تاريخچه كامپيوتر و كاربرد آن در پزشكي

كـــامپيـــوتر يا دستگــاهي كه بوسيله آن محـــاسبه عــددي را ميتوان انجــام داد براي دو هـــدف عمــده كاربرد پيـــدا كرده اســـت يـــكي به جهتانجـــام محـــاسبات پيچيــده بــا سهـــولــت و يكـــي جهت دستيابي و ارزيــابــياطـــلاعــات زيــاد و پيچـــيده . چينـــي ها ي قــديم چـــرتكــه را كـــه باحركت دادن دانــه هايي ( Beads ) در خطــوط ( ســـيم هاي ) موازي است درست كردند وبعــدها لغــت محاسبه كردن ( Calculte ) از لـــغت Calculi كـــه در واقـــع همــانلاتيـن لغت دانه ها يا Beads است بدست آمد .

در ســــال 1642 ،پـــاسكال رياضي دان طراحــي ماشينـــي را كـــرد كه بطور اتوماتيك با استفــــادهاز تعـــدادي چرخ كه در مكانهاي ده گانه ( ده مرحله اي ) قرار مي گيرند و موقـــعيتآنها در يك پنجره بعنوان عدد محاسبــه شده و نشان داده مي شد. ديگران بعـــدا" تغييراتـــي درايــن ماشيــن در جهت بكــار بــردن ضــرب و تقـــسيم ايجـاد كردند.

در 1801 ، Jacquard فرانسوي ماشين بافندگــي را طــراحي كــرد كه بـــااستفــاده از يكي ســـري كارد كه سوراخهايي با شكلهاي مختلف روي آن تعبيه شده بودمي توانست شكل و الگوي ( نقشه ) بافندگي را تعيين كند . در 20 سال بعد Charles Babbage انگليســـي از ايده كارت هاي سوراخ دار در ذخيره و ايجاد دستور العمل هايمربوط به ماشـــين حساب و محاسبه جداول كشتيراني استفـــاده كرد و در واقـــع اوبعنـــوان كســـي كه اســـاس كا مپيـــوتر را بـــرنامـــه ريزي كــرد شنـــاختــهمي شـــود.

در 1880 Census ، Herman Hollerith & و Powers امريكائي يكماشين شمارش و كـــا مپيــــوتري كه با كارت هاي ســـوراخ دار ( Punch Card ) كارميكرد را طراحي كردنــــد كـــه توســـط سيستمهاي كه از سوراخ ها عبـــور كـــردهوضـــمن تماس با جيـــوه و سپس ثبت اطلاعات رو ي صفحه نمايـــش را انجـام مي داد . Hollerith سپـس اختراع را ثبت و يك شـركت ( Computer Tabulating Recording Company ) را تشكيـــل داد كه در ســـال 1924 تغييــر نام داد وبـــه IBM مشهـــور شد. در 1944 ، IBM ، Marki ماشيـــن كامپيوتر الكترونيكي ( ENIAC ) كه سرعت بالا داشتساخته شد كــه محـــاسبات 20 ساعتـــي كامپيوتر هاي قـــبلي را كه براي محاسبات درزمان جنگ جهاني II ساختـــه شـــده بود در 30 ثانيه انجــام مي داد در اين راستا ،توليد كنندگان ENIAC كامپيوتر ديگري ساختند ( UNIVAC ) كه توان ذخيره دستور العملهاي خود را نيز داشت .( Universal Automatic Compution ) اين كامپيوترها از 18000تيوب خلاء كه بسيار بزرگ بود ساختـــه شـــده بـــود و در ضمن صرف برق زيــاد ،حـــرارت زيـــادي ايجاد و در نتيجه خيـــلي قــابل استفــاده نبـــود.

مـــشكل توسعــه كامپيوتر با اختراع ترانزيستور ( آمپلي فاير كـوچك نيمههادي Solid- State ) در سال 1974 حـل شد ايــــن اختراع باعــث ســاخت كامپيــوترديجيتال شد كه بطور ديــجيتال اطلاعــات و دستـــورالعمــل را ذخيره و استفـــادهكنـــند و تنهـــا مشكل آن تعداد زيـــاد تــرانزيستـــورها و مــداراتي بــود كهجـــهت ســـاخت كامپيـــوترلازم بود . با ساخت ( IC ) Integrated Circuit ، مشكلاندازه كامپيوترها به تدريج حل شد و ساخت كامـــپيوتر هاي ميني امكـــان پذير شـــدكه با رشد LSI ( 10 هزار تا 20 هزار ترانزيستور ) و VLSI ( Very LargeScale Integrated Circuit ) (تا يك ميليون ترانـــزيستور كــه تمام مدارك وترانزيستــورهاي ضروري در يك چيپ سيليكون كوچك قرار مي گرفت) ، در جهت ســـاخت Microcomputer و PC هاي معمولي بـــا CPU هاي كوچك گسترش يافت و اين در واقــع تااواخـــر دهه 1970 به حد قابل قـــبولي رسيد . تا سال 1970 استفاده كنندگانكامپيـــوتر مي بايست با زبان بــرنامه نـــويسي آشنايي داشته باشند تا از كامپيوتراستفـــاده كنــند و فقط سازمانهاي بزرگ حكـــومتي و بانكها امكان تهيه كامپيوتر راداشـــتند . در حالي كه تا سال 1980 كامپيوترهاي كوچك با قـــدرت بالا كه بسيارراحت قـــابل استفاده و بهره برداري بودند ســـاخته شــد و در واقـــع يك كامپيوترشخصي ( مكرو كامپيوتر ) كه ساخته شد دهها برابر مشخصات بهتـري نسبت به Mainframe هاي سالـــهاي قبـــل از آن داشت . آنچه از آن به بـــعد بدست آمد ، قدرت و سرعت وحافظه بالاتر بود كه با رشد سخت افزار و همچنين توسعه نــرم افـــزارهاي جديد ،كامپيوترهائي طراحي شــد كه امكان محاسبات ، آناليز اطلاعات ، ذخيره اطلاعات وانواع كارهاي گرافـــيكي و طـــراحي و بـــرنامه ريزي را فراهم آورد .بعنوان مقايسهاز اولين سري هايIBM ، (IBM 360) كه كوچكترين مدل آن مــدل 30 بــود حافظه ، غيرقابل توسعه 64k داشت كه با سرعتي برابر 100 هزار دستور العمل در ثانيه ، قيمتي حدود 200000 $ داشت و بــا چنـــد تن وزن تجهيزات اتاق كاملي با تهويه هـــواي خـــاصنياز داشت . در حالي كه فقط در سال 1986 IBM - PC با قيمتي كـــمتر از 1000 $ واندازه يك تلويزيون ، حافظه هاي 128k و قابل توسعه و سرعتـــي برابــر 300000دستـــورالعمل در ثانيه را داشــت و هم اكنــون PC هاي كوچـك با حـــافظه هايي بيشاز 64M مگابايت سرعتي بيشتر از چنـــد ميليـــون دستورالعمل در ثانيه را داراست . با توسعه كامپيوتر ، اين وسيله بطـــورمعجزه آســـا دربسيــــاري از امور زنــــدگيمورد استفـــاده قـــرار مي گيرد بعنــوان مثال در علوم ، كامپيوتر ، اندازه وآناليــز دقيــق پـــديـده ها را از قبيــل موقعيت و ســـرعت و جهت يك سفيـــنهفضايي را بعهده گــرفتــه و مشكلات رياضي پيچيده را حل مي كنــد . در بازرگاني ،ثبت و پردازش اطلاعات مــربــوط به خــريد ، پرداخت و هزينه ، بانك و صـــورتحساب ،و غيـــره را انجـــام مي دهد . در صنعت ، كنترل و نمايش فعاليت كارخانجـــات راانجام مي دهد . در امور حكومتــي ، آمار و آناليز اطلاعات اقتصادي را بعهده دارد ودر پزشكي كنترل و جمع آوري اطلاعــات كلينيكي از بدن بيمار توسط سنسورهاي مخصــوص ونمايش آنهـــا را انجام ميــدهد . در تشخيص پزشكي ، تصميم گيري تشخيص ، تصـــويربــرداري در پزشكــي ، انجـــام و آناليــــز روشهاي آزمايشگاهها ، درمـــان بااشعه و ليزر و پرتوهاي ديگر ، بازيابي و كنترل كاركرد بافتهاي مختلف بخصـــوص درافراد فلـــج و ناقـــص و بالاخره در تشخيـــص اتوماتيك و هوش مصنوعي و ديگــرزمينــه هايي كـــه بحـــث خواهــد شد نيــز بهـــر ه برداري مــي شــود.

كاربــرد كامپيــوتر در پزشكي با هدف اصلي پـــردازش و آناليـــز اطلاعاتپزشكي و ارتبـــاطات بيـــن اين اطلاعات و استفاده كننـــدگان مربوطه است كه ايناطلاعات بر اســـاس دانش و تجربه حاصل از عملكرد سيستم هاي مختلـــف در پــزشكي وبهداشت مي بـــاشد بطــور كلي ارتباط كامپيوتر با پزشكــي را ميتوان در 6 سطح و ياكاربرد مخـــتلف تقــــسيم بنـــدي كـــرد.

1-ثـــبت اطـــلاعات وارتبــاطات مربوط به آن ( Communication and Recording )
ايـــن كاربردشامل مواردي مثل گرفتن و نمـــايش علائـــم بيولژيك و حياتي روي مونيتــور يك بخشمراقبتهاي ويژه ، ارتبــاط بين ترمينــالهاي يك شبكه كامپيوتر در بيمـــارستان وانتقــال اطلاعات از مثلا" آزمايشگاه به بخش ويا فرستادن پيام هاي الكترونيكي بين بخشها و مراكز مختلف بيمــارستـــان اســـت .

2-ذخيــره و بازيابياطلاعات در بانك اطلاعاتي( Storage & retrieval of data bases )
شــامل سيستـــم ثبـــت و ذخيــره اطلاعات بيمار و كامپيوتر ، امـــورمـــربـــوط بـــه پـــذيـــرش و تــرخيص و محاسبه مخارج پرونـــده بيمــار و حتيذخيره اطلاعات مربوط به آزمايشـــات راديوبيـولژي ، وضعـــيت بيمـار وگزارشـــات بيـــمار در        كا مپيــوتر مي بـاشـد

3-محــــاسبـــه وكنتـــرل اتـــــومــــاتيــــك(Computation & Automation )
در حـــالحـــاضر اكثـــر دستگاههاي پزشكي مثل ECG, EEG, NM, CT بــه كامپيوتر ياميكروپروســـسور وصـــل هستند كه در واقع كنتـــرل و كاركرد آنها را انجام داده وكنترل كيــــفي لازم در جهت بهبـــود كيفيت نتايج حـــاصــل را بطـــور اتوماتيك انجام داده و گـــزارش مـــي نمـــايــد .

 4- شنــــاســـايـــــي وتشخـيـــص( Recognition & diagnosis )

ايــن كاربـــرد شـــامـــلمـــدلهـــاي تشخيصــي با استفـــاده از روشهاي مختلف تصميم گــيري تخميــــني وسيستـــم هاي Expert ميبــاشـــد . اين مدلـــها بر اســـاس دانـــش و تجـــربياتمخـــتلف از سيستـــم مورد نظـــر كـــه پيشـــاپيـــش ايـــن اطـــلاعــات بــهكامپيــوتر داده مي شود و مــدل يا سيستـــم مـــورد نظـــر با آن اطلاعات و يـــامــدل قبــلي مقـــايســه و ارزيــابي ميــگرد د و در نتيجــه تفـــاوت و يا تشخيصنــوع تغييــــرات حاصــل در مــدل مورد مطالعـــه را نسبـــت بــه مــدل طبيـــعي نشــان مــي دهـد.

مـــواردي مثل شنـــاسايــــي الگـــوهاي مختـــلف درتصـــاوير پزشكي ، تشخيص اتوماتيـــك بيمــاريـــها از روي سيگنــال ECG ، دستهبندي و شناخت سلول هاي مختلــف خـــونــي توســط كامپيـــوتــر از انــــواع ديگــرايـــن گــروه هستـــند .

5-درمان و كنترل( Therapy & Control )

كنترل ميزان مايعات و مواد خوني در يك بخش مراقبتهاي ويژه كه توسطكامپيوتر بطور اتوماتيك انجام شود اين امكان را فراهم مي سازد تا مواد خوني به طوردائم تست و تزريق مداوم دارو در جهت كنترل سطح لازم آنها صورت گيرد .



6-تحقيقات و مدلسازي ( Research & modelling )

دراين راستا ، انواع پديده هاي فيزيولژيك بدن انسان و يا كاركرد بافتهاي مختلف و ياعملكرد دستگاههاي مختلف در رابطه ب بدن انسان و در نتيجه بررسي عوامل مختلف فيزيكيبر آنها بصورت مدلهاي كامپيوتري ( رياضي ، گرافيك ، مكانيكي ) در مي آيد . به عنوانمثال فيزيولژيكي سيستم قلبي وعروقي و عوامل مكانيكي مثل فشار ، جريان خون ، حجم وعوامل الكتريكي مثل سيگنالهاي ECG بصورت يك مدل بازسازي مي شود .
در بهداشتنيز مدلهايي جهت بررسي بيماريها و اثرات متقابل عوامل گوناگون و رفتار عواملبيماريزا طراحي مي شود . در راديوتراپي پديده تششعات سرطان كش وبرخورد آن باسلولهاي سرطاني و عوامل مختلف فيزيكي مؤثر در آن نيز بصورت مدلي شبيه سازي مي شودتا اثرات عوامل مختلف را قبل از اعمال روي بيماري بررسي و تست كنند
تماماستفاده هاي فوق با كمك روشهاي مختلف كامپيوتر و ارتباطات مربوط به آن شامل گرفتن وثبت اطلاعات ، ذخيره آن ، بازيابي آن ، پردازش و آناليز اطلاعات ، انتقال اطلاعات و در انتها نمايش اطلاعات بدست مي آيد .
منبع :

http://www.iamp.hbi.ir/khabarnameh/khabar- 4/computer.htm