مجالات استخدام الحاسوب في الطب واستخدام الحاسوب في مجال الهندسة واستخدام الحاسوب في مجال المختبرات الطبية واستخدام الحاسوب في العمليات الجراحية، هذا ما سوف نتعرف عليه فيما يلي.
مجالات استخدام الحاسوب في الطب
-البحوث الطبية الحيوية:
يستخدم علماء الطب الحيوي تقنيات التكنولوجيا الحيوية لدراسة العمليات البيولوجية والأمراض، وهي تهدف إلى تطوير علاجات ناجحة، وتتطلب البحوث الطبية الحيوية إجراء تجارب دقيقة وتطويرها وتقييمها بالاعتماد على علماء الأحياء والكيميائيين والأطباء وعلماء الصيدلة وغيرهم.
-الأدوية:
تبحث الحواسيب في الأدوية وكيفية استخدامها، ويستخدم الأطباء وغيرهم من المهنيين الصحيين الأدوية في التشخيص والعلاج والوقاية من الأمراض.
-العملية الجراحية:
تدخل بعض الآلات الجراحية المبرمجة عبر الحاسوب في العمليات لتكون يد الطبيب اليمنى لإزالة الأنسجة، أو لإجراء خزعات، وغيرها من العمليات.
-أجهزة طبية:
تستخدم مجموعة واسعة من الأجهزة لتشخيص وعلاج مرض أو حالة لمنع تفاقم الأعراض أو لاستبدال جزء تالف.
-التصوير الطبي:
يشمل عدة أنواع كتصوير الرنين المغناطيسي، والموجات فوق الصوتية، والأشعة المقطعية، وأشعة إكس.
-مراقبة المريض:
تحول معاينة وفحص المرضى إلى أجهزة رقمية؛ كمراقبة المرضى، والعناية الحثيثة التي تقيس معدل ضربات القلب، والتنفس، وضغط الدم، مما ساعد الطبيب على تكوين صورة شمولية عن حالة المريض.
-عقد ندوات علمية:
بات الحاسوب نافذة للتثقيف وعقد دورات عن بعد، أو مشاهدة عملية بثّ مشترك بين المستشفيات في العالم عبر محادثات الإنترنت.
-البيانات الطبية:
يوثق يوميًا الأطباء بيانات كثيرة لمرضاهم من تشخيص، ووصفات طبية، وتفاصيل أخرى، وسجلات ضخمة وفوترة قاعدة بيانات إلكترونية تساعد الأطباء فيما بعد على الوصول إليها.
-المختبرات الطبية:
ثمة العديد من أجهزة التحليل المخبري؛ كتحاليل الدم، والقياس الضوئي، والمجهرية، وتوضع العينات داخل هذه الأجهزة لتحليلها والتعرف على إصابة المريض.
استخدام الحاسوب في مجال الهندسة
1. تصميم المنتجات وهندستها بواسطة الحاسوب يطبق مهندسو المنتجات العلوم والرياضيات والفكر الأصلي لتطوير منتجات جديدة أو حلول منتجات جديدة، تقليديا، كان هذا يتألف من استخلاص منتجات جديدة باليد، ثم بناؤها، لكن هذا كان شاقًا. أما اليوم، يعتمد المهندسون على أجهزة الكمبيوتر في معظم هذه العملية، فمن خلال استخدام أجهزة وبرامج الحاسوب المتخصصة، أصبح بإمكان المهندسين تصميم واختبار وإجراء تغييرات على المنتجات في أقل وقت ممكن. حيث تساعدهم أجهزة الحاسوب والبرامج المتخصصة في إكمال المهمة المطلوبة بسرعة أكبر، وبالتالي توفير الوقت والجهد. التصميم الهندسي من خلال الحاسوب – CAD يُعَد CAD هو عملية تصميم منتجات جديدة باستخدام برامج الحاسوب، حيث تساعد مثل هذه البرامج المصممين والمهندسين على نقل أفكارهم من حالة المفهوم إلى نموذج في بيئة ثلاثية الأبعاد. ويتميز برنامج CAD، مثل برنامج SolidWorks، بواجهة سهلة الاستخدام للسماح للمهندسين بإحياء أفكارهم بسرعة أكبر، وعندما تقوم بتصميم منتج جديد، فإن السرعة في التصميم أمر أساسي للبقاء في المنافسة
2.ديناميكيات السوائل الحسابية – CFD عندما يقوم المهندسون بتطوير أشياء مثل الطائرات والسيارات، فإنهم سيخضعون المنتج لاختبار نفق الرياح للتأكد من تقليل مقاومة الهواء، ويؤدي السحب إلى إبطاء سرعات هذه المركبات، مما قد يؤدي إلى تقليل الاقتصاد في استهلاك الوقود. وقد جاء الحاسوب ليحل تلك المعضلة، حيث أتاح برنامج CFD أو ديناميكيات السوائل الحسابية للمهندسين إجراء مثل هذا الاختبار بكل سهولة باستخدام الحاسوب، حيث بات يمكنهم أخذ تصميمات CAD الخاصة بهم وإخضاعها لاختبار نفق الرياح ثلاثي الأبعاد. وذلك يعمل على هذا توفير الوقت والجهد، حيث يمكنهم حساب هذه التأثيرات على الفور دون الحاجة إلى اختبارها جسديًا.
3.إجراء التعديلات على التصميمات الهندسية بواسطة الحاسوب قبل أجهزة الحاسوب، عندما كانت هناك حاجة لإجراء تغييرات في التصميم، كان على المهندسين فتح المخطط، وفي بعض الحالات، إعادة كل شيء من البداية. ولكن مع أجهزة الكمبيوتر وبرامج CAD، إذا دعت الحاجة إلى إجراء تغييرات، يمكن للمهندسين فتح الملف المناسب وإجرائها في غضون دقائق على الحاسوب دون الحاجة إلى التصميم من البداية. كما تسهل أجهزة الكمبيوتر القدرة على إجراء التصحيحات بسرعة، حتى يتمكن المهندسون من تطوير منتجاتهم بسهولة وسرعة.
استخدام الحاسوب في مجال المختبرات الطبية
1-اختبار العقاقير
تستخدم المعامل الطبية حول العالم تقنية الكمبيوتر لاختبار آلاف المركبات المختلفة بحثًا عن سمات يمكن أن تحولها يومًا ما إلى أدوية منقذة للحياة. إلى جانب الاختبار ، يمكن أيضًا فرز هذا الرقم وتحليله في الوقت الذي سيستغرقه الفني للقيام بعدد قليل فقط.
2-تشغيل المحاكاة
تعد عمليات المحاكاة الحاسوبية ضرورية لتقدم العلوم ، ويمكن لتكنولوجيا الكمبيوتر أن تسمح لأفراد المختبرات الطبية بتشغيل الآلاف من عمليات المحاكاة المختلفة في غضون ساعات. تُستخدم هذه المحاكاة في كل شيء بدءًا من التنبؤ بفاعلية دواء ما إلى تحديد أفضل مسار علاج ممكن للمريض.
3-العمل في الدم
يعد أخذ عينات الدم وتحليل النتائج جزءًا مهمًا من العمل في المختبر الطبي ، وتقوم أجهزة الكمبيوتر أيضًا بالكثير من العمل هناك. يمكن لتقنية الكمبيوتر المتطورة أن تحدد بسرعة ما إذا كانت مستويات البروتينات والأحماض الأمينية والسكريات والعناصر الأخرى ضمن النطاق الطبيعي. يمكن استخدام نفس أجهزة الكمبيوتر هذه لتوليد النتائج التي يتم إرسالها إلى طبيب المريض.
4-توليد بيانات البحث
يعد البحث جزءًا أساسيًا من العمل المخبري ، ويمكن استخدام تكنولوجيا الكمبيوتر لتجميع عشرات الآلاف من السجلات الفردية وتقديمها بتنسيق قابل للاستخدام. من نتائج المرضى إلى نتائج اختبار الدواء ، يمكن استخدام هذه المعلومات بعدة طرق.
5-تحليل بيانات المريض
يعد الحفاظ على بيانات المريض دقيقة ومحدثة أمرًا ضروريًا إذا كان يجب اتباع خطة علاج فعالة. يمكن لأجهزة الكمبيوتر المستخدمة في المعامل الطبية تتبع بيانات المريض والتأكد من توفر جميع خيارات العلاج
استخدام الحاسوب في العمليات الجراحية
-الجراحة الروبوتية
الجراحة الروبوتية هي مصطلح يستخدم للإشارة إلى الإجراءات المترابطة للجراح والروبوت الجراحي (الذي تمت برمجته لتنفيذ إجراءات معينة أثناء إجراء التخطيط قبل الجراحة). الروبوت الجراحي هو جهاز ميكانيكي (يشبه بشكل عام ذراع آلية) 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 النظام الخاضع للرقابة الإشرافية ، يتم تنفيذ الإجراء فقط بواسطة الروبوت ، والذي سيقوم بتنفيذ الإجراءات المبرمجة مسبقًا. يتطلب نظام الجراحة عن بعد ، المعروف أيضًا باسم الجراحة عن بُعد ، من الجراح التعامل مع الأذرع الروبوتية أثناء الإجراء بدلاً من السماح للأذرع الروبوتية بالعمل من برنامج محدد مسبقًا. باستخدام أنظمة التحكم المشتركة ، ينفذ الجراح الإجراء باستخدام روبوت يوفر معالجة ثابتة للأداة. في معظم الروبوتات ، يمكن اختيار وضع العمل لكل تدخل منفصل ، اعتمادًا على التعقيد الجراحي وخصوصيات الحالة.
– صورة افتراضية للمريض
إن أهم عنصر في ابراكسيا عند الأطفال هو تطوير نموذج دقيق للمريض. ويمكن إجراء ذلك من خلال عدد من التصوير الطبي بما في ذلك تكنولوجيات CT ، MRI ، الأشعة السينية ، الموجات فوق الصوتية بالإضافة إلى أكثر كثيرة. لإنشاء هذا النموذج ، يجب مسح المنطقة التشريحية المراد تشغيلها وتحميلها في نظام الكمبيوتر. من الممكن استخدام عدد من طرق المسح ، مع مجموعات البيانات مجتمعة من خلال تقنيات دمج البيانات . الهدف النهائي هو إنشاء مجموعة بيانات ثلاثية الأبعاد تعيد إنتاج الوضع الهندسي الدقيق للأنسجة والتركيبات الطبيعية والمرضية في تلك المنطقة. من بين طرق المسح المتاحة ، يُفضل التصوير المقطعي المحوسب ، لأنه من المعروف أن مجموعات بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي بها تشوهات حجمية قد تؤدي إلى عدم الدقة. يمكن أن تتضمن مجموعة البيانات النموذجية مجموعة البيانات المجمعة مع شرائح 180 CT ، والتي تفصل بينها 1 مم ، ولكل منها 512 × 512 بكسل . توفر تباينات مجموعة البيانات ثلاثية الأبعاد (بعشرات الملايين من وحدات البكسل ) تفاصيل هياكل الأنسجة الرخوة مقابل الأنسجة الصلبة ، وبالتالي تسمح للكمبيوتر بالتمييز بين الأنسجة والبنى المختلفة وفصلها بصريًا عن الإنسان. غالبًا ما تتضمن بيانات الصورة المأخوذة من المريض ميزات بارزة مقصودة ، من أجل التمكن لاحقًا من إعادة محاذاة مجموعة البيانات الافتراضية مقابل المريض الفعلي أثناء الجراحة. انظر تسجيل المريض .
-تحليل الصور ومعالجتها
يتضمن تحليل الصور التلاعب بالنموذج 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 ، التخطيط قبل الجراحة ، المحاكاة الجراحية
باستخدام برنامج متخصص ، يمكن تقديم مجموعة البيانات المجمعة كنموذج افتراضي ثلاثي الأبعاد للمريض ، ويمكن للجراح التعامل مع هذا النموذج بسهولة لتوفير مناظر من أي زاوية وبأي عمق داخل الحجم. وبالتالي يمكن للجراح تقييم الحالة بشكل أفضل وإنشاء تشخيص أكثر دقة. علاوة على ذلك ، سيتم التخطيط للتدخل الجراحي ومحاكاته افتراضيًا ، قبل إجراء الجراحة الفعلية (المحاكاة الجراحية بمساعدة الكمبيوتر [CASS]). باستخدام برنامج مخصص ، سيتم برمجة الروبوت الجراحي لتنفيذ الإجراءات المخطط لها أثناء التدخل الجراحي الفعلي.
-الملاحة الجراحية
في الجراحة بمساعدة الكمبيوتر ، يُعرَّف التدخل الفعلي بأنه التنقل الجراحي. باستخدام نظام الملاحة الجراحي ، يستخدم الجراح أدوات خاصة يتم تعقبها بواسطة نظام الملاحة. يظهر موضع الأداة المتعقبة فيما يتعلق بتشريح المريض على صور المريض ، حيث يقوم الجراح بتحريك الأداة. وهكذا يستخدم الجراح النظام “للتنقل” في موقع الأداة. تعد التغذية الراجعة التي يوفرها النظام لموقع الأداة مفيدة بشكل خاص في المواقف التي لا يستطيع فيها الجراح رؤية طرف الأداة بالفعل ، كما هو الحال في العمليات الجراحية طفيفة التوغل.
