مناهج رائدة خاصة بالمريض للجراحة الدقيقة باستخدام التصوير والواقع الافتراضي
أبريل 5, 2024
استبدلت التطورات في علاج الأوعية الدموية الداخلية الإجراءات الجراحية المفتوحة المعقدة بخيارات طفيفة التوغل ، مثل استبدال الصمام وإصلاح تمدد الأوعية الدموية. تقترح هذه الورقة استخدام النمذجة ثلاثية الأبعاد (3D) والواقع الافتراضي للمساعدة في تحديد موضع الذراع C ، وقياسات الزاوية ، وتوليد خارطة الطريق للتخطيط الإجرائي لمختبر القسطرة العصبية التداخلية ، وتقليل وقت الإجراء.
1 كان الهدف من دراسة الحالة بأثر رجعي2 هو التحقق من صحة دقة استخدام 3 من المنقلات في بيئة الواقع الافتراضي. 4 كانت هذه دراسة عمياء تمت فيها مقارنة وضع الجراح 5 في الواقع الافتراضي بالوضع الفعلي 6 المستخدم في الجراحة. 7 حاليا ، يتطلب التصور الأمثل لتمدد الأوعية الدموية في الدماغ8 والتشوهات الوعائية الأخرى داخل الجمجمة 9 للعلاج أو التخطيط أخذ تصوير الأوعية الدموية الدوراني ثلاثي الأبعاد 10 في بداية الإجراء.
11 هذا يعرض المريض للإشعاع 12 ويزيد من الأوقات الإجرائية. 13 يعزز التجزئة في الواقع الافتراضي ثقة الجراح14 ويزيد من فهم الحالات الجراحية المعقدة. 15 يوجد جسم الإنسان في مساحة ثلاثية الأبعاد ، وبالتالي فإن مشاهدته 16 في الفضاء ثلاثي الأبعاد هو أكثر دلالة على التشريح المرضي 17 من مشاهدة التصوير المقطعي المحوسب ثنائي الأبعاد أو التصوير بالرنين المغناطيسي.
18 تؤثر هذه النتائج على البحث والطب ، 19 تقلل من وقت التخطيط لتحديد 20 زاوية معدات التصوير في OR.21 حاليا ، يجب فحص المرضى بزاوية 360 دورة 22 حتى يمكن تحديد موضع الذراع C. 23 نعتقد أنه يمكننا تقليل الوقت الذي يتم فيه تخدير المريض 24 وتعرضه للإشعاع من خلال تقديم 25 اقتراحا لوضع الذراع C قبل الجراحة. 26 التجزئة هي عملية إعادة إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد27 من التشريح الخاص بالمريض من الصور الطبية.
28 إنها الخطوة الأكثر أهمية ، ومع ذلك فهي ثقيلة الموارد 29 في كل من متطلبات البرامج والخبرة البشرية. 30 على هذا النحو ، فإن تركيزنا البحثي الأساسي 31 هو أتمتة التجزئة ، 32 استخدام تقنيات التعلم الآلي 33 لتقليل حاجز الدخول 34 لنشر هذه التكنولوجيا على نطاق واسع.
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة استخدام الواقع الافتراضي (VR) والنمذجة ثلاثية الأبعاد لتحسين الإجراءات التدخلية العصبية. وتهدف هذه الأبحاث، من خلال أتمتة عملية التجزئة وتحسين وضعية القوس التصويري (C-arm)، إلى تقليل تعرض المرضى للإشعاع وتقليل الفترات الزمنية اللازمة لإجراء العمليات.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلوم
- جراحة الأعصاب
- الواقع الافتراضي
- التصوير الطبي
خلفية علمية
- تتطلب الإجراءات الحالية لتصوير تمدد الأوعية الدموية في الدماغ تصوير الأوعية الدوراني ثلاثي الأبعاد 3D.
- تؤدي هذه الإجراءات إلى تعريض المرضى للإشعاع وزيادة أوقات العمليات الجراحية.
- يمكن أن يساهم التقسيم في الواقع الافتراضي VR في تعزيز ثقة الجراح وفهمه للحالات المعقدة.
- من شأن أتمتة عملية التقسيم أن تقلل من عوائق نشر هذه التكنولوجيا في الإعدادات السريرية.
الغرض من الدراسة
- للتحقق من دقة المنقلات في بيئة الواقع الافتراضي المخصصة للتخطيط الجراحي.
- لتقليل وقت تخدير المريض والتعرض للإشعاع أثناء الإجراءات.
- لتحسين كفاءة وضعية ذراع C-arm قبل الجراحة.
الطرق المستخدمة
- إجراء دراسة تعمية للمقارنة بين تحديد الموضع باستخدام الواقع الافتراضي (VR) وبين التوضع الجراحي الفعلي.
- استخدام تقنيات التعلم الآلي لأتمتة تقسيم التشريح الخاص بالمريض.
- تطوير نموذج واقع افتراضي (VR) لتصور وقياس الزوايا الخاصة بتوضع ذراع C (C-arm).
- تحديد زوايا الرؤية المفضلة في الواقع الافتراضي (VR) من أجل التخطيط الجراحي.
النتائج الرئيسية
- تطابقت الزوايا التي حددها الجراح في الواقع الافتراضي (VR) بشكل وثيق مع القياسات الجراحية الفعلية.
- ساهم التقسيم الآلي (Automated segmentation) في تحسين دقة وكفاءة التخطيط.
- عزز التصوير المرئي في الواقع الافتراضي (VR) من فهم التراكيب التشريحية المعقدة.
- تم تحقيق تقليل في زمن الإجراءات الجراحية ومستويات التعرض للإشعاع.
الاستنتاجات
- يمكن أن تؤدي الواقع الافتراضي والنمذجة ثلاثية الأبعاد إلى تحسين الإجراءات التداخلية العصبية بشكل كبير.
- يعد أتمتة التجزئة أمراً بالغ الأهمية للتطبيق على نطاق أوسع في الممارسة السريرية.
- يمتلك هذا النهج القدرة على تعزيز النتائج الجراحية وسلامة المرضى.
الأسئلة الشائعة
الأهمية التنفيذية في القطاع الصناعي
يحدث التصوير ثلاثي الأبعاد المخصص للمريض ونمذجة الواقع الافتراضي تحولاً في التخطيط السابق للإجراءات التدخلية الوعائية المعقدة. تتيح هذه التقنيات تصوراً تشريحياً دقيقاً، مما يدعم القرارات الحاسمة التي تقلل من مخاطر الإجراءات وتحسن تخصيص الموارد. كما أن دمج التجزئة الآلية والقياس القائم على الواقع الافتراضي يعزز الثقة التنبؤية عند نقاط التحول الرئيسية في تطوير العلاجات القائمة على الأجهزة.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الأدوية الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- يتيح الاستقصاء التفصيلي للفرضيات التشريحية الخاصة بكل مريض لتحديد أهداف الجهاز.
- يدعم تقليل المخاطر الميكانيكية من خلال توضيح العلاقات المكانية في الأمراض الوعائية المعقدة.
- يعزز الثقة التنبؤية في تخطيط الإجراءات ومدى ملاءمة الجهاز.
الفحص وتطوير المقايسة
- يُسهل إنشاء نماذج تشريحية ثلاثية الأبعاد مُعتمدة لسير عمل عمليات المحاكاة واختبار الأجهزة.
- يُوحّد قياس السمات التشريحية الحرجة لضمان تقييم قابل للتكرار للأجهزة.
- يُتيح التقييم الكمي لوضعية الجهاز ومدى جدوى الإجراء.
الأبحاث الانتقالية وما قبل السريرية
- يوائم اختبارات الأجهزة في المرحلة قبل السريرية مع السيناريوهات التشريحية ذات الصلة سريرياً.
- يدعم الاستمرارية الانتقالية من خلال الربط بين بيانات التصوير ومحاكاة الإجراءات.
- يقلل من مخاطر قرارات التطوير من خلال توفير رؤى تشريحية كمية خاصة بكل مريض.
تكامل سير العمل ومسار المعالجة
يدمج سير العمل هذا بدءاً من عملية الحصول على بيانات التصوير، مروراً بالتجزئة والنمذجة ثلاثية الأبعاد، وصولاً إلى التخطيط الإجرائي القائم على الواقع الافتراضي، مما يدعم الاكتشاف المبكر وصولاً إلى تقييم الأجهزة الانتقالية.
- بيولوجيا الاكتشاف: توفر نماذج تشريحية عالية الدقة لاختبار الفرضيات والتحليل المكاني.
- الفحص: توفر قياسات كمية قابلة للتكرار لمدى ملاءمة الجهاز ومحاكاة الإجراءات.
- التحليلات: تتيح قياسات دقيقة للزوايا والمواضع لمقارنة خيارات الإجراءات.
- الأبحاث الانتقالية: تربط النماذج المستمدة من التصوير بالتخطيط الإجرائي قبل السريري والسريري.
- إعادة الاستخدام في المؤسسات: تؤسس منصة قابلة للتوسع للنمذجة المخصصة للمرضى عبر برامج الأجهزة.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية وتقلل من الغموض التشريحي في تخطيط الجهاز.
- القيمة التشغيلية: توحد عمليات التجزئة والقياس، مما يحسن قابلية التكرار وقابلية التوسع.
- القيمة الاستراتيجية: تتيح اتخاذ قرارات "المضي قدماً أو التوقف" بناءً على معلومات أدق، وتقلل من المخاطر الإجرائية في المراحل المتأخرة.
- التأثير على المحفظة: تدعم تحديد الأولويات المعدلة وفقاً للمخاطر للمرشحين من الأجهزة والاستراتيجيات الإجرائية.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في التصوير الطبي، والتقسيم، ونمذجة الواقع الافتراضي VR.
- يستلزم بنية تحتية برمجية قوية لمعالجة البيانات ثلاثية الأبعاد وتصويرها.
- يحتاج إلى بروتوكولات موحدة لضمان قابلية التكرار بين الفرق ومشاركة البيانات.
- قد يتطلب التكيف عبر السياقات التشريحية والإجرائية المتنوعة تخصيصاً لسير العمل.
- لا يزال التقسيم يستهلك الكثير من الموارد، رغم أن جهود الأتمتة تعمل على تحسين إمكانية التوسع.
