كيف تحول الواقع الممتد جراحة العظام

الواقع الافتراضي والمعزز والمختلط يعيد تشكيل تدريب جراحة العظام والعمليات وإعادة التأهيل.

إلى المقال

في منشور حديث في KSSTA، أظهر المؤلفون أن تقنيات XR تعزز بشكل كبير التدريب في جراحة العظام، الدقة أثناء العملية، ونتائج التأهيل.

تقنيات XR في الرعاية الصحية وجراحة العظام

في مجال الرعاية الصحية، تعمل تقنيات XR على تحويل طريقة عمل الممارسة الطبية من خلال ربط البيئات الافتراضية والواقعية، وإعادة تشكيل التعليم الطبي، وتحسين دقة الإجراءات، وتعزيز رعاية المرضى. على سبيل المثال، أثبتت محاكيات الواقع الافتراضي فعاليتها في مساعدة الأطباء على تطوير مهارات الجراحة مع تقليل المخاطر المرتبطة بالتجربة السريرية العملية المبكرة والقضاء على الحاجة للتدريب على الجثث.

في جراحة العظام بشكل خاص، تعزز أنظمة الملاحة بالواقع المعزز دقة الإجراءات في استبدال الركبة والورك الكليين من خلال تحسين محاذاة المكونات وتقليل الأخطاء أثناء العملية، مما قد يؤدي إلى تحسين نتائج المرضى على المدى الطويل.

التوائم الرقمية والذكاء الاصطناعي في جراحة العظام

من بين هذه التطورات، تظهر تقنية التوائم الرقمية كتطبيق مبتكر للواقع الممتد في جراحة العظام، مما يتيح التخطيط الجراحي الشخصي، المراقبة المباشرة لإعادة التأهيل، والنمذجة التنبؤية لاضطرابات الجهاز العضلي الهيكلي عن طريق دمج مصادر بيانات متعددة مع المحاكاة الحاسوبية.

جنبًا إلى جنب مع هذه التطورات في XR، فإن النماذج اللغوية الكبيرة مثل ChatGPT وأنظمة الذكاء الاصطناعي متعددة الوسائط الناشئة مثل DeepSeek تشكل أبحاث جراحة العظام من خلال تحسين الوصول إلى اللغة الطبية، تبسيط إعداد المخطوطات، وتوفير أدوات مبتكرة لاتخاذ القرارات السريرية ومراجعة الأدبيات.

دمج الذكاء الاصطناعي في منصات الواقع الممتد لديه القدرة على تعزيز الجراحة العظمية بشكل أكبر من خلال تمكين التنبؤات المخصصة ودعم التدريب الجراحي.

XR في الصدمات الرياضية والتنظير المفصلي

في مجال إصابات الرياضة والجراحة التنظيرية، توفر تقنيات XR مزايا واضحة وذات مغزى سريري.

تمكن أجهزة محاكاة التنظير المفصلي القائمة على الواقع الافتراضي المتدربين من ممارسة إجراءات الكتف والركبة بشكل متكرر في بيئات آمنة ومسيطر عليها، مما يسرع اكتساب المهارات ويقلل المخاطر.

أثناء الجراحة، يمكن للملاحة الموجهة بالواقع المعزز تحسين وضعية النفق في إعادة بناء الرباط الصليبي الأمامي، تقليل استخدام الفلورسكوبي أثناء إصلاحات الأربطة المتعددة، وتحسين الرؤية في العمليات المعقدة على الكتف.

بعد الجراحة، تعمل أدوات إعادة التأهيل المعتمدة على الواقع الافتراضي والواقع المعزز على تعزيز التزام المرضى، وتسمح بالمراقبة عن بُعد، وتدعم اتخاذ قرارات أكثر كفاءة بشأن جاهزية العودة للرياضة.

نطاق وأهداف المراجعة

تقدم هذه المراجعة منظورًا موجهًا للأطباء حول كيفية تعزيز دمج XR لنتائج الإجراءات، سلامة المرضى، وقابلية الوصول في رعاية العظام. تركز على ثلاثة أعمدة:

التدريب الجراحي العظمي باستخدام تقنيات غامرة

نشأت فكرة استخدام المحاكيات القائمة على الواقع الافتراضي للتدريب الجراحي من الملاحظة أن الجراحين ذوي الخبرة في ألعاب الفيديو تكيفوا بشكل أسرع مع المهام التي تنطوي على التصور غير المباشر والتنسيق الحركي الدقيق، خاصة في إجراءات التنظير الداخلي والمفتوح.

توفر محاكيات الواقع الافتراضي للمتدربين فرصة ممارسة مجموعة واسعة من المهارات - من التشريح الفسيولوجي إلى الجراحات المعقدة مثل التنظير المفصلي، إصلاح الكسور، واستبدال المفاصل - في بيئات آمنة ومسيطر عليها وخالية من المخاطر.

أنواع محاكيات الواقع الافتراضي والفوائد

محاكيات الواقع الافتراضي المعتمدة على الشاشة
تجمع هذه الأنظمة بين النماذج الفيزيائية، ردود الفعل اللمسية، وشاشات ذات دقة عالية. عادةً ما تستخدم أدوات متتبعة لكنها لا تعتمد على سماعات الواقع الافتراضي.

محاكيات VR القائمة على سماعات الرأس بالكامل
تستخدم هذه السماعات و وحدات التحكم اليدوية لإنشاء بيئة تدريب افتراضية كاملة.

الواقع المعزز والواقع المختلط في التدريب الجراحي

Source: Aksoy ME, Kocaoglu B, Izzetoglu K, Agrali A, Yoner SI, Polat MD, et al. Assessment of learning in simulator-based arthroscopy training with the diagnostic arthroscopy skill score (DASS) and neurophysiological measures. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2023; 31: 5332–5345.

تتطلب تقنية الواقع المعزز والواقع المختلط أجهزة متخصصة لدمج المكونات الافتراضية في البيئات الواقعية، بما في ذلك أجهزة تتبع المواقع وشاشات مثبتة على الرأس. تسمح هذه الأجهزة بالتوجيه الصوري أثناء العمليات، مراقبة البيانات، والتدريب الجراحي، على الرغم من وجود قيود مثل دقة المرور المنخفضة. يعزز الواقع المعزز مشاركة المتدربين، ويوفر تغذية راجعة فورية، ويمكّن من التوجيه بدون استخدام اليدين والتوجيه عن بعد.

إمكانات الميتافيرس في التعليم الجراحي

الما يسمى بالميتافيرس يقدم فوائد مثل زيادة تفاعل الطلاب، بيئات اتخاذ قرارات آمنة، التلعيب والتحقق عبر البلوكشين. يمكن أن تتطور التدريبات الافتراضية المستقبلية إلى محاكاة واقعية ومعقدة للغاية، وقد تصبح جزءًا أساسيًا من المناهج الدراسية في جراحة العظام. التحديات تشمل تفاوت الوصول الرقمي، ارتفاع تكاليف الأجهزة وتجزئة المنصات.

التطبيقات في جراحة العظام

Source: Aksoy ME, Kocaoglu B, Izzetoglu K, Agrali A, Yoner SI, Polat MD, et al. Assessment of learning in simulator-based arthroscopy training with the diagnostic arthroscopy skill score (DASS) and neurophysiological measures. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2023; 31: 5332–5345.

لقد غير الواقع الافتراضي والمعزز تخطيط العمليات قبل الجراحة، والملاحة أثناء العملية، وإعادة التأهيل بعد العملية. يعزز الواقع الافتراضي دقة وتخطيط الجراحة، بينما يحسن الواقع المعزز التوجيه أثناء العملية، موضع الغرسات، والرؤية.

يلخص الجدول أدناه التطبيقات الرئيسية عبر مراحل الجراحة، موضحًا القيمة السريرية المميزة لتقنيات XR في تثبيت الكسور، التنظير المفصلي، واستبدال المفاصل.

دمج الذكاء الاصطناعي مع XR في الجراحة

عند دمجها مع الذكاء الاصطناعي و VR/AR، يمكن لتقنيات XR توفير حلول تكيفية لتخطيط الجراحة واتخاذ القرار، والمساعدة في التدريب، وسد فجوة الخبرة بين الجراحين المبتدئين والخبراء. تشمل التحديات المخاوف الأخلاقية المتعلقة ببيانات المرضى والأداء المحدود للذكاء الاصطناعي في الحالات النادرة أو ذات البيانات المحدودة.

الواقع الممتد في إعادة التأهيل العضلي الهيكلي

تمتد إعادة التأهيل المستندة إلى الواقع الممتد إلى ما بعد الإعدادات السريرية من خلال التطبيب عن بُعد والأجهزة القابلة للارتداء مثل IMUs، مما يسمح بالمراقبة المستمرة لحركة المفاصل والمشي. توفر VR بيئات غامرة بالكامل، بينما AR تضيف إرشادات افتراضية على التمارين الواقعية. تظهر الدراسات تحسنًا في الامتثال، وعودة الوظائف، وتقليل الألم، وفعالية مماثلة للعلاج الطبيعي الحضوري.

الاتجاهات المستقبلية واحتياجات البحث في إعادة التأهيل

تم تطبيق إعادة التأهيل بالواقع الممتد أيضًا على الاضطرابات المزمنة، إدارة الألم الحاد، وألم الطرف الخيالي. مع توسع تطبيقات XR، يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على تحسين البروتوكولات، تخصيص التدخلات، وتقييم النتائج طويلة الأمد لتأكيد الفعالية السريرية في الممارسة العظمية الروتينية.

نحو رعاية عظمية شخصية وتنبؤية

تُصبح تقنيات الواقع الممتد جزءًا لا يتجزأ من ممارسة جراحة العظام، مما يجسر الفجوة بين التعليم، الجراحة، وإعادة التأهيل. تُسرع المحاكيات VR تطوير المهارات في بيئات آمنة، وتحسن AR و MR الدقة أثناء العملية، وتمتد أدوات إعادة التأهيل المعتمدة على XR في الرعاية إلى ما بعد العيادة. مع إمكانية الدمج الإضافية للذكاء الاصطناعي والتوائم الرقمية، تعد هذه التقنيات برعاية عظمية أكثر تخصيصًا وتنبؤًا وكفاءة.