מגזין הטכניון | קיץ 2020

25 ודל מלאכותי חדש של דרכי הנשימה של פגים, וניסויים שנעשו בו, צפויים להפחית את הפגיעה הנגרמת לתינוקות מונשמים. Journal of The המחקר שהתפרסם בכתב העת נערך על ידי הדוקטורנט Royal Society Interface אלירם נוף ופרופ’ ג’וזואה שניטמן מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית ופרופ’ דני וייסמן, מנהל יחידת הילודים במרכז הרפואי כרמל. מן התינוקות בעולם נולדים בטרם עת. 10%- יותר מ תינוקות אלה בכלל, ופגים בפרט, מוגבלים בתפקודם בהיבטים שונים מאחר שהמערכות בגופם לא הספיקו להתפתח כראוי. אחת המערכות האלה היא מערכת הנשימה, המגיעה לתפקוד מלא רק בשלב מאוחר בהתפתחות העוברית. זו הסיבה שלידה מוקדמת מאופיינת במקרים רבים במצוקה נשימתית, בין השאר בשל העדרו של חומר שומני ייחודי, סורפקטנט ), שמונע את קריסת נאדיות הריאה surfactant ( ומקל את הנשימה. למרבה המזל, הרפואה המודרנית יודעת להתמודד עם בעיה זו ולהציל את הפגים, בעיקר במתן סורפקטנט חיצוני המשולב בהנשמה באמצעות מנשם - מכונת הנשמה המזרימה אוויר לקנה הנשימה של התינוק דרך צינור המוחדר דרך הפה. אולם במתכונתו הנוכחית, השימוש במנשם אינו חף מבעיות. אחת מתופעות הלוואי האפשריות של הנשמת פגים היא הפגיעה ברקמות הריאה. בפעולת ההנשמה אין סטנדרטיזציה, שכן כל תינוק מצריך התאמה אישית של נתוני ההנשמה המלאכותית - אחוז החמצן באוויר המוחדר, נפח האוויר, הלחץ, הקצב ועוד. הרופאים עושים כמיטב יכולתם כדי להתאים נתונים אלה לצורכי התינוק ולצמצם את הפגיעה בו, ולמרות זאת תינוקות רבים נפגעים בתהליך הזה, החיוני להצלת חייהם. כאן נכנס לתמונה המודל הייחודי שפיתחו חוקרי הטכניון. לאחר פעילות מחקרית ממושכת ברמת המודל המתמטי פיתחו נוף ופרופ’ שניטמן מודל פיזי, עשוי סיליקון, המדמה - בתלת-ממד ובגודל אמיתי - את דרכי הנשימה העליונות בגופו של הפג. החוקרים הופתעו לגלות תופעה שאינה מוזכרת כלל בספרות הרפואית: סילון אוויר ביציאה מהצינור המוחדר דרך פיו של הפג. “עד כה ידעו שהצינור עלול לפצוע ישירות את הרקמה העדינה, אך לא התייחסו כלל להשפעת זרימת האוויר,” אומר נוף. “במחקר הנוכחי גילינו לראשונה שבשל מיקומו מפעיל סילון זה כוחות גזירה חזקים על רקמת האפיתל - שכבת התאים שמצפה את דרכי הנשימה העליונות. הכוחות האלה עלולים לגרום נזקים ובהם דלקת, המסכנים מאוד את הפג.” את הממצא האמור בחנו החוקרים במודל הסיליקון וגילו כי אכן הסילון מפעיל על רקמת הריאה לחץ העלול לגרום לה נזק משמעותי. בהמשך המחקר הם מתכוונים לזרוע על הרקמה תאים ביולוגיים חיים ולבחון את השפעתו של הסילון עליהם. החדשות הטובות הן שמתוך הממצאים הסיקו החוקרים המלצות באשר לנתוני ההנשמה הרצויים. להערכתם, התאמת נתוני ההנשמה לתצורת הזרימה במערכת הנשימה של התינוק עשויה למנוע את הנזקים המתוארים כאן ולשפר את סיכוייהם של תינוקות אלה לפתח מערכת נשימה תקינה. מסקנות אלה תואמות את המגמה הכוללת במחלקת הפגים בקריה הרפואית רמב”ם - מגמה של צמצום הפולשנות בטיפול והפחתת השימוש בהנשמה פולשנית ככל האפשר. לדברי ד”ר לירון בורנשטיין, רופאה בכירה במחלקה לטיפול נמרץ ילודים ופגים ברמב”ם, “עם ההתקדמות ברפואה אנו מצליחים כיום לטפל בפגים צעירים יותר ובתחלואות מורכבות יותר. עם זאת, התחלואה הנשימתית היא עדיין גורם משמעותי בתמותה ובתחלואת פגים. הטכנולוגיה שמוצגת במאמר זה - יצירת מודל של אזור ספציפי בריאה וחקר הכוחות שמפעיל על הרקמה סילון האוויר הנוצר בהנשמה פולשנית - עשויה לקדם אותנו בהבנת המנגנונים המובילים לנזקי ההנשמה ובפיתוח טכניקות הנשמה עדינות יותר, המתאימות לאוכלוסיית הפגים.” מ סימולציית מחשב של הנשמת המודל; באדום – אזורים הצפויים להיפגע פג ים הזקוקים להנשמה