پیشرفت‌های فناورانه در پزشکی

در این جا نگاهی داریم به چند تا از فناوری های برتر و آینده نگرانه پزشکی که در حال ایجاد انقلابی در روش های سلامتی مردم هستند.

يکشنبه، 21 شهريور 1400

تخمین زمان مطالعه:

مترجم : شیما قائم مقامی

هوش مصنوعی دانستنیهای پزشکی

موارد بیشتر برای شما

می توان استدلال کرد که از همه راه هایی که تکنولوژی، زندگی انسان ها را در سراسر جهان بهبود بخشیده است، هیچ کدام به اندازه پیشرفت های فناوری در پزشکی مهم نیستند. از اختراع دستگاه های اشعه ایکس تا پیشرفت در روش های جراحی، فناوری ما را سالم تر کرده و امید به زندگی را افزایش داده است. با پیشروی در قرن بیست و یکم، به توسعه فناوری هایی می پردازیم که بیماری ها را درمان کرده و کیفیت زندگی ما را بهبود می بخشد.

سوابق الکترونیکی سلامت (EHR)(Electronic Health Records)

انفورماتیک سلامت به شدت با فناوری ادغام شده است و فارغ التحصیلان دارای مدرک کارشناسی ارشد در علوم انفورماتیک سلامت می توانند مرزهای مراقبت های بهداشتی را در طول حرفه خود جا به جا کنند.

همانطور که هر دانشجوی انفورماتیک سلامت می داند، حرکت به سمت پرونده های الکترونیکی سلامت یک تحول بزرگ در زمینه پزشکی است و می تواند پیشرفت های بی شماری را در تشخیص و درمان پزشکی تسهیل کند.

در گذشته، بیمارستان ها دارای سیستم های اطلاعاتی متفاوتی بودند که باعث می شد در به اشتراک گذاشتن و انتقال پرونده بیماران دست و پا چلفتی باشند. با ظهور EHR ها ، بسیاری از سیستم ها به هم متصل شده اند که امکان انتقال سریع تر اطلاعات و مراقبت یکپارچه و کارآمد را فراهم می کند.
جراحی روباتیک، دارای تهاجم حداقل، دقیق تر، و کمتر مستعد عفونت است و سریع تر بهبود می یابد. روبات های هدایت شده از طریق تصویر می توانند ضایعات موجود در مغز را بدون آسیب رساندن به بافت اطراف بررسی کنند. آنها می توانند استخوانی را به گونه ای شکل دهند که دقیقاً بر روی پروتز قرار بگیرد با دقتی که انسان هرگز نمی توانست انجام دهد.

سلامت از راه دور

پزشکی از راه دور به روش های پیشبرد مراقبت های بهداشتی مبتنی بر فناوری های مخابراتی اشاره دارد. دلایل متعددی برای محبوبیت و موفقیت بیشتر پزشکی یا سلامت از راه دور وجود دارد. اول این که در مناطق روستایی که دسترسی به بیمارستان ها و سایر خدمات مرتبط با بهداشت وجود ندارد، بیماران می توانند از رایانه خود برای ملاقات مجازی با پزشک استفاده کنند. دوم این که مزایای کاهش هزینه مرتبط با سلامت از راه دور قابل توجه است. بر اساس مطالعه اتحاد برای مراقبت های متصل، خدمات از راه دور می تواند تا 100 دلار در هر ویزیت پزشک صرفه جویی کند.

مطالعه دیگری که در CHEST Journal منتشر شده است نشان می دهد که بیماران در بخش مراقبت های ویژه مجهز به خدمات سلامت از راه دور 20 درصد سریع تر ترخیص می شوند و 26 درصد مرگ و میر پایین تری نسبت به ICU های سنتی داشتند.

مانیتورهایی بهداشتی مثل دستگاه های پوشیدنی می توانند ضربان قلب، فشار خون و اکسیژن رسانی خون را بررسی کنند. مکمل های دارای قابلیت وب و برنامه می توانند درخواست های بیمار را بر اساس آن فیلتر کرده و برای هر دوی ارائه دهندگان و بیماران در پارامترهای بسیار مهم زمان و انرژی صرفه جویی کنند. حتی معمولی ترین ویزیت های سلامتی از راه دور می تواند جان افراد را نجات دهد. آنها موانع مراقبت مانند حمل و نقل، زبان و جغرافیا را کاهش می دهند.

برای افراد مسن که تنها زندگی می کنند، معاینات منظم می تواند به جلوگیری از سکته مغزی، حملات قلبی و سایر عوارض جانبی کمک کند، و از نظر منطقی، خطر کمتری برای قرار گرفتن در معرض سایر بیماری ها وجود دارد. با پیشرفت فناوری و ترکیب واقعیت افزوده و مجازی، استفاده از معاینات ساده مجازی می تواند به مجموعه ای از اقدامات پزشکی از راه دور، حتی از جمله، با کمک روباتیک، به عمل جراحی کامل، منجر شود.

بلاک چین

نقض داده ها به طور متوسط سالانه 3.86 میلیون دلار برای شرکت ها در سراسر جهان هزینه دارد و صنعت مراقبت های بهداشتی بالاترین هزینه را برای هر نقض فردی متحمل می شود. این رقم را با این واقعیت ترکیب کنید که امکانات پزشکی همچون معادن طلا هستند که حاوی برخی از خصوصی ترین و ارزشمندترین اطلاعات در مورد یک فرد هستند، و شما یک خطر امنیتی بزرگ دارید که به سرعتِ تکنولوژی رشد می کند.

این مشکل این ایده را مطرح می کند که گرچه به اشتراک گذاری داده های پزشکی بین تسهیلات و بین دانشمندان می تواند توسعه درمان های مؤثر را سریع تر کند، اما تمایل به به اشتراک گذاری چنین داده هایی با ترس از نقض امنیت کاهش می یابد. راه حل جادویی همه این نگرانی ها، بسیاری از کارشناسان فکر می کنند، فناوری بلاک چین است.

فناوری بلاک چین که بر اساس سیستمی از رمزنگاری، در حال حاضر غیرقابل هک ساخته شده است، یک دفتر کل توزیع شده از حجم وسیعی از اطلاعات را در خود نگه می دارد. این نه تنها داده ها را به طور ایمن ذخیره می کند، بلکه واسطه را نیز کاهش می دهد و هزینه های ارائه دهندگان و بیماران را کم می کند. بلاک چین همچنین می تواند احتمال کلاهبرداری را کاهش دهد – کلاهبرداری در بیمه پزشکی سالمندان به تنهایی سالانه حدود 60 میلیارد دلار برای ایالات متحده هزینه دارد. یکی از سیستم های بلاک چین اولیه که به دنبال حل همه اینها است ALLIVE است که شامل یک اکوسیستم مراقبت های بهداشتی کامل، از جمله مشخصات سلامت رمزگذاری شده و حتی یک پزشک هوش مصنوعی است. مطمئناً چنین سیستم های بیشتری دنبال خواهند شد.

هوش مصنوعی و یادگیری ماشین

انسان و رایانه در امور مختلفی خوب هستند و برای ارائه مراقبت های پزشکی با کیفیت بالا باید در کنار هم کار کنند. هوش مصنوعی (AI) (Artificial Intelligence) و یادگیری ماشینی (ML) (Machine Learning) وقتی حجم وسیعی از داده های خام در اختیار آنها قرار می گیرد در بهترین حالت خود قرار دارند، همان طور که در یک وسیله پزشکی می توان شاهد جریان ها (مشابه با داده ها)ی رو به داخل و رو به بیرون بود. از آن جا، داده ها با حذف عدم قطعیت در تجزیه و تحلیل اسکن تصویر، کاهش فرسودگی شغلی و پشتیبانی تصمیم گیری در تشخیص ها و گزینه های درمانی غیر مطلق، به پزشکان و ارائه دهندگان خدمات کمک می کنند.
دستگاه های پزشکی اکنون می توانند کاملاً با مشخصات دقیق بیمار مطابقت داشته باشند و با آناتومی طبیعی آنها سازگار باشند. بدن یک بیمار احتمال بیشتری دارد ایمپلنت ها، پروتزها و دستگاه ها را بپذیرد هنگامی که آنها تراز شده و سفارشی باشند، و بیمار اغلب احساس راحتی بیشتری را نشان می دهد و این در نتیجه نتایج عملکرد را بهبود می بخشد.الگوریتم ها و دستیاران مجازی، پزشکان را قادر می سازند تا بیماران بیشتری را در هر روز کاری ملاقات کرده و از وقتی که با هر بیمار گذاشته می شود به طور مؤثرتری استفاده کنند. از هوش مصنوعی به طور فزاینده ای در برنامه های نظارت از راه دور و برنامه های سلامت از راه دور استفاده می شود. انقلاب های آینده در قدرت محاسباتی، مانند محاسبه کوانتومی، می تواند میلیون ها اسکن CAT را تجزیه و تحلیل کند (یا با زیرساخت های اشتراک گذاری امن و مجموعه داده های جمع شده، تقریباً هر اسکن CAT موجود را می تواند تجزیه و تحلیل کند). از آن جایی که می توان از الگوهای شناسایی شده برای درمان، پیشگیری یا پیش بینی بیماری ها استفاده کرد، می توان افشاگری های عمده ای را برای علم پزشکی به وجود آورد. هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، مانند بسیاری از فناوری های مخرب، چیزهایی هستند که با هر چه از آنها استفاده بیشتر شود بهتر می شوند.

ایمنی درمانی سرطان

ایمونوتراپی در حال تغییر تعاریف در دنیای پزشکی است، و در درجه اول با درمان بیماری های غیر قابل درمان قبلی. فرض ایمونوتراپی تغییر ژنتیکی سلول های بیمار است تا همزمان با سیستم ایمنی بدن برای مبارزه با سرطان عمل کند. برخلاف شیمی درمانی، ایمونوتراپی سلول های سالم را به عنوان آسیب جانبی از بین نمی برد. با تغییر سیستم ایمنی، می توان به این سیستم آموزش داد که سلول های سرطانی بیشتری را تشخیص داده و از بین ببرد و رشد تومور را کاهش دهد.

ایمونوتراپی که یک حوزه امیدوار کننده پزشکی برای تقریباً یک دهه است، همچنان اهداف و نشانگرهای زیستی جدیدی را نشان می دهد. درمان های جدید در ترکیب با درمان معمول و سلول های T مهندسی شده می توانند درمان های مؤثری را برای طیف وسیعی از پروفایل های تومور ایجاد کنند.

چاپ سه بعدی

اولین شیء چاپ سه بعدی شده یک قطعه از فناوری پزشکی درجه پایین، یعنی یک فنجان شستشوی چشم، بود؛ و از آن زمان تا کنون این فناوری راه زیادی را طی کرده است. دستگاه های پزشکی اکنون می توانند کاملاً با مشخصات دقیق بیمار مطابقت داشته باشند و با آناتومی طبیعی آنها سازگار باشند. بدن یک بیمار احتمال بیشتری دارد ایمپلنت ها، پروتزها و دستگاه ها را بپذیرد هنگامی که آنها تراز شده و سفارشی باشند، و بیمار اغلب احساس راحتی بیشتری را نشان می دهد و این در نتیجه نتایج عملکرد را بهبود می بخشد.

مهم ترین تحولات در چاپ سه بعدی در مورد پروتزهای خارجی، ایمپلنت های جمجمه یا ارتوپدی و استنت های سفارشی تنفسی بوده است. (استنت های راه هوایی یا تنفسی، که به پروتزهای نای برونشیال نیز معروف هستند، دستگاه هایی به شکل لوله با لومن توخالی هستند که در مجاری تنفسی وارد می شوند. آنها معمولاً به روش برونکوسکوپی قرار می گیرند و می توانند برای درمان انواع بیماری های بزرگ مجاری تنفسی مورد استفاده واقع شوند. برونکوسکوپی روشی برای بررسی و مشاهده درون مجاری تنفسی ریه ها جهت تشخیص و درمان بیماری های ریوی است،) اما چاپ سه بعدی در برنامه ریزی جراحی نیز مفید بوده و در جراحی های پیچیده قلب باز و حتی پیوند کل صورت کلینیک کلیولند مورد استفاده قرار گرفته است. صحبت های مربوط به چاپ بافت انسان نشان می دهد که پیوند اعضای بدن ممکن است روزی منسوخ شود.

واقعیت افزوده و واقعیت مجازی

واقعیت افزوده و مجازی (Augmented Reality یا AR، و Virtual Reality یا VR) کاربردهای متعددی در دنیای پزشکی دارند. محیط های شبیه سازی شده و ترکیبی با آموزش پزشکی تناسب طبیعی پیدا کرده اند و آموزش های شبیه سازی را ارائه می دهند که در کنار مدرسه سنتی تقویت و کار می کند. یادگیری همه جانبه با هدست های AR و VR می تواند چندین سبک مختلف یادگیری را همزمان با درگیر کردن طیف وسیعی از حواس (صوتی، تصویری و حرکتی) ارائه دهد.

VR می تواند در فیزیوتراپی برای کمک به بیماران در بهبودی از آسیب های پیچیده اندام استفاده شود و حتی در حوزه هایی مانند ضربه روحی کاربرد دارد که می تواند از طریق مواجهه و درمان سفارشی، هراس و PTSD (post-traumatic stress disorder یا اختلال استرس پس از ضربه) را تسکین دهد. در تئاتر جراحی، مشاوران کمبریج عینک ARی را توسعه دادند که به جراحان اجازه می دهد با قرار دادن داده های اسکن سه بعدی و اسکنCAT ، داخل بدن بیمار را ببینند. این یک سطح انقلابی از دید در جراحی های "سوراخ کلیدی" با کمترین حالت تهاجمی را فراهم می کند و عملاً نیازی به آموزش اضافی برای استفاده ندارد.

انفورماتیک سلامت به شدت با فناوری ادغام شده است و فارغ التحصیلان دارای مدرک کارشناسی ارشد در علوم انفورماتیک سلامت می توانند مرزهای مراقبت های بهداشتی را در طول حرفه خود جا به جا کنند.

بر اساس منحنی یادگیری کم و هزینه نسبتاً پایین استفاده، پیشرفت های بیشتر باید شاهد چشم اندازهای بیشترِ ادغام پزشکی با واقعیت مجازی و افزوده باشد.

جراحی روباتیک

روباتیک از دهه 1980 تأثیر خود را بر مراقبت های پزشکی گذاشته است، اما با پیشرفت فناوریِ پشت آن، کاربردها به طور تصاعدی افزایش یافته است. نانوبات ها در جریان خون می توانند بیماری را تشخیص داده و از آن جلوگیری کنند. اسکلت های خارجی می توانند به فیزیوتراپی کمک کرده و با ناتوانی های حرکتی مقابله کنند. اما شاید قابل مشاهده ترین (و چند چند سلاح ترین) برنامه، جراحی روباتیک باشد.

جراحی روباتیک، دارای تهاجم حداقل، دقیق تر، و کمتر مستعد عفونت است و سریع تر بهبود می یابد. روبات های هدایت شده از طریق تصویر می توانند ضایعات موجود در مغز را بدون آسیب رساندن به بافت اطراف بررسی کنند. آنها می توانند استخوانی را به گونه ای شکل دهند که دقیقاً بر روی پروتز قرار بگیرد با دقتی که انسان هرگز نمی توانست انجام دهد. سیستم جراحی روباتیک داوینچی در حال حاضر در بیش از 200،000 عمل در سال مورد استفاده قرار می گیرد، اما شروع اتصالات فوق سریع 5G به زودی امکان جراحی از راه دور را فراهم می کند و چیزی که زمانی تازگی در نظر گرفته می شد، می تواند به سرعت به یک عمل استاندارد تبدیل شود.

محاسبه کوانتومی

ما هنوز در مراحل اولیه محاسبات کوانتومی هستیم، اما این فناوری قبلاً در ترکیب با یادگیری ماشین برای انجام سریع تشخیص ابزارهای پزشکی و توضیح و تفسیر نویسی در حین جراحی آب مروارید - رایج ترین عمل جراحی در جهان - استفاده شده است. در حالی که بسیاری از پتانسیل های محاسبات کوانتومی هنوز در حال عملی شدن هستند، عملکرد گذشته خوش بینی قابل توجهی را برای کاربردهای تصویر برداری پزشکی، ژنومیک و کشف داروها ایجاد کرده است.

یک مقدار انقلابی از قدرت محاسباتی ممکن است به زودی در نظر گرفتن تمام نتایج احتمالی سناریوهای فوق العاده پیچیده مانند تداخلات و مقایسه داروها یا توالی سریع تر و ارزانتر ژنوم های انسانی را عملی سازد. سیل داده هایی که با چنین اکتشافاتی به دست می آید، می تواند به صورت کوانتومی برای سایر اکتشافات دیگر محاسبه شود. در حال حاضر، برخی از غول های فناوری مانند IBM رایانش ابری کوانتومی را به عنوان ابزاری برای آشنایی مردم با قالب و قابلیت های چنین فناوری ارائه می دهند.

با این وجود، برنامه های کاربردی واقعی و بلند کردن وزنه نیاز به توسعه و سرمایه گذاری قابل توجهی دارد. ممکن است به زودی در محاسبات کوانتومی پیشرفت قابل ملاحظه ای حاصل نشود، اما سرمایه گذاری های زیادی در این باره و بحث های هیئت مدیره ای انجام خواهد شد.

اینترنت اشیاء (IoT)

امکانات پزشکی مملو از اسباب و آلات کوچک و پر از داده ها است، اما اینترنت اشیاء (internet of things) (IoT) همه آن عناصر مجزا را به سمت گفتگو با یکدیگر سوق می دهد و نتایج آن تأثیر فوری داشته است.

الگوریتم ها و دستیاران مجازی، پزشکان را قادر می سازند تا بیماران بیشتری را در هر روز کاری ملاقات کرده و از وقتی که با هر بیمار گذاشته می شود به طور مؤثرتری استفاده کنند. از هوش مصنوعی به طور فزاینده ای در برنامه های نظارت از راه دور و برنامه های سلامت از راه دور استفاده می شود.

مرکز پزشکی Mt. Sinai (کوه سینا) واقع در شهر نیویورک از طریق مشارکت با GE Healthcare مدت زمان انتظار اورژانس خود را برای استفاده از یک نرم افزار اینترنت اشیاء به نام AutoBed تا 50 درصد کاهش داد. این برنامه میزان اشغال 1200 تخت را ردیابی می کند و تا 80 درخواست تخت در یک نوبت را پردازش می کند، و تدارکات پازل گونه این که چه کسی را کجا و کِی قرار دهد حل می کند. این کار را با در نظر گرفتن مجاورت پرستار، مشخصات دموگرافیک و بیش از دوازده معیار دیگر برای ارزیابی بهتر و خدمات رسانی به نیازهای فردی بیماران، با کارایی و شفافیت بیشتری در مقایسه با کارکنان انجام می دهد.

اینترنت اشیاء همچنین می تواند برای نظارت بر فناوری های پزشکی یک مرکز و ارائه هشدارهای عملکردی در هنگام خرابی یا در شرف خرابی بودن مورد استفاده قرار گیرد، مانند موردe-Alert ، محصول فیلیپس که برای نظارت بر عملکرد سیستم MRI طراحی شده است. با صدور به روز رسانی های سیار و گزارش های عملکردی به کارکنان، حتی یک خرابی بی خطر که شدت نسبتاً پایینی دارد مرتفع می شود که این در هزینه و زمان شما صرفه جویی می کند. از برنامه های دیگر اینترنت اشیاء می توان برای ردیابی کارکنان، بیماران، دستگاه ها و سایر دارایی ها در شرایط بحرانی استفاده کرد. با توجه به این که بازیکنان بزرگی مانند مایکروسافت از بسته های IoT مراقبت های بهداشتی در سطح سازمانی استفاده می کنند، اینترنت اشیاء آماده تبدیل شدن به بخشی جدایی ناپذیر از زیرساخت های یک مرکز پزشکی است.

منبع: مت زبروگ، MTS