام دادیم. سپس جمجمه موش را باز و آن قسمت از مغز را که مد نظر بود، خارج کردیم و در محیط هایی که مغز را برای مدتی زنده نگه می دارد، قرار دادیم و دوباره ثبت های دقیق تری گرفتیم. اینها سیگنال های اولیه بود که در ادامه روی حدود 200 نمونه انسانی ثبت سیگنال انجام شد. پس از طی این دوره و اطمینان از فرآیند کار، ادامه آن را در بیمارستان های داخل کشور با حمایت دکتر جلوه مقدم متخصص بیهوشی، در بیمارستان های وابسته به دانشگاه شهید بهشتی انجام دادیم. به این ترتیب که قبل از بیهوشی و در حین بیهوشی ثبت سیگنال را انجام می دادیم. سرانجام توانستیم به یک شاخص بین صفر تا 100 برسیم که 100 نشان دهنده هوشیاری کامل و صفر، نشان دهنده بیهوشی عمیق است. در فرآیندی که بیمار در بیهوشی مناسب قرار دارد، عدد باید بین40 تا 60 باشد و نظر متخصص بیهوشی در باره وضعیت بیمار، ملاک دیگری برای مقایسه با این شاخص است که مورد استفاده قرار می گیرد.
این محقق نحوه کاربرد دستگاه را در اتاق عمل به این صورت تشریح می کند که با نصب حداقل دو کانال و قرار دادن سه الکترود روی پیشانی بیمار می توانند عمق بیهوشی را تخمین بزنند. این دستگاه بجز اتاق عمل در سی سی یو و آی سی یو هم می تواند استفاده شود.
کسب استاندارد های علمی
یکی از حساس ترین مراحل انجام چنین پژوهش هایی، بحث اعتبارسنجی آن است؛ یعنی سازندگان دستگاه بتوانند اثبات کنند دستگاهشان درست کار می کند و عمق بیهوشی بیمار را با دقت مطلوبی تعیین می کند. شال باف در این خصوص می گوید: با استفاده از نمونه آمریکایی این دستگاه که دارای استاندارد FDA است و چندسالی در 80 درصد بیمارستان های آمریکا مورد استفاده قرار می گیرد، در کنار ثبت با دستگاه خودمان با این دستگاه نیز ثبت را انجام دادیم و شاخص های قبلی را با شاخص این دستگاه مورد مقایسه قرار دادیم. یکی دیگر از شاخص های مورد نظر، خود متخصص بیهوشی بود. در عین حال با استفاده از نمونه خون بیمار و میزان داروی بیهوشی در خون او، تخمینی از هوشیاری بیمار ارائه می دادیم. تمام این موارد، شاخص هایی بود که برای اعتبارسنجی عملکرد دستگاه مورد استفاده قرار گرفت.
این پژوهشگر در باره وضع به کارگیری این دستگاه در داخل کشور گفت: در حال حاضر این دستگاه در کشور با همکاری یک شرکت دانش بنیان به مرحله تولید صنعتی رسیده و حدود 20 تا 25 بیمارستان از این دستگاه استفاده می کنند.
در اتاق عمل دستگاه های مختلفی مانند دستگاه الکترو کوتر و دستگاه بیهوشی به بیمار متصل است که همه اینها امواج مزاحمی ایجاد می کنند که روی ثبت سیگنال های مغزی تاثیر می گذارند. مجری طرح درخصوص چگونگی رفع این مشکل می گوید: برای رفع این تداخل و تشخیص درست سیگنال های مغزی، در مراحل پیش پردازش و با استفاده از الگوریتم های نوآورانه که به دست آورده بودیم، طی مراحلی به حذف نویزهای مختلف از روی سیگنال مغزی اقدام کردیم.
امتیاز این دستگاه نسبت به نمونه خارجی
شال باف درخصوص کیفیت و قیمت دستگاه ایرانی در مقایسه با نمونه خارجی می گوید: ابتدا سعی کردیم به شاخص های نمونه دستگاه خارجی برسیم و در ادامه توانستیم هزینه تولید دستگاه را کاهش دهیم. در حال حاضر قیمت این دستگاه معادل یک ششم قیمت نمونه خارجی است و همین طور هزینه لوازم مصرفی دستگاه مانند قیمت الکترود ها را تا حدود 15 درصد کاهش دادیم. مزیت دیگر دستگاه این است که در مقایسه با نمونه خارجی آن تاثیرپذیری کمتری نسبت به نویز دارد که همین مزیت باعث شد بتوانیم یک شاخص کیفیت سیگنال، در کنار شاخص عمق بیهوشی بیمار به متخصص بیهوشی بدهیم. مورد دیگر این که وقتی بیمار در حالت بیهوشی عمیق یا کما قرار دارد، این دستگاه بهتر می تواند میزان بیهوشی عمیق را نسبت به دستگاه خارجی نشان دهد.
شال باف در پایان تأکید کرد تمام این نتایج در پنج نشریه علمی معتبر منتشر شده است.
مزایای دستگاه سنجش عمق بیهوشی
دکتر شال باف با تاکید بر تحقیقات متعددی که درخصوص مزایای استفاده از این دستگاه صورت گرفته است می افزاید: استفاده از این دستگاه حدود 2 درصد باعث کاهش مصرف داروی بیهوشی می شود. متخصص بیهوشی با در نظر گرفتن شاخص 40 تا 60 سعی می کند در طول جراحی این شاخص را نگه دارد و همین امر سبب می شود میزان مصرف داروی بیهوشی کمتر شود.
مورد دیگر، مدت زمان ماندن بیمار در بخش مراقبت های ویژه است. هر چه بیمار داروی بیهوشی کمتری دریافت کرده باشد، مدت زمان کمتری در این بخش می ماند. بحث دیگر میزان هوشیاری حین عمل جراحی است. در مقایسه با بیمارانی که در جراحی آنان از این دستگاه استفاده شده و بیمارانی که بدون این دستگاه جراحی شده اند. معلوم شد میزان هوشیاری حین عمل جراحی حدود 70 درصد کمتر شده و همچنین میزان مرگ و میر حدود 25 درصد کاهش یافته است. درنهایت با مصرف اندک داروی بیهوشی از میزان عوارض این دارو روی قلب و عروق کلیه و دیگر اعضای بدن جلوگیری می شود.
افق جدید پیش روی شیوه مرسوم بیهوشی
دکتر رضا شال باف، مجری این طرح تحقیقاتی در باره ویژگی های دستگاهی که برای سنجش عمق بیهوشی ساخته اند، به جام جم می گوید: با استفاده از این دستگاه در فرآیند بیهوشی بیمار دخالتی صورت نمی گیرد؛ بلکه به پزشک این امکان داده می شود که به طور لحظه ای از میزان بیهوشی بیمار خود مطلع باشد. بعلاوه متخصص بیهوشی می تواند میزان دوز داروی بیهوشی را متناسب با نیاز بیمار و خصوصیات فیزیولوژی بیمار تجویز کند. قبلا متخصص بیهوشی از طریق سیگنال های قلبی و فشار خون، میزان اشک و گشادی مردمک چشم می توانست تخمینی از عمق بیهوشی بیمار به دست آورد، ولی چون هیچ کدام از این سیگنال ها به صورت مستقیم تحت تاثیر داروهای بیهوشی قرار نمی گرفت، میزان خطا برای متخصص بیهوشی زیاد بود و از سوی دیگر چون در فرآیند جراحی داروی های شل کننده عضلات به بیمار تزریق می شود، اگر بیمار در حین جراحی به هوش می آمد، به دلیل حرکت نکردن عضلات، نمی توانست هوشیاری خود را به پزشک اطلاع دهد. این باعث می شد بیمار هوشیار شود، بدون این که متخصص بیهوشی متوجه این هوشیاری شود. طبق آمارهای موجود بین 2 تا 3 درصد بیماران حتی در بهترین بیمارستان های آمریکا نیز هوشیاری حین عمل دارند . با توجه به این که داروهای بیهوشی عوارض زیادی دارند و در عین حال بسیار گران قیمت هستند، لازم بود راهکاری برای کم کردن میزان مصرف داروی بیهوشی پیدا کنیم. ابتدا نیاز بود بدانیم دارو های بیهوشی بر چه ارگانی از بدن اثر بیشتری دارد که طی مطالعات انجام شده معلوم شد بیشترین اثر را روی مغز دارد.
شال باف در باره ضرورت مطالعات در حوزه علوم اعصاب می افزاید: برای تکمیل دانش پروژه به سمت علوم اعصاب رفتیم و از داده های این علم برای ادامه روند کار بهره بردیم. از این طریق توانستیم الگوریتم های پردازش سیگنال را استخراج و الگوریتم های نوآورانه ای را معرفی کنیم. درنهایت یک شاخص کمی از میزان هوشیاری را با استفاده از سیگنال مغزی و ترکیب آن با سیگنال های قلبی و عروقی به دست آوردیم که در مجموع باعث شد، بتوانیم یک شاخص کمی به متخصص بیهوشی بدهیم تا او میزان مصرف داروی بیهوشی را بهینه کند، یعنی نه کم تزریق کند که بیمار حین عمل جراحی هوشیار شود و نه بیش از حد تزریق کند که عوارض جانبی برای بیمار داشته باشد. در این کار از تخصص های مختلف مانند متخصص الکتروفیزیولوژیست،متخصص بیهوشی، فیزیک پایه، متخصص علوم اعصاب و مهندسی پزشکی، هم در تیم ایرانی و هم در تیم نیوزیلندی استفاده کردیم تا توانستیم دانشمان را در باره عملکرد سیگنال های مغزی هنگام بیهوشی، تکمیل و کاربردی کنیم.
بیهوشی و دشواری ثبت سیگنا ل های مغزی
جالب است بدانید، در علم پردازش سیگنال های مغزی، ثبت این سیگنال ها در بیماری هایی مانند صرع، افسردگی یا موضوعات مربوط به خواب یا نوروفیدبک راحت تر از وضعیت بیهوشی است، زیرا برای چنین ثبتی نیاز به بیهوش کردن فرد نیست. از سوی دیگر در هر پژوهش علمی چه روی انسان و چه حیوانات، الزاماتی برای رعایت کد های اخلاقی مانند احتمال کمترین خطر و رضایت مطرح است. بر همین اساس، دکتر شال باف با تاکید بر این نکته می افزاید: در زمینه پردازش و ثبت سیگنال های مغزی در حین بیهوشی، پژوهش های علمی اندکی انجام شده است. ثبت سیگنال های مغزی در زمان بیهوشی کار دشواری است؛ چون باید این کار در اتاق عمل که محیطی حساس و پیچیده است، انجام شود. کار در چنین محیطی دشوار است. ما مرحله اول کار را در نیوزیلند، با ثبت سیگنال های مغزی روی نمونه حیوانی (موش) انجام دادیم. مغز موش شباهت بسیاری به مغز انسان دارد و ثبت سیگنال های آن آسان تر است. ابتدا از موش زنده ثبت سیگنال گرفتیم و پس از بیهوش کردن، دوباره ثبت را انجام دادیم. سپس جمجمه موش را باز و آن قسمت از مغز را که مد نظر بود، خارج کردیم و در محیط هایی که مغز را برای مدتی زنده نگه می دارد، قرار دادیم و دوباره ثبت های دقیق تری گرفتیم. اینها سیگنال های اولیه بود که در ادامه روی حدود 200 نمونه انسانی ثبت سیگنال انجام شد. پس از طی این دوره و اطمینان از فرآیند کار، ادامه آن را در بیمارستان های داخل کشور با حمایت دکتر جلوه مقدم متخصص بیهوشی، در بیمارستان های وابسته به دانشگاه شهید بهشتی انجام دادیم. به این ترتیب که قبل از بیهوشی و در حین بیهوشی ثبت سیگنال را انجام می دادیم. سرانجام توانستیم به یک شاخص بین صفر تا 100 برسیم که 100 نشان دهنده هوشیاری کامل و صفر، نشان دهنده بیهوشی عمیق است. در فرآیندی که بیمار در بیهوشی مناسب قرار دارد، عدد باید بین40 تا 60 باشد و نظر متخصص بیهوشی در باره وضعیت بیمار، ملاک دیگری برای مقایسه با این شاخص است که مورد استفاده قرار می گیرد.
این محقق نحوه کاربرد دستگاه را در اتاق عمل به این صورت تشریح می کند که با نصب حداقل دو کانال و قرار دادن سه الکترود روی پیشانی بیمار می توانند عمق بیهوشی را تخمین بزنند. این دستگاه بجز اتاق عمل در سی سی یو و آی سی یو هم می تواند استفاده شود.
کسب استاندارد های علمی
یکی از حساس ترین مراحل انجام چنین پژوهش هایی، بحث اعتبارسنجی آن است؛ یعنی سازندگان دستگاه بتوانند اثبات کنند دستگاهشان درست کار می کند و عمق بیهوشی بیمار را با دقت مطلوبی تعیین می کند. شال باف در این خصوص می گوید: با استفاده از نمونه آمریکایی این دستگاه که دارای استاندارد FDA است و چندسالی در 80 درصد بیمارستان های آمریکا مورد استفاده قرار می گیرد، در کنار ثبت با دستگاه خودمان با این دستگاه نیز ثبت را انجام دادیم و شاخص های قبلی را با شاخص این دستگاه مورد مقایسه قرار دادیم. یکی دیگر از شاخص های مورد نظر، خود متخصص بیهوشی بود. در عین حال با استفاده از نمونه خون بیمار و میزان داروی بیهوشی در خون او، تخمینی از هوشیاری بیمار ارائه می دادیم. تمام این موارد، شاخص هایی بود که برای اعتبارسنجی عملکرد دستگاه مورد استفاده قرار گرفت.
این پژوهشگر در باره وضع به کارگیری این دستگاه در داخل کشور گفت: در حال حاضر این دستگاه در کشور با همکاری یک شرکت دانش بنیان به مرحله تولید صنعتی رسیده و حدود 20 تا 25 بیمارستان از این دستگاه استفاده می کنند.
در اتاق عمل دستگاه های مختلفی مانند دستگاه الکترو کوتر و دستگاه بیهوشی به بیمار متصل است که همه اینها امواج مزاحمی ایجاد می کنند که روی ثبت سیگنال های مغزی تاثیر می گذارند. مجری طرح درخصوص چگونگی رفع این مشکل می گوید: برای رفع این تداخل و تشخیص درست سیگنال های مغزی، در مراحل پیش پردازش و با استفاده از الگوریتم های نوآورانه که به دست آورده بودیم، طی مراحلی به حذف نویزهای مختلف از روی سیگنال مغزی اقدام کردیم.
امتیاز این دستگاه نسبت به نمونه خارجی
شال باف درخصوص کیفیت و قیمت دستگاه ایرانی در مقایسه با نمونه خارجی می گوید: ابتدا سعی کردیم به شاخص های نمونه دستگاه خارجی برسیم و در ادامه توانستیم هزینه تولید دستگاه را کاهش دهیم. در حال حاضر قیمت این دستگاه معادل یک ششم قیمت نمونه خارجی است و همین طور هزینه لوازم مصرفی دستگاه مانند قیمت الکترود ها را تا حدود 15 درصد کاهش دادیم. مزیت دیگر دستگاه این است که در مقایسه با نمونه خارجی آن تاثیرپذیری کمتری نسبت به نویز دارد که همین مزیت باعث شد بتوانیم یک شاخص کیفیت سیگنال، در کنار شاخص عمق بیهوشی بیمار به متخصص بیهوشی بدهیم. مورد دیگر این که وقتی بیمار در حالت بیهوشی عمیق یا کما قرار دارد، این دستگاه بهتر می تواند میزان بیهوشی عمیق را نسبت به دستگاه خارجی نشان دهد.
شال باف در پایان تأکید کرد تمام این نتایج در پنج نشریه علمی معتبر منتشر شده است.
مزایای دستگاه سنجش عمق بیهوشی
دکتر شال باف با تاکید بر تحقیقات متعددی که درخصوص مزایای استفاده از این دستگاه صورت گرفته است می افزاید: استفاده از این دستگاه حدود 2 درصد باعث کاهش مصرف داروی بیهوشی می شود. متخصص بیهوشی با در نظر گرفتن شاخص 40 تا 60 سعی می کند در طول جراحی این شاخص را نگه دارد و همین امر سبب می شود میزان مصرف داروی بیهوشی کمتر شود.
مورد دیگر، مدت زمان ماندن بیمار در بخش مراقبت های ویژه است. هر چه بیمار داروی بیهوشی کمتری دریافت کرده باشد، مدت زمان کمتری در این بخش می ماند. بحث دیگر میزان هوشیاری حین عمل جراحی است. در مقایسه با بیمارانی که در جراحی آنان از این دستگاه استفاده شده و بیمارانی که بدون این دستگاه جراحی شده اند. معلوم شد میزان هوشیاری حین عمل جراحی حدود 70 درصد کمتر شده و همچنین میزان مرگ و میر حدود 25 درصد کاهش یافته است. درنهایت با مصرف اندک داروی بیهوشی از میزان عوارض این دارو روی قلب و عروق کلیه و دیگر اعضای بدن جلوگیری می شود.