Robot-Tracked Multi-View 3D Ultrasound Reconstruction for Quantitative Assessment of Simulated Abdominal Haemorrhage in a Tissue-Mimicking Phantom
تُظهر هذه الدراسة أن إطار عمل التصوير بالموجات فوق الصوتية ثلاثي الأبعاد متعدد الزوايا والمتتبع بواسطة الروبوت، عند دمجه مع تحسين التسجيل الذي تم التحقق منه من قبل الخبراء، يمكنه قياس أحجام نزيف البطن المحاكى بدقة في نموذج محاكٍ للأنسجة، متجاوزاً بذلك قيود الموجات فوق الصوتية التقليدية ثنائية الأبعاد في قياس تجمعات السوائل غير المنتظمة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
في الدقائق الفوضوية التي تلي حادث سيارة خطير أو ضربة عنيفة للجسم، غالباً ما يتوقف الفرق بين الحياة والموت على مدى سرعة قدرة الطبيب على اكتشاف النزيف الداخلي. فعندما يتسرب الدم إلى التجويف البطني، فإنه يتجمع في أدنى المساحات، بعيداً عن الأنظ de. الأداة القياسية للعثور على هذا السائل هي الموجات فوق الصوتية (الألتراساوند)، وهي تقنية تستخدم الموجات الصوتية لإنشاء صور لداخل الجسم. إنها سريعة، وآمنة، ويمكن إجراؤها مباشرة بجانب سرير المريض. ومع ذلك، فإن الطريقة التقليدية لاستخدام الموجات فوق الصوتية تشبه النظر إلى شريحة واحدة من الخبز لتخمين حجم الرغيف بأكمله. حيث يحرك الطبيب المسبار فوق الجلد، ويرى بقعة داكنة من السائل على شاشة مسطحة، ويعرف بوجودها، لكن من الصعب جداً تحديد كمية الدم المتراكمة بدقة أو كيف يتغير شكل ذلك التجمع بمرور الوقت. وهذا القصور أمر بالغ الأهمية لأن معرفة الحجم الدقيق للنزيف يمكن أن تساعد الأطباء في اتخاذ القرار بشأن ما إذا كان المريض يحتاج إلى جراحة فورية أو ما إذا كان يمكن مراقبته عن كثب.
ولحل هذه المشكلة، استكشف الباحثون طرقاً لتحويل الموجات فوق الصوتية إلى أداة تلتقط الشكل ثلاثي الأبعاد الكامل لتجمعات السوائل. تخيل التقاط العديد من الصور المتداخلة لغرفة من زوايا مختلفة ودمجها معاً لإنشاء نموذج كامل وقابل للتنقل. هذا هو هدف الموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد متعددة الزوايا. لكن دمج هذه الصور معاً أمر صعب للغاية لأن الموجات الصوتية يمكن أن تتعرض للتشوه، ويجب أن يُمسك المسبار في الوضع الصحيح تماماً لجعل القطع تتطابق. إذا أخطأ الكمبيوتر في تقدير موقع كل صورة، فسيكون النموذج ثلاثي الأبعاد النهائي مشوهاً، وأي قياس للسائل بداخله سيكون غير دقيق. التحدي لا يكمن فقط في التقاط الصور، بل في معرفة مكان كل صورة بالضبط في الفضاء حتى يتمكن الكمبيوتر من بناء نسخة طبق الأصل من النزيف.
لقد وضع فريق من الباحثين في جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا de ومنظمة البحوث العلمية والصناعية المشتركة (CSIRO) هدفاً لاختبار طريقة جديدة لحل هذا اللغز المكاني. قاموا ببناء نظام حيث يحمل ذراع روبوتي مسبار الموجات فوق الصوتية، ليعمل كمتتبع دقيق يسجل الموقع والاتجاه الدقيق للجهاز لكل صورة يلتقطها. لم يستخدموا هذا الروبوت لمسح مريض، بل لإنشاء بيئة محكومة ومثالية لاختبار ما إذا كانت بيانات تتبع الروبوت وحدها كافية لبناء خريطة ثلاثية الأبعاد دقيقة لنزيف محاكى. لقد صنعوا نموذجاً خاصاً للبطن البشرية باستخدام طبقات من الجيلاتين، واللحم المفروم، وبطن الخنزير لمحاكاة نسيج الأنسجة الحقيقية. وفي داخل هذا النموذج، وضعوا كيساً مرناً مصمماً لحمل الماء، ليمثل السائل الذي قد يتراكم في الإصابة الحقيقية.
قام الباحثون بملء هذا الكيس الداخلي بالماء بخمس كميات مختلفة، تتراوح من 70 ملليلتر إلى 190 ملليلتر، لمحاكاة مستويات مختلفة من النزيف. ثم قام خبيران في التصوير بالموجات فوق الصوتية بتوجيه المسبار المثبت على الروبوت فوق النموذج، حيث التقاطا سلسلة من المسحات ثلاثية الأبعاد المتداخلة. سجل الروبوت موقع المسبار لكل مسحة، واستخدم الفريق هذه البيانات لدمج الصور معاً في حجم ثلاثي الأبعاد واحد. بعد ذلك، قاموا بقياس حجم الماء في الصورة المعاد بناؤها وقارنوه بالكمية الفعلية من الماء التي صبوها. وأظهرت النتائج أنه بينما وفرت بيانات تتبع الروبوت نقطة انطلاق جيدة والتقطت الشكل العام للسائل، إلا أن النموذج ثلاثي الأبعاد النهائي لم يكن مثالياً. فقد قلل النظام باستمرار من كمية الماء، حيث افتقد حوالي 10 بالمائة من الحجم الإجمالي في المتوسط. وأظهرت الصور المعاد بناؤها فجوات صغيرة وعدم محاذاة في الأماكن التي تلتقي فيها المسحات المختلفة، مما جعل الكمبيوتر يحسب مساحة أصغر قليلاً مما هي موجودة بالفعل.
ولمعرفة مدى تحسن النظام بمساعدة بشرية، أخذ الباحثون نفس المسحات وقاموا بتعديل محاذاة الصور يدوياً، مستخدمين خبرتهم لتنعيم الفجوات وضمان استمرارية السائل. وعندما أعادوا قياس الحجم باستخدام النماذج المصححة من قبل الخبراء، تحسنت الدقة بشكل كبير؛ حيث انخفض الخطأ من قرابة 10 بالمائة إلى أقل من 1 بالمائة، وكانت الأحجام المعاد بناؤها تطابق كميات الماء الفعلية بشكل شبه مثالي. يشير هذا الاكتشاف إلى أنه على الرغم من أن تتبع الروبوت يوفر أساساً متيناً لبناء خرائط الموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد، إلا أنه ليس دقيقاً بما يكفي بمفرده لإعطاء الأطباء الأرقام الدقيقة التي يحتاجونها لاتخاذ القرارات الحرجة. إن بيانات التتبع توصل القطع إلى الحي الصحيح، ولكن لا تزال هناك حاة إلى عملية محاذاة نهائية وعناية دقيقة لجعل المنزل يقف مستقيماً.
يخلص البحث إلى أن نهج التتبع بواسطة الروبوت يعد خطوة واعدة نحو مستقبل يمكن فيه للأطباء رؤية المدى الكامل والقابل للقياس للنزيف الداخلي في الوقت الفعلي. لقد أثبت الباحثون أنه من الممكن دمج وجهات نظر متعددة في تقييم كمي واحد، لكنهم أكدوا أيضاً أن التكنولوجيا الحالية تعتمد على مستوى من الدقة يتطلب صقلاً من قبل الخبراء. يعمل هذا العمل كمعيار مرجعي، حيث يثبت أن المفهوم يعمل في بيئة محكومة ويبين بالضبط أين تحتاج التكنولوجيا إلى التحسين. ومن خلال وضع مسار واضح من بيانات التتبع الخام إلى حجم ثلاثي الأبعاد موثق، وضع الفريق حجر الأساس لأنظمة مستقبلية قد تتمكن يوماً ما من أتمتة هذه العملية، مما يسمح بإجراء تقييمات سريعة ودقيقة وموضوعية للصدمات دون الحاجة إلى إشعاع أو بنية تحتية معقدة للمستشفيات.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.