۷ دستاورد مهم مهندسی در تحول روش‌های درمانی

صنعت مراقبت‌های درمانی در چند دهه گذشته به لطف نوآوری‌ها در فناوری و مهندسی رونق گرفته است.

به گزارش تکناک، از استفاده از فناوری‌های تصویربرداری پیشرفته در تشخیص گرفته تا جراحی‌ به کمک ربات‌ها، مهندسی باعث ایجاد نوآوری در مراقبت‌های درمانی می‌شود.

این مقاله نگاهی به چند راه حل الهام گرفته از مهندسی می‌اندازد که مراقبت‌های درمانی را متحول می‌کند. از بیمارستان‌هایی که از فناوری اینترنت اشیا استفاده می‌کنند گرفته تا آموزش اولتراسوند بازی‌سازی شده، هر یک از نمونه‌ها تأثیر ملموس مهندسی را بر تکامل مراقبت‌های درمانی از خود نشان می‌دهند.

این پیشرفت‌ها نه تنها توانایی چشمگیر مهندسی برای پاسخ به تغییرات بلکه به‌طور فعال، آینده مراقبت‌های درمانی را نشان می‌دهد.

1. فن‌آوری‌های تصویربرداری پیشرفته

ابزارهای تشخیصی مرسوم مانند اشعه ایکس و سونوگرافی هنوز مهم هستند، اما تکامل به سمت تصویربرداری پیشرفته‌تر از جمله توموگرافی کامپیوتری (CT) و تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI)، مراقبت‌های درمانی را به سمت دقت و کارایی تشخیصی بیشتر سوق می‌دهد.

MRI یا تصویربرداری رزونانس مغناطیسی از آهنرباهای قدرتمند و پالس‌های فرکانس رادیویی برای ایجاد تصاویر دقیق از بافت‌های نرم بر اساس پاسخ آنها به میدان‌های مغناطیسی استفاده می‌کند. سی‌تی یا توموگرافی کامپیوتری، اشعه ایکس را از زوایای مختلف ترکیب می‌کند تا تصاویر مقطعی تولید کند و تصاویر دقیقی از استخوان‌ها، اندام‌ها و سایر ساختارها ارائه دهد.

اطلاعات به‌دست‌آمده از طریق این تکنیک‌های تصویربرداری پیشرفته، تشخیص دقیق‌تر و تصمیم‌گیری‌های درمانی آگاهانه‌تر را تسهیل می‌کند.

علاوه بر این، افزایش تقاضای بیمار، ملاحظات مالی و تعهد به اجتناب از اقامه قصور احتمالی نیز پزشکان را وادار می‌کند تا بیشتر بر این تکنیک‌ها تکیه کنند.

در تشخیص سرطان همیشه تاکید بر تشخیص زودهنگام و پیشگیری است. تکنیک‌های تصویربرداری مانند ماموگرافی سه‌بعدی و اسکن PET/CT نقش اساسی در تشخیص ناهنجاری‌ها در مراحل اولیه ایفا می‌کنند که قابل درمان هستند.

چشم‌انداز در حال تکامل پزشکی شخصی بر اهمیت این فناوری‌ها تأکید می‌کند و به پزشکان اجازه می دهد تا درمان‌ها را متناسب با نیازهای هر بیمار تنظیم کنند.

2. جراحی به کمک ربات‌ها

حوزه جراحی در آستانه یک تغییر دگرگون‌کننده است که شامل ظهور روش‌هایی نوین به کمک ربات‌ها برای رفع محدودیت‌های رویکردهای سنتی است.

شروع داستان جراحی‌ به کمک ربات‌ها به توسعه Arthrobot در سال 1984 باز می‌گردد.

در طول سال‌ها، استفاده از ربات‌ها با دستاوردهای قابل‌توجهی از جمله تاییدیه سیستم جراحی داوینچی FDA در سال 2000 و معرفی سیستم رباتیک جراحی Versius در سال 2019، تکامل یافته است.

جراحانی که از ربات‌ها برای کمک به جراحی‌های کم تهاجمی استفاده می‌کنند، ممکن است از دستگاه‌های تلفنی مانند داوینچی برای کنترل دقیق از یک کنسول جداگانه استفاده کنند. همچنین می‌توان از سیستم‌های کنترل‌شده کامپیوتری برای فعال کردن جراحی از راه دور و روش‌های کنترلی دیگر به کمک هوش مصنوعی، استفاده کرد.

کاربردهای استفاده از ربات‌ها در جراحی حوزه‌های مختلفی را شامل می شود، از چشم پزشکی با سیستم PRECEYES گرفته تا جراحی‌های قلب مانند ترمیم نقص دیواره دهلیزی.

3. نوآوری‌های مهندسی زیست پزشکی

در سال 1885، یک فیزیولوژیست اتریشی-آلمانی به نام ماکسیمیلیان فون فری، نمونه اولیه دستگاه قلب-ریه را در دانشگاه لایپزیگ ساخت. این دستگاه مجهز به محفظه‌های گرمایش و سرمایش، مانومتر و خروجی‌های نمونه‌برداری، امکان نظارت دقیق بر دما، فشار و گازهای خون را در حین پرفیوژن فراهم می‌کرد.

اگرچه این امر بر مطالعات پرفیوژن اندام تأثیر گذاشت، اما این دستگاه‌ها تنها پس از کشف هپارین منعقد‌کننده خون در سال 1916 عملی شدند.

با این حال، اندام‌های مصنوعی تنها بخشی از داستان مهندسی زیست پزشکی هستند. تاکنون پروتزها و تجهیزات پزشکی پوشیدنی نیز در پیشرفت‌های مهندسی زیست‌پزشکی اساسی بوده‌اند.

قدیمی‌ترین پروتز شناخته شده یک انگشت مصنوعی از مصر باستان است که از کتان، گچ و چسب ساخته شده است. قدمت این پروتز بین 2600 تا 3400 سال در نظر گرفته می‌شود اما تاکنون خم نشده است، بنابراین احتمالاً کاملاً آرایشی بوده است. یک مثال دیگر انگشت دوم پا است که از چوب و چرم ساخته شده و قدمت آن بین 2700 تا 3000 سال پیش است که اولین پروتز عملی شناخته شده است که می‌تواند خم شود.

در حال حاضر، پروتزها رایج‌تر و متنوع‌تر از گذشته شده‌اند. اکنون پیشرفت‌های فناوری طیف گسترده‌ای از گزینه‌ها را به افراد ارائه می‌دهند که عملکرد و ظاهر طبیعی اندام را از نزدیک تقلید می‌کنند.

دستگاه‌های پزشکی پوشیدنی که امکان نظارت مستمر را فراهم می‌کنند، یک پیشرفت فناوری جدیدتر هستند. آنها شامل دستگاه‌هایی هستند که قادر به نظارت بر قلب برای تشخیص زودهنگام بیماری‌های قلبی و مداخله زودهنگام به‌منظور جلوگیری از عوارض هستند.

ساعت‌های هوشمند با ویژگی‌های ردیابی سلامت، داده‌های بی‌درنگی درباره علائم حیاتی، فعالیت بدنی و الگوهای خواب ارائه می‌کنند. ادغام حسگرها و اتصال (IoT) در این دستگاه‌ها نظارت از راه دور بیمار را تسهیل می‌کند و متخصصان را قادر می‌سازد تا مداخلات به موقع انجام دهند.

4. ابر داده، اینترنت اشیا، هوش مصنوعی و …

از مهندسی برای ادغام داده‌های بزرگ، اینترنت اشیا و هوش مصنوعی (AI) در دستگاه‌های مختلف مراقبت‌های درمانی، بهبود دسترسی، شخصی‌سازی و کارایی استفاده می‌شود.

دسترسی به پزشکی از راه دور

پزشکی از راه دور با تسهیل مشاوره از راه دور و نظارت، صرف نظر از محدودیت‌های جغرافیایی، به رفع موانع مراقبت‌های درمانی کمک می‌کند.

ابر داده با تجزیه و تحلیل مجموعه داده‌ها برای مناسب‌سازی درمان‌ها، پیش‌بینی بیماری‌ها در افراد و بهینه‌سازی ارائه مراقبت‌های درمانی، باعث پیشرفت در پزشکی شخصی‌سازی شده می‌شود.

درمان‌های شخصی‌سازی شده می‌تواند با ارائه درمان‌های هدفمند و اقدامات پیشگیرانه، خرید دارو را نیز مقرون‌به‌صرفه‌تر کند.

محیط‌های هوشمند مراقبت‌های درمانی

دستگاه‌های مجهز به اینترنت اشیا می‌توانند محیط‌های مراقبت‌ درمانی هوشمند ایجاد کنند و با این کار مراقبت از بیمار و مدیریت تسهیلات را بهبود بخشند. دستگاه‌های متصل که توسط ابر داده تغذیه می‌شوند، می‌توانند عملیات را ساده‌تر کنند و از اکوسیستم مراقبت‌های درمانی پاسخگوتر و کارآمدتر اطمینان حاصل کنند.

بهینه‌سازی سیستم‌های مراقبت‌های درمانی به رهبری مهندسان متخصص، می‌تواند به اصلاح فرآیندها برای درمان موثرتر بیمار و کاهش هزینه‌ها کمک کند.

5. چاپ سه‌بعدی در پزشکی

چاپ سه بعدی یا تولید افزودنی می‌تواند چشم‌انداز پزشکی را با ارائه سفارشی‌سازی و نوآوری بیشتر، متحول کند. این فناوری در حال حاضر منجر به ایجاد ایمپلنت‌ها، پروتزها و اندام‌های سفارشی متناسب با هر بیمار می‌شود.

در حوزه پزشکی احیا کننده، از چاپ سه‌بعدی برای ساخت داربست‌هایی استفاده می‌شود که از بازسازی بافت پشتیبانی می‌کنند که پتانسیل زیادی برای توسعه اندام‌های مصنوعی و جراحی‌های ترمیمی دارد.

علاوه بر این، چاپ سه‌بعدی نمونه‌سازی سریع برای برنامه‌ریزی جراحی را تسهیل می‌کند و به جراحان اجازه می‌دهد تا روش‌های پیچیده را بر روی نمونه‌های آناتومیکی دقیق انجام دهند و به افزایش دقت و کاهش زمان جراحی کمک می‌کند.

همچنین آموزش پزشکی با چاپ سه‌بعدی نمونه‌های آناتومیکی بسیار دقیق، یادگیری عملی برای دانشجویان و متخصصان به ارمغان می‌آورد.

6. سیستم‌های دارورسانی

سیستم های دارورسانی که از مواد در مقیاس نانو استفاده می کنند، مراقبت‌های درمانی را متحول می‌کنند. زمینه نانوپزشکی به سرعت در حال تکامل می‌تواند برای ارائه عوامل درمانی با دقت مکان خاص و هدف گرا مورد استفاده قرار گیرد.

نانوپزشکی می‌تواند در حوزه‌های مختلف درمانی از جمله شیمی‌درمانی و ایمونوتراپی استفاده شود.

یکی از نمونه‌های نانوپزشکی، لیپوزومال دوکسوروبیسین است که یک داروی شیمی‌درمانی محصور در وزیکول‌های مبتنی بر لیپید است. این نانوحامل‌ها، تحویل هدفمند به سلول‌های سرطانی را امکان‌پذیر می‌کنند و کارایی درمان را بهبود می‌بخشند و در عین حال عوارض جانبی را بر بافت‌های سالم به حداقل می‌رسانند.

استفاده از نانوحامل‌هایی مانند لیپوزوم‌ها نمونه‌ای از پتانسیل نانوپزشکی برای متحول کردن تحویل دارو، ارائه درمان‌های مؤثرتر و هدفمندتر با عوارض جانبی کمتر است.

7. گیمیفیکیشن در مراقبت‌های درمانی

گیمیفیکیشن به بیان ساده یعنی در قالب بازی مطلبی را آموزش دادن.

گیمیفیکیشن در مراقبت‌های درمانی به‌منظور بهبود مشارکت بیمار و تجارب کلی مراقبت‌های درمانی پدیدار شده است.

در حال حاضر در فیزیوتراپی از گیمیفیکیشن برای ارائه یادآورهای به موقع و تسهیل ارتباط با فیزیوتراپیست‌ها استفاده می‌شود.

پزشکان نیز ممکن است از گیمیفیکیشن سود ببرند که ردیابی بیمار و پیش‌بینی ریسک را ممکن می‌سازد. بینش‌های به دست آمده از تعامل کاربر در برنامه‌های مراقبت درمانی بازی‌سازی شده، منبع ارزشمندی برای پزشکان، شناسایی نیازهای مشتری، درک روندها، و بهبود مستمر است.

همچنین از گیمیفیکیشن در آموزش پزشکی با استفاده از طراحی بازی‌های ویدیویی برای توسعه تخصص در متخصصان، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از طریق بازی‌های شبیه‌سازی فوق‌العاده واقعی، این رویکرد نوآورانه به آموزش پزشکان در روش‌هایی مانند اولتراسوند کمک می‌کند.