معامل النمذجة التشريحية ثلاثية الأبعاد نظرة عامة

الابتكارات في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد ورعاية المرضى

يمكن أن يستفيد الأشخاص الذين يخضعون لجراحات جديدة أو غير شائعة أو معقدة في مايو كلينك من خبرة العيادة في صنع النماذج التشريحية ثلاثية الأبعاد. تُساعد هذه التقنية في التخطيط للجراحة وتثقيف المرضى والتعليم الطبي.

تَستخدِم مختبرات النمذجة التشريحية ثلاثية الأبعاد في قسم الأشعة الطباعة ثلاثية الأبعاد؛ لمساعدة الأطباء في اختيار علاج البالغين والأطفال وَفقًا لتشريحهم بالضبط. وتوضّح الدراسات المنشورة في المجلات الطبية المحكّمة أن استخدام النماذج المطبوعة ثلاثية الأبعاد يحسِّن نتائج الجراحة.

مختبرات النمذجة التشريحية متاحة في مقرات مايو كلينك بولايات أريزونا وفلوريدا ومينيسوتا. ومايو كلينك رائدة في الحركة التي تهدف إلى توفير هذه التقنية في المستشفيات لتعم الفائدة على الجميع.

تساعد طباعة مجسمات تشريحية ثلاثية الأبعاد للمريض في تخطيط العمليات الجراحية

كيفية عمله

الطباعة ثلاثية الأبعاد لعلاج السرطان

انقر هنا للاطلاع على مخطط المعلومات الرسومي لمعرفة المزيد

تعتمد النماذج التشريحية ثلاثية الأبعاد الدقيقة على نتائج تصوير الأشخاص، مثل الفحص بالتصوير المقطعي المحوسب، أو الفحص بالتصوير بالرنين المغناطيسي. قبل طباعة نموذج ثلاثي الأبعاد، يُجرِي اختصاصيو الأشعة فحوصات تصويرية ببرنامج متطوِّر ومُعقَّد أولًا لتكوين نموذج افتراضي مُرَمَّزَ بالألوان لكل نوع من الأنسجة. ثم تُستخدَم واحدة أو أكثر من تقنيات الطباعة لطبع نموذج ثلاثي الأبعاد بالحجم الطبيعي لتشريح المريض، طبقة بطبقة.

تَستخدِم تقنية الطباعة الضوء فوق البنفسجي لتقوية الطبقات الرفيعة من الراتين السائل أثناء بناء الهيكل طبقة بطبقة. تُطبَع معظم النتائج بالبلاستيك. وتُصنَع في بعض الأحيان من مواد مَرِنة حتى يتمكَّن الجرَّاحون من ممارسة التقنية الجراحية على نموذج أكثر تشابُهًا مع الحقيقي.

تطبيق التكنولوجيا لتخصيص العلاج لشخص بعينه

الطباعة ثلاثية الأبعاد للرأس والعنق لاستبناء العظم

جوناثان إم موريس، دكتور في الطب:

لم يضع أي نظام للمستشفيات بنية تحتية للطباعة ثلاثية الأبعاد بالقدر الذي لدى مايو كلينك. ولقد أجرينا الكثير من الدراسات في مجال سرطان الرأس والعنق والطباعة ثلاثية الأبعاد ومدى التكامل بينهما. بعض تلك الدراسات التكاملية يقتصر على فهم التشريح الخاص بالمريض بصورة أفضل قبل دخوله غرفة العمليات. باستخدام موجّهات القطع والتخطيط الجراحي الافتراضي المخصصة لكل مريض على حدة، يمكننا توفير ما يصل إلى ساعتين من وقت غرفة العمليات، ما يعني تقليل الوقت الذي يمكثه المريض تحت تأثير المخدر. ونحصل على نتيجة أفضل نظرًا لتنفيذ التصميم بالكامل قبل الوقت المخطط له. وقد طوّرنا ميزة تسمى تصنيع نقطة الرعاية،

وهي تعني إجراء كل عمليات التصنيع داخل المستشفى بالقرب من الأطباء، ومن ثم يكون كل شيء في مكان واحد. فنحن ننتقل من مرحلة التصوير المقطعي المحوسب إلى النموذج ثلاثي الأبعاد لحالات السرطان المعقدة في كل موضع من الجسم، لكن نخص في ذلك الرأس والعنق، بسلاسة فائقة. إننا نجمع بين الجراحة والهندسة البيولوجية الطبية والتصوير الإشعاعي جميعًا تحت سقف واحد لتكوين ليس فقط نماذج مطبوعة ثلاثية الأبعاد، بل والتخطيط الجراحي الافتراضي كذلك.

ونأخذ الصور الطبية مع التشريح الخاص بالمريض والورم والخصائص الوعائية الدموية، ثم نطبعها بطريقة ثلاثية الأبعاد بالحجم الحقيقي، ونعطيها للجرّاح كنوع من خرائط الطريق.

دانيال إل برايس، دكتور في الطب:

اعتدنا جميعًا منظر الصور ثنائية الأبعاد للمرضى، وكذلك التصوير المقطعي المحوسب والتصوير بالرنين المغناطيسي. وتصميم النماذج ثلاثية الأبعاد تأخذ الصور ثنائية الأبعاد وتحوّلها إلى شيء يمكن أن تمسكه بيديك وأن تستوعب فعليًا الخصائص التشريحية للمريض. ووجود وسائل توجيهية تناسب بشكل خاص فك المريض، وعظامه التي نأخذها من جزء آخر من جسمه بغرض استبنائها لنحصل على انطباق مثالي للعظم بعضه على بعض، وجعله يبدو كما كان قبل تشخيص الإصابة بالسرطان قدر الإمكان.

لكن لا بد أن تصنعها على النحو الأمثل من المرة الأولى.

تتاح لنا فرصة الممارسة والتخطيط وتنفيذها بصورة مثالية على الكمبيوتر قبل أن ندخل غرفة العمليات. وقد وجدنا أن المرضى يصابون بمشكلات أقل على المدى الطويل عند استخدام النماذج ثلاثية الأبعاد، حيث إن العمل بالنماذج ثلاثية الأبعاد يُقلل احتمالات تهشم صفيحة النمو أو تكسّر العظم أو عدم التحامه.

د/ موريس:

من المزايا الأخرى تقبُّل المريض. فعندما تتيح للمريض إمكانية الإمساك بجمجمته أو فكه السفلي أو الورم الموجود لديه بيديه، يمكنك حينئذ البدء في استخدام النموذج كوسيلة للشرح. توفر مايو كلينك فريقًا متكاملاً متعدد التخصصات. ومن ثم فبدلاً من مجرد اجتماع الجرّاح مع اختصاصيي التصوير الإشعاعي للأعصاب لمناقشة الحالات، أصبح لدينا فريق متكامل يضم الجرّاح واختصاصي التصوير الإشعاعي للأعصاب والمهندسين البيولوجيين الطبيين وإمكانات الطباعة ثلاثية الأبعاد معًا.

د/ برايس:

نحن نتفوق في رعاية الحالات المَرَضية المعقدة. وأعتقد حقًا أنه المكان الذي يتم فيه تسخير إمكانات جميع زملائنا وخبراتهم التخصصية لرعاية المرضى ذوي الحالات المعقدة.

يتعاون اختصاصيو الأشعة والجراحون في مايو كلينك لاكتشاف كل التفاصيل الممكنة حول الحالات المعقدة قبل إجراء العملية. ويعني استخدام النماذج الافتراضية والنماذج المطبوعة ثلاثية الأبعاد قلة الألم الذي يشعر به المرضى وقِصر مدة إقاماتهم في المستشفى وسرعة تعافيهم.

وتجدر الإشارة إلى أن الطباعة ثلاثية الأبعاد قد تكون أداة مهمة للجراحين الذين قد يستخدمون نموذجًا تشريحيًّا ثلاثي الأبعاد خاصًا بحالة كل مريض على حدة لشرح الجراحة أو التخطيط لها أو حتى التدرُّب عليها. أثناء مرحلة التحضير الرقمي قبل الطباعة، قد يَستخدِم الأطباء صورًا للتخطيط الجراحي الافتراضي. وبعد الطباعة، قد تساعد القدرة على فحص النموذج التشريحي قبل بدء الجراحة على فهم الشذوذات التشريحية أو المعلومات الإضافية التي قد تُغيِّر النهج الجراحي المتبع.

قصة إسحاق غارسيا: العناية بمرضى سرطان العظام في Mayo Clinic

نهج معتمد على الفريق

فريق يَستخدِم مُجسَّمًا مطبوعًا ثلاثي الأبعاد للتحضير لإجراء جراحي الابتكار باستخدام مُجسَّمات تشريحية ثلاثية الأبعاد

يَستخدِم الجرَّاحون قدرات التصنيع المباشر عند الحاجة في مختبرات المُجسَّمات التشريحية ثلاثية الأبعاد في Mayo Clinic للتدريب على العمليات الجراحية بجانب غرفة العمليات.

في Mayo Clinic، وصلت كل التخصصات الطبية والجراحية تقريبًا إلى خدمات مختبرات النمذجة التشريحية والنماذج الثلاثية الأبعاد التي تنتجها واستفادت منها. تشمل هذه التخصصات طب الأنف والأذن والحنجرة للأطفال، وجراحة تقويم العظام، وجراحة الأورام، وجراحة القلب والأوعية. العمليات الجراحية التي أُثبِت أن النماذج التشريحية الثلاثية الأبعاد كانت مفيدة بها تشمل جراحة الرأس والعنق وإعادة بناء الوجه أو مجرى الهواء المعقَّدة وجراحة القلب وجراحة الرئة وإعادة بناء المفاصل وإزالة الورم.

تلعب هذه النماذج الثلاثية الأبعاد أيضًا دورًا مهمًّا في التعليم، ويستخدمها طلاب الطب والمقيمون والزملاء والجرَّاحون ذوو الخبرة في Mayo Clinic الذين يتعلَّمون الإجراءات الجديدة أو غير الشائعة.

الابتكار بالنمذجة الثلاثية الأبعاد

معامل النمذجة التشريحية:

  • تنتج أكثر من 6,000 نموذج
  • أنتجت أول نموذج لـ Mayo Clinic في عام 2006 لمساعدة فريق الجراحة في التخطيط لإجراء جراحةٍ معقَّدةٍ لفصل التوأم الملتصق
  • صممت نماذج أصبحت معيارًا للرعاية في استخدامات متعددة؛ منها عظام الفك، ولقد وجَّهت أكثر من 100 عملية إزالة لعظام الفك (استئصال الفك السفلي) و300 قلب

يحرز أطباء وعلماء ومهندسو Mayo Clinic باستمرار تقدُّمًا في دراسة وممارسة النمذجة الثلاثية الأبعاد في الجراحة.

البحث والابتكار

يُجري خبراء Mayo Clinic في النمذجة الثلاثية الأبعاد أبحاثًا لتطوير حلول جديدة لتحسين العلاج. اطَّلِع على قائمة المنشورات حول النمذجة التشريحية الثلاثية الأبعاد التي أصدرها باحثو Mayo Clinic على منصة PubMed؛ وهي خدمة تابعة للمكتبة الوطنية للطب.

انظر فريق الأطباء

24/08/2023