آندوسکوپی مجازی با تصاویر واقعی

روش مجازی هم‌زمان، شاخه‌ای از علم کامپیوتر است که کاربر را در محیطی که کامپیوتر خلق کرده وارد می‌کند تا با صحنه‌های سه‌بعدی ارتباط برقرار کند. ”آندوسکوپی مجازی“ یک سیستم نرم‌افزار گرافیکی است که برای بررسی و مطالعه آندوسکوپی شبیه‌سازی شده داخل یک تصویر سه‌بعدی به‌کار می‌رود. در آندوسکوپی مجازی، تصویری سه‌بعدی به‌صورت یک ”کپی“ یا نسخه بدل است که نشان‌دهنده آناتومی قسمت اسکن شده است. با استفاده از ابزار rendering (ارائه کردن) کامپیوتری، یک آندوسکوپی مجازی درون محیط مجازی درون محیط مجازی، نماهای سطح داخلی ساختمان‌های لوله‌ای را شبیه آنچه در آندوسکوپی واقعی است، به‌وجود خواهد آورد.
قبل از ابداع CT اسپایرال، اطلاعات مربوط به درون دستگاه گوارش و دستگاه‌های لوله‌ای بدن توسط آندوسکوپی، آنژیوگرافی، پنوموآنسفالوگرافی، برونکوسکوپی و ... به‌دست می‌آمد.
این روش‌ها ضمن این‌که وقت زیادی می‌گرفت، برای بیمار نیز دردناک و خطرناک بود. ابداع CT اسپایرال و به‌خصوص نوع چند برشی آن (Multi-slice CT Scanner) تحول شگرفی در علوم رادیولوژی به‌وجود آورد. افزایش حجم اطلاعات (تصاویر دوبعدی آگسیال) که از این دستگاه‌ها به‌دست می‌آیند، گستره‌ای از موارد استفاده از جمله تصویرسازی مجازی هم‌زمان را ایجاد کرد. به‌طور کلی دستگاه‌های CT اسپایرال تک‌برش و چندبرشی، تعداد زیادی از بسته‌های اطلاعاتی دوبعدی و مجاور یکدیگر را از آناتومی عضو مربوطه تهیه می‌نماید. رادیولوژیست جهت تفسیر و تشخیص لازم است صدها تصویر تهیه شده را کنار هم بگذارد و با تکیه بر توانائی‌های فکری بازسازی سه‌بعدی در ذهن خود به نتایج لازم برسد. به‌دلیل پیچیدگی اشکال هندسی ساختمان‌ها، اغلب برای بعضی افراد درک آناتومی سه‌بعدی از تصاویر دوبعدی مشکل است. راه‌حلی برای بعضی افراد درک آناتومی سه‌بعدی از تصاویر دوبعدی مشکل است. راه‌حلی برای این مسئله، استفاده از نوعی تکنیک پردازش سه‌بعدی تصویر به نام ”تصویرسازی مجازی هم‌زمان“ است. استفاده از مفاهیم مجازی هم‌زمان برای خلق نماهای داخلی ساختمان‌های لوله‌ای ”آندوسکوپی مجازی“ نامیده می‌شود.
اساساً یک آندوسکوپی مجازی از آنجا که نمی‌تواند به محیط مجازی خلل و آسیبی برساند، قابلیت جست‌وجو و کشف نامحدودی دارد.
از موارد آندوسکوپی مجازی بررسی کولون (کولونوسکوپی مجازی)، راه‌های هوائی ریه (برونکوسکوپی مجازی)، سینوس‌های اطراف بینی، مثانه، کانال نخاعی و از همه جدیدتر مجاری‌های پانکراس و مشترک صفراوی (کلانژیوپانکراتوسکوپی مجازی) و گوش داخلی (لابیرنتوسکوپی مجازی) است.
● مزایا و محدودیت‌ها
از مزیت‌های منحصربه‌فرد آندوسکوپی مجازی، گردآوری اطلاعات هم از داخل آناتومی لوله و هم خارج آن است. همچنین این روش فاقد مشکلاتی نظیر عفونت و سوراخ‌شدگی است که با انجام آندوسکوپی حقیقی می‌تواند به‌وجود آید. در عین حال، تحمل این روش برای بیمار بسیار راحت‌تر از آندوسکوپی واقعی است. این در حالی است که آندوسکوپی مجازی بدون اشکال و ایراد نیست. محدودیت‌هائی همچون قیمت بالای آن، نقصان اطلاعات بافتی و اطلاعات کمی از آناتومی قسمت مورد مطالعه و مشکلات ناشی از بررسی مداخله‌ای از این جمله‌اند.
● ابزار و لوازم
برای انجام CT آندوسکوپی مجازی باید چهار بخش اساسی وجود داشته باشد که عبارتند از: دریافت اطلاعات، پردازش اولیه تصویر، ارائه سه‌بعدی (rendering) و در انتها بالاخره نمایش و تجزیه و تحلیل تصویر.
۱. دریافت اطلاعات:
نخستین گام، انتخاب دقیق پارامترهای اسکن برای ایجاد بسته‌های اطلاعاتی از بافت موردنظر است. این پارامترها شامل ضخامت برش، پیچ اسپایرال، مقدار روی هم افتادن لبه برش‌ها (Overlapping) و تکنیک‌های تابش اشعه مثل mA ، KVp و زمان اسکن است.
پارامترهای تصویرسازی باید بین مقدار تشعشع و کیفیت تصویر تعادلی ایجاد نماید.
۲. پردازش اولیه تصویر:
گام بعدی پس از دریافت اطلاعات، پردازش اولیه اطلاعات تصویر است که هدف آن بهینه‌سازی تصویر قبل از عرضه این اطلاعات برای پردازش و تحلیل بعدی است. پردازش اولیه شامل استفاده از الگوریتم‌های فیلترکننده نویز برای از بین بردن نویز تصویر، بخش‌بندی تصویر به‌طوری‌که کاربر با استفاده از عمل masking، و کسل‌هائی را که متعلق به قسمت‌ لوله‌ای است، بخش بندی و استخراج نموده و دیگر ساختمان‌های نامربوط را حذف کند. تعیین مسیرها در ساختمان‌های لوله‌ای و ابزارهای دیگری مثل کوتاه کردن (Cropping) و قطع کردن (Cutting) است.
۳. ارائه سه‌بعدی:
دو تکنیک ارائه کردن که در CT آندوسکوپی مجازی به‌کار می‌رود، عبارت است از: ارائه سطح (Surface Rendering) و ارائه حجم (Volume Renderin). اگر چه ارائع حجم بهترین نتیجه را خواهد داد، زیرا ضمن بازبینی مطلوبی که از آناتومی عضو به‌وجود می‌آورد، تصاویر کاذب ناشی از میانگین‌گیری حجم نسبی را به حداقل می‌رساند و نیز حالتی مجازی که بیشتر واقع‌گرایانه است، به تصویر می‌بخشد.
۴. نمایش و آنالیز تصویر:
برای نمایش تصویر و تحلیل آن به ایستگاه‌های کاری کامیپوتری و پردازش‌گرهای قدرتمند نیاز است. تکنیک‌های تحلی تصویر به کاربر این امکان را می‌دهد تا با استفاده از طیف وسیعی از نرم‌افزارها به‌‌کار بر روی تصاویر بپردازد. یکی از مهم‌ترین ویژگی تمام این بسته‌های نرم‌افزاری، وجود نوعی ابراز کمی و دیداری در آنها است که به‌خصوص برای استفاده در تصویرسازی آندوسکوپی مجازی در CT و MRI به‌کار می‌رود. به‌عنوان مثال، بعضی از این نرم‌افزارها با نام VOYAGER , ANALYZE , QUICKSEE و ۳D NAVIGATOR قابل دسترسی است. در اینجا دو نوع اخیر را توضیح خواهیم داد.
●VOYAGER:
یک بسته نرم‌افزاری پیشرفته بازبینی برای CT آندوسکوپی مجازی است که قادر است در اطراف و درون تست‌های آناتومیک لوله‌ای به‌طور هم‌زمان حرکت کند. در این نرم‌افزار، فن‌آوری ماوس کاربر را در سراسر آناتومی موردنظر هدایت می‌کند. ضمن آنکه این نرم‌افزار قادر است نمایش خوبی از پیچ و خم‌ها را به‌صورت فیلمی قابل ضبط روی نوار ویدئویی برای ایستگاه‌های ارتباطی دوردست تهیه نماید. خصوصیت منحصربه‌فرد نرم‌افزار VOYAGER ترکیب نمودن (تکنیک تصویرسازی حجمی که استخوان، بافت نرم و عروق را در آن واحد نشان می‌دهد) است که آنژیوگرافی چهاربعدی هم نامیده می‌شود. در این حالت تصاویر سه‌بعدی با بعد چهارم که شفافیت است، به تصویر کشیده می‌شوند. از این نرم‌افزار می‌توان برای نشان دادن ساختمان‌های آناتومیک توخالی مثل برونش‌ها، کولون، معده، عروق خونی، سیستم تنفسی فوقانی و حنجره، سینوس‌های اطراف بینی، مثانه و کانال نخاعی بهره جست.
●۳D NAVIGATOR:
نرم‌افزار بازبینی پیشرفته‌ای است که برای سهولت در انجام عملیات روی تصاویر آندوسکوپی مجازی دارای نوعی ”نماد قابل حرکت“ است. این نرم‌افزار به کاربر این امکان را خواهد داد تا در بیرون و اطراف آناتومی موردنظر همانند درون آن به حرکت درآید. از ویژگی‌های آن، نمائی بی‌نظیر از درون ساختمان‌های لوله‌ای، قابلیت‌های بالا در بازبینی حفره‌های داخلی، مشاهده تصاویر با فیلتر نرم و تیز و دیدن ناهنجاری‌های داخل اشکال لوله‌ای مثل پولیپ‌ها، تومورها، لخته‌ها، آئوریسم‌ها، تنگی‌های عروق و انسدادها است.
برای هر دو این نرم‌افزارها، انتخاب طراحی مسیر حرکت و جهت‌یابی موفقیت‌آمیز بسیار حائز اهمیت است. با قراردادن نشانگرها در طول عضو موردنظر، نقشه کلی مسیر هدایت کشیده می‌شود. سپس برای آنکه بتوان ناحیه موردنظر را پیدا نمود و آن‌را بررسی کرد، جهت‌یابی و هدایت نشان‌گر بسیار اساسی است. چنین هدایتی بستگی به الگوریتم‌های مسیر حرکت دارد. از آنجاکه طرح‌ریزی دستی مسیرهای حرکت وقت‌گیر است، لذا در بعضی دستگاه‌های CT، الگوریتم‌هائی در نظر گرفته شده است که مسیرهای حرکت را به‌صورت خودکار طرح‌ریزی می‌کنند. در یکی از این الگوریتم‌ها که توسط پایک (۱۹۹۸) شرح داده شده است، برای حرکت به درون عضو موردنظر از دوربین مجازی استفاده می‌شود. در این الگوریتم نخست وضعیت دوربین و تشخیص موقعیت آن (نشانه‌گیری مستقیم و منحنی) تعیین می‌گردد و سپس گروهی از نماهای متوالی و پشت‌سر هم در طول یک مسیر به‌صورت فریم‌هالی متوالی برای ساختن یک فیلم آندوسکوپی مجازی به نمایش در می‌آید.
● آینده CT آندوسکوپی مجازی
CT آندوسکوپی مجازی از ابزارهای تصویرسازی تشخیصی در حال تکاملی به شمار می‌رود که هنوز دوران ابتدائی رشد خود را طی می‌کند. این روش به‌عنوان یک ابزار تشخیصی، توانائی فراوانی در بازبینی بهتر ساختمان‌های مختلف آناتومیک همچون کولون، راه‌های هوائی و دیگر ساختمان‌های لوله‌ای از هر دو نمای داخلی و خارجی دارد. پیشرفت‌های فن‌آوری آندوسکوپی مجازی همچون پردازش دیجیتال تصویر و ابزارهای بازبینی کامپیوتری و تکنیک‌های خودکار قادر است به‌عنوان یک ابزار مفید بالینی باعث توسعه آندوسکوپی مجازی شود. در مقایسه با تصاویر حاصل از بسته‌های اطلاعاتی به‌دست آمده از دستگاه‌های CT تک‌برشی (Single - Slice CT Scanner) مقدار فراوان بسته‌های اطلاعاتی جمع‌آوری شده از دستگاه‌های CT چندبرشی (Multi-Slice CT Scanner) تصاویر آندوسکوپی مجازی بسیار بهتری به‌وجود خواهند آورد.
برخی مطالعات نشان‌دهنده آن هستند که آندوسکوپی مجازی در مقایسه با آندوسکوپی حقیقی، ارزان‌تر، عاری از خطر، موجب ناراحتی کم‌تر بیمار و نیز مفید برای پزشکان و شرکت‌های بیمه است. این روش به‌خصوص در مطالعات کار سینومای کولورکتال و برونکوژنیک بیشترین توجه را به‌خود اختصاص داده است.

امیرحسین قاسمی‌مهر ـ کارشناس رادیولوژی
مریم روفه ـ کارشناس ارشد فیزیک پزشکی

منبع : ماهنامه تخصصی مهندسی پزشکی