ابتكار طبي ذكي يربط الأوعية الدموية دون غرز ويختصر وقت الجراحة

طوّر باحثون تقنية جراحية، تتيح توصيل الأوعية الدموية الدقيقة دون غرز تقليدية، وتختصر زمن الإجراء بنحو 78%، مع توفير مراقبة مستمرة لحالة الأوعية والأنسجة المزروعة باستخدام الذكاء الاصطناعي.

وأفادت الدراسة التي نشرتها دورية "Science"، بأن التقنية تعتمد على مادة لاصقة حيوية مزودة بإبر مجهرية متشابكة، تستلهم طريقة تثبيت جذور النباتات داخل التربة، بما يسمح بتكوين اتصال ميكانيكي قوي بين أطراف الأوعية الدموية، رغم صغر حجمها ووجود الدم والسوائل المحيطة بها.

وتعد عملية توصيل الأوعية الدموية الدقيقة، المعروفة طبياً باسم "المفاغرة الوعائية المجهرية"، من أكثر الإجراءات الجراحية تطلباً للدقة؛ إذ يحتاج الجراح إلى وصل طرفي وعاء دموي صغير باستخدام غرز متناهية الدقة، مع الحفاظ على تدفق الدم بصورة طبيعية.

وتستخدم هذه العمليات في الجراحات الترميمية، وزراعة الأنسجة والأعضاء، عندما يكون من الضروري إعادة توصيل الأوعية لضمان وصول الدم والأكسجين إلى الأنسجة، لكن الخياطة التقليدية تستغرق وقتاً طويلاً نسبياً، وتتطلب مهارات جراحية متقدمة، فضلاً عن احتمال حدوث مضاعفات مثل تكون الجلطات، أو تضيق الأوعية، ما قد يؤدي إلى ضعف التروية الدموية، وفشل الأنسجة المزروعة.

وحاول الباحثون في السابق تطوير مواد لاصقة بديلة للغرز، لكن فاعليتها ظلت محدودة؛ بسبب البيئة الجراحية الرطبة، والحركة المستمرة للأوعية، إضافة إلى ضيق المساحة المتاحة للالتصاق عند طرفي الوعاء الدموي.

وللتغلب على هذه المشكلات، صمم الباحثون نظاماً يجمع بين "مصفوفة بوليمرية كارهة للماء" (Hydrophobic Polymer Matrix)، وإبر مجهرية رباعية الأوجه، تتداخل مع الأنسجة لتكوين تثبيت ثلاثي الأبعاد، حيث تعمل الإبر الصغيرة بطريقة تشبه امتداد جذور النباتات، وتشابكها داخل التربة، ما يساعد على تثبيت طرفي الوعاء الدموي بإحكام، بدلاً من الاعتماد على الالتصاق السطحي وحده.

أما المصفوفة البوليمرية الكارهة للماء، فتساعد على التعامل مع البيئة الرطبة المحيطة بالأوعية الدموية، التي تمثل إحدى العقبات الرئيسية أمام استخدام المواد اللاصقة التقليدية.

ويسمح الجمع بين المكونين بإنشاء اتصال سريع ومستقر بين الأوعية الدقيقة دون حاجة إلى خياطتها، وهو ما قد يقلل تعقيد الجراحة، والفترة التي تتوقف خلالها التروية الدموية للأنسجة.

ولا تقتصر التقنية الجديدة على توصيل الأوعية؛ إذ تتضمن مستشعراً لاسلكياً مدمجاً مدعوماً بالذكاء الاصطناعي، يتيح متابعة مؤشرات تدفق الدم داخل الأوعية بصورة مستمرة، وفي الوقت الفعلي.

ويهدف هذا النظام إلى رصد التغيرات التي قد تشير إلى بداية حدوث مضاعفات، مثل تضيق الأوعية الدموية، أو المشكلات التي تؤثر في سلامة الأنسجة والأعضاء المزروعة، ويمكن للتحليل المدعوم بالذكاء الاصطناعي أن يساعد في التعرف المبكر على الأنماط المرتبطة بالمضاعفات، بما فيها احتمالات رفض العضو المزروع.

وتكتسب هذه القدرة أهمية خاصة في عمليات زراعة الأعضاء؛ إذ قد يؤدي اكتشاف اضطرابات التروية الدموية مبكراً إلى إتاحة فرصة للتدخل الطبي قبل حدوث تلف شديد في الأنسجة، ومع ذلك، فإن قدرة النظام على التنبؤ بهذه المضاعفات لدى المرضى البشر لا تزال بحاجة إلى تقييم سريري.

اختبر الباحثون التقنية على نماذج من الفئران، وأظهرت النتائج انخفاض الوقت اللازم لتوصيل الأوعية الدموية بنحو 78% مقارنة بالطريقة التقليدية المستخدمة في التجارب، وخلال الاختبار، لاحظ الباحثون تراجعاً ملحوظاً في فرط تنسج البطانة الداخلية الجديدة للأوعية الدموية، وهي حالة يحدث فيها تكاثر زائد للخلايا داخل جدار الوعاء بعد التدخل الجراحي، وقد تؤدي إلى تضييق مجرى الدم بمرور الوقت.

وتشير هذه النتائج إلى أن التقنية قد تحقق فائدتين متزامنتين، تتمثلان في تسريع الجراحة، والحد من بعض التغيرات النسيجية التي قد تهدد استمرار تدفق الدم.

رغم النتائج المشجعة، لا تزال التقنية في مرحلة البحث قبل السريري؛ إذ تستند بيانات الفاعلية المذكورة إلى تجارب على الفئران، ولم يثبت بعد أنها تحقق النتائج نفسها لدى البشر.

ويتطلب الانتقال إلى الاستخدام الطبي اختبار سلامة المواد المستخدمة، وقوة اتصال الأوعية على المدى الطويل، ومدى موثوقية المستشعرات والتحليلات المدعومة بالذكاء الاصطناعي في ظروف سريرية مختلفة.