The Evolution of Spatial Computing in Spine Surgery: Tracing the Historical Arc to Present Day Implementation. World Neurosurgery.
https://doi.org/10.1016/j.wneu.2025.124514स्पैटियल कंप्यूटिंग
स्पैटियल कंप्यूटिंग उन तकनीकों को जोड़ता है जो डिजिटल जानकारी को भौतिक दुनिया के साथ एकीकृत करती हैं, जिसमें ऑगमेंटेड रियलिटी (AR), वर्चुअल रियलिटी (VR), आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (AI), उन्नत इमेजिंग और रोबोटिक्स शामिल हैं। सर्जरी में, ये उपकरण चिकित्सकों को एनाटॉमिक डेटा को तीन आयामों में देखने और नियंत्रित करने में सक्षम बनाते हैं। इन्हें प्रीऑपरेटिव योजना और इंट्राऑपरेटिव सेटिंग्स दोनों में उपयोग किया जा सकता है, जिससे बेहतर स्थानिक समझ मिलती है।
मेडिकल इमेजिंग की शुरुआत
पहले प्रयास 1895 में शुरू हुए, जब रोएंटजन ने एक्स-रे की खोज की। इस खोज को जल्द ही रेडियोलॉजी में लागू किया गया, जिससे मरीजों के शरीर में सुई और गोलियों जैसे बाहरी वस्तुओं का पता लगाया जा सका। 1908 में एक और महत्वपूर्ण प्रगति हुई। मूल रूप से बंदरों पर परीक्षण किए गए इस तरीके में हॉर्सले और क्लार्क ने एक स्टीरियोटैक्टिक डिवाइस पेश किया, जिसने एक बाहरी फ्रेम का उपयोग करके मस्तिष्क पर कार्टेशियन निर्देशांक प्रणाली लागू की। इस तकनीक ने न्यूरोसर्जरी के विकास में योगदान दिया और आज भी यह महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह मस्तिष्क के विशिष्ट क्षेत्रों को अधिक सटीक रूप से लक्षित करने की अनुमति देती है।
आगे के विकास
1970 के दशक में, गॉडफ्री हाउंसफील्ड ने कंप्यूटेड टोमोग्राफी (CT) स्कैनिंग की शुरुआत की, जिससे ऊतक घनत्व को मानकीकृत संख्यात्मक मानों के रूप में दर्शाया जा सका, जिन्हें हाउंसफील्ड यूनिट कहा जाता है। 1980 के दशक के अंत और 1990 के दशक की शुरुआत तक, फ्रेमलेस नेविगेशन सिस्टम ने सर्जनों को पारंपरिक स्टीरियोटैक्टिक फ्रेम से मुक्त कर दिया। बाद में उन्नत स्पाइन नेविगेशन में नवाचार, जैसे आर्टिकुलेटेड आर्म, StealthStation और NeuroStation, ने फ्रेमलेस रजिस्ट्रेशन, रियल-टाइम ट्रैकिंग और CT, MRI तथा फ्लोरोस्कोपी के एकीकरण को संभव बनाया। 1996 में FDA की मंजूरी मिलने के बाद, StealthStation सिस्टम का व्यापक रूप से क्रैनियल और स्पाइन सर्जरी में उपयोग किया गया।
आधुनिक इमेजिंग तकनीकें
इंट्राऑपरेटिव इमेजिंग स्पाइन सर्जरी में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, जिससे सर्जनों को रियल-टाइम दृश्य मिलता है जो उनके काम को मार्गदर्शित करता है। उपलब्ध कई इमेजिंग विधियों में से CT और फ्लोरोस्कोपी न्यूरोसर्जरी और ऑर्थोपेडिक्स में सबसे अधिक उपयोग की जाती हैं। हालांकि, मरीजों और सर्जिकल टीम दोनों को विकिरण का सामना करना पड़ता है, इसलिए दीर्घकालिक स्वास्थ्य जोखिमों को कम करने के लिए डोज़ ऑप्टिमाइज़ेशन और सुरक्षा उपाय आवश्यक हैं।
नई तकनीकें, जिनमें सॉलिड-स्टेट CT और रोबोट-असिस्टेड प्लेटफॉर्म शामिल हैं, सटीकता में सुधार करती हैं और न्यूनतम इनवेसिव प्रक्रियाओं का समर्थन करती हैं। हालांकि, उच्च लागत और विशेष प्रशिक्षण इनके व्यापक उपयोग को सीमित कर सकते हैं।
आधुनिक इमेजिंग उपकरण
आधुनिक इंट्राऑपरेटिव इमेजिंग उपकरण उच्च-रिज़ॉल्यूशन 2D और 3D इमेजिंग को उन्नत नेविगेशन क्षमताओं के साथ जोड़ते हैं। ये कई इमेजिंग मोडैलिटी को एकीकृत करते हैं, जैसे कोन बीम या फैन बीम CT और फ्लोरोस्कोपी।
ये सिस्टम डायनामिक, रियल-टाइम या लगभग रियल-टाइम विज़ुअलाइज़ेशन प्रदान कर सकते हैं, जिससे सर्जन सूक्ष्म एनाटॉमिक बदलावों को देख सकते हैं। कुछ डिवाइस रोबोटिक सहायता भी शामिल करते हैं, जिससे विकिरण एक्सपोज़र कम होता है और प्रक्रियाओं की सटीकता बेहतर होती है, विशेष रूप से जटिल स्पाइन और ऑर्थोपेडिक सर्जरी में।
रोबोटिक सर्जरी
रोबोटिक-असिस्टेड स्पाइन सर्जरी में नेविगेशन सिस्टम के साथ एकीकृत रोबोटिक आर्म का उपयोग किया जाता है, जिससे सर्जिकल सटीकता और उपकरण मार्गदर्शन में सुधार होता है। ये सिस्टम ऑपरेटर की आवश्यकता रखते हैं और स्वायत्त उपकरण नहीं हैं। ये सर्जनों को अधिक सटीकता के साथ न्यूनतम इनवेसिव प्रक्रियाएँ करने की अनुमति देते हैं, जैसे सटीक स्क्रू प्लेसमेंट, साथ ही विकिरण एक्सपोज़र को कम करते हैं और ऑपरेशन के दौरान स्थिरता बढ़ाते हैं। शुरुआती सिस्टम जैसे da Vinci, जिसे 2000 में FDA की मंजूरी मिली, ने स्पाइन अनुप्रयोगों के लिए मार्ग प्रशस्त किया। आधुनिक मॉडल जैसे MazorX, ExcelsiusGPS और ROSA Spine प्रीऑपरेटिव प्लानिंग को इंट्राऑपरेटिव गाइडेंस के साथ जोड़कर सर्जिकल परिणामों को बेहतर बनाते हैं।
स्पाइन सर्जरी में प्रीऑपरेटिव योजना
आज, स्पाइन सर्जरी में प्रीऑपरेटिव योजना उन्नत सॉफ़्टवेयर पर निर्भर करती है, जो न्यूरल नेटवर्क और मशीन लर्निंग द्वारा संचालित होती है। Surgimap और UNiD जैसे प्लेटफॉर्म मरीज की इमेजिंग का उपयोग करके विस्तृत 3D मॉडल बनाते हैं, जिससे स्पिनोपेल्विक पैरामीटर का मूल्यांकन, ऑस्टियोटॉमी की योजना और उपयुक्त इम्प्लांट का चयन संभव होता है।
प्रीऑपरेटिव योजना के लिए एक नया प्लेटफॉर्म VR है। यह सर्जनों को मरीज-विशिष्ट एनाटॉमी के साथ इंटरैक्ट करने के लिए एक इमर्सिव 3D वातावरण प्रदान करता है, जिससे स्थानिक समझ और सर्जिकल रणनीति बेहतर होती है। VR में, सर्जन ऊतक घनत्व का चयन और समायोजन कर सकते हैं, तथा इम्प्लांट या ऑस्टियोटॉमी को वर्चुअली आज़मा सकते हैं। इससे वे ऑपरेशन थिएटर में जाने से पहले चुनौतियों का अनुमान लगा सकते हैं। ये प्लेटफॉर्म सहयोगात्मक योजना का भी समर्थन करते हैं, जिससे कई चिकित्सक दूरस्थ स्थानों से भी सर्जिकल योजना की समीक्षा और चर्चा कर सकते हैं।
इंट्राऑपरेटिव स्पैटियल इमेजिंग
AR स्मार्टफोन और हेड-माउंटेड डिवाइस की व्यापक उपलब्धता के साथ उभरा, जो डिजिटल जानकारी को भौतिक दुनिया पर ओवरले करता है। स्पाइन सर्जरी में AR का उपयोग मरीज की रीढ़ की 3D छवियों को उसकी वास्तविक एनाटॉमी पर सुपरइम्पोज़ करने के लिए किया जाता है, जिससे सर्जन ऊतकों के “आर-पार” देख सकते हैं और उपकरणों का मार्गदर्शन कर सकते हैं।
मिक्स्ड रियलिटी (MR) AR का विस्तार करती है, जिससे वर्चुअल और भौतिक तत्वों के बीच इंटरैक्शन संभव होता है। ऑपरेटिंग रूम में, MR सर्जनों को रियल-टाइम में 3D वर्चुअल कंटेंट को मैनिपुलेट करने की अनुमति देता है, जिससे पेडिकल स्क्रू प्लेसमेंट या एलाइनमेंट वेरिफिकेशन जैसे कार्यों के लिए बेहतर मार्गदर्शन मिलता है। हालांकि MR, AR की तुलना में कम व्यापक है, लेकिन यह स्पाइन प्रक्रियाओं में सटीकता, स्थानिक समझ और वर्कफ़्लो दक्षता को बेहतर बनाने की बड़ी क्षमता रखता है।
एआई सेगमेंटेशन
स्पाइन सर्जरी में एआई सेगमेंटेशन कृत्रिम बुद्धिमत्ता का उपयोग करके मेडिकल इमेज में विभिन्न ऊतकों की पहचान और भेद स्वतः करता है। पारंपरिक तरीकों के विपरीत, जिनमें मैनुअल सेगमेंटेशन की आवश्यकता होती थी, यह प्रक्रिया अब एक मिनट से भी कम समय में पूरी हो सकती है और कच्ची 3D इमेज से क्लिनिकली महत्वपूर्ण जानकारी निकालती है।
उन्नत उपकरण CT स्कैन से 100 से अधिक एनाटॉमिक संरचनाओं को सेगमेंट कर सकते हैं, जिससे अंगों, रक्त वाहिकाओं और अन्य महत्वपूर्ण ऊतकों की तेज़ और सुसंगत पहचान संभव होती है, जो अधिक सटीक योजना और इंट्राऑपरेटिव मार्गदर्शन का समर्थन करती है।
शुरू कैसे करें
Medicalholodeck सुरक्षित अस्पताल प्रणालियों के साथ एकीकृत होता है, जो PACS एक्सेस, HIPAA-अनुपालन डेटा हैंडलिंग और पूर्ण रोगी डेटा सुरक्षा प्रदान करता है। यह स्टीरियोस्कोपिक 3D डिस्प्ले, VR हेडसेट, मोबाइल उपकरणों और मानक विंडोज सिस्टम पर चलता है, जिससे अस्पतालों, कक्षाओं और प्रशिक्षण केंद्रों में लचीला उपयोग संभव होता है।
सर्जिकल योजना के लिए विशेष सुविधाएँ केवल Medical Imaging XR PRO के लिए हैं। वर्तमान में, Medicalholodeck केवल शैक्षिक उपयोग के लिए उपलब्ध है। यह प्लेटफ़ॉर्म FDA और CE प्रमाणन से गुज़र रहा है, और हम उम्मीद करते हैं कि Medical Imaging XR PRO जल्द ही अमेरिका और यूरोपीय संघ के बाज़ारों में उपलब्ध होगा।
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