مجالات استخدام الحاسوب في الطب

مجالات استخدام الكمبيوتر في الطب، واستخدام الكمبيوتر في الهندسة، واستخدام الكمبيوتر في المختبرات الطبية، واستخدام الكمبيوتر في العمليات الجراحية. وهذا ما سنتعرف عليه فيما يلي.

مجالات استخدام الحاسوب في الطب

-البحوث الطبية الحيوية:

يستخدم علماء الطب الحيوي تقنيات التكنولوجيا الحيوية لدراسة العمليات والأمراض البيولوجية. إنهم يهدفون إلى تطوير علاجات ناجحة. تتطلب الأبحاث الطبية الحيوية إجراء تجارب دقيقة وتطويرها وتقييمها من قبل علماء الأحياء والكيميائيين والأطباء والصيادلة وغيرهم.
-الصيدلانية:

تبحث أجهزة الكمبيوتر عن الأدوية وكيفية استخدامها، ويستخدم الأطباء وغيرهم من العاملين في مجال الصحة الأدوية لتشخيص الأمراض وعلاجها والوقاية منها.
-الإجراء الجراحي:

تدخل بعض الآلات الجراحية المبرمجة بالكمبيوتر في العمليات لتكون بمثابة اليد اليمنى للطبيب لإزالة الأنسجة وإجراء الخزعات وغيرها من العمليات.
– الأجهزة الطبية:

يتم استخدام مجموعة واسعة من الأجهزة لتشخيص وعلاج المرض أو الحالة، أو لمنع تفاقم الأعراض أو استبدال جزء تالف.
-التصوير الطبي:

ويشمل عدة أنواع، مثل التصوير بالرنين المغناطيسي، والموجات فوق الصوتية، والأشعة المقطعية، والأشعة السينية.
-مراقبة المريض:

تحويل فحص وفحص المرضى إلى أجهزة رقمية؛ مثل مراقبة المرضى، والعناية المركزة التي تقيس معدل ضربات القلب، والتنفس، وضغط الدم، مما يساعد الطبيب على تكوين صورة شاملة عن حالة المريض.
-إقامة الندوات العلمية:

أصبح الكمبيوتر نافذة للتعليم، أو عقد الدورات عن بعد، أو مشاهدة بث مشترك بين المستشفيات حول العالم عبر محادثات الإنترنت.
– البيانات الطبية:

يقوم الأطباء كل يوم بتوثيق الكثير من البيانات لمرضاهم، بما في ذلك التشخيصات والوصفات الطبية وغيرها من التفاصيل، وسجلات ضخمة وقواعد بيانات إلكترونية للفوترة تساعد الأطباء لاحقًا في الوصول إليها.
-المختبرات الطبية:

هناك العديد من أجهزة التحليل المعملية؛ مثل فحوصات الدم، والقياس الضوئي، والمجهر، ويتم وضع عينات داخل هذه الأجهزة لتحليلها والتعرف على إصابة المريض.

استخدام الحاسب الآلي في الهندسة

1. تصميم وهندسة المنتجات بمساعدة الكمبيوتر يطبق مهندسو المنتجات العلوم والرياضيات والفكر الأصلي لتطوير منتجات جديدة أو حلول منتجات جديدة. تقليديًا، كان هذا يتألف من رسم منتجات جديدة يدويًا، ثم تصنيعها، لكن هذا كان شاقًا. واليوم، يعتمد المهندسون على أجهزة الكمبيوتر في معظم هذه العملية. من خلال استخدام أجهزة وبرامج الكمبيوتر المتخصصة، يستطيع المهندسون تصميم المنتجات واختبارها وإجراء تغييرات عليها في أقصر وقت ممكن. وتساعدهم أجهزة الكمبيوتر والبرامج المتخصصة على إنجاز المهمة المطلوبة بسرعة أكبر، مما يوفر الوقت والجهد. التصميم الهندسي بمساعدة الكمبيوتر – CAD CAD هي عملية تصميم منتجات جديدة باستخدام برامج الكمبيوتر. تساعد مثل هذه البرامج المصممين والمهندسين على نقل أفكارهم من حالة المفهوم إلى النموذج في بيئة ثلاثية الأبعاد. يتمتع برنامج CAD، مثل SolidWorks، بواجهة سهلة الاستخدام للسماح للمهندسين بإضفاء الحيوية على أفكارهم بسرعة أكبر، وعندما تقوم بتصميم منتج جديد، فإن السرعة في التصميم ضرورية للبقاء في المنافسة.
2. ديناميات الموائع الحسابية – CFD عندما يقوم المهندسون بتطوير أشياء مثل الطائرات والسيارات، فإنهم سيخضعون المنتج لاختبار نفق الرياح للتأكد من تقليل مقاومة الهواء، وأن السحب يبطئ سرعات هذه المركبات، مما قد يقلل من الاقتصاد في استهلاك الوقود. وجاء الكمبيوتر ليحل هذه المعضلة، حيث أتاح برنامج CFD، أو ديناميكيات الموائع الحسابية، للمهندسين إجراء مثل هذا الاختبار بسهولة باستخدام الكمبيوتر، حيث يمكنهم الآن أخذ تصميمات CAD الخاصة بهم وإخضاعها لاختبار نفق الرياح ثلاثي الأبعاد. وهذا يوفر الوقت والجهد، حيث يمكنهم حساب هذه التأثيرات على الفور دون الحاجة إلى اختبارها فعليًا.
3. إجراء تعديلات على التصميمات الهندسية بواسطة الكمبيوتر قبل ظهور أجهزة الكمبيوتر، عندما يلزم إجراء تغييرات في التصميم، كان على المهندسين فتح المخطط، وفي بعض الحالات، إعادة كل شيء من الصفر. ولكن مع أجهزة الكمبيوتر وبرامج التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD)، إذا كانت هناك حاجة إلى إجراء تغييرات، فيمكن للمهندسين فتح الملف المناسب وإجرائه في غضون دقائق على الكمبيوتر دون الحاجة إلى التصميم من الصفر. كما تسهل أجهزة الكمبيوتر القدرة على إجراء التصحيحات بسرعة، فيتمكن المهندسون من تطوير منتجاتهم بسهولة وسرعة.

استخدام الحاسب الآلي في المختبرات الطبية

1-فحص المخدرات

تستخدم المختبرات الطبية في جميع أنحاء العالم تكنولوجيا الكمبيوتر لاختبار آلاف المركبات المختلفة بحثًا عن السمات التي يمكن أن تحولها يومًا ما إلى أدوية منقذة للحياة. إلى جانب الاختبار، يمكن أيضًا فرز هذا الرقم وتحليله في الوقت الذي يستغرقه الفني للقيام بعدد قليل فقط.
2-تشغيل المحاكاة

تعد عمليات المحاكاة الحاسوبية ضرورية لتقدم العلوم، ويمكن لتكنولوجيا الكمبيوتر أن تسمح للعاملين في المختبرات الطبية بإجراء آلاف عمليات المحاكاة المختلفة في غضون ساعات. تُستخدم عمليات المحاكاة هذه في كل شيء بدءًا من التنبؤ بفعالية الدواء وحتى تحديد أفضل مسار علاجي ممكن للمريض.
3- العمل في الدم

يعد أخذ عينات الدم وتحليل النتائج جزءًا مهمًا من العمل في المختبرات الطبية، وتقوم أجهزة الكمبيوتر أيضًا بالكثير من العمل هناك. يمكن لتكنولوجيا الكمبيوتر المتطورة أن تحدد بسرعة ما إذا كانت مستويات البروتينات والأحماض الأمينية والسكريات والعناصر الأخرى ضمن المعدل الطبيعي. يمكن استخدام أجهزة الكمبيوتر نفسها لتوليد النتائج التي يتم إرسالها إلى طبيب المريض.
4-توليد بيانات البحث

يعد البحث جزءًا أساسيًا من العمل المختبري، ويمكن استخدام تكنولوجيا الكمبيوتر لتجميع عشرات الآلاف من السجلات الفردية وتقديمها بتنسيق قابل للاستخدام. بدءًا من نتائج المرضى وحتى نتائج اختبارات المخدرات، يمكن استخدام هذه المعلومات بعدة طرق.
5-تحليل بيانات المرضى

يعد الحفاظ على دقة بيانات المريض وتحديثها أمرًا ضروريًا إذا أردنا اتباع خطة علاج فعالة. يمكن لأجهزة الكمبيوتر المستخدمة في المختبرات الطبية تتبع بيانات المريض والتأكد من توفر جميع خيارات العلاج

استخدام الحاسب الآلي في العمليات الجراحية

– الجراحة الروبوتية

الجراحة الروبوتية هو مصطلح يستخدم للإشارة إلى الإجراءات المترابطة للجراح والروبوت الجراحي (الذي تمت برمجته للقيام بإجراءات معينة أثناء إجراء التخطيط قبل الجراحة). الروبوت الجراحي هو جهاز ميكانيكي (يشبه عمومًا الذراع الآلية) يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر. يمكن تقسيم الجراحة الروبوتية إلى ثلاثة أنواع، اعتمادًا على درجة تفاعل الجراح أثناء الإجراء: التحكم الإشرافي، والجراحة عن بعد، والتحكم المشترك. في نظام التحكم الإشرافي، يتم تنفيذ الإجراء فقط بواسطة الروبوت، الذي سيقوم بتنفيذ إجراءات مبرمجة مسبقًا. يتطلب نظام الجراحة عن بعد، المعروف أيضًا باسم الجراحة عن بعد، من الجراح التعامل مع الأذرع الآلية أثناء العملية بدلاً من السماح للأذرع الآلية بالعمل من خلال برنامج محدد مسبقًا. باستخدام أنظمة التحكم المدمجة، يقوم الجراح بإجراء العملية باستخدام الروبوت الذي يوفر التلاعب المستمر بالأداة. في معظم الروبوتات، يمكن اختيار وضع العمل لكل تدخل منفصل، اعتمادًا على التعقيد الجراحي وخصائص الحالة.
– صورة افتراضية للمريض

أهم عنصر في تعذر الأداء لدى الأطفال هو تطوير نموذج دقيق للمريض. ويمكن إجراء ذلك من خلال عدد من تقنيات التصوير الطبي بما في ذلك الأشعة المقطعية والتصوير بالرنين المغناطيسي والأشعة السينية والموجات فوق الصوتية وغيرها الكثير. لإنشاء هذا النموذج، يجب مسح المنطقة التشريحية المراد تشغيلها وتحميلها في نظام الكمبيوتر. من الممكن استخدام عدد من أساليب المسح، مع مجموعات البيانات المجمعة من خلال تقنيات دمج البيانات. الهدف النهائي هو إنشاء مجموعة بيانات ثلاثية الأبعاد تعيد إنتاج الموقع الهندسي الدقيق للأنسجة والهياكل الطبيعية والمرضية في تلك المنطقة. ومن بين طرق المسح المتاحة، يُفضل التصوير المقطعي المحوسب، لأنه من المعروف أن مجموعات بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي تحتوي على تشوهات حجمية قد تؤدي إلى عدم الدقة. يمكن أن تتضمن مجموعة البيانات النموذجية مجموعة بيانات مجمعة بشرائح 180 مقطعية متباعدة بمسافة 1 مم، ولكل منها 512 × 512 بكسل. توفر تباينات مجموعة البيانات ثلاثية الأبعاد (بعشرات الملايين من البكسل) تفاصيل عن هياكل الأنسجة الرخوة مقابل هياكل الأنسجة الصلبة، مما يسمح للكمبيوتر بالتمييز بين الأنسجة والهياكل المختلفة وفصلها بصريًا عن الإنسان. غالبًا ما تتضمن بيانات الصور المأخوذة من المريض ميزات بارزة مقصودة، حتى تتمكن لاحقًا من إعادة تنظيم مجموعة البيانات الافتراضية مقابل المريض الفعلي أثناء الجراحة. انظر تسجيل المريض.
-تحليل الصور ومعالجتها

يتضمن تحليل الصور معالجة النموذج ثلاثي الأبعاد للمرضى لاستخراج المعلومات ذات الصلة من البيانات. باستخدام مستويات التباين المختلفة للأنسجة المختلفة داخل الصور، كأمثلة، يمكن تغيير النموذج لإظهار الهياكل الصلبة فقط مثل العظام، أو عرض تدفق الشرايين والأوردة عبر الدماغ.
– التشخيص والتخطيط قبل الجراحة والمحاكاة الجراحية
باستخدام برامج متخصصة، يمكن تقديم مجموعة البيانات المجمعة كنموذج افتراضي ثلاثي الأبعاد للمريض، ويمكن للجراح التعامل بسهولة مع هذا النموذج لتوفير وجهات النظر من أي زاوية وعلى أي عمق داخل الحجم. وبالتالي يمكن للجراح تقييم الحالة بشكل أفضل وإنشاء تشخيص أكثر دقة. علاوة على ذلك، سيتم تخطيط التدخل الجراحي ومحاكاته افتراضيًا، قبل إجراء الجراحة الفعلية (المحاكاة الجراحية بمساعدة الكمبيوتر [CASS]). وباستخدام برامج مخصصة، ستتم برمجة الروبوت الجراحي لتنفيذ الإجراءات المخطط لها أثناء التدخل الجراحي الفعلي.
– الملاحة الجراحية

في الجراحة بمساعدة الكمبيوتر، يتم تعريف التدخل الفعلي على أنه الملاحة الجراحية. مع نظام الملاحة الجراحي، يستخدم الجراح أدوات خاصة يتم تتبعها بواسطة نظام الملاحة. يتم عرض موضع الأداة المتعقبة بالنسبة لتشريح المريض على صور المريض، بينما يقوم الجراح بتحريك الأداة. وبالتالي يستخدم الجراح النظام “للتنقل” في موقع الأداة. تعتبر التغذية الراجعة التي يوفرها النظام لموقع الأداة مفيدة بشكل خاص في الحالات التي لا يتمكن فيها الجراح من رؤية طرف الأداة فعليًا، كما هو الحال في العمليات الجراحية ذات التدخل الجراحي البسيط.