האם באמת יום אחד יהיה לכולנו שבב מושתל בתוך הגוף?

פנטזיית המיזוג בין תחום השבבים לתחום הבריאות נראית בערך כך: יום אחד יהיה לכל אחד מאיתנו שבב מושתל בתוך הגוף, שינהל עבורנו את כל הממשקים עם העולם. השבב ימדוד עבורנו את המתרחש בתוך גופנו, יתקשר זאת לרופא שלנו, יבצע תיקון אוטומטי למדדים האפשריים, ישמש כתוספת לזיכרון שלנו, ישפר את יכולות העיבוד של המוח שלנו, ובמקביל ישמש גם כתעודת הזהות שלנו. כבונוס אולי הוא יוכל גם לחוש את תזוזת ההורמונים ולהסביר לנו את הרגשות שלנו...

כל זה אמנם עוד רחוק מאוד מן המציאות, אבל לאור החזון לעיל אפשר בהחלט להבין מדוע חברות השבבים מתעניינות מאוד בתחום הרפואי. "כל קהילה הטלפוניה הסלולרית מגלגלת 1.5 טריליון דולר או קצת יותר", אומר דון ג'ונס, סגן נשיא בחברת Qualcomm Life , חברה-בת בבעלות מלאה של חברת השבבים קוואלקום, לטיפול בתחום הבריאות. "לעומת זאת, השוק הרפואי מגלגל 4.5 טריליון דולר". אפשר להבין את הריגוש.

הקישוריות

הפעילות העיקרית בתחום נעשית סביב נושא הקישוריות. מכשירים רפואיים בדידים שבעבר עמדו בפני עצמם, כשהמידע שעלה מהם נרשם בתיקי נייר, הופכים היום לאינטגרטיביים - הם מחוברים זה לזה ולמערכות מחשוב מרכזיות.

כך למשל, חברת השבבים פריסקייל, פיתחה פלטפורמה בשם Home Health Hub, מוקד לניטור מידע רפואי מן הבית. כפי שמסביר ברונו בלייק, ראש תחום השיווק בחטיבת מוצרי הצריכה בחברה, "זו פלטפורמה של מכשירים מבוססי שבבים, שמודדים אצל החולה משקל, חום, רמות סוכר בדם, לחץ-דם, דופק, ריווי חמצן בדם ויש גם לחצן מצוקה. כל המידע הזה מועבר אוטומטית באופן אלחוטי לקופסה שמחוברת למחשב הענן, שם המידע אגור כשהוא מוצפן היטב, ורק רופא שהוסמך על ידך יכול להגיע אליו, או שהחולה מתחבר דרך הטאבלט ורואה את המידע בעצמו".

ה-Hub נועד להדגמה, כאשר כל חברת שירותי בריאות יכולה לבחור מתוכו את היכולות המעניינות אותה.

לדברי מנהל השיווק והמכירות של אינטל ישראל, יוון וקפריסין, סיני ברקת: "מערכות ענן ומערכות 'ביג דאטה', כלומר מערכות שיכולות לנתח כמויות עצומות של מידע, אלה תחומים חמים מאוד היום. כמות המידע שנצברת בבתי-החולים בלתי-נתפסת ומושקע מאמץ רב בניתוח בזמן אמת, כך שניתן יהיה לגזור מסקנות אופרטיביות כשהחולה עוד בסביבה. באשר לטכנולוגיות הענן, חשוב מאוד שהחולה והרופא שלו יוכלו להגיע למידע הרפואי של החולה בכל מקום, מכל מקום. אינטל מקדמת היום מאוד את תחום הענן, עם דגש על התקינה החיונית בחיבור בין ענן פרטי לענן ציבורי, להתאמת התוכן למכשירים השונים ולהעברת מידע בלי לאבד אף פרט. כל התכונות הללו חשובות פי כמה בשוק הרפואי".

קוואלקום פיתחה את פלטפורמת 2net, המאפשרת לשלב באלגוריתמיקה מורכבת מידע מכמה מכשירים רפואיים שאין ביניהם קשר. הדבר חשוב משום שמכשירים רפואיים מיוצרים בתקנים רבים ושונים ומתעדכנים לאט, ולכן אין סיכוי לפתח כעת דור חדש של מכשירים שעובדים כולם בתקן אחיד.

החברה כבר מרחיבה את יכולות הקישוריות הללו גם לשוק הביתי. לדברי ג'ונס: "פיתחנו מוצר בשם 2nethub, שנראה כמו מנורת לילה אך מכיל ארבעה שבבים שונים שקולטים ארבעה סוגי תקשורת שונים ממכשירים רפואיים. המטופל פשוט מכניס את המוצר לשקע, והוא כבר מעביר את המידע עליו מכל המכשירים לרופא שלו".

תחום חם נוסף הוא הממשק בין הבריאות שלנו לבין הטלפון הסלולרי, המכשיר האישי ביותר שלנו. "הטלפון הסלולרי נמצא במרכזה של תופעה אנתרופולוגית מרתקת", מסביר שלמה מרקל, סגן נשיא בחברת ברודקום. "אנשים הולכים עם הטלפון הסלולרי לכל מקום, אפילו לשירותים, ובנוסף - הם אינם מוכנים להשאיל את הטלפון שלהם לאף אחד אחר. כך יש זהות בין האדם למכשיר".

רוב היישומים הסלולריים לתחום הבריאות כיום הם אפליקציות שלא דורשות שינוי ביכולות העיבוד, אך חלקן הקטן הן חלק מהחומרה של המכשיר. ג'ונס: "חברה בשם AliveCor פיתחה מכשיר רפואי שמשתלב בטלפון סלולרי והופך אותו למד של פעילות לבבית. חברת TelCare פיתחה מד גלוקוז המחובר לטלפון. יש לרכיב זה מעבד נפרד, אבל הוא מסתמך גם על יכולות העיבוד של שבב הטלפון".

לדברי ג'ונס חלק מהמוצרים בתחום משתמשים ביכולות עיבוד מתחום הגיימינג, למשל, מציאות מועשרת (Augmented reality). "לג'ונסון אנד ג'ונסון יש פלסטר לילדים שעליו יש דמויות מצוירות. כשמצלמים אותו בסלולר באמצעות אפליקציה ייחודית, רואים את הדמות על הפלסטר קמה לתחיה".

המדידה

אחת הסוגיות המרתקות בתחום השבבים הרפואיים היא יכולות החישה של השבב, שמהוות ממשק ישיר בין השבב למתרחש בגוף.

כזה למשל, הוא המוצר של פריסקייל לניטור נפילות אצל קשישים. "זו טכנולוגיה של חישת תנועה שהבאנו מתחום הרכב. במקור החיישן נועד להכריע מתי יש לנפח כרית אוויר", אומר בלייק. "השבב חש את הבדלי המהירות לפני ההתנגשות, או לפני הנפילה. איך זה עובד? על שבב הסיליקון הקטנטן יש MEMS - חתיכה זעירה של סיליקון שזזה מכנית. התנועה שלה יוצרת שדה מגנטי והשבב יודע למדוד אם השדה המגנטי גדל. כלומר, האם השבב מאיץ".

מרקל: "באמצעות מדידה רציפה של מדדים פיסיולוגיים בגוף, למשל, על-ידי שבב המשולב בהגה של המכונית או במכשיר נייד, ניתן להתגבר על מה שמכונה 'תסמונת החלוק הלבן'. כלומר, שינויים בנשימה או בלחץ-הדם או במדדים גופניים אחרים בגלל החוויה הלא-יומיומית של ביקור אצל רופא. המדידה הרציפה (והבלתי-אמצעית) פותרת את הבעיה, וניתן לשדר את המידע לרופא בלי שהמטופל יידרש לכל פעולה אקטיבית*.

מרקל מוסיף כי שבבי תקשורת יכולים לשמש למדידה באמצעות יכולות התקשורת במובנות בשבב, למשל, באמצעות קרינה אינפרה-אדומה. גם ג'ונס מציין חברה בשם ביאנקה-מד, שמשתמשת ביכולות התקשורת הקיימות של השבב למדידה של קצב הלב. "כך ניתן להשיג מדידות שונות של סימני חיות, בלי לגעת בכלל בגוף האדם".

מוצר נוסף שמפתחות כמה מן החברות, מיועד לחולי סוכרת. לדוגמה, מד-סוכר אשר חש את רמות הסוכר בגוף, ומעביר את המידע ישירות למשאבת אינסולין שיכולה להזריק מיידית, וללא התערבות, את כמות האינסולין הדרושה. כאן יש צורך בחיישנים, אך גם ביכולות עיבוד מורכבות של מגוון פרמטרים כמו - מה אכל המטופל, מה חום גופו במקום ההזרקה, מה השעה ביום, מה הייתה רמת הסוכר אתמול ועוד. בלייק: "כרגע עדיין אין הכרה של הרגולטור בכך שמכשיר כזה יכול לחשב את רמת הסוכר ולהזריקה בעצמו ללא התערבות, אך הדרך לכך לא ארוכה".

ברקת מספר כי אינטל כבר שם, וחזית הפיתוח שלה בתחום היא בישראל: "השקנו מיזם עם בית-החולים שניידר לסיוע לילדים שחולים בסוכרת נעורים. הם כבר משתמשים במערכת של לבלב מלאכותי, שמחובר לגוף ומאזן אותו לפי צורך. פיתחנו כתוספת למערכת הזו, יחד עם חברת קומפדיה, גם משחק מחשב שבתוכו בודק הילד את התוצאות. כשהילד מנהל את בריאותו בצורה טובה, גם המחשב מאפשר לו לשחק. אם הוא מזייף, המשחק הופך לאיטי ולמגושם והוא לא יכול לשחק".

מנכ"ל פריסקייל ישראל, שמואל ברקן, מוסיף כי: "השלב הבא הוא פיתוח שבבים עם חיישנים שמודדים באופן ספציפי רמות חומרים המקושרות למחלות מסוימות (ביומרקרים), למשל, חיישני יונים למדידת ריכוז של חומרים שונים בדם. באמצעות מערכות כאלו ניתן, למשל, לתת שדר לקוצב-לב לשנות את פעילותו עוד לפני שהתרחשה הפרעה לקצב הלב; או למכשיר מושתל לשיכוך כאב, להתחיל לפעול נגד הכאב עוד לפני שהוא מופיע - על-פי סימנים מוקדמים הנמצאים בדם".

קוואלקום מציעה היום, דרך הקרן הפילנתרופית שלה Qualcomm foundation, פרס של 10 מיליון דולר למפתח של מכשיר שיוכל לבצע הבחנה של 15 פרמטרים קליניים חשובים ללא נוכחות רופא, אך בדיוק רב יותר מפאנל של רופאים. "נכון ליום חמישי היו 187 חברות רשומות בתחרות, כולל קבוצות מישראל", אומר ג'ונס. "נוקיה מציעה פרס משלים, למי שיפתח חיישנים למכשיר כזה".

בעוד שפיתוח השבבים מתקדם במהירות רבה, בתחום הבריאות הכול זז לאט, בגלל הרגולציה. בלייק: "למוצר רפואי לוקח כשש שנים להגיע לשוק. בזמן הזה התחלפו שלושה דורות של מחשבים". אך ג'ונס מוסיף כי "חברות השבבים ערוכות לפעול בתחום עתיר רגולציה, עם בקרת איכות קפדנית, משום שאנחנו כבר עובדים בתעשיית הרכב".

השבב המושתל

בשנת 2004 אישר ה-FDA את השבב המושתל הראשון. לא היה מדובר בשבב מורכב, אלא בסך הכול ב-RFID - תג המכיל מידע שניתן לקליטה מבחוץ. הרעיון היה לשתול על גופם של אנשים עם דמנציה את המידע הרפואי החיוני לטיפול בהם, כך שיהיה נגיש ובלתי-ניתן להסרה. שבבים דומים הושתלו לפני כן במאות אלפי חיות מחמד.

המהלך עורר דאגות רבות בקרב פעילים בתחומי חופש האזרח והפרטיות. הדאגות נעו בין חשיפה של המידע על-ידי גורמים שלא קיבלו רשות לראות אותו, לבין השתלה של מידע בשבב ללא ידיעתו של המטופל.

לאחר כמה שנים כשל השבב מסיבות פנימיות: הסתבר שאצל חיות מעבדה שבהן הושתל השבב התגלו כמה מקרים של סרטן. הבעיה הזו, וגם חוסר התלהבות של הצרכנים ושל רשויות הביטוח והבריאות בארה"ב מן החידוש, הובילו להסרת המוצר מן השוק בשנת 2010.

כיום, עם המעבר של המידע הרפואי בארה"ב לרשומות דיגיטליות, שבב כזה הופך שוב לרלבנטי. החשש לפרטיות פוחת, משום שאין הבדל גדול בפרטיות בין השתלה של השבב לבין אגירת המידע על שרתים. למרות זאת, הוגשו בכמה מדינות בארה"ב הצעות חוק המונעות תיוג כפוי של בני אדם בשבבים אלקטרוניים, למקרה שהצעה מדאיגה כזו תעלה אי-פעם בעתיד.

בחזרה לעתיד

"העתיד של התחום הוא במזעור", אומר ברקת. "הוא יאפשר ליצור שבבים לבישים, כמו המשקפיים של גוגל. בעתיד נראה את יכולות התקשורת משתלבות בגוף שלנו כל-כך טוב, שלא נצטרך בכלל לסחוב איתנו מכשירים".

ד"ר גל מרקל (בנו של שלמה מרקל), רופא והמדען הראשי של מכון אלה לחקר המלנומה בבית החולים שיבא-תל השומר, רואה עתיד עוד יותר מרתק למזעור. "בשיחה עם אבי עלה בדעתנו שבעוד המולקולות שאני מתעסק איתן מתקרבות לגודל ננומטרי מלמטה, שלו מתקרבות לגודל ננומטרי מלמעלה, ועוד מעט השבב והחלבון יהיו רכיבים באותו סדר גודל. מכיוון שסיליקון ופחמן הם גם אחד מעל השני בטבלה המחזורית - כלומר הם מאוד דומים במבנה - יש כאן פתח להשקות מעניינות מאוד ביניהם".

הזדמנויות כאלו הן, למשל, תכנון רכיבי סיליקון שישתלבו מבנית בתוך מולקולות באופן שמפעיל או מעכב אותן, שבבים שישדרו שדרים חשמליים לתא בודד, או שבבים שעשויים בעצמם מרכיבים אלקטרוניים וביולוגיים גם יחד. כמו-כן, אולי בעתיד הרחוק ניתן יהיה להוסיף רכיב אלקטרוני לתרופה כדי לבקר את פעילותה בזמן אמת.

"זו הזדמנות אדירה, משום שאנחנו כרופאים לא יודעים בדיוק איך התרופות שלנו עובדות על הגוף. שיטות התכנון שלנו יחסית פרימיטיביות. מהנדסי אלקטרוניקה יודעים מה הם עושים. את השפעת המוצרים על הגוף אולי לא נבין לחלוטין, אבל לפחות נבין את המוצרים".

"מי שיוביל את התחום זו לא התעשייה הרפואית, אלא תעשיית השבבים", מסכם מרקל. "יש להם המון כסף והתחרות הולכת וגדלה, וכמה סלולריים כבר יכולים להיות?".

הישראלים בתחום: "ישראל מצוינת ביזמות בשוק המכשור הרפואי"

"בישראל פועלות לפחות 200 חברות הרלבנטיות לממשק השבב והבריאות", אומר מנכ"ל פריסקייל ישראל, שמואל ברקן. "אנחנו עובדים עם כמה עשרות מהן. לפעמים דרושים מיליוני דולרים כדי לפתח שבב חדש, ואנחנו מצאנו מודל שבו אנחנו מפתחים את השבב בעלות מופחתת או ללא עלות וחותמים על בלעדיות עם חברת המכשור הרפואי - כך שאנחנו נהיה השבב היחיד במוצר העתידי הזה. אנחנו מוכנים לקחת את הסיכון, אם אנחנו מתלהבים מהחזון של החברה".

כל חברות השבבים משתפות פעולה עם חברות מובילות בתחום הרפואי. לדוגמה, שיתוף הפעולה של אינטל וג'נרל אלקטריק במעבדת מו"פ, שנפתחה דווקא כאן, בישראל: "במרכז זה אנחנו מפתחים פרויקטים עתידיים", אומר סיני ברקת, מנהל השיווק והמכירות של אינטל ישראל, יוון וקפריסין. "למשל, הקטנת האולטרה-סאונד לגודל של מערכת שולחנית, בזכות מעבד מתוחכם שצורך הרבה פחות הספק, אבל עדיין מעביר מידע באופן מדויק, ואפילו תמונת הדמיה או וידיאו".

"באופן כללי, שוק המכשור הרפואי בארץ מפותח לאין שיעור מאשר במקומות אחרים", מוסיף ברקת. "פיתחנו, למשל, יחד עם חברת eWaveMD הישראלית, מכשיר רפואי המיועד למדינות מתפתחות, המבוסס על שבב בעלות נמוכה ובהספק נמוך כדי ליצור עלות-תועלת. זה בדיוק שבב שאינטל יודעת לספק".

סגן נשיא בחברת Qualcomm Life, דון ג'ונס, מוסיף כי "ישראל מצוינת ביזמות בשוק המכשור הרפואי - הן בפיתוח מוצרים הזקוקים ליכולות תקשורת ועיבוד והן בפיתוח תוכנות לסלולר ולמכשירים, שבהם השבבים שלנו כבר משולבים".

 מנפלאות השבבים