ما هو الواقع المُبجل في الجراحة؟

الواقع المُتَعَقَّد في الجراحة هي تقنية تُبالغ في الصور الرقمية مثل 3D نماذج طماطمية على وجهة نظر الجراحين للمريض الحقيقي، بخلاف الواقع الافتراضي الذي يُغْطِرُ المُستَخَلَم في بيئة مصطنعة تماماً، يُعزز العالم الحقيقي بإضافة معلومات سياقية، هذا يعني في غرفة العمليات جراح يرتدي نظارات رُبّة أو يُظهره

وقد تم تطوير هذا المفهوم منذ عقود، ولكن التقدم الذي تحقق مؤخرا في معدات العرض ونظم التتبع والطاقة الحاسوبية قد جعل من الممكن استخدامه في مجال العلاج السريري، وتستخدم نظم البحث والتطوير الحديثة الخوارزميات ذات الطابع المحلي المتزامن ورسم الخرائط لمواءمة الأجسام الافتراضية مع البيئة المادية، حتى عندما ينتقل المريض أو الجراح، وتشتمل بعض النظم على أجهزة الاستشعار العميقة والعلامات الأشعة تحت الحمراء للحفاظ على الدقة في غضون بضعة مليمترات.

استحقاقات التدريب في مجال الجراحة

وقد اعتمد التعليم الجراحي تقليديا على الكتب المدرسية، وتفكك المايف، والمراقبة في غرفة التشغيل، وفي حين أن هذه الأساليب فعالة، فإنها تنطوي على قيود: فالكواديم باهظة الثمن، وشحيحة، وتفتقر إلى الخصائص الدينامية للأنسجة الحية؛ وتوفر المراقبة ممارسة عملية محدودة.

تعزيز التصور والتفاعل

يمكن للمتدربين التلاعب بـ 3D نماذج الأعضاء من أي زاوية أو طبقة من الفول السوداني، وتحفيز القطع أو العزل دون نتيجة، ويتجاوز ذلك الملاحظة البسيطة؛ ويتيح التقرير للتعلم رؤية العلاقة المكانية بين الشرايين والأعصاب والأوعية بطريقة لا يمكن أن تنقلها الصور الثابتة، فعلى سبيل المثال، يمكن للطالب الذي يدرس الكبد أن يستخدم مادة آر إيه في رؤية جراحي النسيجات من منظورها.

الممارسة الحرة

كما أن التدريب على إجراء " ويب " يمكن أن يُعد تكراراً للإجراءات المعقدة، كما أن التدريب المقيم على إجراء " ويبل " (الاستئصال الشامل للصدمات الصوتية) يمكن أن يمارس عشرات المرات على التشريح الافتراضي المستمد من بيانات المريض الحقيقي، وقد أظهرت الدراسات أن الجراحين الذين يتدربون على الجرعات " أو " يُجريون أخطاء أقل ويعملون بسرعة أكبر خلال الإجراءات الفعلية، وقدرة على محاكاة مفاة نادرة أو خطرة.

التغذية الفورية والتقييم

وتُدمج برامج التدريب المتقدمة في مجال البحث والتطوير في مجال التقييم الارتدادات المُلحة وتحليلات الأداء، وتتتبع أجهزة الاستشعار تحركات اليد، وزوايا الأجهزة، والوقت الذي يستغرقه الإنجاز، ويمكن للنظام أن يبرز الانحرافات عن المستوى المثالي، ويحذر من أن الهيكل الحاسم قريب جداً، أو يُدرج الاقتصاد في الحركة، وهذا التعقيبات الموضوعية الفورية تُعجل بمستوى التعلم وتوحيد التقييم فيما بين المتدربين، مما يقلل من الاعتماد على تقييمات التوجيه الذاتي.

التدريب على التكلفة والقابلية للتكرار

وتحتاج مختبرات المحاكاة التقليدية إلى أشباح باهظة التكلفة، وكوادر، وحيز مخصص لذلك. ويقلل هذا المبلغ من هذه التكاليف: إذ يمكن لجهاز واحد لرؤوس الأرب أن يقدم مئات من السيناريوهات الجراحية المختلفة دون استهلاك، ويمكن للمؤسسات أن تتقاسم النماذج الرقمية، وتستكملها باستخدام تقنيات جديدة، وتنشر التدريب عن بعد، وهذا التدرج مهم بصفة خاصة بالنسبة للأماكن المنخفضة الموارد التي يكون فيها وصول المقصف محدودا.

الأثر على التخطيط الجراحي

وربما كانت أكثر الفوائد الطبية إلحاحاً من برنامج البحوث هو التخطيط المسبق، ويعتمد الرُجال تقليدياً على صورتين من الـ2D على شاشة لإعادة بناء التشريح 3D ذهنياً.

رؤية المريضة السريعة

بواسطة إستيراد بيانات دي كوم من المسح الأشعة السينية أو التصوير بالرنين المغناطيسي، يمكن للجراحين أن يولدوا نموذجاً ثلاثي الأبعاد لتشريح المريض الفعلي، ثم يشاهدوا هذا النموذج في AR، وحجمه إلى العالم الحقيقي، ويتجولون حوله، وبالنسبة للحالات المعقدة مثل إعادة بناء الوجه أو الشذوذ الشوكي، هذا يعطي شعوراً مؤثراً بالعمق ونسبة لا يمكن أن تقدمها

التقييم المسبق وتحديد المخاطر

يساعد في تحديد المضاعفات المحتملة قبل الشق الأول مثلاً عندما يخطط جراحة لتقطيع الكبد يمكن أن يُغلّب على موقع الورم مقارنة بالسفن الرئيسية مثل بوابة الوريد وشريان الكبد، إذا كشف النموذج أن الورم أقرب إلى هيكل حرجي أكثر من التصوير المسبق المقترح، يمكن للفريق أن يغير نهجه، أو أن يختار أدوات مختلفة، أو أن يقرر استخدامه في فترة زمنية قصيرة.

جراحة متفجرة

وتستفيد عمليات المسح الضوئي والروبوتات الآلية استفادة كبيرة من التوجيه المتعلق بالكشف عن الكوللازمي، وفي أثناء عملية الاكتشاف البوليستري للكولسيبيك، يمكن أن تظهر زيادة في حجم الجرعة الساتية والشريان تحت الطرف المحيطي، مما يساعد الجراح على تجنب إصابات بنكات الجرث، وفي الجراحة الآلية، يمكن أن يدمج عرض الوصلات الشروحية التي تسلط الضوء على حدود فترة التعافي من العصبغة خلال تقنيات الازد.

تقليص وقت الجراحة وتحسين النتائج

وبتقديم خريطة طريق مدروسة، تقصر الدراسة في بعض الأحيان مدة العمل بنسبة تتراوح بين 20 و30 في المائة في الدراسات المبكرة، وتعني العمليات الجراحية القصيرة التعرض للتخدير الأقل، وانخفاض خطر الإصابة، والتعافي السريع، وفي دراسة أجريت في عام 2021 عن وضع الدواجن الشوكي، حقق الجراحون الذين يستخدمون مادة الارتجاعية نسبة 96 في المائة من حيث التقنيات المجانية، وانخفض متوسط الوقت اللازم لإجراء هذه التحسينات من 18 دقيقة إلى 12 دقيقة.

التطبيقات الحالية ودراسات الحالات الإفرادية

في جراحة الأعصاب، تستخدم أنظمة مثل ميكروسوفت هولولينز لتقصي الطريق خلال إعادة تقطيع ورم الدماغ، و يرى الجيران أشعة فوق الورم فوق خطّة المريضة، و يُرشدون موقع الجراثيم و العمق، في جامعة واشنطن،

ويضع نظام الملاحة في سترايكر محوراً افتراضياً على ساق المريض أثناء استبدال الركبة، ويكفل أن يتم تنسيق التخفيضات في نصف زاوية من الزاوية المخطط لها، وبالمثل، في جراحة ماكسيلوفايال، يُسترشد بتركيب زرع الأسنان عن طريق إظهار العزلة القصوى والعمق فيما يتعلق بالعصب في مختبرات الفيل.

وفيما وراء غرفة العمليات، تستخدم مادة " آر " في الأشعة التدخلية لتنسيب الإبر، وقد وضعت جامعة كامبريدج نظاماً يُستخدم فيه مسار إبرة على الجلد، مما يقلل من عدد المحاولات اللازمة للجرعات البيولوجية، وهو أمر ذو قيمة خاصة بالنسبة للإصابة العميقة التي يصعب فيها إجراء الموجات فوق الصوتية.

التحديات والحدود

وعلى الرغم من إمكانياتها، فإن عملية البحث والتطوير في مجال الجراحة تواجه عقبات كبيرة، وأكثرها استمراراً هو دقة التسجيل، بل إن التحول من 2 ملم إلى 2 ملم بين النموذج الافتراضي وعلم التشريح الحقيقي يمكن أن يؤدي إلى أخطاء كارثية، فالحركة المريضة والتنفس وقلب القلب تسبب تغيرات دينامية تكافح نظم التتبع الحالية للتعويض عنها، وتعالج بعض المجموعات ذلك بتحديثات غير مستعملة أو نماذج ميكانيكية بيولوجية غير متوقعة.

كما أن القيود المفروضة على استخدام البرمجيات المزودة بأجهزة الإنذار المبكر الحالية تضيق مجالات النظر (نحو 30 إلى 60 درجة) وتحتاج إلى قدرة كبيرة على التجهيز، مما يؤدي إلى معالجة قضايا حياة البطاريات والجملة، وتفيد تقارير الجهات بأن ارتداء غطاء للرأس للعمليات الطويلة يسبب الإرهاق أو القلاقل، وعلاوة على ذلك، يمكن للبصريات أن تقلل من الوعي اللاحق، مما يثير قلقاً بشأن السلامة إذا كان أحد أعضاء الفريق بحاجة إلى تسليم أداة بسرعة.

وثمة حاجز آخر هو منحنى التعلم الحاد للجراحين، إذ إن إدماج الجرّاحات في تدفق العمل يتطلب مهارات جديدة: مواءمة الرؤوس، ومواءمة النموذج، وتفسير الإفراط دون أن يتم صرفه، وفي حالات التوتر العالية، يمكن أن يعيق التفاعل بدلا من المساعدة، ويجب أن يكون تصميم تجربة المستعمل غير ملائم إلى حد بعيد، مع الحد الأدنى من الأزرار، وأجهزة البصر الواضحة.

وأخيراً، توجد مسائل تنظيمية ومسائل لسداد التكاليف، وقد تطهيرت المؤسسة من عدة نظم للبحث والتطوير، ولكن العملية طويلة ومكلفة، ويجب على المستشفيات أن تبرر تكلفة الأجهزة الموفدة للتدريب على الطرق التقليدية، وبدون أدلة واضحة على وفورات طويلة الأجل في التكاليف نتيجة لتقليص التعقيدات، فإن العديد من المؤسسات تتردد في الاستثمار.

AR vs. VR in Surgical Education

ومن المهم التمييز بين دوري البحث والتطوير في مجال التدريب الجراحي، ويوفر مركز البحوث الاجتماعية بيئة محاكاة كاملة، ومثالاً لتدريس الخطوات الإجرائية المعقدة من البداية إلى النهاية دون الحاجة إلى مريض مادي، وقد تم بالفعل التحقق من العديد من محفزي الأشعة المقطعية في جمهورية صربسكا واستعمالهم في الحصول على شهادة الإقامة، وعلى النقيض من ذلك، يعزز الممارسة في العالم الحقيقي، ويتيح للمتدرب ممارسة التوجيه في مجال المنازوِّد أو حتى إبرازه.

وتكمل الترجمتان، فبإمكانية الحصول على المهارات الأولية والممارسة المتعمدة، في حين أن البحث والتطوير أفضل لنقل المهارات إلى البيئة السريرية الحقيقية، والنظم الهجينة التي تخلط بين الواقع المختلط، مثلاً، يمكن للمتدرب أن يرتدي جهازاً من طراز VR إلى ممارسة إجراء، ثم يتحول إلى أسلوب من نوع " آر " حيث يُعد نفس التوجيه الإضافي إلى نموذج بلاستيكي.

الاتجاهات المستقبلية: AI, Machine Learning, and Haptics

وستدمج الموجة التالية من الجرعة في الجراحة المعلومات الاستخبارية الاصطناعية والتعلم الآلاتي، ويمكن للمبادرة أن تُؤتمت في تجزئت النماذج التشريحية من المسح الضوئي، مما يقلل الوقت اللازم لإعداد محتوى الجرعات من ساعات إلى دقائق، كما أن الخوارزميات العميقة يمكن أن تحلل فيديواً حياً من قناة آر ويب للتعرف على الأدوات، أو تسلط الضوء على الأنسجة الشاذية، أو التنبؤ بخطوة الحرجة التالية.

كما أن التعلم في مجال الآلات سيحسن التسجيل، وبتتبع أنماط تشوه الأنسجة، يمكن للنظام تحديث الإفراط في التمارين في الوقت الحقيقي، مما يعوض عن التنفس أو التلاعب، وتعمل بعض أفرقة البحث على معايرة التجميل حيث يتعلم نظام البحث والتطوير أن يوحد نفسه على أساس علامات بصرية دون الحاجة إلى ألياف يدوية.

إن التغذية المرتدة الهباتية لا تزال مفقودة، فالآثار البصرية الحالية مرئية أساساً، ولا يزال الجراحون يعتمدون على إحساسهم باللمسة ليشعروا بمقاومة الأنسجة، فالقفازات التجريبية تستخدم قفازات ذات تأثير خام أو محركات ذات أدوات لتطبق قوى تتطابق مع التشريح الافتراضي، مثلاً عندما يلمس أحد الأعضاء الافتراضية، فإن القفازات تُوصل قوة تُعدّ كثافة الأنس.

كما ستوسع أجهزة الوصل المحمولة من الوصول إلى الشبكة، ويمكن للأجهزة المتحركة والمقرنة ذات القدرات في مجال البحث والتطوير أن تقدم التوجيه الجراحي في جزء من تكلفة الرؤوس، وقد يتيح عدد من الأجهزة للجراح بالفعل أن يتفوق على نموذج 3D في مريض يستخدم آلة تصوير الهاتف، مع انخفاض الدقة، ومع تحسن أجهزة الاستشعار الهاتفية، فإن هذه الحلول المنخفضة التكلفة قد تؤدي إلى التخطيط الجراحي للمراكز الريفية وللأمم النامية.

كما أن التعاون في مجال البحث والتطوير هو اتجاه واعد آخر، إذ يمكن للركاب في مواقع مختلفة أن ينظروا إلى نفس البرمج في نفس الوقت، ويناقشوا خطة في الوقت الذي يلتهمون في حيز افتراضي مشترك، مما يمكن أن يضفي طابعا ديمقراطيا على الخبرة الجراحية، ويتيح لأخصائي في مستشفى رئيسي توجيه جراح عام في بيئة نائية من خلال إجراء معقد، وقد أظهرت التجارب المبكرة في مجال التلغرف باستخدام نظام البحث والتطوير وجود توجيه عن بعد، ويقلل من التعقيدات.

الاعتبارات الأخلاقية وسلامة المرضى

وكما هو الحال بالنسبة لأي تكنولوجيا تعطيل، يثير تقرير التقييم مسائل أخلاقية، ومن المسؤول عندما يؤدي تجاوز الجرّاح إلى خطأ، أو مطور البرمجيات، أو إدارة تكنولوجيا المعلومات في المستشفى؟ إن هناك حاجة إلى أطر واضحة للمسؤولية، لا سيما وأن التوجيه الذي تقوده الوكالة الدولية للطاقة الذرية يصبح مدعوماً بالقرار، وينبغي أن تتضمن الموافقة المستنيرة الكشف عن استخدام المبيدات الحشرية، بحيث يفهم المرضى أن الإفراط الرقمي جزء من الإجراء.

ومن دواعي القلق الأخرى أن نظم السجلات والمعلومات تولد كميات كبيرة من البيانات الفيديوية والبيانات الموقعية التي يمكن استخدامها في التدريب أو البحث، وإذا لم يتم الكشف عنها على النحو المناسب، يمكن لهذه البيانات أن تحدد هوية المرضى، ويجب على المستشفيات أن تكفل تخزين التسجيلات التي ترد في السجلات وفقا لنفس اللوائح التي تُخزنها الصور الطبية الأخرى، وبالإضافة إلى ذلك، فإن الأمن السيبراني أمر بالغ الأهمية: فنظام " آر " يمكن أن يظهر بيانات زائفة تؤدي إلى عواقب وخيمة.

وأخيراً، يجب تجنب الاعتماد المفرط على الجرعة المرفوعة، وينبغي تدريب الرعاة على العمل دون توجيه معزز كنتيجة، وينبغي أن تزيد التكنولوجيا، لا تحل محل، الحكم السريري، وبما أن المناهج الجراحية أصبحت أكثر تكاملاً، يجب أن تشمل التدريب على حدودها وعلى تشخيص المشاكل.

خاتمة

كما أن الواقع المزدحم هو إعادة تشكيل التدريب والتخطيط الجراحيين من خلال توفير صور غير دقيقة ومصممة خصيصا للمرضى، مما يؤدي إلى تحسين الفهم والدقة والكفاءة، وفي التدريب، يتيح ممارسة آمنة ومكررة مع التغذية الفورية؛ وفي التخطيط، يقلل من وقت العمل ومعدلات الخطأ، وفي حين أن التحديات في دقة التسجيل، وتركيب المعدات، وما زالت التكلفة، وتصبح التطورات السريعة في مجال الأنشطة المنفذة والمتنقلة، أكثر قابلية للانتقال إلى عقد من الزمن.

المراجع الخارجية: ]