לא עוד לחצן: השעון החכם שקורא את גל לחץ הדם המלא

להטמיע פיזיקה בתוך רשת העצבים

החידוש המרכזי בלמידת המכונה הוא "רשת עצבית מבוססת פיזיקה מתויגת-אות" שהופכת את חוקי הדינמיקה של זורמים לחלק בלתי נפרד מארכיטקטורת החישוב . בניגוד למודל למידה עמוקה רגיל, שלומד מתאמים מנתונים, רשת מבוססת פיזיקה פשוט לא יכולה לייצר תוצאת בלתי אפשרית מבחינה פיזיקלית. לטענת החוקרים, זוהי בדיוק הסיבה שהיא אמינה יותר לקבלת החלטות קליניות .

מכיוון שהמודל "מבין" מבעוד מועד את חוקי הזרימה הפעימתית והאלקטרומגנטיות, הוא מסוגל לשחזר את צורת הגל המלאה של לחץ הדם
מהאות החשמלי בלבד – בלי שום צורך במדידה ראשונית עם שרוול כדי לקבוע ערכי בסיס. זהו המפתח לכך שהמערכת נקייה לחלוטין מכיול אישי.

מה השעון מודד – ומה השרוול מפספס

מד לחץ דם רגיל נותן לכם שני מספרים: סיסטולי ודיאסטולי, ברגע אחד בודד. השעון של צוות יוטה מספק את צורת הגל המלאה והרציפה של לחץ הדם לאורך זמן . מעבר ללחץ הסטנדרטי, המכשיר מעריך גם את מהירות זרימת הדם הרדיאלית והצירית – קצב תנועת הדם בתוך העורק .

המתמטיקאי ברוקסטון אוסטינג, שותף למחקר, ניסח את האתגר בבהירות: "לחץ דם הוא לא שני מספרים; זוהי פונקציה של זמן. האתגר המתמטי היה לשחזר את צורת הגל המלאה ממדידות חשמליות עקיפות בפרק כף היד" .

התוצאה היא תמונה המודינמית עשירה, שיכולה לחשוף קפיצות לחץ מסוכנות ורגעיות, דפוסי לחץ דם ליליים, ויתר לחץ דם מוסווה – תופעות שמדידות משרדיות תקופתיות עלולות לפספס.

ניסוי רחב – מאנשים בריאים ועד למטופלי טיפול נמרץ

השעון החכם הוערך על סך של 150 משתתפים, כולל נבדקים בריאים במנוחה, ולאחר פעילות גופנית כמו הליכה, ריצה ועלייה במדרגות . באופן קריטי, המחקר כלל גם חולים המאובחנים עם יתר לחץ דם ומחלות לב וכלי דם, הן במרפאות חוץ והן במסגרות של טיפול נמרץ. הכוונה הברורה היא לבדוק את הטכנולוגיה בדיוק באוכלוסיות שהכי זקוקות לה.

בעוד שנתוני הדיוק המספריים המדויקים מהמחקר ב-2026 לא נכללו בסיכומים הזמינים, עבודה מוקדמת יותר של אותו צוות שהתבססה על PINN דיווחה על מתאמים גבוהים עם מדידות ייחוס (0.90 למודל החדש בלחץ הסיסטולי, ו-0.89 בדיאסטולי). מודלים אלו מ-2023 השיגו סטייה סיסטולית של 1.3 ± 7.6 מ"מ כספית וסטייה דיאסטולית של 0.6 ± 6.4 מ"מ כספית . המכשיר החדש שואף להתאים או לעלות על ביצועים אלה בצורה של שעון יד אמיתי.

הפוטנציאל הקליני – והשאלות הפתוחות

הבטחה של ניטור המודינמי רציף, נטול כיולים, היא בעלת משמעות קלינית אדירה. המכשיר עשוי לאפשר איתור מוקדם של אי-יציבות מסוכנת בלחץ הדם אצל מטופלים בסיכון, הכוונה של טיפול תרופתי בזמן אמת, וביטול "תסמונת החלוק הלבן" שמעוותת מדידות בודדות .

ועדיין, שורה של סייגים עומדים בעינם. המכשיר טרם קיבל אישור רגולטורי, ואוניברסיטת יוטה – המחזיקה בקניין הרוחני – נמצאת בשלבים מוקדמים של משא ומתן לרישוי הטכנולוגיה . המחקר מומן על ידי NSF, NIH, האוניברסיטה וחברת B‑Secur, Ltd., חברה שבה החוקר הראשי בנג'מין סאנצ'ז-טרונס מחזיק במניות ובתפקיד ניהולי . קשר זה מהווה ניגוד עניינים פוטנציאלי שעל הקוראים והקלינאים לקחת בחשבון.

מבחינה טכנית, היתרון הגדול ביותר של הגישה מונחית הפיזיקה הוא גם האתגר הגדול ביותר: איכות השחזור תלויה באופן מוחלט במידת הדיוק שבה המודל מייצג את וריאציות העכבה בעולם האמיתי. גורמים חיצוניים כמו תזוזות בזמן תנועה, רמת הלחות בעור ולחץ המגע עלולים עדיין לפגוע באיכות האות. עבודה עתידית תצטרך להוכיח שהמערכת עמידה באותה מידה בחיי היומיום כפי שהיא בניסויים מבוקרים.

נכון להיום, אין בשוק אף מכשיר לביש שמספק ניטור רציף, נטול כיול, של לחץ הדם בעומק המודינמי שכזה. אם צוות אוניברסיטת יוטה יצליח לעבור את הדרך מספסל המעבדה למוצר צריכה, ייתכן שהשרוול המוכר והלא-נוח יתחיל להראות כמו שריד מעידן רפואי אחר.