Redefining Surgical Precision: Augmented Reality in Limb Amputation and Prosthetic Fitting

وتعيد تعريف الواقع المبكّر، ولا سيما في مجالات التخطيط الجراحي وإعادة التأهيل الاصطناعي، حيث تُعد هذه المواد من خلال فحص المعلومات الرقمية، مثل النماذج التشريحية 3D، والخرائط الوعائية، والمسارات العصبية - في العالم المادي، وتُعدّ الجراحين، وأجهزة الاصطناعية، التي تُعدّ صوراً جديدة للأنسجة المتطورة.

فهم الواقع المبشر في الهيكل الطبي

الواقع المُزَق يختلف عن الواقعية الافتراضية بطريقة حرجة: بدلاً من تصوير المستعمل في بيئة صناعية تماماً، يُنفق الـ آر على العناصر الرقمية في العالم الحقيقي، وفي سياق جراحي، يعني أن الجراح يمكنه ارتداء نظارات آر أو استخدام عرض مُعدّل الرأس لرؤية هيكل عظم المريض الذي يُستعان به، وسفن الدم، والأنسجة الناعمة المُسْتَقَلة مباشرةً على الجلد.

يعتمد الأساس التقني لـ (آر آر) الطبية على عدة مكونات: برامجيات التقطيع التصويري لاستخراج الهياكل الطمطاوية من بيانات (ديكوم) و خوارزميات التسجيل لمواءمة النموذج الافتراضي مع المريض الفيزيائي، و عرض المعدات التي يمكن أن تُحدث الإفراط دون إعاقة وجهة نظر الطبيب، وتطورات حديثة في كاميرات الاستشعار العميقة، وتتبع العين، ورؤوس الثمالة الخفيفة جعلت من التشغيل نظماً عملية أكثر أهمية.

ومن أكثر الجوانب واعدة في مجال البحث والتطوير قدرتها على دعم التخطيط التعاوني، حيث يمكن للمستوصفين المتعددين أن ينظروا إلى نفس المشهد المكثف في آن واحد، مما ييسر المناقشة بشأن التنسيب الدقيق، وزوايا النبذ، والتعامل مع القضايا غير المكتملة، وهذه اللغة المرئية المشتركة قيمة بوجه خاص في الحالات المعقدة التي تغير فيها التشريح بسبب الصدمات أو الإصابة أو الجراحة السابقة.

Augmented Reality for Limb Amputation Planning

بتر الجروح، بينما إنقاذ الحياة غالباً، ينطوي على عواقب عميقة للتنقل، وصورة الجسم، ونوعية الحياة هدف الجراح هو إزالة كل الأنسجة غير الحيوية أو المرضية مع الحفاظ على أكبر قدر ممكن من العظام الصحية، والعضلات، والتوتر العصبي، ويؤثر مستوى البتر تأثيراً مباشراً على قدرة المريض على استخدام الاصطناعي بشكل فعال، مما يجعل التخطيط الإفتراضي دقيقاً أساسياً.

التأشيرة المسبقة للأدوية الحرجة

ويتيح هذا الفريق للجراحين تصور العلاقة الثلاثية الأبعاد بين أجزاء العظام، والزجاجات العصبية، والاختناق المحيط قبل أن يُحدثوا أول عملية شق، حيث يُتوقع أن يكون هناك نموذج ثلاثي الأبعاد خاص بالمرضى مستمد من بيانات الاختبارات الكيميائية أو الرنين المغناطيسي على أطرافها، يمكن أن يحدد المستوى الأمثل للذرة - النقطة التي ستُقطع فيها درجة الارتداد البصري.

وبالإضافة إلى علامات العظام، يمكن أن تسلط عمليات التكرار على الجرعات الكبيرة، مثل الأعصاب المشينة في الفخذ أو العصب الوسيط والرئوي في اللؤلؤ، مما يسمح للجراح بأن يخطط لاستراتيجيات محددة الهدف لإدارة الأعصاب، مثل دفن الأعصاب في العضلات أو إعادة الارتداد العضلي المستهدف للحد من ألم الأعصاب، وذلك برؤية مسارات الأعصاب في الواقع.

التوجيه والتلقيح داخلي التشغيل

عندما تكون في غرفة العمليات، تكون (آر آر) بمثابة نظام الملاحة في الوقت الحقيقي، النموذج الافتراضي يظل مسجلاً لأطراف المريض، حتى لو تحولت التشريحات بشكل طفيف بسبب التمركز أو التلاعب بالأنسجة، فإن الإفراط في التكييف تبعاً لذلك، وهذا أمر ذو قيمة خاصة أثناء تصميم النكهة، حيث يجب على الجراح أن يضمن تغطية كافية للأضرار غير المادية على نهاية العظام.

وقد أظهرت البحوث أن تخطيط بتر الأعضاء المتجه إلى البحث يمكن أن يقلل من وقت العمل بنسبة 15-20 في المائة في الحالات المعقدة، وذلك أساسا بتقليل الحاجة إلى التصوير داخلي والتأكيد التشريحي المتكرر، كما تدعم التكنولوجيا نهجا جراحيا أكثر اتساقا، وهو نهج مفيد في بيئات التدريب التي يقوم فيها جراحون أقل خبرة بتنفيذ الإجراء تحت الإشراف.

الأدلة والنتائج

وقد بدأت الدراسات السريرية في تقدير قيمة فوائد الجرعة المميتة في عملية بتر الأعضاء.() وقد خلصت دراسة في عام 2022 نشرت في Journal of Orthopaedic Research إلى أن الجراحين الذين يستخدمون AR لأغراض التخطيط للبتر عبر الحدود حققوا تخفيضات في العظام في حدود 2 ملم من المستوى المقرر، مقارنة بالاتجاهات المحدودة في حالات التطهير فيما بعد، والتي لا تزال تُجرى على نحو عشوائيات غير ضروري.

"الواقع المُزَمّد يسمح لنا برؤية التشريح الذي نُشغّلُ عليه بطريقة لم يكن ممكناً من قبل، في عملية بتر، هذا يعني أننا يمكن أن نكون أكثر دقة وأكثر تحفظاً عند الاقتضاء، وفي نهاية المطاف نُعطي المريض أساساً أفضل للاستخدام الاصطناعي"

Transforming Prosthetic Fitting with Augmented Reality

إن نجاح الأطراف الصناعية يعتمد اعتماداً كبيراً على نوعية الواجهة بين الأطراف المتبقية والاختناق، إذ أن وضعية التجميل غير مناسبة يمكن أن تسبب الألم، وتفكك الجلد، وشذوذ الجراثيم، وفي نهاية المطاف رفض الجهاز، والتجهيز التقليدي للزجاج هو عملية تكرارية، وعملية اصطناعية، تخلق طبقة من النسيجات

ويقوم المكتب الإقليمي بتبسيط وتحسين تدفق العمل هذا بعدة طرق، من القياس الأولي إلى التقييم النهائي للجوارب.

3D Scanning and Digital Modeling

الخطوة الأولى في التكييف الصناعي الحديث هي استيلاء على شكل الأطراف المتبقية، وبينما استخدمت الماسحات الضوئية 3D لهذا الغرض لسنوات، تضيف طبقة من التفاعل، ويمكن للمنتج أن ينظر إلى النموذج المسحي على أنه مركب عائم بجانب المريض، ويتناوبه ويفتشه من أي زاوية.

كما أن المسح القائم على أساس الجرعة المفاجئة يقلل من عدم الارتياح المرتبط بأساليب التلقيح التقليدية، إذ لم يعد يتعين على المرضى أن يبقوا على أطرافهم في موقف حرج في حين أن مجموعات البلازما، ولا توجد فوضى أو تنظيف، وبالنسبة للأطفال الذين قد يكونون قلقين بشأن عملية التأقلم، فإن الطبيعة المجازة للفحص المغناطيسي يمكن أن تجعل التجربة أكثر مشاركة وأقل ترهيبا.

تصميم ورسم الخرائط الافتراضية

وبمجرد أن يتم وضع نموذج 3D، يمكن للمحترفين تصميم المزلاج في بيئة افتراضية باستخدام AR. ويمكن للبرمجيات أن تحاكي كيف أن الأشكال والمواد المختلفة من الجوارب ستوزع الضغط على أطرافها خلال أنشطة رفع الوزن، وتبرز خرائط الضغط الملوّثة مجالات التوتر الشديد، مما يسمح للمتحف بتعديل التصميم قبل استخدام أي مواد مادية.

كما يمكن للأخصائي الاصطناعي من التحفيز الديناميكي، ويمكنه أن يحيي الأطراف الافتراضية من خلال دورة المشي، وأن يلاحظ كيف يتفاعل هذا الجورب مع العظام والأنسجة الناعمة في كل مرحلة من مراحل القذف، مما يساعد على تحديد المشاكل المحتملة مثل الصبغ (الأطراف التي تتحرك وتنزل داخل الجوارب) أو القوى الفخية المفرطة التي يمكن أن تؤدي إلى تغيير في الشكل الافتراضي أو التلف).

الاتصال بالمرضى وتبادل اتخاذ القرارات

أحد الفوائد غير المُقدرة للـ(آر آر) في التأقلم الاصطناعي هو تحسين التواصل بين العيادة والمريض العديد من المرضى لديهم صعوبة في تصور كيف سيشعر الـ(سوكيت) الاصطناعي أو كيف سيؤثر تغيير التصميم على راحتهم

ومن المرجح أن يكون المرضى الذين يشاركون في عملية التصميم أكثر رضى عن التخدير النهائي واستخدامه بصورة متسقة، وفي دراسة تجريبية صغيرة أجريت في مستشفى تأهيل رئيسي، أبلغ المرضى الذين استخدموا تركيبات بمساعدة من طراز RA عن تحقيق درجة أعلى من الرضا بنسبة 30 في المائة مقارنة بمجموعات متطابقة تتلقى التجهيزات التقليدية، وفي حين أن هناك حاجة إلى دراسات أكبر، فإن هذه النتائج المبكرة تشير إلى أن التكنولوجيا تنطوي على إمكانات حقيقية لتحسين تجربة المرضى.

الكفاءة السريرية والتأثيرات على التكاليف

ومن منظور إدارة العيادات، يقلل برنامج " آر " الوقت اللازم لتركيب الجوارب، ويمكن أن يستغرق الصبغ التقليدي والتعديل المتكرر تعييناً يتراوح بين 3 و5 أسابيع، ومع إمكانية إتمام المسح الأولي والتصميم الافتراضي في دورة واحدة، ويمكن اختلاق أول قذيفة اختبار بسرعة أكبر لأن التصميم قد تم بالفعل تحقيقه على النحو الأمثل، كما أن بعض العيادات تفيد بأن عدد الزيارات إلى عيادات تهيئتها أقل من 40 إلى 5 في المائة.

وفيما يتعلق بالممارسات الاصطناعية، أصبحت أدوات البحث والتطوير في مجال الإنتاج أكثر تكلفة، وفي حين أن النظم المبكرة تتطلب عروضاً مجهزة بالرأس وبرمجيات مجهزة بالملكية باهظة الثمن، فإن الحلول الحالية يمكن أن تُجرى على أقراص قياسية أو حواسيب محمولة بمستشعرات عمقية ملحقة، كما أن منابر المصادر المفتوحة والتجهيز القائم على السحاب تؤدي إلى زيادة خفض الحواجز أمام الدخول، مما يجعل من الممكن الوصول إلى عيادات الأصغر حجماً إلى العيّة وإلى العيّات الصغيرة وإلى المناطق التي لا تتوفر فيها الخدمات.

التحديات والحدود

وعلى الرغم من وعده، فإن السجل ليس بدون تحديات، فالدقة في التسجيل - ومواءمة النموذج الافتراضي مع المريض المادي - لا تزال تشكل عقبة تقنية، إذ أن حركة المريض أو الطبيب يمكن أن تتسبب في تجاوزها، وهو ما يمكن أن يؤدي في سياق جراحي إلى شق غير سليم أو قطع العظام، وتستعمل النظم الحالية علامات التصويب (العلامات الأرضية الفيزيائية المثبتة على الجلد) أو التصويب السطحي.

كما أن القيود المفروضة على البرمجيات الجاهزة لا تزال قائمة، ففي حين أن رؤوس الرؤوس أصبحت أخف وأكثر راحة، فإنها لا تزال تُستخدم في الأغلب وقد تتدخل في مجال التعقيم في غرفة العمليات، فحياة البطارية، والقدرة على تجهيزها، وحلها، كلها تتحسن، ولكنها ليست جميعها مناسبة للاستخدام الجراحي المطول، كما أن بعض المستوصفين يبلغون عن منحنى للتعلم يرتبط باستخدام أدوات البحث والتطوير، وهو ما يمكن أن يشكل عائقا أمام اعتماد الممارسات المشغولة.

كما أن مسألة السداد هي مسألة لا توجد في عام 2023 رموز محددة للمصطلحات الإجرائية الحالية للتخطيط الجراحي أو التجهيز الاصطناعي بمساعدة من القوات المسلحة، مما يعني أن الممارسات يجب أن تستوعب تكلفة التكنولوجيا أو أن تنقلها إلى المرضى، الأمر الذي يمكن أن يحد من التبني، ونظراً لأن قاعدة الأدلة تنمو وتضع المجتمعات المهنية مبادئ توجيهية، ومن المرجح أن تظهر طرق التدوين والسداد.

وأخيراً، يجب التحقق من صحة التكنولوجيا من خلال إجراء اختبارات سريرية صارمة، وفي حين أن بيانات الجدوى مشجعة، فإن المجتمعات المحلية التي تعمل على النظافة وإعادة التأهيل تحتاج إلى دراسات عالية الجودة ومتعددة المراكز تبين أن تقرير التقييم يؤدي إلى نتائج أفضل مقارنة بالرعاية القياسية، وهذه الدراسات جارية حالياً، وستشكل النتائج مستقبل التقرير السنوي عن التقييم في هذا الميدان.

الاتجاهات المستقبلية

وقد يؤدي مسار البحث والتطوير في التخطيط الجراحي والتجهيزات الاصطناعية إلى زيادة التكامل مع تكنولوجيات الصحة الرقمية الأخرى، ويمكن أن يتيح الجمع بين التقييم المأمون مع الاستخبارات الاصطناعية تحديد مستويات البتر الأمثل أو قياسات الجوارب على أساس مجموعات بيانات كبيرة من الحالات السابقة، ويمكن أن تحلل الخوارزميات التعليمية الآلات خرائط الضغط وبيانات المرارة بغية التوصية بإدخال تعديلات شخصية عليها.

وثمة مجال آخر مستجد هو استخدام برنامج " آر " لإعادة التأهيل بعد التأشيرة والتجهيز الاصطناعي، ويجب على المرضى أن يتعلموا استخدام أطرافهم الجديدة بفعالية، ويمكن لتطبيقات " آر " أن تُعرض على المرضى أثناء جلسات العلاج، مثلاً، ما يُظهر المريض الذي ينبغي أن يهبط فيه قدمهم أثناء التدريب على الركود أو مدى رفهم، وقد يؤدي هذا الاسترجاع الحيوي إلى تسريع وتيرة التعلم وتحسين النتائج الوظيفية.

(ب) التطبيب عن بعد هو حدود أخرى، حيث يجري تطوير نظم للبحث والتطوير يمكن تشغيلها عن بعد، مما يتيح للمتمثلين في توجيه إجراءات التجهيز في العيادات البعيدة، مما يمكن أن يوسع من إمكانية الحصول على الرعاية المتخصصة للمرضى في المناطق الريفية أو المناطق التي لا تحظى بخدمات كافية، بل يمكن للمرضى استخدام نظام " آر " في المنزل لإجراء تقييمات ذاتية لأطرافهم المتبقية وراحة التزحلق، مع نقل البيانات إلى فريق الرعاية التابع لهم من أجل الرصد عن بعد.

وأخيراً، فإن التقدم في تكنولوجيا التغذية المرتدة التي توفر الإحساس بالقطعة يمكن أن يقترن بـ "آر" لإعطاء الأطباء الإكلينيكيين إحساساً باللمس عند التفاعل مع النماذج الافتراضية، هذا "لمسة مُزدحمة" سيسمح لطبيب الاصطناعي بأن يشعر بامتثال رصيف السوكيت الافتراضي أو جراح ليحس بمقاومة العظام، مما يضيف طبقة أخرى من الواقعية لعملية التخطيط.

خاتمة

فالواقع المُزدحم يُحوّل ممارسة جراحة بتر الأطراف والتجهيزات الاصطناعية، وينتقل من مختبر البحوث إلى تدفقات عمل سريرية ذات فوائد قابلة للقياس، ويتيح للجراحين نافذة تحت الجلد، ويتيح تخطيطاً أكثر دقة ومحدداً للمرضى يحافظ على الأنسجة الصحية ويحسن الأساس للاستخدام الاصطناعي، ويُعَدُّ الأطباء المُتَبَقَدِّين بضغط على عملية الانتقال

وفي حين أن التحديات لا تزال قائمة - وهي الدقة في التسجيل، والارتفاع في الأجهزة، والحاجة إلى أدلة سريرية أقوى - فإن اتجاه التقدم واضح، حيث أن معدات البحث والتطوير أصبحت أكثر تكلفة، والبرمجيات أكثر تطورا، فإن التكنولوجيا تستعد لتصبح أداة موحدة في إدارة فقدان الأطراف، فالمرضى الذين يمرون ببتر الأطراف وإعادة تأهيلهم بصورة دائمة في العقد القادم يمكن أن يتوقعوا مستوى من الدقة والشخصية التي بدأت منذ سنوات قليلة.