ينتظر مجال الهندسة الطبية الحيوية مستقبلًا مثيرًا للمجال وباحثيه وطلابه.
قام IEEE، أكبر منظمة تقنية في العالم مكرسة لتقدم التكنولوجيا البشرية، وجمعية IEEE للهندسة في الطب والبيولوجيا (IEEE EMBS)، مؤخرًا بنشر ورقة بحثية توضح بالتفصيل مجال الهندسة الطبية بعنوان “التحديات الكبرى في واجهة الهندسة” والطب.” الورقة المنشورة في مجلة IEEE المفتوحة للهندسة في الطب والبيولوجيا (IEEE OJEMB)، كتبه مجموعة من 50 باحثًا مشهورًا من 34 جامعة مرموقة حول العالم، ويضع الأساس لجهد عالمي مشترك لتحقيق اختراقات في التكنولوجيا والطب.
ويمثل جامعة بيتسبرغ في ورقة الموقف سانجيف ج. شروف، العميد المؤقت لقسم الصلب الأمريكي في كلية سوانسون للهندسة؛ البروفيسور المتميز ورئيس قسم الهندسة الحيوية جيرالد إي. ماكغينيس؛ وأستاذ الطب.
وقال الدكتور “ما حققناه هنا سيكون بمثابة دليل لأبحاث مهمة لتغيير مشهد الطب في العقد المقبل”. مايكل ميلر، كبير مؤلفي الورقة وأستاذ ومدير قسم الهندسة الطبية بجامعة جونز. جامعة هوبكنز. “إن نتائج مجموعة العمل، مع فرص البحث والتدريب الكبيرة، من المتوقع أن يتردد صداها في الهندسة والطب لعقود قادمة.”
“منذ إنشاء قسم الهندسة الحيوية لدينا قبل 25 عامًا، شهدنا تقدمًا ثوريًا وتقنيات جديدة تم تطويرها من خلال التعاون بين كلية بيت سوانسون للهندسة، وكلية الطب، وكلية علوم الصحة وإعادة التأهيل، ومعهد ماكجوان للطب التجديدي، ومعهد الدماغ. ، والمركز الطبي بجامعة بيتسبرغ (UPMC)”. شروف. “يمر مجال الهندسة البيولوجية بمرحلة حرجة في تطوره، مع الحاجة إلى التفكير في الماضي وتحديد التحديات الفريدة التي ستستمر في تحسين الحالة الإنسانية، وستساعد هذه التحديات الجديدة، التي تم تطويرها من خلال النقاش العالمي، في توجيه تعليمنا التعليمي. والبرامج البحثية وإعداد الجيل القادم من المهندسين الحيويين.”
وكانت ورقة الموقف نتيجة مناقشة استمرت عامين، وبلغت ذروتها في ورشة عمل استمرت يومين نظمتها IEEE EMBS وقسم الهندسة الطبية في جامعة جونز هوبكنز وقسم الهندسة في جامعة كاليفورنيا سان دييغو. خلال ورشة العمل، حدد الباحثون خمسة تحديات طبية رئيسية لا يزال يتعين حلها، ولكن من خلال حلها باستخدام الأساليب المتقدمة للهندسة الطبية الحيوية، يمكنهم تحسين صحة الإنسان بشكل كبير. ومن خلال التركيز على هذه المجالات الخمسة، وضع الكونسورتيوم خارطة طريق للبحث والتمويل في المستقبل.
خمسة تحديات رئيسية تواجه الهندسة الميكانيكية
- الجمع بين الهندسة الدقيقة والطب الدقيق لتجسيد الصور الرمزية لعلم وظائف الأعضاء
في عصر رقمي متزايد، لدينا تكنولوجيا تجمع كميات كبيرة من البيانات حول المرضى، والتي يمكن للأطباء إضافتها أو حذفها منها. إن استخدام هذه البيانات لتطوير نماذج دقيقة للنشاط البدني، تسمى “الصور الرمزية” – والتي تأخذ في الاعتبار القياسات متعددة الوسائط والأمراض المصاحبة، والأدوية المصاحبة، والمخاطر والتكاليف المحتملة – يمكن أن تدمج بيانات كل مريض في الرعاية الشخصية والتشخيص والمخاطر. التشخيص والعلاج. ويمكن للتكنولوجيات المتقدمة، مثل أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء والتوائم الرقمية، أن توفر الأساس لحل هذا التحدي.
- متابعة هندسة الأنسجة والأعضاء التي تشتد الحاجة إليها من أجل صحة الإنسان
تدخل هندسة الأنسجة عصرًا حرجًا حيث يصبح إنشاء الأنسجة والأعضاء حسب الطلب، سواء كزراعة دائمة أو مؤقتة، حقيقة واقعة. ولرعاية نمو هذه العملية، هناك حاجة إلى تحقيق تقدم كبير في هندسة الخلايا الجذعية وإنتاجها – والتكنولوجيات ذات الصلة مثل تحرير الجينات. يمكن قريبًا بناء أنواع أخرى من أجهزة الخلايا الجذعية، مثل تقنية العضو على الرقاقة، باستخدام خلايا المريض الخاصة، ويمكنها تقديم تنبؤات شخصية وتكون بمثابة “صور رمزية”.
- يستخدم تحويل علم الأعصاب الذكاء الاصطناعي (AI) لهندسة أنظمة متقدمة للتفاعل الدماغي
باستخدام الذكاء الاصطناعي، يمكننا تحليل حالات الدماغ المختلفة باستخدام المواقف اليومية والأداء الواقعي لتحديد نشاط الدماغ المرضي بشكل مخفي. إن إنشاء التكنولوجيا التي تفعل ذلك يعد مهمة ضخمة، ولكنها مهمة مستمرة في الحدوث. يمكن للأطراف الاصطناعية للدماغ، التي تكمل الوظائف أو تستعيدها أو تزيدها، أن تخفف من عبء المرض الناجم عن الحالات العصبية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لنمذجة الذكاء الاصطناعي لتشريح الدماغ وعلم وظائف الأعضاء والسلوك، بالإضافة إلى تكامل العضويات العصبية، أن تكشف عن تعقيدات الدماغ وتقربنا من فهم هذه الأمراض وعلاجها.
- هندسة الجهاز المناعي للصحة والرفاهية
ومع تحسن فهم العلوم الأساسية التي تنظم جهاز المناعة، يمكننا استخدام جهاز المناعة لإعادة برمجة الخلايا البشرية كتقنية علاجية وطبية مهمة. يوفر استخدام العلاج المناعي في علاج السرطان دليلاً على تكامل المبادئ الهندسية والابتكارات في اللقاحات والجينوم والإبيجينوم وهندسة البروتين، فضلاً عن التقدم في تكنولوجيا الطب النانوي وعلم الجينوم الوظيفي وتنظيم النسخ الاصطناعي.
- التصميم والهندسة الوراثية للكائنات الحية والتعطيل الجيني
على الرغم من التقدم السريع في علم الجينوم على مدى العقود القليلة الماضية، لا تزال هناك عقبات أمام قدرتنا على هندسة الحمض النووي الجينومي. يمكن أن يساعدنا فهم مبادئ التصميم الوراثي البشري ووظيفته في إيجاد حلول لمجموعة واسعة من الأمراض التي تتضمن هندسة وظائف جديدة في الخلايا البشرية، وتسخير الإبيجينوم والترانسكربتوم، وتطوير علاجات جديدة تعتمد على الخلايا. بالإضافة إلى ذلك، لا تزال هناك عقبات كبيرة في طرق توصيل الجينات في هندسة الجينات الحية، حيث نرى الهندسة الطبية الحيوية كجزء من الحل لهذه المشكلة.
“تمثل هذه الورقة معلما رئيسيا في تطوير الهندسة الطبية، والتي لا يمكن تحقيقها إلا من خلال التعاون الوثيق بدلا من عمل العديد من الأفراد المضللين”، قال عضو الكونسورتيوم الدكتور. متين أكاي، الرئيس المؤسس لقسم الهندسة الطبية بجامعة هيوستن وسفير IEEE EMBS. “نحن ملتزمون بشكل مشترك بتطوير التكنولوجيا التي تركز على المريض وكفاءة الرعاية الصحية وإمكانية الوصول إليها – والتي تمتد إلى ما هو أبعد من المؤسسات الأكاديمية – لرفع جودة الرعاية الصحية وخفض التكاليف وتحسين الحياة في جميع أنحاء العالم.”
وعلق د. شانكار سوبرامانيام، المؤلف الرئيسي لمجموعة العمل، أستاذ متميز، شو شين جين لاي قسم الهندسة الحيوية في جامعة كاليفورنيا سان دييغو وماضيها. رئيس IEEE EMBS. “إن الأفكار الجديدة في شكل أجهزة استشعار وأجهزة متعددة الأبعاد، وإنشاء صور رمزية بشرية، وتطوير نماذج تنبؤية واقعية مدفوعة بالذكاء الاصطناعي يمكن أن تغير بشكل كبير الطريقة التي نعيش بها ونستجيب للأمراض. يمكن للمؤسسات تحويل التعليم في مجال الطب الحيوي والهندسة، أعظم تدريب لجميع العقول على الانخراط في المشكلة الأكثر أهمية في كل العصور – صحة الإنسان.
Source link
