طور باحثون من الجامعة العبرية وجامعة بيركلي طريقة لنقل التصوير الطبي عبر الهاتف الخليوي، مما يتيح الوصول إلى أجهزة التصوير لـ 75% من سكان العالم
طور باحثون من الجامعة العبرية وجامعة بيركلي طريقة تسمح بنقل الصور الطبية عبر الهاتف الخليوي. وسيسمح التطوير بالوصول إلى التشخيصات والعلاجات الإشعاعية المتطورة. ستكون التكنولوجيا الجديدة قادرة على إفادة غالبية سكان العالم الذين يعيشون في البلدان النامية التي لا تستطيع الوصول إلى هذه التكنولوجيا وملايين الأشخاص الذين يعيشون في أطراف البلدان المتقدمة بعيدًا عن المراكز الطبية الحديثة. وقد تم نشر مقال حول هذا التطور يوم الأربعاء من هذا الأسبوع الموافق 30/4/2008 في النسخة الإلكترونية من مجلة المكتبة العامة للعلوم ONE (PLoS ONE).
وفقًا لمنظمة الصحة العالمية، لا يتمكن ما يقرب من 75% من سكان العالم من الوصول إلى الموجات فوق الصوتية والأشعة السينية والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) وغيرها من تقنيات التصوير المستخدمة في مجموعة واسعة من الاختبارات الطبية (من تشخيص الأورام إلى تحديد أعراض مرض السل لمراقبة الجنين أثناء الحمل).
يعتبر التصوير الطبي من أهم إنجازات الطب الحديث ويتم باستخدامه حوالي 20% من جميع التشخيصات والعلاجات. ومع ذلك، فإن هذه التكنولوجيا ليست متاحة لملايين عديدة في العالم بسبب ارتفاع تكاليف الصيانة.
وأوضح البروفيسور بوريس روبنسكي من الجامعة العبرية جدوى الطريقة التي تسمح باستبدال نظام موجود، يعتمد على التصوير الطبي الذي يتم باستخدام جهاز واحد في نظام تصوير جديد. ويتكون النظام الجديد من مكونين مستقلين متصلين ببعضهما البعض من خلال التكنولوجيا الخلوية، والتي يمكن تطبيقها في التصوير الطبي بأنواعه المختلفة (الموجات فوق الصوتية، والتصوير الكهروضوئي، وغيرها). وقد سجلت "ييشوم - جمعية تطوير الأبحاث في الجامعة العبرية" وجامعة بيركلي براءة اختراع للاختراع وستعملان على تسويق التكنولوجيا.
البروفيسور بوريس روبنسكي هو رئيس مركز الهندسة الطبية الحيوية في خدمة الإنسانية والمجتمع في كلية راشيل فاسليم بنين للهندسة وعلوم الكمبيوتر في الجامعة العبرية وأستاذ الهندسة الطبية الحيوية والهندسة الميكانيكية في جامعة بيركلي، كاليفورنيا. وضم فريق البحث: يائير جرانوت وأنتوني إيفورا، طلاب أبحاث الفيزياء الحيوية في جامعة بيركلي.
وقال البروفيسور روبنسكي اليوم: "إن النظام الذي طورناه سيجعل تكنولوجيا التصوير رخيصة الثمن ومتاحة لهؤلاء السكان". "إن أجهزة التصوير باهظة الثمن وتتطلب صيانة دورية بالإضافة إلى فريق تشغيل ماهر. فقط المراكز الطبية ذات الميزانيات والموارد البشرية الكافية هي القادرة على تحمل تكاليف حيازة هذه الأجهزة. تشتمل أنظمة التصوير التقليدية المستخدمة اليوم على جميع المكونات (أجهزة لتلقي البيانات، وبرامج لتحليل البيانات، ونظام لعرض الصور). وحتى لو كانت مثل هذه الأجهزة موجودة في البلدان النامية، فإنها لا تستخدم بشكل متكرر لأسباب فنية أو بسبب الافتقار إلى المهارات التشغيلية.
تتضمن الطريقة الجديدة جهازًا مستقلاً (جهاز الحصول على البيانات - DAD) يقوم بجمع البيانات الأولية في مكان بعيد يتواجد فيه المريض. إنه جهاز بسيط، بدون شاشة، يتصل بالتكنولوجيا الخلوية بالمعدات المتقدمة التي يمكن العثور عليها في أي مكان في العالم. وبعد فك تشفير المعلومات ومعالجتها، يتم إرسالها مرة أخرى إلى المريض على شكل تصوير حاسوبي، يتم عرضه على شاشة الهاتف الخليوي.
"يمكن أن يتكون نظام DAD من أجزاء بسيطة يعرف كيفية تشغيلها أي شخص لديه المعرفة التقنية الأساسية. وبهذه الطريقة تنخفض التكاليف ويتم توفير الحاجة إلى تدريب الموظفين على تشغيل المعدات"، يوضح البروفيسور روبنسكي. وأضاف: "حقيقة أن الصورة تتم معالجتها في مركز طبي متطور وليس هناك حاجة لجهاز التصوير في الميدان، سيسمح بتوزيع الطريقة على المناطق النائية من العالم، التي تفتقر إلى المعدات الطبية المتقدمة ولكن لديها اتصالات خلوية".
ولتوضيح الطريقة، اختار الباحثون طريقة التصوير بالتصوير المقطعي للمعاوقة الكهربائية. تعتمد هذه الطريقة على مبدأ أن الأنسجة المصابة تنقل إشارات كهربائية تختلف عن تلك التي تنتقل عن طريق الأنسجة السليمة. ويتم ترجمة الفرق في مقاومة التيارات الكهربائية إلى صورة يمكن نقلها عن طريق التكنولوجيا الخلوية.
في التجربة، استخدم فريق البحث أجزاء بسيطة ومتاحة بسهولة وقاموا ببناء جهاز DAD. يحتوي الجهاز على 32 قطبًا كهربائيًا مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ، نصفها لتوليد تيار كهربائي والنصف الآخر لقياس الجهد الكهربائي. تم توصيل الأقطاب الكهربائية بحاوية هلامية تحاكي ورمًا في أنسجة الثدي. تم إدخال 225 قياسًا في هاتف محمول متصل بالجهاز بواسطة كابل USB. ثم يتم إرسال المعلومات إلى جهاز كمبيوتر مركزي يحتوي على برنامج لمعالجة البيانات. تمت معالجة البيانات الأولية وتحويلها إلى صورة محوسبة وتم إرسالها مرة أخرى عبر الهاتف الخليوي. ووجد الباحثون أن الصورة الناتجة كانت واضحة وقابلة للعرض وأثبتت في الواقع مدى ملاءمة النظام للاستخدام.
وفي حديث مع موقع هيدان، يوضح يائير جارنوت، طالب الدكتوراه في الفيزياء الحيوية بجامعة كاليفورنيا في بيركلي. الذي كان، كما ذكرنا، أحد الشركاء في البحث الذي أجراه مختبر البروفيسور روبنسكي وأحد الموقعين على المقال الذي مفاده أن الاتصال ليس عائقا: "إن الطريقة التي استخدمناها تتكيف بشكل خاص مع شكل الاتصال الخلوي كما لقد اقترحنا ذلك في المقالة، ويرجع ذلك أساسًا إلى الاختلاف الكبير بين المعلومات الأولية البسيطة ومعالجة الإشارات المعقدة. ومع ذلك، لا يوجد مانع من تطبيق طرق إضافية للتصوير الطبي وفق مفهوم مماثل يتم فيه فصل المستشعر عن وحدة معالجة المعلومات. ما يوجد في المنطقة غير المطورة هو فقط الجهاز الذي يقوم بالمسح، وهو متصل بالهاتف الخلوي ويرسل هذه البيانات إلى الكمبيوتر. ونظرًا لصعوبة المعالجة، فإن الكمبيوتر الموجود في دولة متقدمة هو الذي يقوم بمعالجة البيانات. كمبيوتر الموجات فوق الصوتية الذي يعالج البيانات الواردة من الماسح الضوئي. يقوم بمعالجة البيانات وينتج الصورة ويرسل هذه الصورة مرة أخرى عبر الهاتف المحمول. يتلقى الطبيب الصورة التي يحتاجها لإجراء التشخيص.
هل النظام مناسب أيضًا للشبكة السلكية؟ بالنسبة للبث الفضائي أم اخترت الهاتف الخلوي لتوفره؟
غرانوت: "النظام مناسب لأي بنية تحتية للهاتف. إن التوفر الاستثنائي للهواتف المحمولة حتى في البلدان النامية يجعل الهاتف الخليوي هو الخيار المفضل."
كيف تتغلب على مشكلة عرض النطاق الترددي، حيث أن الصورة المصورة تشغل نطاق ترددي مرتفع جدًا بسبب وزنها؟
جرانوت: "لا توجد مشكلة في عرض النطاق الترددي، لأن المعلومات المرسلة من الموقع البعيد هي مجرد معلومات أولية تتضمن سلسلة من قياسات الجهد. في المثال الذي جربناه، كان عبارة عن قائمة عددية تضم 225 قياسًا للجهد. هناك نوعان رئيسيان من أشكال الاتصال بين المستشعر الموجود في الموقع البعيد والنظام المركزي. بطريقة واحدة، يتم استخدام الهاتف الخليوي كمودم فقط. يمكن للعديد من الأجهزة اليوم الاتصال مباشرة أو من خلال وظيفة إضافية بجهاز كمبيوتر وتكون بمثابة مودم. وبدلاً من الكمبيوتر، يتصل الهاتف الخلوي بوحدة الاستشعار حيث يتم قياس الفولتية ونقل المعلومات عبر الهاتف الذي يستخدم كمودم. الطريقة الثانية الممكنة: يتم تحميل المعلومات على الهاتف الخليوي عبر USB أو Bluetooth أو أي اتصال آخر ومن هناك يتم إرسالها كرسالة نصية قصيرة أو بريد إلكتروني أو باستخدام تطبيق TELNET. توجد خيارات إضافية اعتمادًا على الجهاز ودعم الشبكة. في التنفيذ الأولي استخدمنا TELNET والبريد الإلكتروني.
يوجد خيار ثالث للأماكن التي تكون فيها الشبكة الخلوية أساسية جدًا وتدعم الاتصال الصوتي فقط. في هذه الحالة، تعمل وحدة الاستشعار كمودم وتصدر الأصوات التي يتم إرسالها كرسالة صوتية. يتم تنفيذ البروتوكول رقميًا ويتضمن رموزًا لاكتشاف الأخطاء وتصحيحها، بحيث أنه حتى في حالة انقطاع الخط أو انقطاعه، سيتم إرسال الرسالة بشكل مثالي (ولو لفترة أطول).
هل يلزم وجود جهاز جيل ثالث في جهة البلد البعيد؟
ليست هناك حاجة لجهاز الجيل الثالث عند نقل البيانات الأولية. من أجل عرض الصورة التي تم فك تشفيرها، يجب أن يدعم الهاتف الخلوي استقبال الصور وعرضها.
كيف يمكن التأكد من عدم وجود اضطرابات في التواصل يمكن ترجمتها كجزء من الصورة؟
يتم إرسال المعلومات في شكل رقمي، وبالتالي فإن الرموز القياسية، التي تم تنشيطها بالفعل في الشبكة الخلوية أو تمت إضافتها كطبقة إضافية من الاتصالات، تتحقق من صحة المعلومات.
أصبح هذا البحث ممكنًا بفضل دعم المركز الوطني لموارد البحث في المعاهد الوطنية الأمريكية للصحة وجمعية العلوم الإسرائيلية ومستشفى فلوريدا في أورلاندو. ويواصل الباحثون تطوير الاختراع بحيث يمكن تطبيقه على تقنيات التصوير الإضافية.
"تم تكييف الطريقة التي استخدمناها خصيصًا مع شكل من أشكال الاتصال الخلوي كما اقترحنا في المقالة، ويرجع ذلك أساسًا إلى الاختلاف الكبير بين المعلومات الأولية البسيطة ومعالجة الإشارات المعقدة. ولكن ليس هناك ما يمنع أيضاً من تطبيق طرق إضافية للتصوير الطبي وفق مفهوم مماثل يتم فيه فصل المستشعر عن وحدة معالجة المعلومات. يلخص جرانات.
تعليقات 10
لقد كتبت أيضًا إعلانًا في "يادن"، لا علاقة له بالموضوع على الإطلاق.
الأب – من فضلك حافظ على المستوى العالي الذي كان عليه حتى الآن.
لقد كتبت أيضًا إعلانًا في "يادن"، لا علاقة له بالموضوع على الإطلاق.
الأب – من فضلك حافظ على المستوى العالي الذي كان عليه حتى اليوم.
لقد مزقني بن نير، لقد انسكبت للتو
يبدو غير منطقي حقًا:
1) أجهزة الاستشعار عادة ما تكون أكثر تكلفة من البرامج (العديد من الخوارزميات قياسية وتعمل على جهاز كمبيوتر عادي)
2) عادة ما تكون كمية المعلومات الأولية ضخمة
3) هناك حاجة إلى شاشة وأدوات عالية الجودة لعرض الصور المعقدة
أفنير، أريد أيضًا ما دخنته... 🙂
ومن الممكن أن تسمح نفس الطريقة، في نسخة أكثر تقدما، في المستقبل بإنشاء فصل مادي بين الرأس والجسم. سيكون من الممكن توصيل جهاز إرسال واستقبال خلوي بالجسم الذي سيكون في اتصال خلوي (الجيل الثالث بالطبع) مع جهاز إرسال واستقبال خلوي سيتم توصيله بالرأس.
وبطبيعة الحال، يمكن في الوقت نفسه ربط كل من الرأس والجسم، خلوياً، بأجهزة تصوير مختلفة.
سيتم تخزين جميع الرؤوس، في ظل ظروف مثالية بالطبع، في مستودع رئيسي خاص بـ HRC (حفظ احتياطي الرأس). سيتم توصيل الرؤوس بجهاز اصطناعي لرؤية القلب والكلى. ويجب أن يتم توصيل الجثث بأكياس ضخ تحتوي على الطعام السائل لرواد الفضاء. لابد وأنك تسأل ما معنى التطوير المقترح هنا؟ حسنًا، لن يتم الكشف عن الميزة الأساسية لهذا التطور إلا في مرحلته الثانية، وهي المرحلة التي سيتم فيها القضاء على جميع الأجسام "الطبيعية" واستبدالها بأجسام "صناعية". وستكون الأجسام الاصطناعية مصنوعة من مواد مركبة، خفيفة وقوية، وبالتالي تتمتع بمزايا واسعة مقارنة بالأجسام الطبيعية. أمانة هي مجرد عدد قليل من المزايا: انخفاض معدل التآكل، عدم التعرض لمختلف الأمراض، العمر الطويل، تكاليف الصيانة المنخفضة، يمكن استبدالها وترقيتها بموديلات جديدة بسهولة وبتكاليف منخفضة. وهكذا، عندما لا يعتمد العمر المتوقع للرأس على العمر المتوقع للجسم، سنكون قادرين على تمديد العمر المتوقع لدينا حتى دون أن نقرر أن رؤوسنا مخزنة في HRC، لأن إحساسنا الشخصي بالخبرة سوف يرتبط إلى إجمالي المعلومات التي سيتم استقبالها في أذهاننا، من خلال الشبكة الخلوية بالطبع، من جسمنا الآلي. على سبيل المثال، سيكون جسمنا الآلي قادرًا على الذهاب إلى تركيا لقضاء إجازة، ونحن، في أذهاننا، مصممون حقًا على أننا في تركيا في إجازة.
وفي الوقت نفسه، أجد أنه من المناسب يا صديقي أن أحذرك من تنمية آمال زائفة بشأن الحياة الأبدية. لم أتعهد بذلك وأعتقد أن الطريق لا يزال طويلاً. إن عقولنا الطبيعية، على الرغم من أن حياتها ستمتد، إلا أنها لا تزال غير محصنة ضد ويلات الشيخوخة. ربما لن تصبح الحياة الأبدية ممكنة إلا مع تطور الدماغ الاصطناعي، ولكن حتى ذلك أمر مشكوك فيه إلى حد كبير، لأنه إذا كان الدماغ الاصطناعي يعتمد على جهاز كمبيوتر بيولوجي،
بعد كل شيء، لن يكون محصنا ضد أمراض الشيخوخة. وحتى في مجال الدماغ الاصطناعي، لا يمكن توقع قفزة النشوني نحو الحياة الأبدية إلا مع اختراع الجيل الثاني من الدماغ الاصطناعي، الدماغ المعتمد على الكمبيوتر الكمي. حظا سعيدا للإنسانية.
جمال:
تتطلب المحاكاة بالتأكيد عملًا معقدًا للبيانات، وخاصةً حل أنظمة العديد من المعادلات.
فكر في حقيقة أنه باستخدام البيانات التي قمت بقياسها خارج الجسم، عليك حساب شكل الهياكل الداخلية بداخله.
لذلك، هناك حاجة إلى قدر كبير من قوة الحوسبة والخوارزميات الفعالة هنا.
يجب وضع أجهزة القياس -سواء كانت باهظة الثمن أم لا- بجوار المريض. أفترض أن هناك حالات تسمح فيها تكلفة معدات القياس بذلك.
نقاط غير واضحة:
1) لماذا يعتبر الشيء الخلوي في غاية الأهمية؟ مصطلح لنقل المعلومات، مثل الإنترنت.
2) ما هي مشكلة كتابة البرنامج الذي سيقوم بتشغيل المعالجة على جهاز الكمبيوتر
3) كيفية عمل الرنين المغناطيسي باستخدام الأجهزة المنزلية..
هل يتطلب التصوير حقًا مثل هذه المعالجة المعقدة للبيانات؟
اعتقدت دائمًا أن التكلفة الرئيسية للجهاز هي أجهزة الاستشعار المعقدة (نظرًا لأنها هي التي تتطلب التطوير، فإن الحوسبة عامة تمامًا بالفعل، وكل ما تبقى هو كتابة تطبيق).
ما هو الابتكار باستثناء مفهوم فصل الحساسات عن وحدة المعالجة؟
تبدو الفكرة جميلة وعملية للغاية، ولكنها تافهة تمامًا