Lääketieteellisen kuvantamisen tiede ja sovellukset

Kehomme sisäelimet ja luut peittävät iho- ja muut kudosesteet, eivätkä siksi ole näkyvissä paljaalla silmällä. Termiä ”lääketieteellinen kuvitus” käytetään viittaamaan tekniikoihin, joiden avulla voimme tarkastella kehon sisätiloja. Tämä artikkeli auttaa sinua ymmärtämään, mikä on lääketieteellinen kuvantaminen ja miten sillä on tärkeä rooli potilaan hoidossa tänään.

Mikä on diagnostinen lääketieteellinen kuvantaminen?

Diagnoosi on prosessi, jolla tunnistetaan tietty sairaus tai sairaus, joka perustuu potilaan perusteelliseen tutkimukseen. Valitettavasti useimmat sairaudet ja olosuhteet vaikuttavat kehon alueisiin, jotka eivät normaalisti näy paljaalla silmällä. Diagnostinen lääketieteellinen kuvantaminen voi auttaa diagnoosissa antamalla meille mahdollisuuden visualisoida kehossa mahdollisesti esiintyvät poikkeavuudet. Esimerkiksi, potilaalla, jolla on trauma, lääketieteellinen kuvantaminen voi kertoa meille, onko luita murtunut tai sijoiltaan.

Kuinka lääketieteellinen kuvantaminen toimii?

Diagnostinen lääketieteellinen kuvantaminen perustuu näkymättömien aaltojen käyttöön, kuten sähkömagneettinen säteily, magneettikentät, tai ääniaallot. Näiden erityyppisten aaltojen oppiminen auttaa meitä ymmärtämään, mistä lääketieteellinen kuvantamistiede on kyse. Aallot ovat tyypillisesti peräisin lähteestä, joka on sijoitettu kehon toiselle puolelle, kulkevat kehon läpi (ja kiinnostavan alueen läpi) ja osuvat ilmaisimeen, joka on sijoitettu kehon toiselle puolelle. Aallot imeytyvät vaihtelevasti eri kehon kudoksiin. Tällä tavalla ilmaisin kehittää kuvan, joka koostuu eri kehon kudosten ”varjoista”. Aikaisemmat lääketieteellisen kuvantamisen muodot, kuten röntgenkuvat, käytti valoilmaisinlevyä, joka vaati kalvon käsittelyä ennen visualisointia. Kehittynyt lääketieteellinen kuvantaminen mahdollistaa nykyään kuvien ottamisen suoraan havaitsevan kameran kautta ja kuvia voidaan katsella digitaalisesti näytöllä.

Mihin lääketieteellistä kuvantamista käytetään?

Vaikka suuri osa lääketieteellisestä kuvantamisesta suoritetaan pääasiassa diagnostisista syistä, sillä on myös useita muita sovelluksia. Seuraavassa kuvataan muutamia yleisimpiä lääketieteellisen kuvantamisen sovelluksia:

• Paikandiagnoosi: Kuten nimestä voi päätellä, tämä on yleisin diagnostisen lääketieteellisen kuvantamisen sovellus. Kuva voi kertoa meille yhdellä silmäyksellä, mikä on potilaan vialla. Tavalliset röntgenkuvat ja CT: t auttavat havaitsemaan murtumia, kystat, kasvaimet, ja luun poikkeavuudet.

• Taudinetenemisen seuranta: Diagnostista lääketieteellistä kuvantamista käytetään usein taudin vaiheen ja etenemisen määrittämiseen. Syöpäpotilaalla, kontrastilla parannettua CT: tä tai MRI: tä voidaan käyttää taudin tarkan vaiheen määrittämiseen, kun taas PET-skannaukset voivat havaita metastaasit. SPECT, eräänlainen luukuvaus, on todettu hyödylliseksi Parkinsonin taudin etenemisen seuraamiseksi .

• Hoidonsuunnittelu: Lääketieteellinen kuvantaminen auttaa myös hoidon suunnittelussa antamalla kirurgien määrittää vaurion koon ja siten leikkauksen laajuuden etukäteen. Kirurgit voivat suorittaa virtuaalileikkauksen lääketieteellisen kuvantamistekniikan avulla, joko suoraan ohjelmistoon, tai stereolitografisten mallien tuonnin ja luomisen jälkeen.

• Hoidontehon arviointi: PET-skannauksia käytetään usein hoidettavien syöpäpotilaiden tarkistamaan, onko hoito-ohjelma ollut tehokas kasvaimen koon pienentämisessä. Kirurgit käyttävät myös lääketieteellistä kuvantamista kirurgisen toimenpiteen aikana tarkistaakseen, onko luut kohdistettu oikein tai onko implantit asetettu oikeaan asentoonsa. Kuvantamista voidaan tehdä hoitomenetelmien pitkän aikavälin tehokkuuden arvioimiseksi. Esimerkiksi, kiertoradan sisällön volumetrinen analyysi suoritetaan usein kuuden kuukauden kuluttua toimenpiteestä sen tarkistamiseksi, onko kiertoradan vähentäminen ja kiinnitys trauman jälkeen suoritettu tarkasti.

• Ikäänliittyvät laskelmat: Ikä voidaan usein määrittää arvioimalla sisäisten kehon rakenteiden kasvua. Esimerkiksi, sikiön ikä ja äidin raskausikä määritetään usein ultraäänellä. Tietyt röntgenkuvat, kuten käsi- ranne- ja hammasröntgenkuvat, käytetään laajalti potilaan iän laskemiseen, jos sitä ei tunneta tai se on tarpeen laillisiin tarkoituksiin.

Lääketieteellinen kuvantaminen: Monipuoliset tekniikat ja sovellukset

Diagnostista lääketieteellistä kuvantamista on useita erilaisia, riippuen käytettyjen aaltojen fyysisestä luonteesta ja kuvanottomenetelmästä. Ei ole olemassa yhtä kuvantamistekniikkaa, joka olisi parempi kuin muut, koska jokaisella on omat etunsa ja haittansa. Näiden rajoitusten perusteella radiologit ovat nykyään löytäneet erityisen ”markkinaraon”, joka sopii parhaiten jokaiselle kuvantamismoodaalille:

ultraääni

Kuten sen nimi osoittaa, ultraääni käyttää ääniaaltoja lääketieteellisten kuvien hankkimiseen. Koska siihen ei liity sähkömagneettista säteilyä, se on todennäköisesti diagnostisen lääketieteellisen kuvantamisen turvallisin muoto. Ääniaallot kulkevat ultraäänianturista johtavan geelin läpi kehoon. Aallot osuvat sitten erilaisiin anatomisiin rakenteisiin kehon sisällä ja palautuvat takaisin. Ne kaapataan ja muunnetaan kuviksi, joita voidaan katsella näytöllä. Erikoistunut ultraäänimuoto, nimeltään Doppler, antaa meille mahdollisuuden visualisoida veren liikkumista verisuonissa.

Röntgenkuvat

Röntgenkuvat ovat varhaisin lääketieteellisen diagnostisen kuvantamisen muoto. Niitä käytetään tyypillisesti luiden visualisointiin, ja ne on suurelta osin korvattu edistyneemmillä lääketieteellisillä kuvantamisjärjestelmillä. Perinteinen röntgenkuva on kuitenkin edelleen hyödyllinen tietyissä kliinisissä tilanteissa:

• Mammografia: Tämä on rinnan röntgenkuva. Sitä käytetään seulontatyökaluna naisilla rintasyövän havaitsemiseksi.

• Läpivalaisu: Tämä tekniikka käyttää röntgenkuvia yhdessä varjoaineen kanssa, joka joko injektoidaan tai niellään. Kontrastiaineen polkua seurataan röntgenkuvien avulla esteiden määrittämiseksi, haavaumat, ja muut patologiset prosessit.

Tietokonetomografia

Tässä tekniikassa potilas sijaitsee CT-kammiossa, joka sisältää sekä ilmaisimen että lähteen. Lähde ja ilmaisin sijaitsevat toisiaan vastapäätä ja kulkevat potilaan ympärillä olevassa kaaressa ja saavat kuvia sarjaan. Kuvat otetaan muutaman millimetrin viipaleina ja kolmella eri akselilla - tuottavat koronaalisia, aksiaalinen, ja sagittaaliset osat. Nämä osat voidaan sitten rekonstruoida kolmiulotteisen kuvan muodostamiseksi. CT-kuvilla on paljon tarkemmat yksityiskohdat verrattuna perinteisiin röntgenkuviin. CT-skannaus tuottaa kuitenkin huomattavasti suuremman säteilyannoksen keholle.

Magneettikuvaus

Tämä diagnostinen lääketieteellinen kuvantamistekniikka käyttää radioaaltoja magneettikentässä. Ihmiskeho koostuu suurelta osin vedestä. MRI-skanneriin sijoitettuna vesimolekyylien vetyionit kohdistuvat kentän mukaan. Kun radiotaajuisia aaltoja käytetään, tämä kohdistus muuttuu ja sen jälkeen ionit palaavat alkuperäiseen asentoonsa. Nämä kohdistuksen muutokset tallennetaan ja käsitellään kuvan luomiseksi. MRI on hyödyllinen pehmytkudosrakenteiden, kuten lihasten, visualisointiin, jänteitä, ja niveltilat. Vaikka säteilyvaaraa ei ole, magneettikuvaus voi olla vaarallinen ihmisille, joilla on metalli-implantit voimakkaan magneettikentän käytön vuoksi. Tämä koskee potilaita, joilla on keinotekoiset nivelet, sydämentahdistimet tai muun tyyppiset implantit.

Isotolääketiede Imaging

Tämä tekniikka sisältää radioaktiivisten molekyylien käytön, joita kutsutaan ”jäljittäjiksi”. Jäljittäjät joko niellään tai ruiskutetaan verenkiertoon. Kerran kehossa, merkkiaineet otetaan käyttöön tietyissä kudoksissa. Näiden merkkiaineiden lähettämät gammasäteitä kaapataan gammakameralla ja muunnetaan digitoiduiksi kuviksi. Jäljittäjät voidaan valita kiinnostavan alueen perusteella. Esimerkiksi, kilpirauhasen kuvantaminen vaatii radioaktiivista jodia, koska kilpirauhassolut ottavat tämän yhdisteen ensisijaisesti vastaan. Tartuntatautien luun skannaus käyttää teknetiumia, galliumia tai indiumia. Alueet, jotka vievät materiaalia, lähettävät enemmän säteilyä ja näkyvät ”kuumina paikkoina” hankittuihin kuviin.

Erityinen ydinkuvantamistyyppi on positroniemissiotomografia (PET). Se voi käyttää radioaktiivista glukoosin muotoa. Glukoosia ottavat ensisijaisesti solut, joilla on korkea aineenvaihdunta, kuten syöpäsolut. Täten, tämä edistyksellinen diagnostinen kuvantamistekniikka voi auttaa tunnistamaan etäiset etäpesäkkeet syöpäpotilailla.

Mitä on varastossa lääketieteellisen kuvantamisen tulevaisuudelle?

Lääketieteellisen kuvantamisen kehittyessä, tutkijat etsivät tapoja parantaa diagnoosia ja hoidon suunnittelua. Yksi mielenkiintoisimmista tällä hetkellä tutkittavista alueista on tekoälyn (AI) soveltaminen lääketieteelliseen kuvantamiseen. Tekoäly on ohjelmistojen tai koneiden kyky toistaa ihmisten osoittamaa kognitiivista ajattelua. Ne voivat siis auttaa ongelmanratkaisutehtävissä. Lääketieteellisen kuvantamisen tekoäly voi työntää uusia rajoja sekä sairauksien diagnosointiin että hoidon tehokkuuden suunnitteluun ja seurantaan. Seuraavassa on joitain tekoälyn sovelluksia lääketieteellisessä kuvantamisessa:

• Kiinnostavienviipaleiden tunnistaminen: Potilaan yksittäinen CT- tai MRI-skannaus voi tuottaa kirjaimellisesti satoja kuvia, koska jokainen viipale on vain muutaman millimetrin pituinen. Radiologille jokaisen yksittäisen viipaleen läpi käyminen poikkeavuuksien havaitsemiseksi voi olla erittäin aikaa vievä prosessi. AI: n avulla voidaan seuloa kaikki viipaleet ja poimia vain ne viipaleet, jotka kiinnostavat radiologia.

• Hienommanpoikkeavuuden havaitseminen: Hyvin pienet väri- tai kontrastierot eivät välttämättä näy paljaalla silmällä. Nämä erot voivat kuitenkin merkitä invasiivisen taudin varhaista puhkeamista. Tekoälyä voidaan käyttää jopa pienien erojen poimimiseen, auttaen siten diagnostiikkatarkkuutta, jota ei voida saavuttaa manuaalisin keinoin.

• Vanhojentietueiden hakeminen: Tekoäly voi käydä tietokantojen kautta hakemassa vanhempia kuvia potilaiden terveystiedoista. Näitä kuvia voidaan käyttää vertailuun nykyisiin otettaviin kuviin. Tätä voidaan käyttää sairauden etenemisen arviointiin tai hoidon tehon arviointiin.

• Laajamittainenseulonta: AI: n uusi sovellus lääketieteellisessä kuvantamisessa on laajamittainen lääketieteellinen seulonta. Äskettäinen tekoälyyn perustuva sovellus kehitettiin lääketieteellisten kuvien seulontaan useissa sairaalan tietokannoissa. Tekoäly koulutettiin havaitsemaan suuri aluksen tukkeutuminen, varhainen merkki aivohalvauksesta. Jos tämä toimii, sovellus voi varoittaa potilasta ja aivohalvauksen asiantuntijaa ensisijaisesti. Se vähentää aikaa hoitoon, mikä voi merkittävästi parantaa potilaan tuloksia.

• Diagnostistenraporttien valmistelu: AI pystyisi kääntämään värin ja kontrastin poikkeavuudet todellisiksi diagnostisiksi löydöksiksi. Tämä voitaisiin tehdä syöttämällä tietoja aikaisempien tapaustietojen perusteella. Diagnostiikkatietojen avulla tekoälyä voidaan käyttää myös kuvantamisraporttien luomiseen.

DICOM ja PACS - lääketieteellisen kuvantamisviestinnän ydin

Lääketieteelliset kuvat ovat loppujen lopuksi vain kuvia. Mitä parempi kuvan laatu, sitä enemmän tietoa se voi tarjota. Pitäen tämän mielessä National Electrical Manufacturers Association (NEMA) julkaisi standardin, korkealaatuisen muodon lääketieteellisten kuvien katseluun ja tallentamiseen. DICOM, joka tarkoittaa digitaalista kuvantamista ja viestintää lääketieteessä, on maailmanlaajuisesti hyväksytty. Sitä ei voi käyttää tavallisilla tietokoneohjelmilla. Erityisiä ohjelmistosovelluksia, kutsutaan DICOM-katsojiksi, tarvitaan nykyajan lääketieteellisten kuvien katseluun ja muokkaamiseen.

Koska DICOM-pohjaiset kuvat ovat korkealaatuisia ja useat kuvat yhden potilaan skannauksesta vaativat paljon tallennustilaa, on tehtävä erityisjärjestelyjä kuvien tallentamiseksi ja noutamiseksi DICOM-muodossa. DICOM-kuvia tallentavasta tietokanta- ja palvelinjärjestelmästä käytetään nimitystä PACS (Picture Archiving and Communication System). Yleensä jokaisella sairaalalla on oma sisäinen PACS-palvelin, ja pelkästään kyseisen sairaalan potilailta hankitut kuvat tallennetaan sinne. Tämän haittana on, että potilaat, jotka vaihtavat sairaalaa eri syistä, eivät välttämättä pääse käsiksi aiempiin kuviin.

Pilvipohjaisen PACS-järjestelmän käyttöönotto on helpottanut DICOM-tiedostojen katselua ja käyttöä. Pilvitekniikan avulla DICOM-tiedostoja voidaan tallentaa ja käsitellä internetin kautta. Näitä tiedostoja voi käyttää mistä tahansa, millä tahansa laitteella, jolla on tarvittavat oikeudet ja ohjelmistot. Se yksinkertaistaa pääsyä potilaan potilastietoihin eri maantieteellisistä paikoista.

PostDICOM: Hyödyntämällä edistynyttä lääketieteellistä kuvantamista

PostDICOM on jännittävä, huippuluokan ohjelmistosovellus, joka täyttää uusimmat lääketieteellisen kuvantamistekniikan vaatimukset. Se on älykäs DICOM-katseluohjelma, joka ei vain auta sinua katsomaan lääketieteellisiä kuvia, vaan tarjoaa myös edistyneitä työkaluja, jotta voit poimia maksimaalisen tiedon jokaisesta kuvasta. Nämä työkalut sisältävät kolmiulotteisia ja monitasoisia rekonstruoituja kuvia, maksimi- ja vähimmäisintensiteettiprojektiot, ja kahden tai useamman kuvantamistavan kuvan fuusio. PostDICOM on ainoa DICOM-sovellus, joka mahdollistaa pilvipohjaisen kuvan katselun. Se on yhteensopiva kaikkien käyttöjärjestelmien kanssa, mukaan lukien Windows, iOS, Linux ja Android.

PostDICOM on tarkoitettu käytettäväksi - joten kokeile sitä tänään! Voit laajentaa pilvitallennustilaa nimellistä maksua vastaan.