בדיקת נשיפה עשויה לאתר מחלות

בדיקות נשיפה עשויות לספק מידע חשוב על מצבים קליניים וכן טכנולוגיה אבחון חדשה נמצאה יעילה לאבחון ומיון מחלות. כך עולה ממחקר שנערך בטכניון.

המחקר, שנערך במסגרת עבודת הדוקטורט של ד"ר מוראד נח'לה בשיתוף 56 חוקרים אחרים, התקיים בחמש מדינות, בקרב מדגם מייצג של 1,404 נבדקים ובחן 17 מחלות שונות שאינן תלויות זו בזו.

פרופ' חוסאם חאיק מהפקולטה להנדסה כימית בטכניון, שפיתח טכנולוגיה חדשנית לאבחון רפואי על סמך הבל פה, מפרסם בכתב העת המדעי ACS Nano מחקר בינלאומי ראשון בהיקפו בנושא זה.

במאמר האמור מספקים החוקרים הוכחה מדעית ראשונה להיפותזה בת 2,400 שנה, לפיה בדיקות נשיפה עשויות לספק מידע חשוב על מצבים קליניים, ומאמתים את יעילותה הקלינית של טכנולוגיית האבחון שפיתחה הקבוצה. טכנולוגיה זו מאפשרת אבחון ומיון של מחלות בדרך מהירה וזולה, המבוססת על "הרחת" הבל הפה של הנבדק באמצעות מערכת חישה מתקדמת ואינטליגנציה מלאכותית.

לדברי פרופ' חאיק, "זיהוי הפרעות פיזיולוגיות על סמך חומרים הנפלטים מהגוף הוא גישה עתיקת יומין שתועדה כבר בתקופת יוון העתיקה והבל הפה הוא חומר גלם מצוין לאבחון. זאת משום שהוא זמין ללא צורך בתהליכים פולשניים ובפעולות לא נעימות, אינו מסוכן ואפשר לדגום אותו שוב ושוב במידת הצורך. בעבר כבר הודגמו שיטות אבחון המבוססות על דגימות נשיפה, אבל עד-כה לא ניתנה שום הוכחה מדעית להשערה שמחלות שונות ובלתי תלויות מאופייניות בחתימות כימיות שונות של הבל הפה. בנוסף, הטכנולוגיות שפותחו עד-כה לצורך אבחון מסוג זה, מוגבלות לגילוי מספר מצומצם של הפרעות קליניות ואינן מבחינות בין סוגים שונים ובלתי תלויים של מחלות".

המחקר נבדקו 17 מחלות שונות: סרטן ריאה, סרטן המעי, סרטן הראש והצוואר, סרטן השחלות, סרטן שלפוחית השתן, סרטן הערמונית, סרטן כליות, סרטן הקיבה, מחלת קרון, קוליטיס כיבית, תסמונת המעי הרגיז, פרקינסון (משני סוגים), טרשת נפוצה, יתר לחץ דם ריאתי, רעלת הריון ומחלת כליות כרונית. הדגימות נאספו בין ינואר 2011 ליוני 2014 מ-1,404 נבדקים ב-14 מחלקות בתשעה מרכזים רפואיים בחמש מדינות: ישראל, צרפת, ארה"ב, לטביה וסין.

במקביל לניטור הדגימות בטכנולוגיה החדשה, נבדק ההרכב הכימי שלהן בשיטה אנליטית מקובלת (ספקטרומטריית מסה), המאפשרת זיהוי כמותי מדויק של תרכובות כימיות הנמצאות בדגימות הנשימה. במסגרת המחקר זוהו 13 מרכיבים כימיים המצויים בהרכבים שונים, בכל 17 המחלות.

לדברי פרופ' חאיק וד"ר נח'לה, "כל אחת מהמחלות האמורות מאופיינת בטביעת אצבע ייחודית, כלומר בהרכב שונה של 13 המרכיבים הכימיים האמורים. כפי שיש לכל אחד מאיתנו טביעת אצבע ייחודית המבדילה אותנו מהאחרים, כך יש לכל מחלה חותמת כימית המבדילה אותה ממחלות אחרות וממצב בריאותי תקין. חותמות הריח האלה הן מה שמאפשר לנו את זיהוי המחלות באמצעות הטכנולוגיה שפיתחנו".

במקביל לעבודה המדעית, בחן המחקר את יעילותה של הערכה החדשה, הקרויה "מערך ננומטרי בעל אינטליגנציה מלאכותית" (artificially intelligent nanoarray) בגילוי ובמיון של המחלות השונות באמצעות חותמות הבל הפה. זוהי מערכת מרובת חיישנים, המנתחת באמצעות אינטליגנציה מלאכותית את המידע המתקבל מן החיישנים. חלק מהחיישנים מבוססים על שכבות של חלקיקי זהב ננומטריים ואחרים מכילים רשת אקראית של שפופרות פחמן ננומטריות המצופות בשכבה אורגנית לצורך חישה וזיהוי.

כדי לאמת את אמינות המערכת, נבדקו השפעות של גורמים שונים (כגון מגדר, גיל, הרגלי עישון ומיקום גאוגרפי) על הרכב הדגימה, ונמצא כי מדובר בהשפעה זניחה שאינה פוגעת ברגישות המערך הננומטרי.

פרופ' חאיק מסביר: "כל אחד מהחיישנים מגיב למגוון רחב של מרכיבים בנשיפה. האינטגרציה של המידע מספקת נתונים מפורטים על חתימות הנשיפה הייחודיות האופייניות למחלות שונות. המערכת שלנו ביצעה גילוי ומיון של המחלות השונות בדיוק ממוצע של 86%. לכן מדובר בכיוון חדש ומבטיח לאבחון ולמיון מחלות, המאופיין לא רק בדיוק רב, אלא גם בעלות נמוכה, בצריכת חשמל נמוכה, במזעור, בנוחות ובאפשרות לחזור על הבדיקה בקלות".