الطب الحاسوبي

الطب الحاسوبي (المعروف أيضًا باسم " الطب الحسابي ") هو تطبيق أبحاث المحاكاة الحاسوبية على المشكلات المتعلقة بالصحة والطب. وهو الاستخدام المباشر للمحاكاة الحاسوبية في تشخيص الأمراض أو علاجها أو الوقاية منها . وبشكل أكثر تحديدًا،يتميزالطب الحاسوبي بنمذجة العمليات البيولوجية والطبية ومحاكاتها وتصويرها في الحواسيب بهدف محاكاة العمليات البيولوجية الحقيقية في بيئة افتراضية. ^{[ 1 ]}

استُخدم مصطلح "المحاكاة الحاسوبية " لأول مرة عام 1989 في ورشة عمل بعنوان "الأتمتة الخلوية: النظرية والتطبيقات" قدمها عالم رياضيات من الجامعة الوطنية المستقلة في المكسيك (UNAM). ^{[ 2 ]} أما مصطلح "المعالجة الإشعاعية الحاسوبية للأورام" ، وهو مصطلح تمهيدي للطب الحاسوبي العام ، فقد صاغه وقدمه لأول مرة جي. ستاماتاكوس في وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) عام 2002. ^{[ 3 ]} ثم صاغ الباحث نفسه وقدم مصطلح " المعالجة الحاسوبية للأورام" الأكثر عمومية . ^{[ 4 ]} ويُعتبر الطب الحاسوبي امتدادًا للأعمال السابقة التي استخدمت النماذج الرياضية للأنظمة البيولوجية. ^{[ 4 ]} وقد اتضح أن التقنيات المستخدمة في نمذجة الأنظمة البيولوجية تُفيد في شرح وتوقع الديناميكيات في المجال الطبي. وكانت أول المجالات الطبية التي استخدمت النمذجة الحاسوبية هي علم الوراثة، وعلم وظائف الأعضاء، والكيمياء الحيوية. شهد هذا المجال تدفقاً هائلاً للبيانات عندما تم فك شفرة الجينوم البشري في ثمانينيات وتسعينيات القرن الماضي. وفي الوقت نفسه، سمحت الزيادة في القدرة الحاسوبية المتاحة بنمذجة الأنظمة المعقدة التي كانت غير عملية في السابق. ^{[ 5 ]}

تُستخدم النمذجة الطبية الحاسوبية لأسباب عديدة. فعلى سبيل المثال، تُتيح هذه النمذجة التنبؤ المبكر بنجاح مركب طبي لأغراض علاجية، والكشف عن الآثار الجانبية المحتملة في المراحل الأولى من عملية اكتشاف الدواء . ^{[ 6 ]} كما تُوفر النمذجة الحاسوبية بديلاً إنسانياً للتجارب على الحيوانات. ^{[ 2 ]} وقد زعمت إحدى الشركات العاملة في هذا المجال أن النماذج المُدعمة بالحاسوب ستجعل استخدام التجارب على الكائنات الحية أمراً غير ضروري. ^{[ 7 ]}

يتجلى مصطلح الطب في السيليكو في مبادرات مثل الإنسان الفسيولوجي الافتراضي من قبل المفوضية الأوروبية ^{[ 8 ]} وفي معاهد مثل معهد VPH ومعهد INSIGNEO في جامعة شيفيلد.

يهدف فريق أبحاث الأورام الحاسوبية (ISOG) ^{[ 9 ]} في معهد الاتصالات وأنظمة الحاسوب التابع للمعهد التقني الوطني في أثينا (ICCS-NTUA) إلى تطوير نماذج محاكاة متعددة المقاييس للأورام الخبيثة (السرطان) ذات توجه سريري، لاستخدامها كنظم دعم قرارات فردية للمرضى وأنظمة تخطيط علاجي بعد إتمام عملية التكيف والتحقق السريري. كما يهدف الفريق أيضًا إلى محاكاة التجارب السريرية للأورام التي قد تكون مكلفة للغاية أو تستغرق وقتًا طويلاً، ولتحقيق هذا الهدف، تم استغلال بنى الحوسبة الشبكية ، مثل البنية التحتية الأوروبية للحوسبة الشبكية ، لزيادة أداء وفعالية عمليات المحاكاة. ^{[ 10 ]} وقد قاد فريق ISOG تطوير أول برنامج محاكاة للأورام متكامل تقنيًا ، وهو مشروع بحثي مشترك أوروبي ياباني. ^{[ 11 ]}

في عام 2003، تم تطوير أول لقاح يعتمد كلياً على المعلومات الجينية. وقد استخدمت تقنية تطوير اللقاح، التي تُعرف باسم " علم اللقاحات العكسي "، المعلومات الجينية وليس البكتيريا المعدية نفسها لتطوير اللقاح. ^{[ 12 ]}

في ديسمبر 2018، انطلق مشروع PRIMAGE الذي يمتد لأربع سنوات. يقترح هذا المشروع، الممول من الاتحاد الأوروبي ضمن برنامج Horizon 2020، منصة سحابية لدعم اتخاذ القرارات في الإدارة السريرية للأورام الصلبة الخبيثة، حيث يوفر أدوات تنبؤية للمساعدة في التشخيص والتنبؤ بالنتائج واختيار العلاجات ومتابعة العلاج، وذلك بالاعتماد على استخدام مؤشرات حيوية تصويرية مبتكرة، ومحاكاة نمو الورم باستخدام الحاسوب، وعرض متقدم للتنبؤات مع درجات ثقة مرجحة، وترجمة هذه المعرفة باستخدام التعلم الآلي إلى مؤشرات تنبؤية لأهم النقاط النهائية السريرية الخاصة بكل مرض. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

في عام 2020، عُقد أول مؤتمر طبي لـ CADFEM حول موضوع in vivo و in vitro و in silico تحت شعار: "الدور المركزي للطب الحاسوبي - ما يمكنه فعله وما نحتاجه لممارسته." ^{[ 15 ]}

مع ازدياد تطور نماذج الخصائص البشرية والاجتماعية والسلوكية والثقافية لسلوك المرضى، يُثار التكهن بإمكانية استبدال المرضى الحقيقيين بالمرضى الافتراضيين في مناهج كليات الطب. إضافةً إلى ذلك، توجد مشاريع قيد التنفيذ تستخدم جثثًا افتراضية، ونماذج محاكاة حاسوبية للتشريح البشري مبنية على صور الأشعة المقطعية لأشخاص حقيقيين. ^{[ 16 ]}

• التجارب السريرية الحاسوبية
• علم الأحياء الحاسوبي