فصلنامه علمي پژوهشي بيهوشي و درد، دوره 2، شماره 7، بهار 1391

سرمقاله: نقش شبيه سازها در رژيونال آنستزي واقدامات مداخلهاي درد
فرناد ايماني 1، فريد ابوالحسن قره داغي2
دانشيار بيهوشي، دانشگاه علوم پزشكي تهران ، بيمارستان حضرت رسولاكرم (ص)، بخش درد
متخصص بيهوشي، فلوشيپ درد، دانشگاه علوم پزشكي تهران، بيمارستان حضرت رسولاكرم (ص)، بخش درد

چكيده
اين مقاله به معرفي شبيه سازهاي پزشكي در آموزش رژيونال آنستزي و اقدامات مداخلهاي درد و روش استفاده از آن درمحيطهاي مجازي مي پردازد. ساختمانهاي طراحي شده به گونهاي پردازش شدهاند كه بازتابي واقعي از آناتومي بدن انسان باشند. سهم اصلي اين شبيهسازها، تقليد انتقال ايمپالس الكتريكي از طريق بافت نرم و طناب نخاعي است. استفاده از شبيهسازها سبب تعاملي قابل قبول، تجسم و احساسي اطمينان بخش به پزشك ميگردد. استفاده از شبيهسازها توسط دستياران تخصصي ارزيابي و نتايج رضايتبخشي داشته است. بعنوان مثال، سناريوي
بلوك اندام تحتاني و شبكه سلياك توضيح داده ميشود.

مقدمه
استفاده از بي حس كننده ها در محيط هاي بيمارستاني، بطور روزمره در اداره درد و اقدامات جراحي كاربرد فراواني دارد. بيحس كنندهها براي سركوب موقت عملكرد حسي و حركتي دستگاه عصبي بكار ميروند. البته بيهوشي عمومي شايعترين شكل بيهوشي براي اعمال جراحي عمده و بزرگ است، كه در آن كل دستگاه عصبي خاموش شده و در آن بيمار هيچگونه دريافت حسي ندارد و قادر به هيچگونه حركتي نيز نميباشد. با اين حال بيهوشي عمومي گران بوده و سبب افزايش مدت بستري بيمار در بيمارستان خواهد بود. اين بدان معني است كه استرس قابل توجهي به ساختار بدن بيمار وارد شده و اگر بيمار شرايط جسمي مطلوبي نداشته باشد، براي وي كشنده خواهد بود. بيحسي منطقهاي يك روش كمتهاجمي است كه ميتواند در شرايط ويژه جايگزين بيهوشي عمومي گردد. پزشك متخصص درد يا بيهوشي ميتواند با استفاده از كانولاي اختصاصي، عصب خاصي را براي بيحس
38158-54727

نويسنده مسئول: فريدابوالحسن قرهداغي، تهران، خيابان ستارخان، بيمارستان حضرت رسولاكرم (ص)، بخش درد. ايميل: [email protected]
۶٩

373380721614

كردن ناحيه ويژهاي از بدن بلوك كند. نوك كانولا مي -تواند با انتشار ايمپالسهاي الكتريكي سبب بازخورد محسوسي به صورت انقباض عضلاني در اطراف عصبي شود كه تحت تحريك قرار گرفته است. منتهي با تحريك مكرر همراه با جابجايي نوك كانولا عصب ويژهاي كه بايد بلوك شود پيدا ميشود. سپس ماده بيحسي را از طريق كانولا به اطراف عصبي كه ميبايست بلوك شود تزريق ميكنند. با اين روش بسياري از استرسهاي ناشي از بيهوشي عمومي كاسته ميشود. با اين حال تعيين دقيق محل اعصاب كار سادهاي نيست. زيرا نه با روشهاي تصوير برداري معمولي و نه با لمس، نميتوان محل عصب را مشخص كرد. افزون براين، ممكن است از بيماري به بيماري تفاوتهاي آناتوميك در محل اعصاب ويژه وجود داشته باشد. با توجه به اينكه هر بلوكي با بلوك ديگر متفاوت است، اغلب متخصصين درد يا بيهوشي با تكيه بر تجارب خود بلوكهاي بعدي را انجام مي دهند و هميشه خطر عوارض وجود دارد. براي نمونه ميتوان به برخورد نوك سوزن با رشته عصبي اشاره كرد كه ميتواند آسيب دائمي ايجاد كند. افزون براين هميشه پيش از تزريق داروي بيحسي بايد از عدم ورود سوزن به درون رگ اطمينان حاصل كرد، زيرا داروي بيحسي را به قلب انتقال داده و عضلات قلب را فلج خواهد كرد. با آموزش مناسب وكارآزمودگي كافي ميتوان اين عوارض را به حداقل رساند. اما انجام چنين آموزشي روي بيماران بسيار مشكل و غير اخلاقي است. در صورتي كه استفاده از جسد براي يادگيري آناتومي وكسب مهارت و همچنين مشاهده بازخورد كاهش تحريك الكتريكي بسيار مفيد است. هدف از بكارگيري شبيهسازها، ارائه يك چارچوب آموزشي مناسب براي متخصصين درد و بيهوشي براي انجام بلوكهاي عصبي است. با استفاده از نرم افزار شبيهساز، با مدلسازي حالات نادر و شبيهسازي عوارض، نه تنها تازهكارها و پزشكان با تجربه نسبي، بلكه پزشكان بسيار زبده نيز مي -توانند بلوكهاي عصبي را بسيار خوب درك كنند.

كارهاي انجام شده
نرم افزارهاي مبتني بر شبيهسازها، درطيف گستردهاي از موضوعات (مانند: جراحيهاي كم تهاجمي، جراحي مغز و روش بخيه زدن) بكار ميروند(1). ما تمركز خود را روي بررسي شبيهسازها در رژيونال آنستزي و درد قرار خواهيم داد. شبيه سازهاي سوزن براي مناطق مختلفي همچون نقاط طب سوزني(2)، پونكسيون كمري (4 -3) و اقدامات داخل وريدي(5)، نيز وجود دارد. شبيهسازهايي نيز براي بيحسي منطقهاي و بلوك اپيدورال(7 -6) وجود دارد. اين دوناحيه (فضاي اپيدورال و اطراف طناب نخاعي) از فضاهايي هستند كه هنگام بلوك آنها، تحريك الكتريكي بكار نمي رود. يكي از پركاربردترين شبيه سازها كه هم اكنون در رژيونال آنستزي استفاده مي شود، مدل سهبعدي آناتومي بدن انسان است(8). انقباضات عضلاني وحركاتاندامها مبتني بر هندسه پايهاي ناشي از تحريك الكتريكياست كه جزئيات آن به دليل رياضيات پيچيده شرح داده نميشود. همه اين روشها نتايج خوبي بدست دادهاند و براي آموزش پايه بسيار مناسبند. با اين حال عمدهترين محدوديت شبيهسازها استفاده از مجموعه داده هاي ثابت است. زيرا ما بعنوان متخصصين درد و بيهوشي، در بيشتر بلوكهاي محيطي نياز به اطلاعات متغير مانند خود بيمار داريم، چون نياز داريم كه گاهي اندام بيمار را مانند بلوك مفاصل جابجا كنيم. افزون بر اين اطلاعات شبيهسازها ثابت است و شايد نتوان به آناتومي همه بيماران تعميم داد. با اين حال ما براي كاربرد شبيه سازها يك قانون استاندارد جهاني را پيشنهاد ميكنيم.

طنابهاي عصبي مجازي روش هاي تصوير برداري پزشكي جاري نميتوانند رشتههاي عصبي محيطي را به تصوير بكشد. بنابراين روش هايي مانند ام.ار.آي نميتواند الگوريتم درماني ويژهاي را در اختيار ما بگذارد(9). به همين دليل در نرم-
افزارهاي شبيهساز ميبايست مدلي براي رشتههاي عصبي ساخت. از ساختمان هاي ديگري كه در شبيه سازها ميبايست وجود داشته باشند ميتوان به استخوانها، عروق خوني و عضلات اشاره كرد. اين ساختمانها ميتوانند با استفاده از برشهاي ظريفي كه قبلا با استفاده از تصويربرداري مغناطيسي يا اطلاعات هندسي بدست آمده راجع به ويژگيهاي آناتوميك بيماران بدست آمدهاند، در نرم افزار شبيهساز مورد استفاده قرار گيرند. البته تطابق بين اطلاعات هندسي كل بدن بر نرم افزار شبيه ساز خيلي هم ساده نيست، زيرا نيازمند محاسبات رياضي پيچيده، نمره بندي هاي هندسي و ديگر مختصات غير خطي ميباشد. براي توليد اعصاب يا ساختمان هاي مشابه مانند عروق خوني و دستگاه لنفاوي مي توان تنها به صورت يك نوار باريك كه داراي شش درجهي آزادي باشد (six (Degre of Freedom يا به صورت يك موشواره ساده دوبعدي در آيد(10). اگر نقطه كنترل پيش از طراحي نوار باريك انتخاب شود، نقطه بعدي توسط همان نوار باريك به نقطه اول اتصال داده مي شود. در غير اين صورت نرم افزار نقاط بعدي را به طور اتوماتيك محاسبه و تعيين مي كند. به همين خاطر با استفاده از درج مختصات خطي و همچنين خاصيت خط مماس استفاده ميشود و تركيبي از يك محاسبه خودكار خط مماس (Catmull-Rom) و تعريف دستي (Hermite) مي تواند روشي سريع و آسان براي دست يابي به نقاط مورد نظر باشد.

اطلاعات مجازي ساختمان هاي عصبي در اين خصوص از الگوي نمودار درختي براي مدل سازي و شبيه سازي رشته هاي عصبي محيطي استفاده مي -كنند(10). در اين الگو داده هاي ساختماني مقاطع عصبي را به صورت گرههاي عملكردي و منحنيهاي نوار باريك نشان مي دهد. هر جايي كه نوار باريك انحنا پيدا مي كند (خم ميشود) توسط نرمافزار شبيهساز به عنوان نقاط كنترل كه به ساختمانهاي آناتوميك قابل حركت (استخوان ها و عضلات) متصل ميشود تعريف ميشود.
دادههاي ساختماني كه نشان دهندهي اعصاب مجازي هستند به دو سطح متفاوت تقسيم ميشود. هر گره فهرستي از نوارهاي باريك را نگه ميدارد در صورتي كه هر نوار باريك به دو نقطه كنترل متصل ميشود. نقاط كنترل بين نوار هاي باريك همسايه قرار مي گيرند و توليد انحنا ها (خم ها) و شاخه هاي گوناگوني را ميكنند كه همان رشته ها و شاخه هاي اعصاب را ميسازد.

كاربرد شبيهسازها
نرمافزار شبيهساز قادر است كه اقدامات گوناگون رژيونالآنستزي را در يك محيط مجازي، بر اساس دادههايآناتوميك و مختصات هندسي و همچنين تجارب بدست آمده قبلي شبيه سازي كند(12-11). اين برنامه با استفاده از ابزار ويستا(13)، فضاي مجازي جالبي براي تشخيص، تجسم، تعامل و بدست دادن يك نماي كلي از ساختمان آناتوميك انساني فراهم ميكند. ما ابتدا يك سيستم ساختماني كلي را بررسي ميكنيم، سپس جزئيات آن را كمي شرح خواهيم داد وپس از آن الگوريتم هاي شبيه ساز نيز شرح داده ميشوند.

معماري سيستم
چرخه رويداد در وسط ميتواند با سه عامل تداخل، تجسم و شبيه سازي از يك طرف و هم چنين با ابزار مجازي، آدم مجازي، سيستم هاي آناتوميكي و ساختمانهاي آناتوميكي از سوي ديگر ارتباط برقرار كند.
براي بدست آوردن توانايي در تجزيه وتحليل مختصات هندسي بيمار مجازي نرم افزار شبيهساز از الگوريتم تصوير ساز (تجسم) استفاده ميكند. نرم افزار از تركيب راس(14)، آغاز مي كند و براي ساختن نماي آناتوميك با استفاده از كانال آلفا و مختصات هندسي كه از پايه يك رياضيات پيشرفته استفاده ميكند، تصوير مجازي استخوانها، ساختمان عضلاني، عروق و اعصاب را ميسازد.
براي تصويرسازي رشته هاي عصبي از دو رويكرد استفاده ميشود. براي نشان دادن رشته هاي عصبي نازك، از خطوط چند گوشه (polygonal) و روش تصوير سازي سريع استفاده ميشود. براي نشان دادن رشته هاي عصبي ضخيم ، از كارتهاي گرافيكي با برنامه ريزي خاص به نام tubelets استفاده مي شود(15).
377190721614

براي نشان دادن انقباض ناگهاني عضلات (كه با تحريك الكتريكي عصب ايجاد مي شود) و براي رسيدن به سطح پوست مي بايست توسط بافت چربي تقويت شود، از الگوريتم شكل سازي (Morphing algorithms) استفاده مي شود.[توضيح اينكه عمل morphing در علم نگارسازي (graphic) عبارت است از: ساختن انيميشن با استفاده از رايانه به گونهاي كه يك تصوير بتدريج جاي تصوير قبلي را بگيرد؛ يعني تغيير شكل تصاوير]. از دو نوع طراحي هندسي استفاده مي شود: نخست، منطق آناتوميكي كه عضلات آن درحالت استراحت است ودومي در حالت انقباض است. نرم افزار مختصات دو حالت راحساب كرده و با تحريك الكتريكي عصب آن ناحيه به صورت مجازي، تغيير حالت عضلات از استراحت به انقباض را ترسيم ميكند.

شبيهسازي ايمپالس عصبي از دو بخش درست شده است. بخش اول ايجاد ضربه الكتريكي در عصب مورد نظر و سپس انتقال آن در بافت نرم و بخش دوم تحريك الكتريكي عصب و ايجاد انقباض عضلاني بدنبال آن است.
بعنوان نمونه ميتوان بحث ونتيجهگيري را در مورد استفاده از شبيهساز در آنستزي رژيونال اندام تحتاني بيان كرد.
براي شبيه سازي بلوك اعصاب اندام تحتاني(12) ، مجموعه داده ها از ناحيه لگن شروع مي شود. براي اين كار از اطلاعات آناتوميكي كه از برشهاي ظريف و اسكن ناحيه لگن بدست آمده است استفاده ميشود(9).
اين اطلاعات از تركيبي كه از ابزار مدل سازي ارائه شده توسط اولريش و همكارانش(10) مطرح شده بدست آمده است. افزون بر اين، شبيه سازها با استفاده از همكاري نزديك دستياران تخصصي پزشكي و كارشناسان علوم تشريح روز به روز در حال تكامل هستند. در حال حاضر نشان داده شده است كه جامعه پزشكي از رشد شبيه-سازها نفع زيادي مي برد(8). براي پي بردن به اثرات تحريك الكتريكي اعصاب در محيط مجازي از دو رويكرد استفاده ميشود: نخست رويكرد محاسبه هندسي ونوع ساختمانهاي اطراف عصب تحريك شده و دوممحاسبه ميزان فاصله تحريك از عصب تحريك شده است كه در طي مطالعات رويكرد نوع نخست براي بافتهاي هموژن دقت بالايي دارد و به سرعت اثر تحريك را نشان ميدهد؛ ولي در بافتهاي غير هموژن بسيار در محاسبات دچار اشتباه ميشود. به همين دليل در بافتهاي غير هموژناز رويكرد دوم استفاده ميشود.
براساس نتيجه مطالعات اينگونه بيان ميشود كه استفاده از شبيهسازها ميتواند اطلاعات قابل انعطاف و همچنين دادههايي آناتوميك، فيزيولوژيك و عملكردي جداگانهاي را دراختيار پزشكان ميگذارد.

شبيه سازها در اقدامات مداخله اي درد براي بيماران دچار دردهاي سركش، اداره كردن موفق درد ميتواند كيفيت زندگي را ارتقا بخشد. در مورد دردهاي شكمي نامشخص كه ناشي از سرطانهاي شكمي غير قابل جراحي هستند نيز استفاده از بيحس كنندههاي موضعي، استروييدها و يا راديوفركوئنسي شبكه سلياك به عنوان يك روش موثر و ايمن كه در دستان يك متخصص درد ورزيده انجام گيرد، روشي موثر است.
با اين حال ساختمانهاي حساس اطراف شبكه سلياك از يك سو و نداشتن مهارت دست كافي از سوي ديگر سبب يك نقص بارز در بلوك اين جايگاه حساس ميباشد. از طرفي رويكرد راديولوژيك آنهم براي آموزش، پر هزينه بوده، نياز مند زمان زياد و خطر برخورد با اشعه يونيزان را دارد. به همين دليل پزشكان متخصص بيهوشي و درد كلينيكهاي مايو استفاده از محيط مجازي را براي پيشبرد آموزش اقدامات اينترونشنال كه در اينجا نمونه آن بلوك شبكه سلياك است را پيشنهاد ميكنند. از طرفي تجربه واقعي بلوك نيز ميتواند به ايمني واثر بخشي بلوك شبكه سلياك كمك كند. براي پرداختن به اين دو جنبه از آموزش يعني فراگيري ايمني و اثر بخشي يك بلوك، محيطهاي مجازي با آشنا كردن دستياران تخصصي با ساختمان آناتوميك انسان و بازخورد انجام بلوك ميتوانند كمك شاياني به توانايي دستياران در انجام بلوكها باشند.

علاقمندي به استفاده از شبيه سـاز بـه عنـوان يـكسيستم آموزشي
در يك نظر سنجي انجام شده از بين يكصد متخصص بيهوشي، 64% نقش بسيار كمك كننده براي استفاده از شبيه ساز ها قائل بودهاند و همچنين به نقش آن در علاقمندي دستياران به اقامت در بيمارستان براي انجام بلوك در محيطهاي مجازي اشاره كردهاند. 42% معتقد به استفاده از شبيه ساز در موارد مشكل پيش از انجام بلوك بوده اند.
مركز پزشكي استانفورد يكي از اولين مراكزي است كه به استفاده از شبيه سازها در آموزش گروه بيهوشي نقش ايفا كرد. اين مركز ابتدا تنها يك گروه آموزشي مبتني بر شبيهساز براي گروه بيهوشي بنا كرد و بدنبال آن در گروه تخصصي اطفال و همچنين براي دوره كارآموزي پزشكي تاسيس نمود. بعدها شبيه سازها براي دستيابي به عروق مركزي، تمرين زايمان، بيهوشي براي اقدامات زنان و مامايي، بيهوشي اطفال و همچنين آموزش در بخش مراقبت هاي ويژه اطفال و نوزادان بكار گرفته شد.
پرسشهايي كه ما بايد هم اكنون براي خود مطرح كنيم و پاسخ آنرا نيز به روش علمي بدهيم عبارت است از اينكه: شبيه ساز چيست؟ معايب و فوايد آن چيست؟ كي و كجا ميتوان از آن استفاده كرد؟ چگونه بايد يك دوره آموزشي
.4 Gorman P, Krummel T, Webster R, Smith M, Hutchens D. A prototype haptic lumbar puncture simulator. MMVR 2000;106–109.
.5 Wang E, Quinones J, Fitch MT, Dooley-Hash S, Griswold S, Medzon R, et al. Developing Technical Expertise in Emergency Medicine—The Role of Simulation in Procedural Skill Acquisition.
Acad Emerg Med 2008;15(11):1046-57.
مبتني بر شبيه ساز طراحي كرد؟ ميزان موفقيت اين روش در آموزش چه اندازه است؟ براساس مطالعه چي و همكارانش ميزان يادگيري از طريق خواندن، ديدن، شنيدن، ديدن و شنيدن، همكاري و همچنين انجام دادن يك اقدام به ترتيب:20،10، 30، 50، 70 و 80% است(16).

نتيجهگيري
فوايد شبيه سازها در آموزش رژيونال آنستزي دستياران و دانشجويان استفاده از شبيهساز را به آموزش -هاي سنتي ترجيح مي دهند. به طور موثري اطلاعات واقعي را به دانشجويان انتقال ميدهد، در تغيير نگرش آنها نقش دارد، اجازه ميدهد تا دانشجو با استفاده از يك محيط مجازي پاسخگو و ايمن به تمرين بپردازد و از رويدادهاي ناخواستهاي كه مي تواند به دليل بيتجربگي در كار باليني پيش آيد جلوگيري كند.

معايب شبيه سازها
فقدان درك كامل از عوارضي كه ممكن است به طور واقعي پيش آيد. اگر نرمافزار طراحي نامناسبي داشته باشد، تجربه بسيار ضعيف و ناكارآمدي بدست خواهد داد. آموزش دهندگان بايد زمان بيشتري را صرف كنند. برخي از متخصصين ممكن است با چنين قالبي تجربه كافي در آموزش نداشته باشند. فقدان شواهد آيندهنگر در اعتبار و قابليت اطمينان اين روش، فقدان ابزارهاي ارتقا بخش استاندارد و هزينه زياد در كاربري و ارتقا سيستم از ديگر معايب شبيهسازها ميباشد.

References
.1 Moline J. Virtual reality for health care: a survey.
Stud Health Technol Inform. 1997;44:3-34.
.2 Leung KM, Heng PA, Sun H, Wong TT. A haptic needle manipulation simulator for chinese acupuncture. MMVR 2003;187–189.
.3 Arber MF, Heller J, Handels H. Virtual Reality Simulator for the Training of Lumbar Punctures.
CURAC 2006;126–127.
377190721614

Processing and Virtual Reality. Proc. BVM. 2007;202–206.
.21 Eckert J, Ullrich S, Frommen T, Fried E. Virtual Reality-based Simulation for Regional Anaesthesia Block of the Lower Limbs. Workshop Virtuelle und Erweiterte. Realit¨at der Fachgruppe VR/AR. 2008.
.31 O, Ntouba A, Ullrich S, Liao W, Fried E, Prescher A. Virtual reality-based simulator for training in regional anaesthesia. Br J Anesth 2009;103(4):594-600.
.41 Lewis JP, Cordner M, Fong M. Pose space deformation: a unified approach to shape interpolation and skeleton-driven deformation. Proc Comp Graph Interact Tech 2000;165–172.
.51 Schirski M, Kuhlen T, Hopp M, Adomeit P, Pischinger S, Bischof C. Virtual Tubelets – Efficiently Visualizing Large Amounts of Particle Trajectories. Computers & Graphics 2005; 29(1):17–27.

.61 Chi MT, Bassok H, Lewis M, Riemann MW. Self-explanations: How students study and use examples in learning to solve problem. Cognitive Science 1989;13:145-182.
.6 Blezek DJ, Robb RA, Martin DP. Virtual Reality Simulation of Regional Anesthesia for Training of Residents. Proc. HICSS 2000;5022–5029.
.7 Ullrich S, Fischer B, Ntouba A, Valvoda JT, Prescher A, Kuhlen T, et al. Subject-Based Regional Anaesthesia Simulator Combining Image Processing and Virtual Reality. Inform aktu 2007; 14(3):202-6.
.8 Panjabi MM, Oxland T, Takata K, Goel V, Duranceau J, Krag M. Articular facets of the human spine, Quantitative three-dimensional anatomy. Spine 1993;18(10):1298-310.
.9 Teich C, Liao W, Ullrich S, Kuhlen T, Ntouba A, Rossaint R, et al. MITK-based segmentation of co-registered MRI for subject-related regional anaesthesia simulation. Proc. SPIE. 2008;69182– 69182.
.01 Ullrich S, Frommen T, Eckert J, Spine A, Liao W, Deserno TM, et al. Interactive Modeling and Simulation of Peripheral Nerve Cords in Virtual Environments. Proc. SPINE. 2008;69182–69182.
.11 Ullrich S, Fischer B, Ntouba A, Valvoda JT, Prescher A, Kuhlen T, et al. Subject-based
Regional Anaesthesia Simulator combining Image



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید