البرمجة المستخدمة في الأجهزة الطبية

مقدمة...

لأن الكثير من عالمنا مؤتمت ويحتاج البشر إلى أن يكونوا قادرين على التحكم في الآلات ونظرًا لأن أجهزة الحاسوب والآلات قادرة على القيام بالأشياء بكفاءة ودقة يتم استخدام البرمجة لتسخير قوة الحوسبة هذه في الأجهزة الطبية وينقسم استخدام البرمجة في الأجهزة الطبية إلى برمجة الأنظمة المدمجة وبرمجة الذكاء الاصطناعي.

برمجة الأنظمة المدمجة 

·يدمج ما بين وحدة المعالجة المركزية (CPU) وذاكرة الحاسوب(RAM)

·بالإضافة لوحدات الإدخال والإخراج الطرفية التي تملك وظيفة محددةبنظام ميكانيكي أو كهربائي أكبر ويكون النظام المدمج جزءاً منالجهاز الكامل الذي يتضمن عادة أجهزة كهربائية أو إلكترونية وأجزاءميكانيكية

·ومن تطبيقاته الأطراف الصناعية وأيضا مراقبة العلامات الحيوية مثل الجلوكوز والضغط وتسمح للأطباء بمراقبة صحة المرضى عن بعد.

كيف يتم برمجتها؟

تتطلب الأنظمة المدمجة، التي تختلف اختلافا كبيرا عن البرامج العامة المعتمدة على الحاسوب، ومن أشهر هذا اللغات هي: لغة C, C++, لغة جافا وC#

بالنظر إلى هذه اللغات قد تكون عملية البرمجة معقدة بالنسبة للأجهزة الكبيرة لذلك تستخدم لغات عالية المستوى مثل Pythonوالتي تحتوي على الكثير من مكاتب للتسهيل العمل البرمجي خصوصا على الاختصاصات الأخرى التي تعتبر غير معنية بعلوم الحاسوب بشكل خاص مثل علم الأحياء وغيرها من العلوم الأخرى. لذلك عادة ما تستخدم Python مع MATLAB لبرمجة الأجهزة الإلكترونية المعقدة وهو برنامج لتحليل البيانات والتصميم والمحاكاة، يستخدم في مجال الصور الإشعاعية.

ما هي أبسط الأنظمة المدمجة؟

هما لوحتان شائعتان جدا Raspberry PiوArduino، يهدف Arduino إلى البرمجة السريعة والنماذج الأولية للدوائر ويعمل Raspberry Pi كأداة تعليمية لبرمجة الحاسوب وكل لوحة لهامزاياها وعيوبها.

برمجة الذكاء الاصطناعي 

·هو سلوك وخصائص معينة تتسم بها البرامج الحاسوبية، تجعلها تحاكي القدرات الذهنية البشرية وأنماط عملها.

·من أهم هذه الخاصيات القدرة على التعلم والاستنتاج ورد الفعل على أوضاع لم تبرمج في الآلة.

يقسم الاستخدام الحالي للذكاء الاصطناعي في المجال الطب إلى:

1- معالجة الصور الطبية (Medical Imaging Processing)

وهي التقنيات والعمليات المستخدمة للحصول على صور للجسم البشري (أو أجزاء منه) للأغراض التشخيصية، العلاجية أو البحثية وتعتبر بعض طرق القياس والتسجيل الفيزيولوجي نوعاً من التصوير الطبي حتى وإن كانت لا تنتج صوراً.

2-معالجة الإشارات الحيوية (Biosignals Processing)  

هي أي إشارة في الكائنات الحية التي يمكن قياسها ومراقبتها باستمرار وقد يشير إلى كل من الإشارات الكهربائية وغير الكهربائية يستخدم الذكاء الاصطناعي في هذا المجال للتخلص من التشويش في الإشارات ومعرفة دور كل اشارة ومن أشهر الأمثلة على هذا هي واجهة حاسوب الدماغ (Brain-computer interface)

3-معالجة البيانات الحيوية (Bioinformation)

هو تحليل المعلومات البيولوجية باستخدام الحاسوب والتقنيات الإحصائية وهو العلم الذي يسعى لاستخدام وتطوير قواعد البيانات والخوارزميات الحاسوبية لتوسيع وتعزيز الأبحاث البيولوجية وتعبر دراسة البروتينات من أهم معالجة البيانات مجالات فرع الحيوية لأغراض إنتاج الأدوية والعقاقير.

اللغات المستخدمة في برمجة الذكاء الاصطناعي

يمكن برمجة برامج الذكاء الاصطناعي بأي لغة، ولكن نظرا لصعوبة البرمجة مع اللغات منخفضة المستوى مثل (C/C++) يتم استخدام لغة برمجة بايثون وما تلاب بشكل كبير.

في الخاتمة..

 توضح أن هنالك الكثير من تطبيقات البرمجة في مجال الأجهزة الطبية لتزيد من الدقة والأخطاء التشخيصية بواسطة استخدام الذكاء الصناعي أو لتسهيل عملية مراجعة العلامات الحيوية وصرف العلاج بواسطة الأنظمة المدمجة في الختام أود أن استعرض أيضا أهم اللغات المستخدمة في مجال الهندسة الطبية بشكل عام وهي:

C/C++, JAVA/C#, Python & MATLAB, R Language for Data Science

بقلم عضو النادي/ حسين علي انصيران