معماری

آندوسکوپی مجازی

استفاده از روش های تصویر برداری غیر تهاجمی مانند آندوسکوپی مجازی در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این روش نسبت به روش های متداول آندوسکوپی از طرف بیماران بیشتر مورد توجه واقع شده و برای پزشکان قدرت عملکرد و کار ایی بیشتری ایجاد می کند. غیر تهاجمی بودن، قابلیت تکرار، استفاده در آموزش، در معرض دید قرار دادن نقاط دور از دسترس و حساسیت و دقت بالا از مزایای انکار ناپذیر این روش است. هرچند عدم امکان انجام روش های درمانی در صورت نیاز، نارسایی های تکنیکی و عدم پذیرش فرهنگی نیز موانع موجود بر سر راه گسترش استفاده از این تکنیک است. به هر حال باید توجه داشت که آندوسکوپی مجازی باید به عنوان یک روش تکمیلی و برای افزایش کارایی آندوسکوپی معمولی تلقی شود. در  MRI و CT با استفاده از ابزارهای گرافیکی یا آندوسکوپی مجازی با استفاده از تصاویر دو بعدی کامپیوتری، مدل سه بعدی از عضو مورد نظر ساخته می شود که به طور کلی دو روش رندر کردن سطحی و حجمی را شامل می شود. سپس با نرم افزارهای گرافیکی مسیر مورد نظر برای بررسی به یکی از سه روش دستی، نیمه خودکار یا خودکار تعیین و به جستجو در این مدل ها پرداخته می شود. این نرم افزارها قابلیت های متعدد و متنوعی ارائه می دهند که در نتیجه آن حوزه دید پزشک به طرز چشمگیری افزایش می یابد. امکان استفاده از نماهای مختلف در آندوسکوپی مجازی وجود دارد و تغییر کدورت مدل بسته به نیاز کاربر ممکن است و همه این ها به معنی این است که نسبت به یک آندوسکوپ معمولی، انعطاف پذیری بیشتری دارد. قابلیت اندازه گیری ضایعات مشکوک برای پزشک بسیار ارزشمند است که در این روش به خوبی پشتیبانی می شود. پیشرفت تکنیک های تصویر برداری و ابزارهای گرافیکی، کلید پیشرفت تکنولوژی آندوسکوپی مجازی است. در حال حاضر بیشترین استفاده از این روش، کولونوسکوپی و برونکوسکوپی است و استفاده از آن در سایر ارگان های بدن نیز رو به افزایش است.

برای رسیدن به یک تشخیص خوب هر چه اطلاعات کامل تری در مورد یافته های آناتومیک و پاتولوژیک بیمار وجود داشته باشد، مطلوب تر است. در پزشکی بالینی، آزمایشات انجام شده با  وسایل تصویربرداری مختلف (MRI  یا  CT) تلاش می کند که حداکثر تعادل را بین وضوح بالای تصویر و زیان های وارده به بیمار برقرار کند. با پیشرفت هایی که اخیرا در زمینه تصویر برداری فضایی با وضوح بالا به دست آمده است (Multi-Detector CT) روش های خاص برای بررسی مجموعه های بزرگ داده ها بیش از همیشه مورد نیاز است.
درروش های سنتی، یک رادیولوژیست باید مجموعه های بزرگی از داده ها را در تصاویری که برش به برش تهیه شده بود، تشخیص دهد. سپس در ذهنش اطلاعات نمونه برداری شده را به شکل سه بعدی دوباره سازی کرده و در مورد وضعیت سلامتی بیمار تصمیم گیری کند. این روند مستلزم این است که رادیولوژیست تجربه زیاد و اطلاعات گسترده ای از آناتومی بدن انسان داشته باشد. برای ایجاد یک تصویرذهنی کامل از ساختارهای بیمار لازم است پزشک همه برش های در دسترس را در نظر بگیرد. واضح است که نگاه کردن به صدها برش برای یک بیمار روش بسیار وقت گیری است.
هرچند وسایل جدید تصویربرداری به طرز قابل قبولی اطلاعات کافی برای پیدا کردن ساختارهای کوچک را فراهم می کنند (که هنوز قابل درمان است) غیرممکن است که تشخیص به روش سنتی بتواند تشخیص ضایعات بسیار کوچک را امکان پذیر کند. روش های تصویر سازی سه بعدی می توانند با نمایش سه بعدی آناتومی بیمار از مجموعه برش های تصاویر این مشکل را حل کنند.
Virtual Endoscopy   (آندوسکوپی مجازی) ادغام روش های تصویر برداری با حقیقت مجازی  (Virtual Reality) است. VE یک گزینه مبتنی بر کامپیوتر به روش های تصویر برداری معمولی رادیولوژی و آندوسکوپی فیبر اپتیک اضافه می کند که بررسی ساختمان های داخلی ارگان های بدن امکان پذیر شود. به موازات پیدایش تصویر برداری با رزولوشن بالای سی تی اسپیرال، این تکنیک در دهه گذشته به سرعت رشد یافته است. برخلاف روش های تصویر سازی معمولی پزشکی که به طور ،عمده بر تصویری کلی از یک ارگان و به ویژه به نمای خارجی تمرکز دارندVE  به نمای داخلی ارگان می پردازد. برخلاف آندوسکوپی فیبر اپتیک معمولی که محدود به سطح داخلی ارگان ها ی توخالی است VEگشت و گذار بین لایه های مخاطی لایه داخلی و خارجی را ممکن می کند. تشخیص با استفاده از VE  در زمانی نه چندان دور به یکی از عرصه های پرقدرت در کارهای بالینی تبدیل خواهد شد. بسیاری از سازمان های مر تبط با سلامت و همچنین ارگان هایی که در زمینه سرطان کار می کنند درحال بررسی مقایسه استفاده از کولونوسکوپی مجازی با کولونوسکوپی ویدئویی معمولی برای بیماریابی در مورد سرطان و پولیپ های روده بزرگ است. اگر این روش موثر باشد، آندوسکوپی مجازی سایر قسمت های بدن نیز مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. بیش از دو میلیون کولونوسکوپی ویدیویی استاندارد هر ساله انجام می شود که بیش ۷۵% آن ها نرمال است و اغلب آن ها صرفا به منظور بیمار یابی انجام شده اند. VE روشی است که با استفاده از یک CT scan  یا  MRI استاندارد انجام می شود و سپس ارگان مورد نظر در مدل سه بعدی دوباره سازی شده و سپس گردش در داخل لومن انجام می شود. نمونه های متداول آن کولون، مری، معده، درخت تراکئو برونشیال(برونکوسکوپی)، مثانه، حالب و کلیه ها(سیستوسکوپی) و پانکراس و مسیرهای صفراوی است. از VE می توان برای طراحی جراحی ها، آموزش و در معرض دید قرار دادن ساختارهایی که با آندوسکوپ حقیقی قابل دسترسی نیست استفاده کرد. همه این زمینه های ذکر شده در ارتباط با سیستم تصویر برداری به خصوصیات مشترکی نیاز دارند که عبارتند از: دقت، تبادل فعال، تصویر سازی و زمان پیش پردازش کوتاه.

مزایایی VE
استفاده از این روش تشخیصی در مقایسه با وارد کردن تجهیزات واقعی به بدن(آندوسکوپ ها) مزایای زیادی دارد. اول، همه روش های آندوسکوپی روش هایی تهاجمی است و بیمار باید درجاتی از بیهوشی دریافت کند و در خلال انجام مداخله تشخیصی بیمار در معرض عوارض زیادی قرار دارد مثل پارگی، خونریزی، عفونت و … . هزینه انجام یک آندوسکوپی قابل توجه است و شامل پرسنل، تجهیزات، مواد مصرفی، داروها و پرسنل اداری می شود. در مقابل VE کاملا غیر تهاجمی است و در نتیجه عارضه شناخته شده ای ندارد. هزینه واقعی آن (با درنظر گرفتن تجهیزات، داروها ، پرسنل و…) کمتر از یک سوم آندوسکوپی معمولی است چون در همان محل تصویربرداری انجام می شود و مشابه همه وسایل تصویربرداری کار می کند و به همان پرسنل نیاز دارد و هیچ نوع مواد اضافه ای لازم ندارد. مزیت آندوسکوپی معمولی این است که اگر ضایعه ای یافت شود می توان اقدام درمانی را انجام داد اما در VE  باید هر ضایعه ای یافت شد برای اقدام بعدی به آندوسکوپی معمولی ارجاع شود.
VE  این مزیت را دارد که می توان زاویه ای به لومن نگاه کرد که در آندوسکوپی معمولی این امکان وجود ندارد. مثلا در طی انجام کولونوسکوپی ممکن است پولیپ های کوچک در پشت چین های روده یا خم های کولون پنهان شده و دیده نشوند. همچنین در VE  می توان به خارج از لومن حرکت کرد تا مشخص شود که آیا  تومور به بافت های اطراف یا گره های لنفاوی گسترش یافته است یا نه؟ به علاوه تصاویر مجازی می توانند دستکاری شوند. می توان ساختمان لوله ای را کاملا باز کرد و آن را روی یک سطح صاف مثل نقشه قرار داد و به جستجوی ناهنجاری ها پرداخت و همچنین اندازه گیری های با ارزشی قابل انجام است. مثلا در کولونوسکوپی می توان با تعیین ضخامت دیواره، سرطان های در مراحل اولیه را تشخیص داد که معمولا در کولونوسکوپی معمولی تشخیص داده نمی شود. این روش حساسیت و دقت تشخیص را بالا می برد.
روش های VE می تواند هرچند بار که نیاز است انجام و تکرار شود و همچنین می تواند برای آموزش دادن به بیمار در مورد بیماریش به کار رود. جستجو در داخل حفره ها و غیرازحفره ها امکان پذیر است. می توان با انتقال داده های توموگرافیک به نقاط مختلف دنیا با دیگران مشورت نمود.
کسانی که از آندوسکوپی معمولی می ترسند VE را بهتر می پذیرند. VE  محدودیت های فیزیکال و فیزیولوژیکال آندوسکوپی معمولی را حذف می کند و می تواند دید های مختلفی را که در آندوسکوپی معمولی امکان پذیر نیست فراهم کند. این امر می تواند کارایی آندوسکوپی معمولی را افزایش دهد.   VE می تواند برای اندازه گیری های آناتومیک مثل اندازه، فاصله، شکل و تراکم. به کار رود.
هدف از VE  این نیست که جایگزین آندوسکوپی معمولی شود بلکه هدف قدرتمندتر کردن این روش و افزایش در صد موفقیت با فراهم کردن یک وسیله ارزشمند جهت تشخیص، طراحی درمان های جراحی و تجزیه و تحلیل است که می تواند در آموزش پزشکی و مونیتورینگ بعد از جراحی ارزش زیادی داشته باشد. مطالعات بالینی نشان داده است که VE می تواند با تولید نماهایی که در یک آندوسکوپی معمولی قابل دستیابی نیستند برای طرح ریزی عمل جراحی مفید واقع شوند و بنابراین می تواند به عنوان یک روش تکمیلی بیمار یابی و همچنین جهت آزمون های کنترلی برای مراقبت های بعدی از بیمار به کار رود.

محدودیت های VE
در حال حاضر محدودیت های زیادی برای کولونوسکوپی مجازی وجود دارد و باید تحقیقات زیادی انجام شود تا به حداکثر توان خود برسد. از جمله این محدودیت ها نگاشت حقیقی رنگ و قوام بافت ها است. یک قدم اولیه در این راه توسط John Kerr برداشته شده است که در آن یک جدول جستجوی رنگ ایجاد شده که از مجموعه داده های (datasetes) تصویری انسان استفاده کرده، واحد ها ی هانسفیلد سی تی اسکن را با مقادیر رنگ فوتوتوموگراف ها مقایسه می کند. تصاویر اولیه که مدل کبد را به کار می برند امیدوار کننده است اما به اندازه کافی دقیق نیستندکه برای تشخیص بالینی مفید باشند. همان طور که تلاش های اولیه برای تبدیل فیلم های سینمایی سیاه وسفید منجر به تصاویر عالی امروزی شده است، لازم است پیشرفت هایی صورت گیرد تا بتواند رنگ و قوام لازم تصاویر اندوسکوپیک را فراهم کند. راه حل هایی در دست مطالعه است مانند پاک کننده های موثر دستگاه گوارش و یا نوشیدن مایعی که به مدفوع متصل شده و این امکان را ایجاد کند که در هنگام بازسازی دوباره مجازی آن را به صورت دیجیتال تفریق نمود. در نهایت سطح رزولوشن تصویر امروزه  mm 3/0 برای سی تی اسکن هلیکال است. این اندازه معمولا برای ضایعات ظاهری (gross) کافی است. هرچند  بازسازی سه بعدی کامل این دقت را فراهم نمی کند. برای ضایعات بزرگ تر از mm 3 ، قدرت تشخیص ۷۵% است و اگر بزرگ تر از mm 5 باشد، قدرت تشخیص ۷۵% دارد. این میزان در حال نزدیک شدن به قدرت تشخیص کولونوسکوپی استاندارد است. هرچه وسایل تصویر برداری پیشرفت می کند وضوح و در صد تشخیص هم بالاتر می رود. شاید سیستم های نسل بعد وسایل تصویر برداری متعددی را به کار ببرند (سونوگرافی، MRI،… CT ) و سپس با پیوستن داده ها، اطلاعات بیشتری نسبت به آنچه از یک تصویر واحد به دست می آید فراهم شود. چالش های فراوانی که در زمینه بخش بندی خودکار، تشخیص دقیق بافتی و پیوسته سازی داده ها وجود دارد فرصت های تحقیق نامحدودی را فراهم می کند که می تواند فواید کوتاه مدت و دراز مدت برای کاربردهای بالینی داشته باشد. در ایجاد تصاویر سه بعدی برای اهداف تشخیصی مثل آندوسکوپی مجازی، مهم ترین و مشکل ترین مانع تکنیکی، بخش بندی خودکار ارگان ها و بافت ها به صورت real time است. موضوع استخراج دقیق رنگ و قوام از تصاویر به دست آمده فقط در مطالعات اولیه مطرح شده است. برای به دست آوردن یک وسیله تشخیصی خوب که همه هدف های استانداردهای مورد نظر رادیولوژیک را تامین کند باید فناوری های تصویر برداری وضوح تصویر را به طرز چشمگیری افزایش دهند.
چالش های غیر تکنیکی که بر سر راه اندازی محیط های مجازی وجود دارد آن هایی هستند که علیرغم وجود امکانات تکنیکی جلوی توسعه به کار گیری آن ها را می گیرد. یک مساله مهم در به کار گیری چنین مجموعه های متنوعی از برنامه های کاربردی، استاندارد کردن است. تا به امروز هیچکدام ازسیستم های مختلف قابلیت عمل متقابل را ندارند. تلاشی انجام شده که چنین اقدامی صورت بگیرد و فعلا باید همه پروژه های سه بعدی سازی تصویر با مجموعه داده Visible Human همخوانی داشته باشد.
این امر استاندارد بودن را تضمین نمی کند هرچند مرجعی را برای شروع فراهم می کند. به تدریج که سیستم ها پیشرفته تر می شوند، گزینه های مربوط به امنیت و قابل اعتماد بودن، همچنین قابلیت استفاده از سیستم ها مطرح می شود. بخش وسایل پزشکی FDA نه تنها سیستم های مکانیکی را تحت ارزیابی دقیق قرار می دهد بلکه برنامه های کامپیوتری کار با داده ها یا برنامه های کنترل وسایل الکترونیکی را نیز تحت نظارت دارد. وقتی یک وسیله یا برنامه برای استفاده تایید شد، یک چالش بزرگ این است که بتوان مصرف کنندگان را راضی کرد تا هزینه این روش را بپرازند یا آن ها را متقاعد کرد که مبلغ بیشتری که می پردازند به این دلیل است که وسیله پیشرفته تری برای آن ها به کار رفته است، مثلا جراحی به کمک کامپیوتر یا با راهنمایی تصویر انجام شده است. سازمان های بیمه در برابر به کارگیری یک روش جدید مقاومت می کنند تا زمانی که ثابت شود که هزینه های درمانی را کم می کند. از طرفی تعدادی از تکنولوژی های جدید به دلیل نا آشنابودن، تعصبات سنتی یا غفلت از فواید آن به راحتی توسط پزشکان و بیماران مورد قبول قرار نمی گیرد. فرار از هرچیز جدید و مقاومت در برابر تغییر همیشه وجود دارد. همان طورکه تقریبا یک نسل جدید ازرادیولوژیست ها لازم بود تا تصاویر دیجیتالی جدید را به جای رادیولوژی برمبنای فیلم بپذیرند، ممکن است چند دهه طول بکشد تا تصویر سازی سه بعدی و آندوسکوپی مجازی پذیرفته شود. محدودیت های دیگری هم برای VE  وجود دارد ازجمله این که هنوز لازم است بیماران با CT یا MRI اسکن شوند که روش های ارزانی نیست. به علاوه در عکسبرداری با سی تی بیمار اشعه دریافت می کند و بیمارانی که کلاستروفوبیا دارند یا قطعات فلزی در بدنشان وجود دارد نمی توانند  MRI را تحمل کنند. مهم تر این که بخش بندی بافت نرم مشکل است و احتیاج به الگوریتم های پردازش تصویر پیچیده دارد.
به طور خلاصه مزایای VE  به طور واضحی بیش از مضرات آن است با وجود این باید این امر در دنیای حقیقی اثبات شود.
تکنولوژی های به کار رفته در VE تقریبا همه جنبه های تصویر برداری پزشکی از اطلاعات تا پردازش و تصویر سازی همچنین تشخیص به کمک کامپیوتر و طرح های درمانی را در بر می گیرد. ادامه پیشرفت در تکنولوژی های وابسته به VE اثر زیادی بر کاربردهای آن در پزشکی خواهد داشت.

پاسخ دهید