گسترش و پیشرفت‌های اخیر در تصویربرداری سه بعدی باعث شده است که رادیولوژیست‌ها و جراحان ارتوپدی به طور فزاینده ای به صورت همزمان برای معالجه بهتر بیماران دچار انواع بیماری‌های اسکلتی عضلانی با هم کار کنند.
پیشرفت‌های فراوان، در درجه اول در سی تی و ام آر آی، امکان ایجاد تصویربرداری سه بعدی و مدل‌های چاپ سه بعدی را فراهم کرده است که به برنامه ریزی و اجرای جراحی‌های زانو، مفصل ران و ستون فقرات کمک می‌کند.
اگرچه CT نوع اصلی تصویربرداری سه بعدی ارتوپدی بوده است، MRI نیز در حال تبدیل به یک روش تصویربرداری مهم دیگر در این تخصص می‌باشد. تصویربرداری سه بعدی MRI به ویژه از طریق ترکیب تصویربرداری موازی، که باعث کوتاه شدن زمان دستیابی به اسکن می‌شود، مورد توجه قرار می‌گیرد.
محققان اکنون در حال کار بر روی یادگیری عمیق مواردی مانند الگوریتم‌های کاهش نویز هستند که با استفاده از هوش مصنوعی مقداری از نویز را از تصاویر MR گرفته و مدت زمان اسکن را کوتاه می‌کند.
گذار از تصویربرداری دو بعدی به سه بعدی
در مورد تصویربرداری سه بعدی با سی تی اسکن، نکته اصلی تحولی از یک تست طولانی شامل یک اسلب کامل از بافت بود و فقط تصویربرداری مقطعی را در صفحه محوری نشان می‌داد که با ضخامت‌های برش نازک تر و یک جدول انجام می‌شود. که به صورت مارپیچ حرکت می‌کند.
این فناوری نحوه انجام سی تی اسکن را تغییر داده و بنابراین به پزشکان کمک می‌کند تا اصلاحاتی را در تصویرسازی ساژیتال و کرونال و همچنین بازسازی تصویربرداری سه بعدی انجام دهند.
با استفاده از تصویربرداری سه بعدی، CT یا MRI، همراه با جراحی‌های ارتوپدی، مزایای قابل توجهی نسبت به استفاده از تصویربرداری دو بعدی صرف فراهم شده است.
این فناوری جدید توانایی تبدیل یک اشعه ایکس دیجیتال 2 بعدی استاندارد به یک مدل سه بعدی را دارد که پس از آن حتی در صورت قرار گرفتن نادرست اشعه ایکس، در موقعیت دلخواه قابل مشاهده است. این موفقیت بزرگی در قابلیت تصویربرداری در حین عمل است. این کار می‌تواند نیاز به چیزی مانند O-arm را از بین ببرد و به جراح اجازه می‌دهد تا در حین انجام عمل با بیمار تحت بیهوشی، در حالی که زمان بحرانی است، یک تصویر 2 بعدی تهیه کند که جای خود را بعدا به یک مدل 3 بعدی می‌دهد. سپس این مدل سه بعدی آزادانه متحرک شده و می‌تواند برای تولید خودکار اندازه گیری‌ها در جهت‌های مورد نظر قرار گیرد.
گزارش‌ها حاکی از آن است که تصویربرداری سه بعدی امکان درک عمیق تری از آناتومی ستون فقرات را نیز فراهم کرده است.
این امکان را برای شما فراهم می‌کند تا کل ستون فقرات را برای دیدن آنچه اتفاق می‌افتد تجسم کنید، و در هنگام مشاهده تصویربرداری سه بعدی، به جراح دید بصری سهمی-هلالی همزمان و همچنین یک دید محوری بهتر می‌بخشد.
به غیر از سی تی اسکن و ام آر آی، سایر روش‌های اسکن نیز شامل تصویربرداری سه بعدی مانند سیستم عکاسی سطح کل بدن است که توسط فناروی سه بعدی ساخته شده است، و به ویژه برای بیماران مبتلا به اسکولیوز بسیار کارآمد است. سیستم عکاسی بدون استفاده از اشعه ایکس تغییرات در انحنای ستون فقرات را ردیابی می‌کند و گزینه ای را برای کاهش بار تابش یونیزه فراهم می‌کند، که برای اطفال بسیار مهم است.
درمان بیمار
طبق منابع، تصویربرداری سه بعدی در مواردی که برای برخی از بیماری‌های اسکلتی عضلانی مانند تغییر شکل ستون فقرات در کودکان و بزرگسالان استفاده می‌شود، مفید است.
این تصویربرداری سه بعدی در زمینه ناهنجاری‌های ستون فقرات، از جمله ناهنجاری‌های بزرگ یا ناهنجاری‌های مادرزادی که در آن مهره‌ها از دست رفته و یا بد شکل شده اند و به طور مادرزادی با سایر قسمت‌های ستون فقرات ادغام می‌شوند و وجود ندارند، فوق العاده مفید است. همچنین برای بیمارانی که قبلاً جراحی کرده اند، در آنجا به دلیل جراحی‌های فیوژن قبلی تحریف شده است، مفید است.
با این حال، در یک ستون فقرات معمول و تغییر شکل داده نشده، تصویربرداری سه بعدی ممکن است کمتر ضروری باشد، اگرچه ممکن است هنوز هم مفید باشد، خصوصاً اگر از راهنمای تصویر برای قرار دادن ایمپلنت استفاده می‌شود.
فناوری چاپ سه بعدی به جراحان اجازه می‌دهد تا ایمپلنت‌های مخصوص بیمار را تولید کنند.
از تصویربرداری سه بعدی می‌توان در فضای بین بدن و همچنین با پیچ و ایمپلنت‌های دیگری که برای فیکس کردن ستون فقرات و همجوشی استفاده می‌کنیم، بهره‌مند شد. ایمپلنت‌های سه بعدی تولید شده برای بیمار، فناوری آینده به جای داشتن ایمپلنت‌های غیر اختصاصی بیمار است.
استفاده از بازسازی تصاویر سه بعدی باعث بهبود برنامه ریزی کلی جراحی قبل از عمل، به ویژه برای تومورهای اسکلتی عضلانی و برخی روش‌های جدید تصویربرداری مفصل ران شده است که به جراحان این امکان را می‌دهد که مقدار استخوانی را که باید بردارد ارزیابی کند.
برای جایگزینی مفصل ران، ایجاد این مدل سه بعدی قابل اجرا هیچ ضرری ندارد، بنابراین پزشکان می‌توانند جهت گیری لگن یا ران را برای اندازه گیری دقیق و جلوگیری از تکرار اشعه X تنظیم کنند.
نکات منفی در سی تی اسکن، به ویژه در میان جمعیت بیمار جوان، مربوط به قرار گرفتن در معرض اشعه است.
برخی از پزشکان تمایل ندارند سی تی اسکن را به عنوان روش تصویربرداری خط اول خود انتخاب کنند، بنابراین مطمئناً MRI مزایایی دارد زیرا به هر حال برای تأیید پارگی ACL و همچنین هرگونه جراحت و آسیب شناسی مرتبط، MRI می‌گیرند. آنها می‌توانند آن تصاویر MRI را در قالب سه بعدی پردازش کنند، و این حس سه بعدی خوبی از آناتومی ایجاد می‌کند.
تصویربرداری سه بعدی برای باسن، زانو، ستون فقرات
تصویربرداری سه بعدی در ارزیابی و درمان اتصال مفصل ران و ستون فقرات، و با توجه به منابع در شناسایی جهت صحیح لگن نقش ویژه دارد. بیماران مبتلا به دیسک دژنراتیو پیشرفته که دچار خشکی ستون فقرات کمری هستند و یا افرادی که قبلاً عمل جراحی ستون فقرات را انجام داده اند، حرکت محدود در ستون فقرات کمر را تجربه می‌کنند، یا ممکن است محل اتصال لومبوساکرال بی حرکت باشد یا تحرک به میزان قابل توجهی کاهش یابد.
از نظر تاریخی، پزشکان با توجه به جهت گیری معین و در حالی که بیمار در وضعیت خوابیده قرار دارد، اشعه ایکس لگن را انجام می‌دهند، اما آنچه در چند سال اخیر آموخته اند این است که افراد مبتلا به مشکلات ستون فقرات ممکن است هنگام ایستادن یا حرکت از وضعیت نشسته به ایستاده، جهت گیری لگن کاملاً متفاوتی داشته باشند. ممکن است انعطاف پذیری بین ستون فقرات و لگن وجود داشته باشد، ممکن است وجود نداشته باشد، بنابراین این نکته به درک موضوع دیگری منجر شد که وقتی آنها موقعیت بدن را اندازه گیری می‌کنند، جهت گیری عملکردی فعلی برای اکثر افراد، اشعه ایکس لگن در حالت ایستاده است و نه اشعه ایکس خوابیده به پشت.
جراحان ارتوپدی می‌توانند با استفاده از آن تصویر به عنوان مرجع و با استفاده از تکنیک‌های هدایت الکترونیکی یا رباتیک، تعویض مفصل ران را انجام دهند. جراحان می‌توانند یک اشعه ایکس دو بعدی تهیه کنند و سپس آن را به صورت یک شبکه سه بعدی از قبل شکل گرفته بر اساس اسکن MRI یا سی تی اسکن قبل از عمل بیماران از طریق الگوریتمی موجود در نرم افزار تازه توسعه یافته به نمایش بگذارند، پروسه ای که تصویر اشعه ایکس دو بعدی را دوباره تنظیم می‌کند تا با اشعه ایکس مرجع قبل از عمل مطابقت داشته باشد.
استفاده در برنامه ریزی‌های جراحی
برای برنامه ریزی قبل از عمل جراحی‌های ستون فقرات، تصویربرداری سه بعدی جزئیات بیشتری از ستون فقرات را ارائه می‌دهد.
مدل سه بعدی یک چارچوب دقیق را ارائه می‌دهد که از آن طریق جراحان می‌توانند علاوه بر تعیین محل قرار دادن ایمپلنت یا پیچ پدیکل، تعیین کنند که چه مناطقی به استئوتومی نیاز دارند یا ممکن است قبلا دچار فشردگی شده باشند. فراتر از افزایش دقت برنامه ریزی جراحی، جراحان را مجبور به برنامه ریزی جراحی می‌کند، که نیمی از راه کلی است.
تصویربرداری سه بعدی برای برنامه ریزی قبل از عمل جراحی تعویض مفصل ران نسبتاً جدید است و از طریق نرم افزار جدیدی که می‌تواند از تصویربرداری سه بعدی برای برنامه ریزی موقعیت بدن و دقت بیشتر در نیازهای اندازه قطعات استفاده کند، فعال شده است. اکنون جراحان این امکان را دارند که از طریق یک برنامه نرم افزاری تصویربرداری سه بعدی، اسکن CT یا MRI را بررسی کرده و ایمپلنت‌های مناسب را با اندازه و جایگذاری صحیح انتخاب کنند. با این حال، جراحان همچنین باید فاکتورهای دیگر مانند تنظیم طول اندام و تنظیمات جبرانی را بر اساس میزان بیماری لگن در نظر بگیرند.
تصویربرداری سه بعدی در انکولوژی ارتوپدی
در زمینه جراحی انکولوژی ارتوپدی، تعیین اندازه توده تومور می‌تواند به اندازه تعیین ساختار و بافتی که توده ممکن است مورد دستکاری قرار گیرد، مهم باشد.
برای تصمیم به انجام یک عمل جراحی، جراح می‌خواهد بداند که هنگام باز کردن اندام بیمار، با چه چیزی روبرو می‌شود، بنابراین تصویربرداری سه بعدی می‌تواند در ارزیابی دستکاری تومور در ساختارهای حیاتی عصبی عروقی یا عضله مفید باشد.
متخصص ارتوپدی غالباً برای ارزیابی ساختارهای بافت نرم از MRI استفاده می‌کند که در صورت وجود ضایعه در بافت‌های نرم مفید است. اگر ضایعه از استخوان منشأ گرفته باشد، MRI به نشان دادن میزان ضایعه کمک می‌کند و بازسازی‌های سی تی اسکن سه بعدی ممکن است به نشان دادن وضعیت رگ نسبت به ضایعه کمک کند.
تصویربرداری سه بعدی می‌تواند به متخصصان انکولوژی کمک کند تا دغدغه‌های مهم جراحی را برطرف کنند.
استخوان چه شکلی است؟ چه مقدار از آن قرار است تراشیده شود؟ آیا جراح می‌تواند ابزارهای نجات اندام را در آنجا قرار دهد؟ در شرایط سرطانی ارتوپدی، داشتن هر چه بیشتر این اطلاعات قبل از ورود به جراحی مفید است، بنابراین به طور کلی ترکیبی از مطالعات است که به تصمیم گیری نهایی کمک می‌کند.
