جهاز جديد يحوّل المياه المالحة إلى مياه صالحة للشرب

تصميم مبتكر يعمل بكبسة زرّ

جهاز جديد يحوّل المياه المالحة إلى مياه صالحة للشرب
TT

جهاز جديد يحوّل المياه المالحة إلى مياه صالحة للشرب

جهاز جديد يحوّل المياه المالحة إلى مياه صالحة للشرب

تحتوي الأرض على أكثر من 326 مليون تريليون غالون من المياه، غير أن أقلّ من 3 في المائة منها عذبة وصالحة للشرب، وثلثاها محبوس في جبال الجليد والأغطية الجليدية القطبية أو على مسافات بعيدة في باطن الأرض. باختصار، يحصل البشر على 0.5 في المائة فقط من مياه كوكبنا للشرب.

مياه صالحة
ولكن هذا الأمر على وشك أن يتغيّر، بعد أن طوّر باحثو معهد ماساتشوستس للتقنية جهازاً محمولاً وسهل الاستخدام يحوّل المياه المالحة إلى مياهٍ صالحة للشرب بكبسة زرّ. ونشر الباحثون دراستهم أخيراً في دورية «إنفايرونمنتل ساينس أند تكنولوجي».
يتّسع النموذج التجريبي الحالي من الجهاز للدخول في حقيبة عادية الحجم، ويعالج لتراً من المياه في الساعة، ولكنه سيصبح قادراً على ترشيح 10 أضعاف هذه الكميّة بعد اكتمال تطويره، ليشكّل أداة حيويّة للمجتمعات التي تعيش في الجزر النائية، وعلى متن سفن الشحن، وحتّى مخيّمات اللاجئين القريبة من المياه.
ليس هذا الجهاز الأوّل من نوعه لترشيح المياه المالحة، ولكنّ الأجهزة المستخدمة حالياً عالية الكلفة وتحتاج إلى الكثير من الطاقة لتعمل وتعتمد على مرشحات مكلفة تحتاج إلى الاستبدال بشكل منتظم.
في المقابل، تتطلّب الوحدة الجديدة التي طوّرها باحثو معهد ماساتشوستس طاقة أقلّ من تلك التي يحتاج إليها شاحن الهاتف المحمول، ويمكن مدّها بالطاقة بواسطة لوحٍ شمسي صغير يتّصل بها من الخارج، فضلاً عن أنّها لا تتطلّب تغيير مرشحها لأنّها ببساطة لا تحتوي على مرشح، بل تستخدم نوعين من الحقول الكهربائية للتخلّص من الجزيئات المتنوعة كالملح والبكتيريا والفيروسات.

تصميم مبتكر
يكمن الابتكار الحقيقي في الجهاز الجديد في تصميمه الذي يتيح للنّاس العاديين استخدامه. تدخل المياه المالحة عبر أنبوب إلى داخله، حيث تحصل عملية الترشيح، ومن ثمّ تخرج عبر أنبوبٍ آخر إلى وعاء منفصل نظيفة وصالحة للشرب.
في هيكله الخارجي، يضمّ الجهاز ثلاثة أزرار ظاهرة فقط - الأوّل لتشغيله، والثاني لإطلاق عملية الترشيح، والثالث لإطفائه، بالإضافة إلى شاشة تعلم المستخدم أنّ المياه أصبحت صالحة للشرب.
تتيح جميع هذه الخصائص استعمال الابتكار الجديد في المناطق المحدودة الموارد - شرط أن يسعى الفريق البحثي إلى تقليل كلفته التي تتراوح حالياً بين 4 و6 آلاف دولار، أي نفس كلفة الأجهزة الأخرى. ولكنّ جونغيو يون، العالم الذي طوّر الجهاز وشارك في إعداد الدراسة من مختبر أبحاث الإلكترونيات التابع للمعهد، يتوقّع أنّ يتمكّن الفريق من تخفيض كلفة صناعة الجهاز بنحو 1500 دولار؛ ما سيعزّز فرص حصول المنظّمات غير الحكومية عليه.
يتوقّف هذا الأمر على التصميم النهائي وصناعة الجهاز طبعاً. يقول يون، إنّ النموذج التجريبي الحالي يتّسع في حقيبة عادية اشتراها من أحد المواقع الإلكترونية، ولكنّه يأمل في الحصول على استثمار بقيمة مليون دولار يساعده في نقل المنتج من المختبر إلى المصنع ليتمكّن الفريق البحثي من تجربة عمليات صناعية أخرى كحقن اللدائن.
ويتوقّع الباحثون أن يصبح النموذج التجريبي النهائي جاهزاً في نهاية العام المقبل - ليقرّبنا خطوة إضافية من تحرير الكميات الهائلة العالقة من المياه.
* فاست كومباني»
- خدمات «تريبيون ميديا»



​الذكاء الاصطناعي في علاج جذور الأسنان

​الذكاء الاصطناعي في علاج جذور الأسنان
TT

​الذكاء الاصطناعي في علاج جذور الأسنان

​الذكاء الاصطناعي في علاج جذور الأسنان

حقق الذكاء الاصطناعي تقدماً كبيراً في اكتشاف وتوقع جوانب مختلفة في علاج جذور الأسنان المسماة من قِبل عامة الجمهور بـ«حشوات العصب» Endodontics.

الذكاء الاصطناعي يرصد جذر الأسنان

في مجال الاكتشاف، تم استخدام الذكاء الاصطناعي لتحديد الآفات والخراجات حول قمة جذور الأسنان، وكسر التاج والجذر، وتحديد طول الجذر، وكشف تشريح الجذور والقنوات. تشمل مهام التنبؤ تقدير الحاجة إلى إعادة العلاج. تُعد الخراجات حول قمة جذور الأسنان، شائعة وتُشكّل تحديات في التشخيص وتخطيط العلاج للأطباء. ويمكن أن يُحسّن التعرف المبكر على هذه الآفات من نتائج العلاج من خلال منع انتشار المرض إلى الأنسجة المحيطة.

إن علاج جذور الأسنان أو حشوات العصب، المعروف أيضاً باسم «علاج العصب»، فرع من فروع طب الأسنان يركز على تشخيص، ومعالجة أمراض لب الأسنان (العصب) والجذور.

يتضمن هذا العلاج إزالة اللب التالف أو المصاب داخل السن (لب السن المحتوي على العصب والشريان والوريد والأوعية اللمفاوية وكثير من الخلايا لكن الكل يسمي اللب بالعصب!)، وتنظيف وتعقيم القنوات الجذرية، ثم حشوها بمواد طبية خاصة لمنع العدوى المستقبلية، وحماية الأسنان من مزيد من التلف.

أهمية علاج جذور الأسنان

- تخفيف الألم: يساعد علاج الجذور في تخفيف الألم الشديد الناتج عن التهابات العصب، إذ قالت العرب: «لا ألم إلا ألم الضرس».

- إنقاذ الأسنان: يمكن أن يمنع العلاج الفقدان الكامل للسن المتضررة، مما يحافظ على الأسنان الطبيعية بدلاً من اللجوء إلى التعويضات الصناعية.

- منع العدوى: العلاج الفوري والعناية الجيدة تمنعان انتشار العدوى إلى الأنسجة المحيطة والعظام، وقد تم تسجيل بعض حالات الوفاة من انتقال الصديد من خراجات الأسنان إلى الدورة الدموية.

وحسب المكتب العربي في منظمة الصحة العالمية فإن هناك أكثر من 130 مليون عربي بالغ يعانون من تسوس أو نخر الأسنان، ونسبة كبيرة منهم ستحتاج إلى حشوات العصب.

الذكاء الاصطناعي يسابق جراحي الأسنان

* رصد الخراجات: أجرى العالم البريطاني أندرياس وزملاؤه دراسة مقارنة ما بين أداء خوارزمية الذكاء الاصطناعي و24 جراح فم ووجه في اكتشاف الخراجات حول قمة جذور الأسنان على الأشعة البانورامية. وخلصت الدراسة إلى أن خوارزميات الذكاء الاصطناعي القائمة على التعلم العميق تفوقت على بعض الجراحين. وبالمثل، أظهرت دراسة أخرى أن نماذج الشبكات العصبية التلافيفية CNN، (وهي من مكونات الذكاء الاصطناعي المستلهمة من العصب البصري لتحديد الأشكال)، أدت أداءً أفضل من ثلاثة أطباء استشاريي أشعة فم ووجه، في اكتشاف الخراجات حول قمة جذور الأسنان أثناء المحاكاة على الأشعة داخل الفم.

وفي دراسة أخرى نشرت في مجلة «طب الأسنان» البريطانية أخيراً، استخدم العالم أورهان وزملاؤه أكثر من 100 أشعة مقطعية للأسنان لاختبار نظام الذكاء الاصطناعي، وذكروا دقة اكتشاف عالية مقارنة باختصاصي الأشعة.

تشخيص كسور الجذور وأطوالها

* تشخيص كسور الجذور الأفقية والعمودية: وهو مهمة تتطلب الخبرة، ويفشل تقريباً 75 في المائة من الأطباء في تحديدها على الأشعة. تم تطوير نماذج من الذكاء الاصطناعي لاكتشاف كسور الجذور تلقائياً على الصور الشعاعية للأسنان ثنائية وثلاثية الأبعاد.

أظهرت دراسة لفوكودا وزملائه أن الذكاء الاصطناعي يمكن أن يكون أداة واعدة لتشخيص الكسور الجذرية العمودية على الأشعة البانورامية. وأظهرت دراسة أخرى للدكتور جوهاري من «هارفارد» وزملائه أداءً ممتازاً باستخدام خوارزمية الذكاء الاصطناعي للكشف عن الكسور الجذرية العمودية بدقة 96.6 في المائة.

* تحديد طول الجذر بدقة: خطوة حاسمة لنجاح علاج قناة الجذر أو حشوات العصب، حيث إن 60 في المائة من فشل علاج حشوات العصب بسبب عدم الحساب الدقيق لطول قناة العصب، ما يؤدي إلى قصر أو زيادة الحشوة، ويؤدي بدوره إلى فشل العلاج، وتفاقم الخراج مع خطورة ذلك.

أظهرت الدراسات أن الشبكات العصبية الاصطناعية (وهي من مكونات الذكاء الاصطناعي) يمكن استخدامها لتحديد طول الجذر بدقة. أبلغ الدكتور ساغيري وزملاؤه في بحث منشور أخيراً في مجلة «طب الأسنان» الأميركية أن الذكاء الاصطناعي يمكن استخدامه أداة إضافية لتحديد موقع خروج العصب من قمة جذر الأسنان، وقد أثبت ذلك عدم وجود فروق في قياسات طول الجذر عند مقارنة الذكاء الاصطناعي مع القياسات الفعلية بعد إجراء القياسات الفعلية.

معدلات نجاح عالية

وهكذا فقد أظهرت خوارزميات الذكاء الاصطناعي القائمة على CNN معدلات نجاح عالية في الكشف التلقائي عن الأسنان وتجزئتها على الأشعة ثنائية وثلاثية الأبعاد.

ويتمتع الذكاء الاصطناعي بمستوى عالٍ، مقارنة بالمراقبين البشريين، ولكن مع أوقات معالجة أسرع بكثير. وبما أن تحديد تشريح الجذور والقنوات هو أمر ضروري لنجاح علاج قناة الجذر، فإن لدى تطبيقات الذكاء الاصطناعي القدرة على المساهمة في هذه المهام.

*رئيس جمعية الذكاء الاصطناعي بطب الأسنان في الشرق الأوسط.

حقائق

130 مليون عربي بالغ يعانون من تسوس أو نخر الأسنان ونسبة كبيرة منهم ستحتاج إلى حشوات العصب