Multi-Planar Reconstruction and 3D Volume Rendering as Tools of Anatomical Dissection and Morphometry on the Example of Cadaveric Study of Inferior Medial Genicular Artery

لقرون مضت، كانت الطريقة الوحيدة لفهم التوصيلات المعقدة لجسم الإنسان هي فتحه. اعتمد علماء التشريح على العمل البطيء وغير القابل للإلغاء للمشرط، حيث كانوا يقشرون طبقات الجلد والعضلات للكشف عن الشرايين والأعصاب المخفية تحتها. هذه الطريقة التقليدية، رغم كونها تأسيسية، تشوبها ثغرة كبيرة: فبمجرد قطع أو تحريك أي بنية، لا يمكن إعادتها إلى مكانها. كما أن العملية تستغفرق الكثير من الوقت وتتطلب إمداداً مستمراً من المتبرعين بالبشر، الذين أصبحوا يتزايدون ندرة. ومع تقدم التكنولوجيا، ظهر نهج جديد يعد بتغيير كيفية دراسة التشريح. فبدلاً من السكين المادي، يستخدم الباحثون الآن أدوات رقمية لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد من فحوصات التصوير المقطعي المحوسب. تتيح هذه النماذج للعلماء تقشير طبقات الأنسجة افتراضياً، وفحص الأوعية الدموية من كل زاوية دون إلحاق أي ضرر بالعينة. يوفر هذا التحول إمكانية رسم خرائط للجسم البشري تكون أكثر دقة، وقابلية للتكرار، وسهولة في الوصول، بشرط أن تكون هذه الخرائط الرقمية بدقة الواقع تماماً.

قام فريق من الباحثين في جامعة وارسو الطبية باختبار مدى موثوقية هذا النهج الرقمي باستخدام وعاء دموي محدد في الركبة: وهو الشريان المداري الإنسي السفلي. هذا الوعاء هو فرع حيوي يمد الجزء الداخلي من مفصل الركبة بالدم، ويمتد على طول الحافة السفلية للجانب الداخلي لعظمة الفخذ. ولرؤية ما إذا كان بإمكان الكمبيوتر قياس هذا الشريان بنفس كفاءة العين البشرية مع المسطرة، بدأ الفريق بالعمل على متبرع واحد بجسم بشري. قاموا بتجهيز الساق بعناية عبر غسل الشرايين بمزيج يحتوي على طلاء أحمر ومادة تباين خاصة تظهر بوضوح في الأشعة السينية. ضمن ذلك أن حتى أصغر فروع شبكة الأوعية الدموية ستكون مرئية. ثم تم مسح الساق باستخدام جهاز تصوير مقطعي عالي الدقة، مما أوجد مجموعة بيانات رقمية ضخمة للعظام والأوعية الدموية.

بعد اكتمال المسح، توجه الباحثون إلى الكمبيوتر. استخدموا برنامجين مختلفين، كلاهما مصمم لعرض الصور الطبية، لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد للساق. في هذه البيئة الافتراضية، استطاعوا إزالة الجلد والعضلات رقمياً للكشف عن الشريان، تماماً كما يفعل الجراح في غرفة العمليات. قام أربعة باحثين مختلفين، عملوا بشكل مستقل ودون معرفة بما وجده الآخرون، بإجراء "تشريح افتراضي". قاموا بقياس عرض الشريان في تسعة عشر نقطة محددة على طول مساره. ولضمان موثوقية قياساتهم الرقمية، قارنوها بتقنية إشعاعية قياسية تسمى إعادة البناء متعدد المستويات، والتي تُعتبر حالياً المعيار الذهبي لفحص الأوعية الدموية في التصوير الطبي. كما قارنوا النتائج بين برنامجي التشغيل المختلفين لمعرفة ما إذا كانت الأداة نفسها تغير النتيجة.

أظهرت النتائج أنه بالنسبة للأوعية الدموية الكبيرة، كانت الطريقة الرقمية دقيقة بشكل ملحوظ. فعندما كان عرض الشريان أكبر من 0.950 ملم، تطابقت القياسات المأخوذة من النموذج ثلاثي الأبعاد مع الصور الإشعاعية القياسية بشكل شبه مثالي. كانت الاختلافات بين الطريقتين ضئيلة جداً لدرجة أنها غير ذات دلالة إحصائية، كما اتفقت البيانات من برنامجي التشغيل المختلفين بنفس القدر من الوضوح. وجد الباحثون أن الأدوات الرقمية يمكنها قياس حجم وشكل الوعاء باستمرار دون أي انحياز منهجي، مما يعني أن الحواسيب لم تكن تبالغ أو تقلل من الأبعاد بشكل مستمر. يشير هذا إلى أنه بالنسبة للأوعية بهذا الحجم، فإن التشريح الرقمي لا يقل موثوقية عن النظر إلى الصور الطبية القياسية.

ومع ذلك، حددت الدراسة أيضاً حداً واضحاً لهذه التكنولوجيا. فعندما أصبحت الأوعية الدموية أضيق من 0.950 ملم، بدأت دقة القياسات الرقمية في الانخفاض. فكلما صغر حجم الوعاء، زاد الخطأ، حيث أظهرت بعض الفروع الصغيرة أخطاءً تصل إلى ستين بالمائة. وأوضح الباحثون أن هذا يحدث بسبب الحدود الفيزيائية لجهاز التصوير المقطعي نفسه. فعندما يكون الوعاء رقيقاً للغاية، تحتوي الوحدات البنائية الصغيرة للصورة الرقمية على مزيج من الوعاء الدموي والأنسجة المحيطة به، مما يجعل من الصعب على الكمبيوتر تحديد مكان بداية الوعاء ونهايته بدقة. وهذه مشكلة معروفة في التصوير حيث يمكن لإشارة جسم صغير أن تندمج وتتداخل مع جيرانه. وبناءً على ذلك، خلص الفريق إلى أنه بينما تعد الطريقة الرقمية ممتازة لدراسة الفروع الرئيسية للشريان، إلا أنها ليست دقيقة بما يكفي بعد للشعيرات الدموية الصغيرة جداً.

في النهاية، تثبت هذه الدراسة أن التشريح الافتراضي أداة قوية وموثوقة للبحث والتعليم التشريحي، بشرط أن تكون الهياكل التي يتم فحصها كبيرة بما يكفي. إن القدرة على تحليل عينة واحدة بشكل متكرر، دون تدميرها أو القلق بشأن جفاف الأنسجة أو تغير شكلها بمرور الوقت، توفر ميزة كبيرة على الطرق التقليدية. وجد الباحثون أن القياسات الرقمية كانت مستقرة عبر منصات برمجية مختلفة ومشغلين مختلفين، مما يظهر أن الطريقة تتسم بالمتانة. ومن خلال الجمع بين التصور ثلاثي الأبعاد والتصوير الطبي القياسي، يمكن للعلماء الآن استكشاف البنية المعقدة لجسم الإنسان بمستوى من الدقة والقابلية للتكرار كان مستحيلاً في السابق، مما يفتح الباب أمام طرق جديدة لفهم التشريح البشري دون الحاجة إلى التشريح الجسدي غير القابل للإلغاء.