تکامل تصویربرداری پزشکی 3D

تصویربرداری پزشکی در طول قرن گذشته تحول عمیقی داشته است، تکنیک های اولیه مانند رادیوگرافی اشعه ایکس، که ابتدا در اواخر قرن نوزدهم توسعه یافته است، اولین دیدگاه های غیر تهاجمی در داخل بدن انسان را ارائه داده است، اما تنها پیش بینی های دو بعدی با کنتراست محدود، ظهور تایپوگرافی محاسبه شده (CT) در دهه 1970، تصویر برداری مقطعی را معرفی کرد، و جزئیات دقیق را بهبود بخشید (در مقایسه با تصویر برداری دقیق).

فشار به سمت اسکن 3D با وضوح بالا از نیاز به داده های حجمی که می تواند چرخش، اندازه گیری و دستکاری در زمان واقعی ظهور کرد، بازسازی های اولیه 3D نیاز به تقسیم دستی و پردازش کامپیوتری داشتند، در طول دو دهه گذشته، بهبود در تکنولوژی سنسور، قدرت محاسباتی و روش های الگوریتمی تصویربرداری سه بعدی را به واقعیت بالینی بالا تبدیل کرده اند، و تکنیک های اسکن سطح بالا را به طور همزمان می تواند شکاف های گرافیکی را تجسم کند و به طور همزمان با دقت بالا تصویر برداری کند.

نوآوری های اخیر در تکنولوژی 3D اسکن

روش های اسکن سه بعدی مدرن برای تصویربرداری پزشکی به چندین دسته تقسیم می شود، هر کدام با نقاط قوت خاص، نوآوری های اخیر این روش ها را برای ارائه رزولوشن بالاتر، کسب سریع تر و بهبود راحتی بیمار، اصلاح کرده اند.

ساختار تصویر نور

اسکن نور ساختار یافته یک الگوی شناخته شده (اغلب شبکه ها یا نوارها) بر روی سطح موضوع است.یک دوربین نشان دهنده تغییر شکل الگوی است و الگوریتم های مثلثی شکل 3D را محاسبه می کنند، این تکنیک در گرفتن جزئیات سطح دقیق 1:1، ایده آل برای برنامه هایی مانند برداشت دندان، پروتزهای مصنوعی، و ارزیابی زخم های اخیر است که دقت بالا را در دستگاه های برش داده شده نشان می دهد: و تصاویر دستی را نشان می دهد:

لیزر اسکن

اسکنرهای 3D مبتنی بر لیزر یک پرتو لیزر را منتشر می کنند که در سراسر منطقه هدف قرار می گیرد (با اندازه گیری زمان پرواز یا مثلث پرتو منعکس شده، این سیستم ها ابرهای نقطه دقیق را تولید می کنند. اسکن لیزر پزشکی به طور گسترده ای برای ایجاد مودم های سفارشی، بریس های نخاعی و راهنمای های سوکتی مانند لیزر چند خط و بازخورد بسته شده استفاده می شود.[۵] اسکن واقعا می تواند دقت صفحه نمایش های قابل حمل را کاهش دهد.

قابلیت Photogram

فتوگرامومتر 3D هندسه را از چندین عکس دو بعدی بازسازی می کند، در حالی که مدت ها در سنجش از راه دور استفاده می شود، کاربرد آن به تصویربرداری پزشکی با در دسترس بودن دوربین های با وضوح بالا و نرم افزار قدرتمند فتوگرامومتری برای استفاده پزشکی، عکس ها از زوایای مختلف اطراف بیمار گرفته شده اند و الگوریتم های رایج برای ساخت یک لنز 3D متراکم، این روش به ویژه برای آسیب های خاص و ردیابی زمان و دقت دقیق آن بستگی دارد.

سیستم های هیبریدی

هیچ روش اسکن منفرد به طور کامل تمام ویژگی های آناتومیک را ثبت نمی کند.سیستم های هیبریدی دو یا چند تکنیک را ترکیب می کنند - به عنوان مثال، جفت کردن نور ساختار یافته با CT یا استفاده از لیزر و فتوگرامتری - برای به دست آوردن داده های مکمل، این ادغام اجازه می دهد تا ضبط همزمان از هندسه سطح و ساختارهای داخلی را بهبود بخشد: اسکنرهای یکپارچه با دوربین های نوری یکپارچه در حال حاضر در دندانپزشکی و جراحی حداکثریلونی برای بررسی دقیق کلی (F).

تاثیر بر تشخیص پزشکی و درمان

اسکن 3D با وضوح بالا به طور مستقیم نتایج بالینی را در بسیاری از تخصص های مختلف بهبود می بخشد.توانایی تجسم آناتومی در سه بعد اعتماد به نفس تشخیصی را افزایش می دهد و مداخلات دقیق و شخصی سازی شده را فعال می کند.

ارتوپدی و پروبیوتیک

در ارتوپدی ها، اسکن 3D مفاصل و استخوان ها تسهیل برنامه ریزی پیش از عمل برای تعویض کامل زانو و لگن. جراحان می توانند جایگذاری ایمپلنت را شبیه سازی کنند، تراز را ارزیابی کنند و اندازه ایمپلنت بهینه را قبل از ورود به اتاق عمل انتخاب کنند.(راهنمای برش سفارشی، از سطوح استخوان های کنسرو شده لیزر، دقت osteotomis را بهبود بخشد و زمان جراحی را برای اسکن دقیق تر از فشار بدنه ای که نشان می دهد، نشان می دهد که این اسکن مناسب تر از اسکن استخوان های باقی مانده است.

Oncology

در مراقبت از سرطان، تصویربرداری 3D با وضوح بالا در تشخیص تومور، شناسایی و برنامه ریزی درمان.برای سرطان سینه، 3D tomosynthesis داده های دقیق حجم را فراهم می کند که می تواند ضایعات ظریف را در ماموگرافی معمولی نشان دهد، در مغز و سرطان گردن، اسکن 3D حفره دهانی و فسیرکس به برنامه پرتو درمانی دقیق با نقشه برداری دقیق دقیق تومور کمک می کند در حالی که ساختارهای اسکن بافت بدخیم 3D ضروری است.

C-Hal and P ریوی Medicine

تکنیک های اسکن سه بعدی به طور فزاینده ای برای اندام های پویا اعمال می شود.زمان حل شده 3D echocardiography و ضبط پویا سی تی آنژیوگرافی حرکت قلب در چهار بعد، امکان ارزیابی عملکرد بیضی و عروق و سویه کارتی من در پزشکی ریه، اسکن 3D از راه های هوا از طریق انسجام نوری به منوگرافی اجازه می دهد تا تشخیص زودهنگام تغییرات ساختاری در شرایط آسم و جلوگیری از این پیشرفت دقیق بیماری و جلوگیری از تشخیص دقیق تر بیماری.

دندانپزشکی و جراحی Maxillofacial

شاید گسترده ترین پذیرش اسکن 3D در پزشکی در دندانپزشکی باشد. اسکنرهای داخل جغرافیایی در حال حاضر جایگزین جلوه های سنتی برای تاج، پل ها و ترازهای ارتودنسی می شوند. اسکن با وضوح بالا از عملکرد و کاشت استخوان، ترمیم های مشابه را با استفاده از CAD / CAM فعال می کند.در حداکثر جراحی متابولیکی، نور ساختاری و سیستم های اسکن ترکیبی برای بازسازی مراحل دقیق پیوند استخوان، و اصلاح نمونه های قبل از عمل جراحی آسیب و بهبود دقیق.

چالش ها و ملاحظات

علی رغم وعده آن، ادغام گسترده اسکن سه بعدی با وضوح بالا در عمل بالینی با موانع مختلف مواجه است. Cost یک مانع قابل توجه است : در حالی که برخی از تکنیک های مانند فتوگرامومتری مقرون به صرفه، اسکنرهای لیزر بالا و سیستم های هیبریدی نیاز به سرمایه گذاری قابل توجهی دارند.

مسیر های آینده

مرز بعدی برای اسکن 3D در تصویربرداری پزشکی شامل ادغام عمیق تر با هوش مصنوعی و یادگیری ماشین است. الگوریتم های AI می توانند تقسیم بندی مدل های 3D، ناهنجاری های پرچم، و حتی پیش بینی نتایج جراحی بر اساس داده های اسکن، علاوه بر تصویربرداری زمان واقعی در طول روش ها، که اسکن های با وضوح بالا 3D به طور مداوم به عنوان ابزار به روز می شوند، با بهبود سرعت سنسور و بهره وری محاسباتی قابل حمل و همچنین ایجاد مناطق تصویر سازی بالا (تغییر) امکان پذیر است.

با نگاهی به جلو، می توانیم یک تغییر را به سمت سیستم های تصویربرداری چند منظوره پیش بینی کنیم که به طور یکپارچه اسکن سطح 3D را با دیگر روش هایی مانند سونوگرافی، تصویر برداری تصویری تصویری تصویری تصویری تصویری تصویری، یا عملکرد نزدیک به طیف مادون قرمز، ارائه می دهد یک دید جامع و واقعی از هر دو آناتومی و فیزیولوژی به عنوان این فن آوری های بالغ، به طور واقعی به هدف منحصر به فرد - و نه تنها با استفاده از درمان های تصویربرداری منحصر به فرد از هر یک از درمان های تصویربرداری از بیمار و به فرد از روش های تصویربرداری از روش های تصویربرداری از روش های مورفولوژیکی.