تصميم أدوات طبية منخفضة التكلفة لزيادة إمكانية الحصول على الرعاية الصحية في البلدان النامية

ولا يزال الوصول إلى الرعاية الصحية الجيدة يشكل تحديا كبيرا في العديد من البلدان النامية، إذ أن ارتفاع تكاليف المعدات الطبية ونقص المهنيين المهرة في مجال الرعاية الصحية يعوقان العلاج والتشخيص الفعالين، ومن أجل معالجة هذه القضايا، تظهر حلول مبتكرة مثل الروبوتات الطبية المنخفضة التكلفة كأدوات واعدة لتحسين إمكانية الوصول إلى الرعاية الصحية، ويمكن لهذه النظم المستقلة أو شبه المستقلة أن تؤدي مهام تتراوح بين التشخيص والجراحة، وتوفير الرعاية للسكان الذين يعانون من نقص الخدمات، مع الحد من الاعتماد على المتخصصين في تصميم الموارد البشرية بتكلفة باهظة.

حالة الرعاية الصحية في البلدان النامية

وتواجه البلدان النامية عبئا غير متناسب من الأمراض مقترنا بنظم صحية هشة، ووفقا لمنظمة الصحة العالمية، يفتقر نحو نصف سكان العالم إلى التغطية الكاملة للخدمات الصحية الأساسية، ففي أفريقيا جنوب الصحراء وأجزاء من جنوب آسيا، يمكن أن تكون كثافة الأطباء أقل من 1 لكل 000 10 شخص - مقارنة بما يزيد على 30 لكل 000 10 نسمة في البلدان المرتفعة الدخل، مما يدفع المرضى إلى السفر لمسافات طويلة من أجل الرعاية الأساسية، والتأخير في المعالجة، والزيادات.

مجموعة المعدات

وقد تبين أن ما يصل إلى 70 في المائة من الأجهزة الطبية التي تقدم خدماتها إلى أجهزة الاستنشاق الآليين الجراحيين، حتى عندما تتبرع، فإن الأجهزة ذات النوايا العالية كثيرا ما تفشل بسبب نقص قطع الغيار أو التقنيين المهرة أو الكهرباء المستقرة، وقد خرجت دراسة نشرت في BMJ Global Health] من الخدمات الطبية إلى 70 في المائة من الأجهزة الطبية المصممة في البلدان النامية.

لماذا الروبوتات الطبية؟

ويمكن للآليات الطبية أن تؤدي مهاما دقيقة ومكررة تقلل من الخطأ البشري وتعوض عن نقص الأخصائيين، وهي تستخدم بالفعل في البلدان ذات الدخل المرتفع لإجراء جراحة متفشية للغاية، وإعادة التأهيل، والتطبيب عن بعد، وتتطلب تكييف هذه الأدوات لتهيئة الظروف ذات الموارد المنخفضة إعادة تصميم أساسية - وليس مجرد عناصر أرخص، بل إعادة التفكير في الأداء الوظيفي، والقدرة على التدفئة، وخبرة المستعملين.

الأدوار الرئيسية للروبوتات الطبية المنخفضة القطر

Remote diagnosis and triage:] Robots equipped with cameras and basic sensors can collect patient data and connect clinicians to remote populations via telepresence.
الأسلحة الآلية المنخفضة التكلفة يمكنها أن تحمل أدوات ثابتة أو تسحب الأنسجة أو تقوم بتخزين متكرر تحت توجيه الجراح
Rehabilitation and physical treatment:] Simpleic devices can guide patients through exercises, increasing access to rehabilitation after beat or injury.
Logistics and disinfection:] Autonomous mobileroidroid machines can deliver medicines, transport laboratory samples, or disinfect rooms using UV light, reducing staff workload.

مبادئ تصميم الروبوتات ذات التكلفة والقابلية للتأثر

ويتطلب إنشاء روبوتات طبية تكون ميسورة التكلفة وقوية وقابلة للاستمرار في ظروف منخفضة الموارد التقيد بالعديد من مبادئ التصميم الأساسية، وهذه المبادئ ترشد المهندسين من مفهوم إلى النشر.

البساطة والوظيفة

وينبغي أن يركز الروبوتات المنخفضة التكلفة على أهم المهام السريرية، وأن يضاف السمات غير الضرورية لا يزيد من التكاليف فحسب بل أيضا من التعقيد، مما يؤدي إلى حدوث انهيار أكثر تواترا، فعلى سبيل المثال، قد يحتاج مساعد جراحي إلى ثلاث درجات من الحرية بدلا من سبع درجات موجودة في نظام دا فينشي، ويجب على المصممين العمل عن كثب مع المستوصفين في المجتمعات المحلية المستهدفة لتحديد القدرات ذات الأثر الأعلى.

الوحدات والإصلاح

فالتصميم النموذجي يتيح استبدال المكونات بسهولة باستخدام قطع قياسية، وإذا فشل المصباح، يمكن للفنيين المحليين أن يتبادلوها دون تدريب متخصص، ويتيح هذا النهج أيضاً رفع مستوى تدريجي، واستخدام وحدات قابلة للتبادل - مثل سلاسل الإمداد المشتركة للمحركات أو مجموعة المعدات أو أجهزة الاستشعار - تبسيطها، ويخفض تكاليف الجرد.

الصناعة المحلية

وينبغي إنتاج الروبوتات، حيثما أمكن، باستخدام المواد والعمليات المتاحة محلياً، ويشمل ذلك طباعة ثلاثية الأبعاد للقذائف البلاستيكية، وبلوغ الأطر المعدنية، والاستعانة بمكونات إلكترونية من الموزعين الإقليميين.() ولا يؤدي التصنيع المحلي إلى خفض تكاليف الشحن فحسب، بل أيضاً إلى بناء القدرة على التكيف الاقتصادي وإيجاد وظائف مهرة.() وتبرز الهيئة الوطنية للصحة الطباعة على أساس 3D بوصفها تكنولوجيا تحويلية للأجهزة الطبية المنخفضة التكلفة .

كفاءة الطاقة وعلم النفس

وتعاني مناطق نامية كثيرة من كهرباء لا يمكن الاعتماد عليها، ويجب أن تعمل الروبوتات على طاقة منخفضة، مع بطارية طويلة، بل وحتى في حالات الطوارئ يدويا، كما أن السيارات ذات الكفاءة في استخدام الطاقة، وقدرات الشحن بالطاقة الشمسية، وأجهزة التحكم الصغيرة الحجم، بالإضافة إلى أن الآليين ينبغي أن يكونوا قادرين على العمل باستقلالية أثناء انقطاع الشبكة عن طريق استخدام التجهيز على متن السفن لأداء مهام حرجة.

البرمجيات والتصميمات المفتوحة

وتعجل فلسفة المصدر المفتوح بالتآزر العالمي، وعندما تتاح تصميمات الروبوتات والبرامجيات والبرمجيات الجاهزة مجانا، يستطيع الباحثون والمستوصفون في بلدان مختلفة تكييف النظام مع الاحتياجات المحلية، وتقوم منظمات مثل مجتمع الأجهزة الطبية المصدر المفتوح بتوفير مخططات لأدوات التشخيص والعناصر الآلية، مما يقلل تكاليف التنمية ويتجنب قفل البائعين.

النهج الابتكارية في التصميم

وأدت عمليات الانجاز التكنولوجي الأخيرة إلى خفض الحواجز التي تحول دون بناء الروبوتات الطبية الوظيفية، وتبرز ثلاثة ابتكارات رئيسية.

الصناعة التحويلية

3D-[Dطباعة] تتيح سرعة إنتاج قطع الروبوتات في جزء من تكلفة الذكاء التقليدي، ويمكن طبع الأسلحة الآلية الخفيفة من البوليمرات المجهزة بالكربون والمحررة، ويمكن إنتاج أدلة جراحية خاصة بالمرضى حسب الطلب.

منابر مفتوحة وتنمية المجتمعات المحلية

ويمكن لمطوري نظام التشغيل الآلي (ROS) وArduino أن يوفرا قاعدة لبناء تطبيقات آلية دون إعادة اختراع العجلة، ومن خلال زيادة عدد المكتبات المتبرع بها من المجتمعات المحلية من أجل الرؤية، وتخطيط الحركة، والمراقبة، يمكن للمطورين التركيز على الوظائف المحددة في المجالات، وقد تم تكييف برنامج " مييرو " الآلي الذي يُفتح في كلية إيمبريال لندن، وذلك لاستخدامه في التدريب المعدَّل في كينيا والهند.

Telepresence and Edge Computing

ويمكن للأطباء في المراكز الحضرية أن يرشدوا الروبوتات في العيادات الريفية، غير أن الربط الشبكي عبر الإنترنت في المناطق النائية قد يكون بطيئاً أو متقطعاً، ويمكن أن تؤدي نماذج التعلم الآلي الحديثة التي تديرها الحواسيب على حاسوب محلي واحد مثل قرص رزبيري أو شبكة " نيفيديا " التي يمكن أن تؤدي إلى اتخاذ قرارات منخفضة التردد.

دراسات الحالة: الروبوتات الطبية المنخفضة النشاط

وتدل عدة مشاريع في العالم الحقيقي على جدوى وتأثير هذه النهج التصميمية.

مشروع أوبورا (تانزانيا)

(أوبورا) (سواحيلية لـ (التفوق)) طورت روبوتاً متنقلاً منخفض التكلفة لأجهزة العلاج في المستشفيات باستخدام الضوء فوق البنفسج - جيم، ويستخدم الروبوت فوضوية مصنوعة من قطع الدراجات ذات المصادر المحلية ويدير البطاريات، وهي تكلف أقل من 000 1 دولار ويمكن أن يحافظ عليها ميكانيكيون مجتمعيون، أما التجارب المبكرة في دار السلام فتخفض معدلات الإصابة الأخرى بثلاثة في أفريقيا.

المنظار الآلي (بنغلاديش)

مهندسون في جامعة بنغلاديش للهندسة والتكنولوجيا صمموا ذراعا آليا يحمل مشهدا رقميا ويضعونه على صدر المريض عن طريق التلّح من طبيب نائي، ويطبع الذراع 3D ويستخدم محركات سيرفو بسيطة، ويستخدم النظام بأكمله، بما في ذلك البرمجيات، تكاليف تحت 400 دولار، وقد أظهرت الاختبارات الميدانية في المراكز الصحية الريفية أن دقة التلقيم تتطابق مع فحص الأشخاص في ظروف التنفس المشتركة.

مساعد جراحي مفتوح المصدر (الهند)

مشروع "سوترا بوت" في "تشناي" أنشأ روبوتاً منخفض التكلفة يساعد على التسلل خلال الجراحة المفتوحة، ويستخدم ذراعاً من الحزن متحكماً بالقدمين مثبتة على طاولة العمليات، وملفات التصميم متاحة مجاناً، وتكلف المكونات حوالي 300 دولار، وقد أبلغ الجراحون المتدربون الذين يستخدمون الروبوت عن انخفاض بنسبة 25 في المائة في وقت الفرز وأقل وزناً يدوياً، مما يجعلها صالحة للاستخدام في معسكرات عالية الحجم.

الأثر على إمكانية الحصول على الرعاية الصحية

ويؤدي نشر الروبوتات الطبية المنخفضة التكلفة إلى تحسينات قابلة للقياس عبر أبعاد متعددة من إمكانية الحصول على الرعاية الصحية.

Geographic Reach

ومن خلال تمكين التشخيص والعلاج عن بعد، يقدم الروبوتات الرعاية المتخصصة إلى السكان الريفيين الذين لا يحصلون على خدمات كافية، وفي مشروع تجريبي في كينيا، تم وضع الروبوتات التي تعمل بالبث في خمسة مستوصفات ريفية، مما أتاح لأطباء القلب على بعد 200 كيلومتر أن يُجريوا برامج قياسية للقلب، وفي السنة الأولى، ازداد عدد تشخيصات أمراض القلب بنسبة 20 في المائة، وانخفضت معدلات الإحالة إلى المستشفيات المركزية حيث تم إدارة العديد من الحالات محليا.

تعزيز القوة العاملة

ولا يحل الروبوت محل العاملين في مجال الرعاية الصحية، بل يعززهم، إذ يمكن للعامل الصحي في المجتمعات المحلية الذي يتلقى تدريباً ضئيلاً أن يعمل آلياً تشخيصياً ينقل البيانات إلى طبيب في الوقت الحقيقي، مما يسمح للطبيب بمراقبة عيادات متعددة في آن واحد، كما يمكن للآليات أن تعالج مهاماً متكررة مثل إيصال الإمدادات أو تنظيف الممرضات والأطباء للتركيز على الرعاية المباشرة للمرضى.

التدريب وبناء القدرات

ويحول المنشطون الآليون ذو التكلفة المنخفضة التعليم الطبي، ويمكن للمتدربين أن يمارسوا تقنيات جراحية على المنصات الآلية التي تسجل قياسات الأداء، وتقدم تعليقات موضوعية، وفي نيجيريا، اعتمدت ثلاثة مستشفيات تعليمية محاكاة غير مسبوقة التكلفة تستخدم جهازاً على الإنترنت وأجهزة مطبعة من 3 دي، مما يقلل من الحاجة إلى مكثفات أو مختبرات حيوانات باهظة الثمن.

الوفورات في التكاليف

وفي حين أن الاستثمار الأولي في الروبوتات متواضع بالمقارنة مع المعدات التقليدية، فإن الوفورات الطويلة الأجل كبيرة، إذ إن خفض تكاليف نقل المرضى، وتخفيض عدد المستشفيات التي تمكث من خلال الانتعاش السريع، ومنع جميع الأمراض تسهم في تحقيق مكاسب اقتصادية، ويؤكد استعراض القطاع الصحي الذي أعده البنك الدولي على أن الابتكارات الفعالة من حيث التكلفة هي حاسمة الأهمية لتحقيق الهدف 3 من الأهداف الإنمائية المستدامة (الصحة الجيدة والارتقاء).

التحديات والنظر في المسألة

وعلى الرغم من الوعد، يجب التغلب على عدة حواجز لتحقيق اعتماد واسع النطاق للآليات الطبية المنخفضة التكلفة في البلدان النامية.

دال - القابلية للاستمرار والقابلية للاعتماد

وقد تكون للروبوتات التي تُبنى من مكونات منخفضة التكلفة فترات أطول من العمر، لا سيما في ظل ظروف بيئية قاسية (الدفاع، الرطوبة، تقلبات درجات الحرارة) - والاختبار الشامل ضروري لضمان السلامة، ويقوم الباحثون باستكشاف استخدام أجهزة الاستشعار الصناعية والمواد المقاومة للتآكل دون زيادة كبيرة في التكاليف، ويجب بناء الدعم في مجال الإنذار والإصلاح في خطط النشر.

تدريب المستعملين وقبولهم

وقد يكون العاملون في مجال الرعاية الصحية متشككين أو مرعبين من المساعدة الروبوتية، إذ يجب أن تكون برامج التدريب حساسة من الناحية العملية والثقافية، ويمكن أن تؤدي التفاعلات بين مستخدمي الرعاية اللغوية المحلية إلى الحد من منحنى التعلم في زامبيا، وقد شهد برنامج يدمج التدريب الآلي مع محو الأمية الأساسية في الحاسوب ارتفاع معدلات القبول بين العاملين في مجال الصحة المجتمعية.

الحصبة التنظيمية والأخلاقية

ويجب أن تستوفي الأجهزة الطبية الآلية معايير السلامة والكفاءة التي تحددها الهيئات التنظيمية الوطنية، وفي العديد من البلدان النامية، لا تزال الأطر التنظيمية للصحة الرقمية آخذة في التطور، ويمكن أن تكون إدارة هذه العمليات بطيئة ومكلفة، وتشمل الاعتبارات الأخلاقية خصوصية البيانات، والمساواة (لا تتعدى أجهزة الاستشعار الآلي أفقر المجتمعات)، والمساءلة عن الأخطاء، ويلزم التعاون العالمي لوضع معايير منسقة تكيف مع الظروف المنخفضة الموارد.

القابلية للتسويق والاستدامة

وهناك مشاريع رائدة كثيرة تنجح ولكنها لا تضخم بسبب نقص التمويل أو القدرة على التصنيع أو الدعم السياسي، ويتطلب بناء نظام إيكولوجي مستدام شراكات بين الحكومة والجامعات والقطاع الخاص وغير الربحية، كما أن عقود الصيانة وسلاسل التوريد المحلية، والبرمجيات المحدثة المستمرة هي أمور حيوية.

الاتجاهات المستقبلية

وسيشهد العقد المقبل تقدما هائلا في الروبوتات الطبية المنخفضة التكلفة، التي تدفعها التكنولوجيات المتقاربة.

الاستخبارات الفنية والعملية المستقلة

ويمكن أن تعزز المنظمة دقة تشخيص الروبوتات وتتمكن من أداء المهام بأقل توجيهاً بشرياً، فعلى سبيل المثال، يمكن للرؤية الآلية أن تحدد علامات جراحية أو صور جراحية، غير أن تدريب نماذج " آي " على مختلف فئات المرضى من البلدان النامية لا يزال يمثل تحدياً بسبب شح البيانات.

Teleoperation with Haptic Feedback

ومن شأن التقدم في الاتصالات المنخفضة السرعة (مثل 5G) بالإضافة إلى أجهزة الهربات الميسورة التكلفة أن يتيح للجراحين الشعور بمقاومة الأنسجة أثناء العمل عن بعد، مما قد يجعل عملية جراحة التلكس قابلة للتطبيق بالنسبة للإجراءات المعقدة، وقد تم اختبار النماذج الأولية التي تستخدم محركات اليقظة على ملحقات القفازات في إثيوبيا مع تعليقات المستعملين الواعدة.

الأجهزة القابلة للتحلل البيولوجي والمعاد تدويرها

ولتناول الشواغل البيئية والمتعلقة بالتكاليف، يقوم الباحثون بتطوير الروبوتات التي يتم صنعها من مواد قابلة للتحلل الأحيائي )مثلاً، مركبات الخلية( أو مكونات يسهل إعادة تدويرها، ويمكن الاستعاضة عن الأدوات الآلية ذات الاستخدام الوحيد - التي تدخل في جراحة - بنسخ مركبة، مما يقلل من النفايات الطبية.

تصميم المجتمعات المحلية

وسيتألف الروبوتات الأكثر نجاحاً من تلك التي تُصمم بالاشتراك مع المستخدمين النهائيين، إذ إن إشراك المستوصفين المحليين والمرضى وواضعي السياسات من البداية يكفل أن يلائم الإنسان الآلي السياق والثقافة والهياكل الأساسية، ومنابر المصادر المفتوحة تيسر التحسين المتكرر استناداً إلى التغذية المرتدة في العالم الحقيقي، وتعجل مبادرات مثل أحداث " ميك - ثون " في البلدان المنخفضة الدخل بهذا النهج.

خاتمة

و " تصميم " آليات طبية ميسورة وفعالة " خطوة حيوية نحو زيادة إمكانية الوصول إلى الرعاية الصحية في البلدان النامية، بالتركيز على البساطة، والتصنيع المحلي، والتكنولوجيات المبتكرة مثل طباعة 3D والبرامجيات المفتوحة المصدر، يمكن لهذه الروبوتات أن تحول تقديم الرعاية الصحية وأن تنقذ حياة لا حصر لها، وسيتطلب الانتقال من النموذج الأولي إلى الاعتماد الواسع النطاق التعاون، والتطور التنظيمي، والاستثمار المستدام، ولكن التأثير المحتمل يُثبطت الفجوة بين الأغنياء والفقراء في الحق في الصحة.