تاریخچه کاربرد الکترونیک در علم پزشکی

● تاریخچه
کـــامپیـــوتر یا دستگــاهی که بوسیله آن محـــاسبه عــددی را می توان انجــام داد برای دو هـــدف عمــده کاربرد پیـــدا کرده اســـت یـــکی به جهت انجـــام محـــاسبات پیچیــده بــا سهـــولــت و یکـــی جهت دستیابی و ارزیــابــی اطـــلاعــات زیــاد و پیچـــیده .
چینـــی ها ی قــدیم چـــرتکــه را کـــه با حرکت دادن دانــه هایی ( Beads ) در خطــوط ( ســـیم های ) موازی است درست کردند و بعــدها لغــت محاسبه کردن ( Calculte ) از لـــغت Calculi کـــه در واقـــع همــان لاتیـن لغت دانه ها یا Beads است بدست آمد .
در ســــال ۱۶۴۲ ، پـــاسکال ریاضی دان طراحــی ماشینـــی را کـــرد که بطور اتوماتیک با استفــــاده از تعـــدادی چرخ که در مکانهای ده گانه ( ده مرحله ای ) قرار می گیرند و موقـــعیت آنها در یک پنجره بعنوان عدد محاسبــه شده و نشان داده می شد. دیگران بعـــدا" تغییراتـــی درایــن ماشیــن در جهت بکــار بــردن ضــرب و تقـــسیم ایجـاد کردند .
در ۱۸۰۱ ، Jacquard فرانسوی ماشین بافندگــی را طــراحی کــرد که بـــا استفــاده از یکی ســـری کارد که سوراخهایی با شکلهای مختلف روی آن تعبیه شده بود می توانست شکل و الگوی ( نقشه ) بافندگی را تعیین کند . در ۲۰ سال بعد Charles Babbage انگلیســـی از ایده کارت های سوراخ دار در ذخیره و ایجاد دستور العمل های مربوط به ماشـــین حساب و محاسبه جداول کشتیرانی استفـــاده کرد و در واقـــع او بعنـــوان کســـی که اســـاس کا مپیـــوتر را بـــرنامـــه ریزی کــرد شنـــاختــه می شـــود .
در ۱۸۸۰ Census ، Herman Hollerith & و Powers امریکائی یک ماشین شمارش و کـــا مپیــــوتری که با کارت های ســـوراخ دار ( Punch Card ) کار میکرد را طراحی کردنــــد کـــه توســـط سیستمهای که از سوراخ ها عبـــور کـــرده وضـــمن تماس با جیـــوه و سپس ثبت اطلاعات رو ی صفحه نمایـــش را انجـام می داد . Hollerith سپـس اختراع را ثبت و یک شـرکت ( Computer Tabulating Recording Company ) را تشکیـــل داد که در ســـال ۱۹۲۴ تغییــر نام داد وبـــه IBM مشهـــور شد. در ۱۹۴۴ ، IBM ، Marki ماشیـــن کامپیوتر الکترونیکی ( ENIAC ) که سرعت بالا داشت ساخته شد کــه محـــاسبات ۲۰ ساعتـــی کامپیوتر های قـــبلی را که برای محاسبات در زمان جنگ جهانی II ساختـــه شـــده بود در ۳۰ ثانیه انجــام می داد در این راستا ، تولید کنندگان ENIAC کامپیوتر دیگری ساختند ( UNIVAC ) که توان ذخیره دستور العمل های خود را نیز داشت . ( Universal Automatic Compution ) این کامپیوترها از ۱۸۰۰۰ تیوب خلاء که بسیار بزرگ بود ساختـــه شـــده بـــود و در ضمن صرف برق زیــاد ، حـــرارت زیـــادی ایجاد و در نتیجه خیـــلی قــابل استفــاده نبـــود .
مـــشکل توسعــه کامپیوتر با اختراع ترانزیستور ( آمپلی فایر کـوچک نیمه هادی Solid- State ) در سال ۱۹۷۴ حـل شد ایــــن اختراع باعــث ســاخت کامپیــوتر دیجیتال شد که بطور دیــجیتال اطلاعــات و دستـــورالعمــل را ذخیره و استفـــاده کنـــند و تنهـــا مشکل آن تعداد زیـــاد تــرانزیستـــورها و مــداراتی بــود که جـــهت ســـاخت کامپیـــوترلازم بود . با ساخت ( IC ) Integrated Circuit ، مشکل اندازه کامپیوترها به تدریج حل شد و ساخت کامـــپیوتر های مینی امکـــان پذیر شـــد که با رشد LSI ( ۱۰ هزار تا ۲۰ هزار ترانزیستور ) و VLSI ( Very LargeScale Integrated Circuit ) (تا یک میلیون ترانـــزیستور کــه تمام مدارک و ترانزیستــورهای ضروری در یک چیپ سیلیکون کوچک قرار می گرفت) ، در جهت ســـاخت Microcomputer و PC های معمولی بـــا CPU های کوچک گسترش یافت و این در واقــع تا اواخـــر دهه ۱۹۷۰ به حد قابل قـــبولی رسید . تا سال ۱۹۷۰ استفاده کنندگان کامپیـــوتر می بایست با زبان بــرنامه نـــویسی آشنایی داشته باشند تا از کامپیوتر استفـــاده کنــند و فقط سازمانهای بزرگ حکـــومتی و بانکها امکان تهیه کامپیوتر را داشـــتند . در حالی که تا سال ۱۹۸۰ کامپیوترهای کوچک با قـــدرت بالا که بسیار راحت قـــابل استفاده و بهره برداری بودند ســـاخته شــد و در واقـــع یک کامپیوتر شخصی ( مکرو کامپیوتر ) که ساخته شد دهها برابر مشخصات بهتـری نسبت به Mainframe های سالـــهای قبـــل از آن داشت . آنچه از آن به بـــعد بدست آمد ، قدرت و سرعت و حافظه بالاتر بود که با رشد سخت افزار و همچنین توسعه نــرم افـــزارهای جدید ، کامپیوترهائی طراحی شــد که امکان محاسبات ، آنالیز اطلاعات ، ذخیره اطلاعات و انواع کارهای گرافـــیکی و طـــراحی و بـــرنامه ریزی را فراهم آورد .بعنوان مقایسه از اولین سری هایIBM ، (IBM ۳۶۰) که کوچکترین مدل آن مــدل ۳۰ بــود حافظه ، غیر قابل توسعه ۶۴k داشت که با سرعتی برابر ۱۰۰ هزار دستور العمل در ثانیه ، قیمتی حدود ۲۰۰۰۰۰ $ داشت و بــا چنـــد تن وزن تجهیزات اتاق کاملی با تهویه هـــوای خـــاص نیاز داشت . در حالی که فقط در سال ۱۹۸۶ IBM - PC با قیمتی کـــمتر از ۱۰۰۰ $ و اندازه یک تلویزیون ، حافظه های ۱۲۸k و قابل توسعه و سرعتـــی برابــر ۳۰۰۰۰۰ دستـــورالعمل در ثانیه را داشــت و هم اکنــون PC های کوچـک با حـــافظه هایی بیش از ۶۴M مگابایت سرعتی بیشتر از چنـــد میلیـــون دستورالعمل در ثانیه را داراست . با توسعه کامپیوتر ، این وسیله بطـــورمعجزه آســـا دربسیــــاری از امور زنــــدگی مورد استفـــاده قـــرار می گیرد بعنــوان مثال در علوم ، کامپیوتر ، اندازه و آنالیــز دقیــق پـــدیـده ها را از قبیــل موقعیت و ســـرعت و جهت یک سفیـــنه فضایی را بعهده گــرفتــه و مشکلات ریاضی پیچیده را حل می کنــد . در بازرگانی ، ثبت و پردازش اطلاعات مــربــوط به خــرید ، پرداخت و هزینه ، بانک و صـــورتحساب ، و غیـــره را انجـــام می دهد . در صنعت ، کنترل و نمایش فعالیت کارخانجـــات را انجام می دهد . در امور حکومتــی ، آمار و آنالیز اطلاعات اقتصادی را بعهده دارد و در پزشکی کنترل و جمع آوری اطلاعــات کلینیکی از بدن بیمار توسط سنسورهای مخصــوص و نمایش آنهـــا را انجام میــدهد . در تشخیص پزشکی ، تصمیم گیری تشخیص ، تصـــویر بــرداری در پزشکــی ، انجـــام و آنالیــــز روشهای آزمایشگاهها ، درمـــان با اشعه و لیزر و پرتوهای دیگر ، بازیابی و کنترل کارکرد بافتهای مختلف بخصـــوص در افراد فلـــج و ناقـــص و بالاخره در تشخیـــص اتوماتیک و هوش مصنوعی و دیگــر زمینــه هایی کـــه بحـــث خواهــد شد نیــز بهـــر ه برداری مــی شــود .
کاربــرد کامپیــوتر در پزشکی با هدف اصلی پـــردازش و آنالیـــز اطلاعات پزشکی و ارتبـــاطات بیـــن این اطلاعات و استفاده کننـــدگان مربوطه است که این اطلاعات بر اســـاس دانش و تجربه حاصل از عملکرد سیستم های مختلـــف در پــزشکی و بهداشت می بـــاشد بطــور کلی ارتباط کامپیوتر با پزشکــی را میتوان در ۶ سطح و یا کاربرد مخـــتلف تقــــسیم بنـــدی کـــرد.
۱) ثـــبت اطـــلاعات و ارتبــاطات مربوط به آن ( Communication and Recording )
ایـــن کاربرد شامل مواردی مثل گرفتن و نمـــایش علائـــم بیولژیک و حیاتی روی مونیتــور یک بخش مراقبتهای ویژه ، ارتبــاط بین ترمینــالهای یک شبکه کامپیوتر در بیمـــارستان و انتقــال اطلاعات از مثلا" آزمایشگاه به بخش ویا فرستادن پیام های الکترونیکی بین بخشها و مراکز مختلف بیمــارستـــان اســـت .
۲) ذخیــره و بازیابی اطلاعات در بانک اطلاعاتی ( Storage & retrieval of data bases )
شــامل سیستـــم ثبـــت و ذخیــره اطلاعات بیمار و کامپیوتر ، امـــور مـــربـــوط بـــه پـــذیـــرش و تــرخیص و محاسبه مخارج پرونـــده بیمــار و حتی ذخیره اطلاعات مربوط
به آزمایشـــات رادیوبیـولژی ، وضعـــیت بیمـار و گزارشـــات بیـــمار در کا مپیــوتر می بـاشـد .
۳) محــــاسبـــه و کنتـــرل اتـــــومــــاتیــــک (Computation & Automation )
در حـــال حـــاضر اکثـــر دستگاههای پزشکی مثل ECG, EEG, NM, CT بــه کامپیوتر یا میکروپروســـسور وصـــل هستند که در واقع کنتـــرل و کارکرد آنها را انجام داده و کنترل کیــــفی لازم در جهت بهبـــود کیفیت نتایج حـــاصــل را بطـــور اتوماتیک انجام داده و گـــزارش مـــی نمـــایــد .
۴) شنــــاســـایـــــی و تشخـیـــص( Recognition & diagnosis )
ایــن کاربـــرد شـــامـــل مـــدلهـــای تشخیصــی با استفـــاده از روشهای مختلف تصمیم گــیری تخمیــــنی و سیستـــم های Expert میبــاشـــد . این مدلـــها بر اســـاس دانـــش و تجـــربیات مخـــتلف از سیستـــم مورد نظـــر کـــه پیشـــاپیـــش ایـــن اطـــلاعــات بــه کامپیــوتر داده می شود و مــدل یا سیستـــم مـــورد نظـــر با آن اطلاعات و یـــا مــدل قبــلی مقـــایســه و ارزیــابی میــگرد د و در نتیجــه تفـــاوت و یا تشخیص نــوع تغییــــرات حاصــل در مــدل مورد مطالعـــه را نسبـــت بــه مــدل طبیـــعی نشــان مــی دهـد .
مـــواردی مثل شنـــاسایــــی الگـــوهای مختـــلف د رتصـــاویر پزشکی ، تشخیص اتوماتیـــک بیمــاریـــها از روی سیگنــال ECG ، دسته بندی و شناخت سلول های مختلــف خـــونــی توســط کامپیـــوتــر از انــــواع دیگــر ایـــن گــروه هستـــند .
۵) درمان و کنترل ( Therapy & Control )
کنترل میزان مایعات و مواد خونی در یک بخش مراقبتهای ویژه که توسط کامپیوتر بطور اتوماتیک انجام شود این امکان را فراهم می سازد تا مواد خونی به طور دائم تست و تزریق مداوم دارو در جهت کنترل سطح لازم آنها صورت گیرد .
۶) تحقیقات و مدلسازی ( Research & modelling )
در این راستا ، انواع پدیده های فیزیولژیک بدن انسان و یا کارکرد بافتهای مختلف و یا عملکرد دستگاههای مختلف در رابطه ب بدن انسان و در نتیجه بررسی عوامل مختلف فیزیکی بر آنها بصورت مدلهای کامپیوتری ( ریاضی ، گرافیک ، مکانیکی ) در می آید . به عنوان مثال فیزیولژیکی سیستم قلبی وعروقی و عوامل مکانیکی مثل فشار ، جریان خون ، حجم و عوامل الکتریکی مثل سیگنالهای ECG بصورت یک مدل بازسازی می شود .
در بهداشت نیز مدلهایی جهت بررسی بیماریها و اثرات متقابل عوامل گوناگون و رفتار عوامل بیماریزا طراحی می شود . در رادیوتراپی پدیده تششعات سرطان کش وبرخورد آن با سلولهای سرطانی و عوامل مختلف فیزیکی مؤثر در آن نیز بصورت مدلی شبیه سازی می شود تا اثرات عوامل مختلف را قبل از اعمال روی بیماری بررسی و تست کنند .
تمام استفاده های فوق با کمک روشهای مختلف کامپیوتر و ارتباطات مربوط به آن شامل گرفتن و ثبت اطلاعات ، ذخیره آن ، بازیابی آن ، پردازش و آنالیز اطلاعات ، انتقال اطلاعات و در انتها نمایش اطلاعات بدست می آید .

منبع : شهر سی دی