التمثيل المرئي للمعلومات الطبية المتزايدة

المسح الطبي حاليا .. يولد الاف الصور لكل مريض خلال ثواني .. مما ينتج معلومات هائلة تصل الى تيرابايت .. ولكن هل كل هذه المعلومات مفيدة .. في مؤتمر تيد جوتبوغ-TEDxGöteborg- يقوم عالم التصوير المرئي أنديرس ينيرمان بعرض آلة جديدة تقوم بعمل تشريح افتراضي تمكننا من تحليل جميع البيانات .. والمحادثة تبدو من محادثات الخيال العلمي .. وهي تتحدث عن مستقبل التصوير المرئي الطبي .. وتحوي امثلة على ذلك

بداية سوف أتحدث عن تحدٍ يواجهنا

تحدٍ فيما يخص التعامل مع البيانات

البيانات التي اقصد هي تلك

التي نحصل عليها عبر المعدات الطبية

انها فعلاً تمثل تحدٍ كبير بالنسبة لنا

وهذا هو " الوحش " الكبير الذي نصارعه

هذا كمبيوتر التصوير المقطعي

والذي يدعى آلة الاشعة المقطعية "سي تي "

انه آلة رائعة

انه يستخدم حزم اشعة " إكس "

والتي تدور بسرعة حول الجسم البشري

انها تستغرق 30 ثانية لكي تدور حول الآلة كلها

وتولد جراء ذلك كماً هائلاً من المعلومات

التي تخرج من تلك الآلة

لذا .. إنها آلة رائعة

يمكننا استخدامها

لكي نحسن الوضع الصحي

ولكن كما قلت .. فهي تمثل تحدٍ بالنسبة لنا

والتحدي يمكننا ان نمثله بهذه الصورة

انها معلومات طبية .. بدأت تكثر بسرعة متزايدة

في الآونة الاخيرة

نحن نواجه مشكلة فيما يتعلق بهذا الخصوص

دعوني أعود قليلاً الى الوراء ..

منذ بضعة سنوات .. كان حينها ..

يخرج من تلك الآلات هذه ..

لقد بدأ استخدام هذه الآلات في السبعينيات

وكانت قادرة على مسح الجسم البشري ( تصويره )

وكانت تولد 100 صورة

لكل جسم بشري

والتي يمكن بكل وضوح

تحويلها الى شرائح معلومات

والتي تماثل معلومات رقمية بحجم ( 50 ميجا بايت )

وهو رقم صغير

ولكن عندما تقارنه مع كم المعلومات التي يتم التعامل معه يومياً

على جهاز هاتفك المحمول مثلاً

فان ذلك الحجم ان تم تحويله الى كتب " الكترونية "

فانها تعادل كتباً ترتفع متراً عن سطح الارض

وبالنظر الى الوضع اليوم

ومع هذه الآلات التي نملك

يمكننا .. وبثوانٍ معدودة

ان نحصل على 24000 صورة من جسم الانسان

اي ما يعادل نحو ( 20 جيجا بايت ) من المعلومات

اي ما يقارب 800 كتاب إلكتروني

اي ما يقارب ارتفاع 200 متر من الكتب

والذي سيحدث لاحقاً

على اعتبار ما سبق هو مجرد بداية ..

او ان منحى التكنولوجيا في تصاعد هذه الايام ...

ونحن ننظر الى المستقبل تبعاً لهذا المنحى .. ونرى كماً هائلاً من المعلومات

وسوف نحصل قريباً على صور ديناميكية لجسم الانسان ..

واعتقد انه يمكن ان نحصل على تلك الصور

خلال فترة قصيرة قدرها 5 ثوان !

وهذا سيكافىء حينها معلومات قدرها ( 1 تيرا بايت )

اي ما يقارب 800000 كتاب

بإرتفاع 16 كيلو متر .. ان رصفت فوق بعضها البعض

وهذه المعلومات من جلسة واحدة .. من مريض واحد

وهذا ما سيتوجب علينا التعامل معه

انه تحدٍ كبير فعلاً ذلك الذي سنواجهه في المستقبل

واليوم ..هو كبيرٌ ايضاً .. بمحصلة 25000 صورة للفرد الواحد

تصور الكم في اليوم الواحد

الذي يقوم اخصائي الاشعة بالمرور عليه

بإخراج 25000 صورة

ولكن عندما نقول 250000 فان ذلك

سيعد مشكلة حقاً للأخصائي

ولايمكنهم الاستمرار على هذا النحو .. انه امرٌ مستحيل

لذا علينا ان نقوم بأمر أكثر ذكاءاً فيما يتعلق بهذا الخصوص

والذي نقوم به .. هو اننا نجمع كل تلك الشرائح معاً

تصوروا .. انه تم تقطيع اجزاء اجسامكم الى شرائح

ومن ثم قمتم بإعادة محاولة تجميعها مرةً اخرى ..

ضمن حزمة من المعلومات

ان هذا ما نقوم به حقاً اليوم

فنحن نحول كم المعلومات هذا ( الجيجا او التيرا بايت ) الى كتلة معلومات

ولكن طبعاً كتلة المعلومات تلك

تحوي كماً من اشعة اكس ..

متناسبة مع الكم الذي تم امتصاصه من جسم الانسان

وما نريد ان نفعله هو معرفة طريقة

تمكننا من النظر الى الامور التي نريدها فقط

وجعل تلك التي لا نريد ان نرها " غير مرئية = شفافة "

لكي نحول هذا الكم من المعلومات

الى شيء يشبه هذا

هذا تحدٍ كبير ..

انه تحدٍ كبير بالنسبة لنا .. ان نقوم بهذا

حتى ولو كانت الحواسيب تغدو اسرع وافضل مع الزمن

انه لامرٌ صعب ان نتعامل مع معلومات بحجوم " الجيغا بايت "

او " التيرا بايت "

ومن ثم استخلاص معلومات " معينة " منها

كأن ان اختار النظر الى القلب فحسب

او الاوعية الدموية .. او الكبد ..

او حتى ايجاد ورم صغير

في بعض الحالات

وهنا يأتي دور صغيرتي المدللة

هذه هي إبنتي

وهذه الصورة التقطت في التاسعة صباحاً هذا الصباح

انها تلعب على الكمبيوتر

وعمرها عامين فحسب

انها في حالة نشاط دائما ..

انها القوة المحركة وراء

هذا التطور المرئي للمعالجات " الصورية "

لانه ببقاء الاطفال يمارسون ألعاب الحاسوب

فإن " كروت الصور المرئية في الحاسوب " - محللات الصور - سوف تغدو أفضل و أفضل

لذا من فضلكم .. إرجعوا الى منازلكم وحثوا أطفالكم على لعب المزيد من العاب الفيديو والكمبيوتر

لان هذا ما احتاج اليه فعلاً

ان ما يوجد داخل هذه الآلات ..

هو ما يجعلني اقوم بعملي

مع المعلومات الطبية

ان ما اقوم به تحديداً هو استخدام هذه الاجهزة الصغيرة ( بطاقة الرسوميات في الحاسوب )

اتعلمون .. بالعودة

10 اعوام في التاريخ

عندما تلقيت تمويلاً لمشروعي

واردت شراء حاسوب " تمثيل مرئي "

لقد كان آلة كبيرة جداً حينها

وكان كخزانة كبيرة مليئة بالمعالجات ومواقع التخزين

ودفعت حينها ما يقارب مليون دولار من اجلها

وهذه الآلة اليوم.. ليست اسرع من جهاز الآي فون خاصتي

في كل شهر .. يظهر لدينا كرت رسوم جديد

وهذه صور لاحدثها مصنعة من قبل المُصنعين --

نفيديا - اي تي آي - انتل " في الحقيقة هناك الكثير من الشركات المصنعة

وكما تعلمون .. يمكن شراء الافضل ببضع مئات من الدولارات

ويمكنك ان تضعها في الحاسوب خاصتك

وتقوم بأشياء رائعة بواسطة كروت الرسوم تلك

وان هذه الكروت هي ما يمكننا

من التعامل مع هذا الكم الهائل من البيانات الطبية

جنبا إلى جنب مع العمل الأنيق

المتعلق بالخوارزميات

وبضغط المعلومات

يمكننا إستخلاص المعلومات ذات الصلة التي يُجري الناس بحوثهم من أجلها

سوف اريكم بعض الامثلة مما يمكننا القيام به

هذه معلومات تم استخراجها من خلال تصوير أشعة مقطعية

وكما ترون انها معلومات كاملة

انها معلومات استخرجت من إمرأة .. وكما ترون الشعر واضح

ويمكنكم رؤية اعضاء هذه المرأة

ويمكنكم ان تلاحظوا تشتت اشعة إكس

عند الاسنان .. بسبب موجود معدن فيها

وتلك المعادن كانت سبباً في تشوه الصورة

وهذه المعلومات تفاعلية جداً

حتى باستخدامها على الحواسيب العادية.. ذات كروت الرسوم الاعتيادية

يمكن ان نغير طبقة الرؤية

والنظر الى داخل الجسم

ويمكننا ان ندور المجسم المرئي .. مما يمكننا النظر من عدة زوايا

ويمكننا ان نرى مشكلة هذه المرأة

انها تعاني من نزيف في الدماغ

وتم معالجة ذلك بدعامة بسيطة

بلاقط معدني صغير .. قام بتقوية الوعاء الدموي

وبتغيير وظائف البرنامج

يمكن ان اختار الاجزاء التي ستصبح شفافة

وتلك التي لن تغدو كذلك

ويمكنني ان انظر الى الجمجمة

ويمكننا اني ارى اين يجب ان يتم الحفر .. لوضع الدعامة

وكيف سيدخل الجراح الى المكان المعطوب

إذا هذه صورٌ رائعة

وهي بدقة عالية جداً

وهي ترينا ما يجب القيام به

بواسطة الكروت الرسومية اليوم

في الحقيقة لقد استخدمنا كروت الرسوم الى الحد الاقصى

وحاولنا استخراج كماً هائلاً من المعلومات

وادخلناها على النظام

وواحدة من التطبيقات التي كنت اعمل عليها

والتي جذبت اهتمام العالم أجمع

هي العمل على تشريح " إفتراضي " للجسم

مرة أخرى نحن امام كم هائل من المعلومات ..

ويمكنكم ان تشاهدوا هنا بعضاً من الصور المرئية المجسمة التي قمنا بعملها ..

اننا نضع الجسم داخل جهاز التصور المقطعي

وما هي الا ثواني حتى نحصل على تصوير كامل للجسم

وهذه من التشريح الافتراضي ( المرئي )

وكما ترون .. يمكن التحكم في كل شيء

كما ترون تدخل الجثة ضمن غلاف الجثث

وها انا اقوم " بتقشير " المجسم المرئي .. كما ترون العضلات

وفي النهاية كما ترون .. يمكنكم رؤية عظام المرأة

في هذه اللحظة اريد ان اصرح

عن فائق الاحترام والتقدير

للاشخاص الذين سوف اعرض صورهم الآن

سوف اريكم بعضاً من حالات التشريح الافتراضي

لذا يجب ان نعبر عن فائق الاحترام لهؤلاء الاشخاص

الذين قتلوا تبعاً لظروف قاسية

ومن ثم تم تصويرهم من اجل التشريح الافتراضي

حسناً في الحالات الجنائية

مثل هذه

ربما هناك ما يقارب 400 حالة

في السويد .. موطني

تم فحصها بواسطة التشريح الافتراضي

في السنوات الاربع الماضية

لذا .. ما ترون هنا .. هو نسق عمل حقيقي ..

اذا الشرطة تقرر ..

في آخر النهار .. عندما تأتي الحالات ..

تلك التي تحتاج تشريحاً .. وعندما يحتاج الامر ذلك

يتم في صباح اليوم التالي بين السادسة والسابعة صباحاً

وضع الجثة في كيس الجثث

ومن ثم تنقل الى مركزنا

ويتم تصوريها بواسطة جهاز التصور المقطعي

ومن يقوم اخصائي الاشعة مع الطبيب الشرعي

واحيانا عالم ادلة جنائية

بالنظر الى المعلومات الظاهرة

ومن ثم يجلسون سوية

ويقومون بتقرير خطوات العمل التي سوف تتم في التشريح الحقيقي للحصول على الادلة

الان لننظر الى بضعة قضايا

هذه واحدة من القضايا التي عملت عليها

يمكنكم ان تلاحظوا دقة المعلومات

انها دقة عالية جداً

ان الخوارزميات تمكننا من القيام بذلك

وتسمح لنا بالتقريب والغوص في التفاصيل

ومرة اخرى .. ان الصور تفاعلية جداً

ويمكنك ان تقوم بتدويرها .. او النظر اليها من اي زاوية

تريدها بواسطة البرنامج المرفق

وبدون التحدث كثيراً عن هذه الحالة

يمكن القول انها حادث سيارة

لقد صدم سائق مخمور هذه المرأة

ومن السهل جداً تبين تلف الجمجمة

وفي الحالة هذه سبب الوفاة هو كسر عظام الرقبة

وهذه المرأة انتهى بها الامر اسفل السيارة

مما أدى الى تهشيمها تماماً

كما ترون من الجروح على الرسم

وهذه حالة اخرى .. حالة طعن

وكما ترون مرة اخرى الامكانيات التي تخولنا هذه التقنية استخدامها

من السهل جداً النظر الى تداخل المواد المعدنية

والتي يمكن ان ترى من داخل الجسم

وكما ترون بعض التشوش ..بسبب الاسنان

بسب حشوة الاسنان

وهي واضحة تماماً بسبب وجود " امرٍ " لاظهار المواد المعدنية

وجعل البقية " شفافة "

وهذه حالة أخرى .. هذه لم تقتل الضحية

ولكن الضحية قتلت بسبب طعن في القلب

ولكن تم استخراج السكين

لكي توضع مرة اخرى في " عيني الضحية " !

وهذه حالة اخرى

انها حالة مثيرة للفضول

انها حالة توضح لنا كيفية الطعن

ويمكننا ان نرى كيف ان السكين اخترق القلب

انه من الواضح جداً ان نرى تسرب الهواء

من قسم الى آخر

والذي يصعب رؤيته في التشريح الاعتيادي

لذا .. ان هذه التقنية تساعدنا جداً

في التحقيق الجنائي

لكي نستطيع ان نحدد سبب الوفاة

وفي بعض الحالات توجيه نسق التحري و البحث الى الطريق الصحيح

لكي يتم القاء القبض على المجرمين بسهولة

هذه حالة اخرى اعتقد انها مثيرة للفضول

كما ترون يمكن رؤية طلقة الرصاص

التي اخترقت واستقرت بقرب العمود الفقري لهذا الشخص

ولقد قمنا بتحويل موقع الرصاصة الى بقعة مضيئة

لكي تبدو مشعة

مما يجعل من السهل جداً الوصول اليها

اثناء التشريح الفعلي

لانه من الصعب عادة التشريح والبحث عن صورة ملائمة لاستخراج

الرصاص من الجسد

ومن الاشياء التي انا سعيد

لانني سوف اريكم اياها اليوم

هي طاولة تشريحنا الافتراضي

وهو جهاز يعمل باللمس .. طورناه

مبني على برمجيات خوارزمية .. معتمدة على اساسيات رسوميات الحاسوب

وهي تبدو كهذه

ولكي اعطيكم التصور الملائم لها

انها تبدو كما لو انها جهاز " آي فون " كبير

ولقد برمجنا " صممنا " كل الخصائص

على هذه الطاولة

حيث يمكنكم اعتبارها .. لوحة لمس تفاعلية عالية الاداء

كما لو انكم تشترون جهاز " آي باد "

لا عليكم .. تناسوا هذا .. هذا ما اريد ان اريكم

ستيف " اتمنى ان تكون تستمع لهذا الآن "

ان هذا جهاز صغيرٌ ورائع جداً

ان سنحت لكم الفرصة .. من فضلكم جربوه

انها فعلاً تجربة رائعة

لقد نالت زخماً اعلامياً جيداً .. ونحن نحاول ان نوسع دائرة انتشارنا

ونحاول ان نستخدمها في اروقة العلم

ولكن ربما في المستقبل

في التحليل الجنائي

وهناك على موقع " يوتيوب " ما يمكن الاطلاع عليه في هذا الخصوص وتحميله

ان اردتم ذلك .. ويمكنكم حتماً التواصل معنا .. وتلقي المعلومات في هذا الخصوص

اقصد " التشريح الافتراضي "

وبما أننا نتحدث عن خاصية التفاعل باللمس والتأثير ..

دعوني أنتقل إلى خاصية مؤثرة جداً

وهذا يبدو كما لو أنه خيالٌ علمي

ونحن نطلق نحو المستقبل بسرعة كبيرة

انها ليست ما يستخدمه الاطباء الان

ولكن اتمنى ان يكون كذلك في المستقبل

وماترونه على الجهة اليسرى الان .. هو جهاز لمس

هناك قلم صغير " ميكانيكي "

انه يملك مستشعرات فائقة الدقة

ويقوم بتوليد اشارات إرتجاعية .. ويتحرك تبعاً لذلك

لذا عندما يتم لمس المعلومات " الافتراضية " - المرسومة -

سوف يتم توليد طاقة في داخله لكي يتحرك تبعاً لتلك المعلومات

وفي هذه الحالة الخاصة

اذا كنت تفحص شخصاً على قيد الحياة

تمسك القلم .. وتنظر الى المعلومات

ومن ثم تحرك القلم الى الرأس مثلاً

وماهي الا برهة حتى تشعر بالمقاومة

ويمكنك استشعار البشرة

وان دفعت بقوة اكبر .. تخترق البشرة " افتراضيا "

فتشعر " ميكانيكاً " انك وصلت الى الجمجمة

وان دفعت بقوة اكبر .. تخترق عظام الجمجمة

خاصة ان كنت تخترق من جانب الاذن .. فالعظام هناك اقل صلابة

ومن ثم يمكنك ان تستشعر الدماغ .. وتستشعر كيانه الرخوي

انها تكنولوجيا رائعة

وسوف اريكم المزيد .. هذا قلب

وتبعاً للماسحات الالكترونية الرائعة الحديثة

يمكن ان نحصل على هذه الصورة خلال 0.3 ثانية

ويمكن القيام بمسح القلب بأكمله

ويمكن القيام بذلك بمسح لحظي ( مشابه للحالة الطبيعية )

انظروا الى القلب

سأشغل هذا الفيديو

هذا هو " كارليوهان " احد طلابي للدراسات العليا

وكان يعمل معي على هذا المشروع

وهو يجلس هناك امام جهاز " هابتيك " وبيده القلم ذا القوة الارجاعية

وها هو يحرك القلم نحو القلب

والقلب ينبض امامه

وكما ترون يمكنه انيرى كيف ينبض القلب

والقلم يقترب الان من القلب

وها هو يضعه على القلب

والان اصبح يستشعر دقات قلب مريض على قيد الحياة

ومن ثم يمكنه ان يفحص نبض القلب وطريقة حركته

ويمكن ان يخترقه .. بالضغط

ويشعر كيف تتحرك الصمامات

وانا اعتقد ان هذه الخاصية مهمة جداً لجراحي القلب

انها تعني " الحلم الحقيقي " لاي جراح قلب

اي ان يستطيع ان ينظر الى قلب المريض

قبل ان يقوم بالعملية الجراحية

وذلك بدقة عالية جداً

ان هذا امرٌ متقنٌ حقاً

الان سنقترب اكثر من الخيال العلمي

حسناً .. لقد سمعنا القليل عن الرنين المغناطيسي الوظيفي

وهذا فعلاً مشروع رائع

ان الرنين المغناطيسي يستخدم الحقول المغناطيسية

وموجات الراديو

لكي يفحص الدماغ .. او اي منطقة من الجسم

وما يمكننا الحصول عليه من هذا

هو معلومات عن بنية الدماغ

ويمكننا ايضا ان نقيس الاختلاف

بين الخصائص المغناطيسية للاوعية الدموية المحملة بالاكسجين

وتلك التي تطرد الاكسجين

وهذا يعني

امكانية رسم خريطة تفاعلية للدماغ

وهذا شيء كنا نعمل عليه

لقد رايتم المهندس الباحث " موتوس "

يدخل الى جهاز الرنين المغناطيسي

وهو يرتدي " جهاز الكتروني "

ويمكنه من خلاله رؤية الصور

حيث يمكنني ان اعرض عليه بعض الاشياء وهو داخل جهاز الرنين المناطيسي

وهذا شيء " غريب "

لان الذي سوف يراه " موتوس " هو

في الحقيقة دماغه

لذا موتس سوف يقوم بعمل نشاط ما

ربما يحرك يده اليمنى

لكي يفعل الجزء الايسر من الدماغ

الجزء الخاص بالحركة

ومن ثم يمكنه ان يرى في نفس الوقت

التمثيل البصري لهذا النشاط في الدماغ .. وهذا امرٌ رائع و حديثٌ جداً

وهذا شيء نقوم به منذ مدة قصيرة فحسب

وهذه ايضاً لدماغ موتوس

لقد طلبنا منه ان يبدا بالعد من ال100 حتر الصفر

فبدأ يقول

100 .. 97 .. 94

وكما ترون بدأ القسم الخاص بالتحليل الرياضي بالعمل في دماغ

وها هو الان يضاء كل دماغه

وهذا رائع .. ويمكن القيام بذلك طيلة الوقت

ويمكن ان نكتشف الاشياء .. ويمكننا ان نخبره ان يقوم بعدة انشطة

وكما ترون الجزء البصري من الدماغ فعال

هناك في القسم الخلفي من الراس

لانه يرى دماغه

وهو يستمع الى تعليماتنا ايضاً

عندما نطلب منه تنفيذها

وكما ترون هناك بعض الاشارات عميقة جداً

ولكنها تشع الى الخارج

لان المعلومات كلها تتوزع في حجم هذا الدماغ

وسوف ترون الآن ..

حسنا.. ها هو موتوس يحرك قدمه اليسرى

وهو يقوم بهذا ..

لمدة 20 ثانية

وفجأة يضاء هذا كله

فيصبح الجزء الحركي مضاء كله

وهذا امرٌ رائع حقاً

واعتقد انها اداة رائعة

وباستخدام الاداة السابقة

يمكننا ان نستخدم هذه التقنية

لكي نستوعب حقاً

كيفية عمل الاعصاب والدماغ

ويمكننا القيام بذلك بكفاءة وجودة رسومية عالية الدقة

وبسرعة تمثيل سريعة جداً

ونحن نقوم ببعض العمل الممتع في المركز

ها نحن نقوم بعمل مسح لهذا القط الكبير .. التصوير المقطعي بواسطة الكمبيوتر

اذا هذه لبوة من حديقة الحيوان المحلية

خارج نوركوبينج في كولوماردين إليسا

وقد نقلناها الى المركز

ومن ثم قمنا بتخديرها

وادخلناها الى الجهاز

ومن ثم حصلنا على المعلومات الكاملة

ويمكننا ان نحصل على صور رائعة مثل هذه

ويمكننا ان نغوص في الطبقات

والنظر داخلها

ونحن نختبر هذه الطريقة منذ مدة

واعتقد ان هذا تطبيق رائع

لمستقبل هذه التكنولوجيا

لاننا نعرف القليل فحسب عن تشريح الحيوان

وما نعرفه فحسب هو معلومات اولية

ويمكننا ان نقوم بمسح كل الاشياء

كل انواع الحيوانات

والمشكلة فحسب .. هي امكانية ادخالهم في الآلة

وها هنا نرى دب

وكان من الصعب ادخاله هنا

وهذا الدب ممتلىء .. وهو حيوان اليف

وها هو أنف الدب

ويمكنكم ان تروا كم هو لطيف من هذا المنظور

حتى نغير المعادلة " الامر " فنرى هذا المشهد

لذا احذروا من الدببة

ومع هذا

اريد ان اتقدم بالشكر

لكل الاشخاص الذين ساعدوني في توليد هذه الصور

لقد قاموا بمجهود كبير جداً

بجمع المعلومات .. وتطوير الخوارزميات

وكتابة البرامج

انهم اشخاص موهوبون حقاً

وان مبدأي في الحياة .. هو ان أوظف دوماً اشخاصاً اكثر ذكاءاً مني

وانهم كلهم كذلك .. اكثر ذكاءا مني

و شكراً جزيلا لكم

(تصفيق)