تمثل الأمراض المزمنة السبب الرئيسي للوفيات على مستوى العالم، حيث تشير إحصائيات منظمة الصحة العالمية إلى من الوفيات العالمية سنويا تشمل هذه الأمراض السكري، أمراض القلب % . 71 أن الأمراض المزمنة مسوؤولة عن حوالي والأوعية الدموية، السرطان، الأمراض التنفسية المزمنة، وأمراض الكلى، وجميعها تتطور ببطء على مدى سنوات قبل ظهور الأعراض الواضحة . يكمن التحدي الأساسي في أن معظم الأمراض المزمنة لا تظهر أعراضها في المراحل المبكرة، مما يوؤدي إلى تأخر التشخيص وبالتالي صعوبة العلاج وارتفاع التكاليف هنا يأتي دور هندسة الطب الحياتي كحل مبتكر، حيث تساهم في . تطوير أنظمة تشخيص متقدمة قادرة على اكتشاف الموؤشرات الحيوية المبكرة للأمراض قبل تفاقمها . مفهوم هندسة الطب الحياتي 2 التعريف والنطاق 2.1 هندسة الطب الحياتي هي تخصص هندسي يطبق مبادئ وتقنيات الهندسة على المشاكل البيولوجية والطبية تجمع بين . المعرفة الهندسية في الإلكترونيات، الميكانيكا، الكيمياء، والبرمجيات مع الفهم العميق للأنظمة البيولوجية والفسيولوجية البشرية . المجالات المتعددة الهندسة الطب الحياتي يوضح الشكل أعلاه التخصصات الرئيسية لهندسة الطب الحياتي وكيفية تكاملها في نهج شامل للكشف المبكر عن الأمراض تشمل هذه التخصصات التصوير الطبي، المواد الحيوية، الأجهزة الطبية، هندسة الأنسجة، الإشارات الحيوية، . الهندسة السريرية، المعلوماتية الحيوية، وهندسة إعادة التأهيل كل تخصص يساهم بشكل فريد في تطوير تقنيات . التشخيص المبكر . الأهداف الرئيسية 2.2 تطوير أجهزة وأنظمة طبية متقدمة للتشخيص والعلاج • تصميم تقنيات غير جراحية أو قليلة التوغل للمراقبة والتشخيص تحسين دقة وسرعة التشخيص الطبي • خفض تكاليف الرعاية الصحية من خلال الوقاية والتشخيص المبكر أنظمة التشخيص المبكر للأمراض المزمنة . 3 مفهوم التشخيص المبكر 3.1 التشخيص المبكر يعني اكتشاف المرض في مراحله الأولى قبل ظهور الأعراض السريرية الواضحة يعتمد هذا النهج على . مراقبة الموؤشرات الحيوية، التغيرات الجزيئية، والاضطرابات الوظيفية الدقيقة التي تسبق المرض الكامل كلما تم . اكتشاف المرض مبكرا، زادت فرص العلاج الناجح وتحسنت نوعية حياة المريض . يوضح الشكل أعلاه البنية الأساسية لنظام التشخيص المبكر والذي يتكون من ثلاث طبقات رئيسية طبقة اكتساب : البيانات التي تجمع المعلومات من مصادر متعددة المستشعرات، التصوير، الفحوصات المخبرية، الأجهزة القابلة ( للارتداء، والسجلات الصحية الإلكترونية ، طبقة المعالجة والتحليل التي تستخدم الذكاء الاصطناعي ومعالجة الإشارات ) للتعرف على الأنماط، وأخيراU طبقة دعم القرار التي توفر تقييم المخاطر والتنبيهات السريرية وخطط العلاج تتضمن . حلقة تغذية راجعة مستمرة لتحسين دقة النظام . مكونات أنظمة التشخيص المبكر 3.2 أ المستشعرات والأجهزة القابلة للارتداء . : تقوم بمراقبة الموؤشرات الحيوية بشكل مستمر مثل معدل ضربات القلب، ضغط الدم، مستوى السكر في الدم، ومعدل التنفس تتميز بقدرتها على جمع البيانات في الوقت الفعلي دون تدخل جراحي . . ب أنظمة التصويير الطبي يالمتقدم . : تشمل التصوير بالرنين المغناطيسي، التصوير المقطعي المحوسب، التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، والموجات فوق الصوتية عالية الدقة توفر هذه التقنيات صوراU تفصيلية للأعضاء الداخلية وتساعد في اكتشاف التغيرات الهيكلية . الدقيقة. الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي تستخدم خوارزميات متقدمة لتحليل كميات هائلة من البيانات الطبية، التعرف على الأنماط غير المرئية للعين البشرية، والتنبؤ بتطور الأمراض تتحسن دقة هذه الأنظمة باستمرار مع زيادة البيانات المتاحة التحليل الجيني والجزييئي يساعد في تحديد الاستعداد الوراثي للأمراض المزمنة وكشف الموؤشرات الحيوية الجزيئية المبكرة تقنيات مثل تسلسل . الجينوم الكامل والبروتيوميكس توفر معلومات قيمة عن المخاطر الصحية الفردية . التقنيات الحديثة في يالتشخيص المبكر . 4 التقنيات الرئيسية للكشف لمبكرعن الأمراض المزمنة ): 3 شكل يعرض الشكل أعلاه أربع فئات رئيسية من التقنيات المستخدمة في التشخيص المبكر التصوير الطبي يشمل أجهزة : ( الرنين المغناطيسي، التصوير المقطعي، الموجات فوق الصوتية، والأشعة السينية الرقمية ، المستشعرات والأجهزة ) الرقابية تشمل أجهزة قياس الجلوكوز، أجهزة تخطيط القلب، قياس ضغط الدم، وأجهزة قياس الأكسجين ، الذكاء الاصطناعي وتحليل البيانات يشمل التعلم الآلي، النماذج التنبوؤية، البيانات الضخمة، والتعلم العميق ، وأخيرا تقنيات المختبر على رقاقة ونقطة الرعاية تشمل الموائع الدقيقة، الفحوصات السريعة، التحليل الجيني، وفحوصات البروتين. تتكامل جميع هذه التقنيات لتوفير نظام تشخيص شامل . 4.1 أنظمة المراقبة المستمرة توفر الأجهزة القابلة للارتداء والأنظمة المزروعة مراقبة مستمرة للمعاملات الفسيولوجية على سبيل المثال، أجهزة . مراقبة الجلوكوز المستمرة تقيس مستويات السكر كل بضع دقائق، مما يساعد في اكتشاف الأنماط غير الطبيعية قبل تطورها إلى مضاعفات خطيرة . التحليل التنبوؤي يبالذكاء الاصطناعي ي 4.2 تستخدم خوارزميات التعلم العميق لتحليل البيانات الطبية المعقدة وتحديد علامات المرض المبكرة على سبيل . المثال، يمكن لأنظمة الذكاء الاصطناعي تحليل صور الأشعة السينية للصدر واكتشاف علامات السرطان المبكرة بدقة تفوق أحياناU الأطباء البشريين . 4.3 تقنيات المختبر على رقاقة تسمح هذه التقنيات بإجراء فحوصات معقدة باستخدام عينات صغيرة جداU من الدم أو سوائل الجسم الأخرى تقدم نتائج . سريعة ودقيقة في نقاط الرعاية، مما يقلل الحاجة إلى المختبرات المركزية ويسرع عملية التشخيص .