تکنولوژی های پیشرفته پزشکی

تکنولوژی های نوین پزشکی کاربرد علوم جدید پزشکی در تولید علوم بنیادی، کاربردی و فناوریهای پیشرفته در زمینه علوم پزشکی و حوزه سلامت به منظور توسعه فناوری های نوین بین رشته ای با هدف ارتقاء سطح سلامت مردم است.

تکنولوژیهای نوین پزشکی از طریق برقراری ارتباط نزدیک بین متخصصان رشته های علوم پایه (مانند فیزیولوژی، بیوشیمی، ژنتیک، میکروب شناسی ویروس شناسی، ایمنی شناسی، شیمی، فیزیک و… )، علوم مهندسی (کامپیوتر، الکترونیک، مکانیک و بیومواد، مهندسی پزشکی و …) با یکدیگر و خصوصا با متخصصان بالینی، نقش مهمی در خصوص تشخیص زودهنگام ، درمان بیماریهای و در نهایت ارتقای سلامت دارد.

تکنولوژیهای نوین پزشکی شامل رشته های نانوفناوری پزشکی، علوم اعصاب، مهندسی بافت و طب بازساختی، هوش مصنوعی، پزشکی مولکولی و تصویر برداری مولکولی، بیوتکنولوژی و … است.

پزشکی بازساختی و مهندسی بافت:

پزشکی بازساختی شاخه‌ای از علم نوین پزشکی است که به عنوان پزشکی اینده از آن یاد می شود. کمتر از 20 سال است که مفهوم پزشکی بازساختی وارد حیطه پزشکی شده و به یکی از حوزه‌های مورد علاقه دانشگاه‌ها، مراکز پژوهشی و شرکت‌های بیوتکنولوژی و دارویی تبدیل شده است. پزشکی بازساختی به دنبال یافتن شیوه‌های نوین پیشگیری، تشخیص و درمان بیماری‌هاست تا بتوان از پزشکی سنتی که حول محور تشخیص و درمان با داروهای شیمیایی و تا حدی بیوتکنولوژیکی کار می‌کند به سمت پزشکی فرد محور و حتی پزشکی دقیق حرکت نمود. هدف آن ترمیم و احیا بافت یا اندام آسیب دیده یا از دست رفته می‌باشد که باتوجه به نوع رویکرد و روش درمانی به انواع گوناگونی شاخه بندی می‌گردد: سلول درمانی، درمان با استفاده از سلول‌های خود بیمار، درمان با استفاده از سلول های غیر خودی، درمان با استفاده از فاکتورهای رشد، استفاده از پروتین های نوترکیب، استفاده از مولکولهای کوچک، ژن درمانی و مهندسی بافت می باشد.

مهندسی بافت به عنوان بخشی از دانش زیست فناوری به طور عام به معنی توسعه و تغییر در زمینه رشد آزمایشگاهی مولکول ها و سلول ها در بافت یا عضو برای جایگزینی یا ترمیم قسمت آسیب دیده بدن است. هدف اصلی مهندسی بافت و پزشکی بازساختی توسعه جایگزین­های زیستی به منظور بازسازی، حفظ و یا بهبود بافت آسیب دیده و عملکرد اندام است. اجزای تشکیل دهنده مهندسی بافت را میتوان به سه گروه تقسیم کرد:

الف) ماتریس طبیعی بدون سلول یا داربستهای مهندسی شده

ب) عوامل رشد مورد نیاز بافت

ج) سلول های بافت مورد نظر

علم مهندسی بافت به منظور برطرف کردن مشکل کمبود اعضا برای پیوند در محل آسیب به وجود آمد هدف این علم ساخت بافت های عملکردی با کمک مواد مصنوعی، سلولهای جداسازی شده از بدن بیمار و مولکولهای زیستی است. در مهندسی بافت به طراحی داربست ها و کنترل شرایط محیطی مانند حضور فاکتورهای رشد پرداخته می شود به طوری که بهترین شرایط برای ادامه حیات سلولها و هدایت رشد و تکثیر آنها ایجاد گردد در نتیجه سلولها ترشح ماتریکس خارج سلولی را آغاز نموده و بافت جدید را جایگزین می کنند

نانوفناوری پزشکی:

نانوفناوری پزشکی، کاربرد نانو فناوری در پزشکی است. نانوفناوری علم دست ورزی در مقیاس اتمی است بطوریکه خواص تغییر می کند. از این تغییر خواص در پزشکی استفاده های زیادی می شود.

نانوفناوری پزشکی کاربردهای زیادی در تشخیص زودهنگام و اسکرین کردن بیماریها، ردیابی و درمان بیماریها دارد. همچنین کاربرد زیادی در تجهیزات پزشکی، کیتهای تشخیصی دارد.

تشخیص زودهنگام بیماریها نقش مهمی در جلوگیری مرگ و میر دارد. تصویربرداری های دقیق با کمک نانوذرات، کیتهای تشخیصی، سنسورها و نانوسنورها، میکروفلوئیدیک، تکنولوژیهای MEMS  و  NEMS  و …. نقش بسزایی در تشخیص زودهنگام و غیر تهاجمی دارد.

یکی از مشکلات دارورسانی، مشکلات فارماسیوتیکال، مشکل حلالیت بسیاری از داروها و خصوصا غیر هدفمند بودن آنها است. به کمک این علم می توان ضمن رفع ضعف فارماسیوتیکال داروها، داروها را به صورت هدفمند، با اثر بخشی بالاتر و کاهش قابل توجه اثرات جانبی به بافت مورد نظر رسانید. امروزه نانوتکنولوژی اهمیت زیادی در دارورسانی به بافتهای مختلف از جمله مغز و سیستم عصبی، چشم، دستگاه تنفسی و… پیدا کرده و در درمان بیماریهای صبع العلاج مانند انواع سرطانها تقش کلیدی دارد.

نانوفناوری پزشکی نیز علمی بین رشته است تخصص های درگیر در آن فیزیک، شیمی و علوم مهندسی، فارماکوژنیتک و فارماکولوژی، داروسازی، تکنولوژی اطلاعات، تصویر برداری مولکولی، اقتصاد، پزشکی مولکولی، مهندسی بافت و طب بازساختی، اقتصاد و… می باشد.

نوروساینس:

امروزه نوروساینس جای خود را در بین علوم نوین باز نموده و در آینده بسیاری از اکتشافات و رمزگشایی‌های دنیا با عنوان علوم اعصاب یا نوروساینس به چشم می‌خورند. هر روز حجم زیادی تحقیق و پژوهش در زمینه‌ی علوم اعصاب درحال انجام است که این موضوع را تبدیل به یک موضوع بسیار داغ در این روز‌های می‌کند.

نوروساینس شامل علوم مختلفی مانند فیزیولوژی، آناتومی، زیست‌شناسی سلولی، زیست‌شناسی رشد، سلول‌شناسی، مدلسازی ریاضی و مدلسازی محاسباتی، پردازش سیگنال‌های زیستی و روان‌شناسی است. با کمک این علوم عمل‌کرد نورون‌های عصبی و ویژگی‌های بارز مدارهای عصبی در موجودات هوشمند را بررسی می شوند. «چالش‌ نهایی» علوم زیستی در مطالعه و درک یادگیری، حافظه، رفتارشناسی، ادراک و هوشیاری موجودات زنده است که همه در حوزه‌ها نوروساینس است.

مغز انسان شامل حدود ۱۰۰ میلیارد نورون عصبی است که همه‌ی آن‌ها در حال استفاده‌اند. این مقدار بیش‌تر از همه‌ی ستارگان کهکشانی است که در آن زندگی می‌کنیم!  اگر همه‌ی آن نورون‌های یک شخص را پشت سر هم قرار داده شوند دو بار دور کرده‌ی زمین را با آن‌ها گشت زد. آیا دنبال شگفتی بالاتر از این هستید؟! هر نورون خود می‌تواند با ۱۰ هزار نورون دیگر به صورت مستقیم اتصال برقرار کند. این ویژگی نورون‌ها به ما حدود ۱۰۰ تیریلیون اتصالات عصبی را نتیجه می‌دهد. با این اوصاف گرچه توان محاسباتی و هوشمندی کامپیوترها با سرعت رو به است، اما در مقابل ماده‌ی خاکستری مغزمان هنوز هم قطره ای در برابر دریاست.

فناوری‌های امروز دنیا که به کمک علوم اعصاب می‌آیند بیش‌تر شبیه داستان‌های علمی‌ تخیلی هستند؛ فناوری‌هایی مانند جراحی‌های عمیق مغزی توسط لیزر و یا optogenetic که سلول‌های مشخص ژنتیکی را توسط سیگنال‌های نوری کنترل می‌کنند. هم‌چنین به تازگی فناوری رابط مغز و رایانه یا BCI به وجود آمده که با اتصال مغز انسان به رایانه‌های پیشرفته می‌تواند بسیاری از اختلالات مغزی انسان را بهبود دهد.

هوش مصنوعی:

هنوز هم بسیاری از افراد با شنیدن واژه هوش مصنوعی به ربات ها فکر می کنند و تصور می کنند که منظور از هوش مصنوعی همان ربات های بی احساسی هستند که برای انجام راحت تر کارها طراحی شده‌اند و قرار است در آینده جای انسان ها را بگیرند. هوش مصنوعی در واقع تکنولوژی است که به نحوی قابلیت تفکر دارد. البته این قابلیت تفکر با چیزی که ما به عنوان تفکر انسانی می‌شناسیم تا حد زیادی تفاوت دارد، اما در حقیقت سعی دارد تا از آن تقلید کند .طی دهه های گذشته هوش مصنوعی نقش مهم و رو به رشدی در جهان داشته است. هوش مصنوعی، شاخه ای از علوم کامپیوتر است که در آن به ساخت ماشین های هوشمند پرداخته می شود. در این حوزه تلاش بر این است که این ماشین ها مانند انسان ها عمل کرده. هوش مصنوعی و فناوری های مرتبط با آن به طور فزاینده ای در جنبه های مختلف زندگی رواج پیدا کرده اند و در سال های اخیر این شاخه وارد حوزه سلامت و بهداشت شده است و ویژگی های مختلفی را نظیر مشخصات بیماران و نتایج پزشکی در حوزه سلامت را از داده ها استخراج می کنند و سپس با استفاده از الگوریتم ها و نرم افزارهای پیچیده این داده ها را مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهند.

هوش مصنوعی برای اهداف درمانی و پژوهشی مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد از جمله:

پزشکی مولکولی:

پزشکی مولکولی شاخه‌ وسیعی از دانش پزشکی است که علوم پایه و پزشکی را در جهت شناسایی اساس مولکولی و خطاهای ژنتیکی بیماریها به منظور یافتن راههای پیشگیری، تشخیص و مداخله‌های مولکولی برای اصلاح بیماریها به کار می‌گیرد. در سالیان گذشته با تحول گسترده در روشهای تحقیق و شناخت مکانیسم های سلولی و مولکولی و ناموفق بودن برخی از روشهای درمانی، لزوم ارزیابی روند بیماریها و درمان آن از دیدگاه مولکولی پدید آمد. با این دیدگاه  تخصصی جدید بنام پزشکی مولکولی متولد شده است که ارتباط بین علوم پایه و علوم بالینی را ایجاد کند.  هدف این علم استفاده از دانش بیو لوژی سلولی و مولکولی برای شناخت اساس مولکولی بیماریها و یافتن امکان پیشگیری، تشخیص و درمان بیماریها می باشد. پزشکی مولکولی با بهره گیری از پيشرفت های سريع  علوم پزشکی و علوم پايه دارای حوزه فعالیت گسترده می باشد که این رشته را از سایر رشته ها متمایز می سازد. متخصصان پزشکی مولکولی با بهره گیری از تجربیات خود با تلفیق علوم پایه و علوم بالینی  در تلاشند تا با استفاده از نتایج تحقیقات علوم پایه باعث ارتقا سلامت در جامعه شوند.

چشم‌انداز پزشکی مولکولی به نقش پزشکی فردی بر پایه تشخیص و درمان مؤثر در هر فرد تاکید دارد. در سال ۱۹۴۹، لینوس پاولینگ و هاروی ایتانو پس از انتشار مقاله‌ای در نشریه ساینس، از کشف یک بیماری مولکولی با نام سیکل سل آنمیا خبر دادند و بدین ترتیب دانش جدیدی را در بررسی ساختار و متابولیسم بیماری‌ها در مقیاس مولکولی ایجاد نمودند.

رفرنس:

https://www.forbes.com/sites/williamhaseltine/2021/07/13/the-dawn-of-a-new-era-of-regenerative-medicine-tissue-engineering-comes-of-age/?sh=3d3a4efd7d11

Berthiaume, François, Timothy J. Maguire, and Martin L. Yarmush. “Tissue engineering and regenerative medicine: history, progress, and challenges.” Annual review of chemical and biomolecular engineering 2 (2011): 403-430.

علی اکبری قویمی، س.، و صولتی هشجین، م.، و ابراهیم زاده، م. (1390). آشنایی با مهندسی بافت. مجله جراحی استخوان و مفاصل ایران, 9(4 (مسلسل 37)), 185-190. https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?id=177931

https://nanoscitec.com/author/webneto/page/9/

تعریف هوش مصنوعی و کاربردهای آن در کسب کارهای ایرانی + ویدئو

https://www.irna.ir/news/82683197/%D8%B1%D8%A7%D9%87

https://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%BE%D8%B2%D8%B4%DA%A9%DB%8C_%D9%85%D9%88%D9%84%DA%A9%D9%88%D9%84%DB%8C