Lääketieteellinen kuvantamistekniikka tänään ja mihin se on menossa

Kun kuulet termin ”lääketieteellinen kuvitus”, ensimmäinen mieleen tuleva kuva on röntgenkuva, tai röntgenkuva, koska se tunnetaan yleisemmin. Vaikka röntgenkuvat ovat vanhin ja edelleen yleisimmin käytetty lääketieteellisen kuvantamisen menetelmä, tällä kiehtova ja innovatiivinen tieteenala on nykyään niin paljon enemmän. Tässä artikkelissa, yritämme tarkastella lääketieteellisen kuvantamistekniikan nykytilaa ja viimeisimpiä edistysaskeleita sekä rajata alueita, joilla odotetaan suuria läpimurtoja ei liian kaukaisessa tulevaisuudessa.

Termillä ”lääketieteellinen kuvantamistekniikka” on laaja määritelmä ja se kattaa kaikki tekniikat, jotka auttavat lääketieteen ammattilaisia tarkastelemaan kehon sisätiloja tai alueita, jotka eivät ole paljaalla silmällä näkyvissä. Näiden rakenteiden visualisointi voi auttaa taudin diagnosoinnissa, hoidon suunnittelu, hoidon suorittaminen - kuten kuvaohjattujen toimenpiteiden avulla, ja seuranta ja valvonta.

Lääketieteellisen diagnostisen kuvantamisen laaja laajuus - mitä se merkitsee

Tänään, lääketieteellinen kuvantaminen on olennainen osa taudin diagnosointia ja hallintaa. Diagnostisen lääketieteellisen kuvantamisen varhaisin muoto oli röntgenyksikkö , jonka Roentgen esitteli vuonna 1895. Sittemmin röntgenkuvaus on edennyt pitkälle, ja perinteiset röntgenkuvat korvataan nopeasti tietokonetomografialla (CT), joka yhdistää tietokoneprosessoinnin tehon röntgenkuvaukseen. TT-skannerit ottavat kuvia kolmessa eri tasossa. CT-tekniikka itsessään on parantunut vuosien varrella. Kuvan viipaleiden paksuutta on vähennetty ja kierre CT on saapunut, mikä vähentää dramaattisesti kuvan hankinta-aikaa.

Magneettikuvaus (MRI) syntyi 1900-luvun lopulla, aikana, jolloin huoli säteilyaltistuksesta lääketieteellisen kuvantamisen aikana oli huipussaan. Tämä kuvantamisjärjestelmä käyttää luonnollisia magneettikenttiä kuvien hankkimiseen kehon sisäisistä rakenteista. Vaikka aluksi MRI: llä oli rajoitettu diagnostinen käyttö, laitteiden parannukset ovat antaneet siitä tulla pehmytkudosten ja verisuonirakenteiden valitsema kuvantamismuoto. Uudemmat magneettikuvauskoneet ovat pienikokoisia ja avoimia laitteita, jotka eivät enää saa potilaita tuntemaan klaustrofobista.

Ultraäänitutkimus on toinen kuvantamismodaliteetti, joka ei käytä säteilyä. Se käyttää heijastuneita ääniaaltoja maalatakseen kuvan sisäelimistä. Suuri etu ultraääni on sen siirrettävyys. Se on saanut laajan lääketieteellisen sovelluksen, kuten sängyn tutkimuksiin, verisuonten rakenteiden tutkimiseen ja synnytykseen sikiön terveyden arvioimiseksi.

Muut edistyneet lääketieteelliset kuvantamistekniikat ovat hyödyntäneet ydinradioisotooppien voimaa. Positroniemissiotomografia(PET) mahdollistaa radioaktiivisesti leimattujen molekyylien, kuten glukoosin, ottamisen kehon kudoksiin. Sitten anturit havaitsevat ne ja niiden jakautuminen antaa vihjeitä diagnoosiin. Varjoaineiden käyttöönotto on johtanut paikkakohtaiseen kuvantamiseen, kuten CT-angiografiaan. Radioleimattua materiaalia ruiskutetaan verenkiertoon ja verisuonirakenteita voidaan helposti visualisoida. Tämä auttaa tunnistamaan vaskulaariset poikkeavuudet ja verenvuotoaineet. Tietyt kudokset voivat myös ottaa radioaktiivisesti leimattavat molekyylit, mikä auttaa kaventamaan diagnoosia. Esimerkiksi teknetium-99: tä käytetään luun skannauksessa ja jodi-131: tä käytetään kilpirauhasen kudoksen tutkimiseen. Usein kaksi tai useampi edellä mainituista kuvantamistekniikoista yhdistetään antamaan lääkärille selkeä käsitys siitä, mitä potilaan kehossa tapahtuu.

Kuinka lääketieteellinen kuvantamistekniikka on edennyt vuosien varrella

Lääketieteellinen kuvantamistekniikka on edennyt harppauksin vuosien varrella. Tämä ei ole rajoittunut kuvien hankkimiskeinoihin. Jälkikäsittelyä ja uudempia edistyneempiä tapoja jakaa ja tallentaa lääketieteellisiä kuvia on korostettu jatkuvasti. Ajatuksena on saada mahdollisimman suuri hyöty olemassa olevasta tekniikasta ja levittää sitä mahdollisimman monelle ihmiselle.

Diagnostisen lääketieteellisen kuvantamisen valtakunnassa, lääkärit voivat nyt manipuloida kuvia saadakseen enemmän oivalluksia ja tietoja samasta tietojoukosta.

Kuvantamistietojen tallennuksen ja haun edistysaskeleet

Nykyään käytettyjen erityyppisten kuvantamislaitteiden ja niiden tuottamien ainutlaatuisten tietojen ansiosta integrointi ja yhteistyön helppous ovat ensiarvoisen tärkeitä terveydenhuollon laitoksille ja loppukäyttäjille. Lähes kaikentyyppiset kuvat nykyään hankitaan digitaalisesti ja koostuvat valtavista datatiedostoista. Merkittävä kehitys tässä suhteessa on ollut PACS-järjestelmän (Picture Archiving and Communications System)käyttöönotto. Se on alusta, joka mahdollistaa lääketieteellisten kuvien integroidun tallennuksen ja katselun erilaisista laitteista ja järjestelmistä. PACS-palvelimessa kuvat tallennetaan pääasiassa DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) -muodossa.

DICOM on standardi, jonka on kehittänyt American College of Radiologists. Kaikki kuvat, mukaan lukien TT-skannaukset, MRI-, ultraääni- ja PET-skannaukset, tallennetaan, haetaan ja jaetaan vain DICOM-muodossa. DICOM-muodossa on potilastiedot upotettuna kuvaan diagnostisten virheiden minimoimiseksi. Markkinoilla on saatavana useita DICOM-katselusovelluksia, ja jokaisella on erilainen valikoima ominaisuuksia, jotka auttavat lääkäreitä diagnoosin ja hoidon suunnittelussa.

Kehittyneet lääketieteelliset kuvankäsittelytyökalut

Lääketieteellinen 3D-kuvantamistekniikka

Toinen 3D-jälleenrakennuksen sivuhaara on monitasoinen jälleenrakennus (MPR). MPR on prosessi, jolla saadaan uusia viipaleita kuvia 3D-rekonstruoidusta mallista. Uudet viipaleet ovat eri tasoissa kuin alun perin hankittujen viipaleiden osalta. Tämä on erityisen hyödyllistä seurattaessa suurten rakenteiden, kuten aortan, kulkua.

intensiteetti ennusteet

Kuvankäsittelyohjelmistolla on nykyään useita ominaisuuksia, jotka auttavat terveydenhuollon ammattilaisia tutkimaan kiinnostavaa aluetta yksityiskohtaisesti. Yksi tällainen ominaisuus on intensiteetin projektio. Lääkärit voivat halutessaan muokata rekonstruoidun alueen kuvaa näyttämällä vain CT-enimmäis- tai vähimmäisarvot. Näitä kutsutaan suurin ja pienin intensiteetti ennusteet, vastaavasti (MIP ja MINIP). Ne lisäävät kontrastia kiinnostavan alueen ja ympäröivien normaalien kudosten välillä.

Todellinen 3D-kuvantaminen

3D-jälleenrakennustekniikka ei ole vieläkään niin tarkka kuin haluaisimme sen olevan, ja jotkut lääkärit mieluummin käyvät läpi useita 2D-osioita virheiden välttämiseksi. Mielenkiintoinen kehitys tällä alalla on ”True” 3D-kuvantaminen. Tämän innovatiivisen kuvantamisjärjestelmän avulla lääkärit voivat tarkastella ja olla vuorovaikutuksessa elimen tai kehon rakenteen virtuaalisen kopion kanssa. Kuva näkyy hologrammin muodossa, ja lääkärit voivat käytännössä kiertää rakennetta, leikata poikkileikkauksia, ja tunnistaa elintärkeät anatomiset maamerkit. Tällainen työkalu voisi olla välttämätön leikkausten suunnittelussa tulevaisuudessa.

Image Fusion

Monissa DICOM-sovelluksissa on saatavilla edistyksellinen lääketieteellinen kuvantamistyökalu nimeltä image fusion. Se mahdollistaa kahden tai useamman kuvantamistiedon yhdistämisen yhdeksi tiedostoksi. Tämä voi yhdistää eri kuvantamistapojen edut. Yleisimmät ja hyödyllisimmät kuvafuusiotekniikat ovat PET/CT- ja PET/MR-kuvafuusio, joissa yhdistyvät PET-skannauksen, CT-skannauksen ja MRI: n edut. PET auttaa tunnistamaan ja paikallistamaan kiinnostavan alueen (yleensä pahanlaatuinen tai tulehtunut alue). CT tarjoaa erinomaisen anatomisen yksityiskohdan vaurion laajuudesta sekä mukana olevista kudostasoista. MRI auttaa saavuttamaan pehmytkudoksen resoluutio. Yhdistettynä yhteen, diagnostisten kuvantamistutkimusten herkkyys ja spesifisyys lisääntyvät huomattavasti.

Reaaliaikainen kuvantaminen

Perinteisesti on aina ymmärretty, että kuvan hankinnan ja tulkinnan välillä olisi ”laahaa”. Viive tulee ajasta, joka kuluu kuvan käsittelyyn ja valmisteluun, esittele se radiologille, ja sitten radiologi tarkastelee kuvan jokaista osaa ja soveltaa tietämystään sen tulkitsemiseksi. Tämä viive voi vaikuttaa merkittävästi kliinisiin tuloksiin, etenkin hätätilanteissa, kuten traumassa, missä aika on olennaista.

Nykyään monet kuvantamisjärjestelmät tarjoavat reaaliaikaisia tuloksia, mikä tarkoittaa, että kuvan hankinnan ja tulkinnan välinen viive on joko vähäinen tai ei lainkaan. Lääkärit voivat katsella kuvia näytöllä, kun potilas on vielä kuvantamisyksikössä. Tämä ei vain vähentää viivettä, sillä on lisäetu katsella kehon järjestelmiä työssä reaaliajassa ja arvioida siten niiden toiminnallista eheyttä. Esimerkiksi ruokatorven nielemisfunktiota voidaan arvioida tällä tavalla dysfagian mahdollisten syiden varalta. Samoin sikiön liikkeet voidaan nähdä reaaliajassa ultraäänellä. Reaaliaikaisen kuvantamisen voima antaa kirurgille mahdollisuuden tehdä päätöksiä intraoperatiivisesti.

Vilkaisu lääketieteellisen kuvantamistekniikan tulevaisuuteen

Tekoäly

Tekoäly (AI) tarkoittaa koneiden kykyä simuloida ihmisen älykkyyttä. Tämä koskee pääasiassa kognitiivisia toimintoja, kuten oppimista ja ongelmanratkaisua. Lääketieteellisen kuvantamisen yhteydessä, AI voidaan kouluttaa havaitsemaan poikkeavuuksia ihmisen kudoksessa - auttaen siten sekä sairauksien diagnosoinnissa että niiden hoidon seurannassa. AI voi auttaa radiologeja kolmella tavalla . Tekoäly voi seuloa valtavia kuvia ja potilastietoja yli-inhimillisillä nopeuksilla. Tämä voi nopeuttaa työnkulkuja. Toiseksi AI voidaan kouluttaa havaitsemaan poikkeavuudet, jotka ovat liian pieniä havaittavaksi paljaalla silmällä. Tämä voi parantaa diagnostista tarkkuutta. Kolmanneksi tekoälyä voidaan käyttää aiempien kuvantamistutkimusten hakemiseen potilaan sähköisestä potilastiedosta (EMR) ja verrata niitä sitten potilaan uusimpiin skannaustuloksiin. Potilaan EMR: n muut näkökohdat, kuten mikä tahansa asiaankuuluva sairaushistoria, voidaan myös hakea ja käyttää diagnoosin helpottamiseen.

Useat yritykset ovat onnistuneet sisällyttämään tekoälyn kuvantamisjärjestelmiin, mutta yksikään niistä ei ole vielä kaupalliseen käyttöön. Yksi esimerkki AI-integroidusta lääketieteellisestä kuvantamisohjelmistosta on Viz, joka parantaa sekä havaitsemista että hoidon aikaa potilailla, joilla on suuria astioiden esteitä (LVOs). Ohjelmisto pystyy seulomaan useita kuvia useissa sairaalan tietokannoissa LVOS: ita varten. Jos havaitaan LVO, ohjelmisto voi varoittaa sekä aivohalvauksen asiantuntijaa että potilaan perusterveydenhuollon lääkäriä varmistaakseen, että potilas saa nopean hoidon. Aikasidonnaiselle taudille, kuten aivohalvaukselle, tämä parantaa huomattavasti tuloksia ja vähentää terveydenhuoltojärjestelmän kustannustaakkaa.

Pilvipohjaiset sovellukset

Sekä kuvantamistekniikan nopea kehitys että lääketieteellisten kuvien kaikkialla läsnä oleva käyttö terveydenhuollossa ovat johtaneet kiireellisyyteen löytää innovatiivisia tapoja tallentaa ja jakaa lääketieteellistä kuvantamistietoa. Tätä taustaa vasten, pilviteknologia on noussut yhdeksi johtavista lääketieteellisen kuvantamistekniikan tulevaisuuden tekijöistä. Pilvitekniikka mahdollistaa maantieteellisestä sijainnista riippumattoman tiedon tallentamisen ja jakamisen Internetin avulla. Pilvipohjaiset lääketieteelliset kuvantamissovellukset helpottavat kuvantamistiedostojen tallentamista ja hakemista DICOM-muodossa. Ne lisäävät tehokkuutta ja vähentävät kustannuksia. Terveydenhuollon ammattilaiset voivat tehdä yhteistyötä lääketieteellisten kuvantamistietojen kanssa ympäri maailmaa. Lopputuloksena on potilaiden paremmat terveystulokset.

Pilvipohjaiset sovellukset parantavat myös blockchain-prosessia . ”Lohkoketju” on yksinkertaisesti uuden digitaalisen tietueen lisääminen vanhaan, aivan kuten uuden linkin lisääminen olemassa olevaan fyysiseen ketjuun. Pilvessä saatavilla olevat kuvat voidaan lisätä lohkoketjuun, joka tekee potilaan lääketieteelliset tiedot kaikkien lääkäreiden saataville kaikkialla maailmassa.

PostDICOM - Lääketieteellisen kuvantamistekniikan kärjessä

PostDICOM yhdistää uusimman lääketieteellisen kuvantamistekniikan parhaat puolet. Se on yksi harvoista pilvipohjaisista DICOM-katselusovelluksista. PACS-pilvipalvelimeen tallennetut DICOM-tiedostot on suojattu SSL-salauksella. PostDICOM sisältää lääketieteellisen 3D-kuvantamistekniikan ja tarjoaa edistyneitä kuvankäsittelyominaisuuksia, kuten monitasoinen rekonstruktio, intensiteetin projektio (maksimi, keskiarvo ja minimi) ja kuvan fuusio. Kliinisiä asiakirjoja voidaan myös tallentaa ja tarkastella sovelluksen mukana. Se on yhteensopiva kaikkien tärkeimpien käyttöjärjestelmien (Windows, Mac OS, Linus) kanssa, ja sitä voi käyttää kannettavista tietokoneista, tableteista ja älypuhelimista. Mikä parasta, peruskäyttäjille on täysin ilmaista kokeilla pilvitallennustilaa.