L'imagerie médicale est l'un des domaines de la santé qui connaît la croissance la plus rapide. Au cours des dernières décennies, elle a évolué pour inclure de multiples modalités d'imagerie, notamment la tomodensitométrie (CT), l'IRM, l'échographie et la médecine nucléaire, pour n'en nommer que quelques-unes. Parallèlement aux progrès du matériel et des appareils utilisés pour générer des images médicales, d'énormes progrès ont été réalisés avec les différents types de logiciels qui traitent ces images.
L'introduction de la norme DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) a permis de garantir que la qualité des images médicales est maintenue à un niveau élevé. L'acquisition, le stockage, la récupération et le partage d'images médicales ne peuvent se faire qu'au format DICOM. Chaque hôpital doit disposer d'une station de travail DICOM dédiée. Avec l'avènement du PACS (Système d'archivage et de transmission d'images), qui est une zone de stockage virtuelle pour les images DICOM numériques, le stockage et la récupération de ces images ont été rationalisés.
Le marché est inondé de différents types de logiciels d'imagerie médicale pour la visualisation des images DICOM. Cela inclut des logiciels d'imagerie médicale gratuits ainsi que des logiciels premium pouvant offrir des fonctionnalités plus avancées. Alors que les radiologues s'habituent aux derniers logiciels d'imagerie médicale pour visualiser et stocker des images, les fabricants tournent leur attention vers d'autres domaines du flux de travail d'imagerie, identifiant les problèmes à résoudre et cherchant à proposer des solutions innovantes pour y remédier. Dans cet article, nous passons en revue les différents types de logiciels d'imagerie médicale conçus pour faire plus que simplement visualiser des images médicales DICOM.
Tout logiciel capable « d'analyser » les données obtenues à partir d'images médicales est qualifié de logiciel d'analyse d'images médicales. L'analyse peut prendre la forme d'une aide au diagnostic, de la comparaison d'images entre patients ou chez le même patient à différents moments pour évaluer la progression de la maladie, et de l'évaluation du pronostic. Parallèlement à l'amélioration de la technologie d'imagerie, de grands progrès sont réalisés en ce qui concerne la capacité analytique des logiciels d'imagerie médicale, dans le but de créer des logiciels capables de détecter de manière autonome des anomalies cliniques dans les images médicales.
L'analyse est généralement une fonction cognitive effectuée par le radiologue ou le médecin qui visualise l'image médicale. Avec les progrès des soins de santé, le nombre de scanners demandés pour les patients a explosé. Les résultats des examens médicaux sont aujourd'hui disponibles avec plus de détails et en multiples coupes, ce qui entraîne un plus grand nombre d'images à examiner. L'interprétation de tant d'images par un radiologue nécessite non seulement une compétence énorme, mais elle est aussi chronophage et épuisante. Alors que la charge de travail des radiologues s'est multipliée au fil des ans, la croissance du nombre de radiologues formés n'a reflété que la moitié de l'augmentation de la charge de travail. Le résultat est une grave pénurie de ressources humaines dans le contexte de la charge de travail en radiologie. Une solution proposée à ce problème est l'utilisation de machines pour interpréter les images médicales et détecter les anomalies.
Les logiciels d'analyse d'images médicales utilisent des algorithmes d'apprentissage profond (deep learning) pour lire et évaluer les images. Ils sont capables de passer au crible des centaines d'images à la fois, et peuvent donc gérer de lourdes charges de travail. Ils peuvent être entraînés pour « signaler » les images présentant des résultats suspects, ce qui peut accélérer les processus pour les radiologues, dans le sens où ils n'ont pas besoin de passer en revue toutes les images et peuvent se concentrer uniquement sur celles qui sont signalées.
Aidoc : Aidoc, une entreprise basée à Tel Aviv, a développé un logiciel d'analyse d'images médicales qui fournit une aide au diagnostic pour les scanners CT du corps entier. L'application analyse les scanners CT de la tête, du cou, du thorax et de l'abdomen, et est capable de détecter des anomalies visuelles de haut niveau. Une étude de cas menée par l'entreprise a démontré que l'utilisation d'Aidoc réduisait considérablement le délai d'exécution des rapports, en particulier pour les scanners de la tête et du cou.
Arterys : Arterys est une entreprise basée à San Francisco qui combine des algorithmes d'IA d'apprentissage profond avec le cloud computing. Le logiciel d'analyse d'images médicales a montré qu'il augmentait la vitesse et la précision de l'analyse. Initialement développé pour les IRM cardiaques, Arterys a maintenant développé des applications similaires pour les IRM du foie, les IRM pulmonaires et les mammographies, et aide à identifier les lésions pathologiques dans ces régions.
En fin de compte, un logiciel d'analyse d'images médicales ne vaut que ce que valent les algorithmes informatiques sur lesquels il est construit. Un ordinateur ne « voit » pas les choses et ne peut pas penser, et sa sortie est basée sur une série de nombres et d'algorithmes. Les résultats générés sont donc basés sur les algorithmes avec lesquels il a été programmé. Il y a donc une grande marge d'erreur ici car la technologie est encore naissante. Bien que les logiciels d'analyse d'imagerie médicale puissent certainement réduire la charge de travail des radiologues, ils ne sont pas encore prêts à remplacer complètement le radiologue. Ils en sont encore à leurs balbutiements et ne sont pas utilisés aussi couramment que leur homologue moins automatisé, le logiciel de traitement d'images médicales.
Les logiciels de traitement d'images médicales transforment essentiellement les images après leur acquisition. Bien que certains groupes considèrent les logiciels de traitement d'images médicales comme faisant partie des logiciels d'analyse d'images médicales, ils ne font pas grand-chose pour analyser les images. Néanmoins, le traitement facilite le travail d'analyse manuelle pour le radiologue. Le traitement d'images médicales est de trois types : la segmentation d'image, le recalage d'image (registration) et la visualisation d'image.
La segmentation fait référence au processus de division d'une image unique en petites parties ou segments. Idéalement, ces segments doivent être significatifs, c'est-à-dire que chaque segment doit représenter une structure ou un organe différent.
Les logiciels de segmentation d'images médicales sont capables d'exécuter les fonctions suivantes :
Localisation de la région d'intérêt : Le logiciel peut identifier des anomalies dans la région d'intérêt, y compris des tumeurs, des nodules et d'autres pathologies.
Discerner les limites anatomiques : Le logiciel de segmentation peut identifier les limites des structures corporelles telles que les vaisseaux sanguins.
Mesure des volumes : Les logiciels de segmentation d'images médicales peuvent être utilisés pour calculer les volumes de structures spécifiques telles que des cavités anatomiques ou des tumeurs. C'est particulièrement utile pour surveiller les changements de taille des tumeurs au cours du traitement.
Le recalage d'image est un processus qui permet d'aligner les images de la manière correcte. Dans cette technique, l'ordinateur est familiarisé avec une série d'images « cibles ». Lorsqu'on lui fournit une nouvelle image, cette nouvelle image « source » est transformée pour devenir similaire en alignement à l'image cible. Le recalage d'image peut être réalisé à l'aide de trois méthodes : modèles de transformation, fonctions de similarité et procédures d'optimisation.
Applications du recalage d'image via les logiciels de traitement d'images médicales :
Fusion d'images : Dans la fusion d'images, les données d'images médicales provenant de différentes sources peuvent être fusionnées en un seul ensemble de données. C'est extrêmement utile pour comprendre comment l'anatomie est corrélée aux processus fonctionnels. Par exemple, les scanners CT fournissent des informations structurelles, tandis que les examens TEP fournissent des informations métaboliques. Grâce à la fusion d'images, les deux ensembles d'informations peuvent être obtenus via un seul ensemble de données.
Étude des changements dans le temps : Le recalage d'image peut être utilisé pour comparer une série d'images au fil du temps. C'est utile pour évaluer les changements au sein d'une même session d'imagerie, tels que les mouvements cardiaques ou la fonction respiratoire. Cela peut également être appliqué aux changements à long terme, tels que la surveillance de la progression d'une maladie sur quelques années.
Caractérisation des caractéristiques anatomiques : Le recalage d'image peut également comparer des images entre différents sujets d'une population. Cela peut être utilisé pour caractériser les caractéristiques anatomiques dans une population donnée.
Procédures interventionnelles : La chirurgie assistée par ordinateur est rendue possible grâce au recalage d'image. En appliquant l'image du scanner CT ou de l'IRM préopératoire au cadre peropératoire, la chirurgie guidée par l'image devient possible.
Les logiciels de visualisation d'images médicales changent la façon dont l'ensemble de données original peut être visualisé. Cela permet une analyse sous différents points de vue. La visualisation est essentiellement le processus d'exploration des données, de leur transformation si nécessaire, puis de leur visualisation avec plus de profondeur et de clarté par rapport à l'ensemble de données original. Il existe plusieurs techniques de post-traitement qui permettent la visualisation d'images médicales.
Applications de la visualisation d'image via les logiciels de traitement d'images médicales :
Reconstruction 3D : Les logiciels d'imagerie médicale 3D sont presque toujours intégrés aux programmes réguliers de traitement d'images médicales. La reconstruction 3D implique l'addition de toutes les coupes acquises dans un seul ensemble de données et leur combinaison en une seule image. Cela permet aux opérateurs d'interpréter facilement les anomalies car il y a une meilleure orientation anatomique par rapport aux coupes individuelles. Les logiciels d'imagerie médicale 3D aident également à une identification plus rapide des anomalies. De plus grands détails peuvent ensuite être visualisés avec une visualisation 2D si nécessaire.
Visualisation 2D : C'est l'inverse de la technique de reconstruction 3D. Elle peut être utilisée soit pour afficher les données d'imagerie originales à partir de reconstructions 3D ou 4D, soit pour visualiser différentes coupes de l'ensemble de données original. Un exemple de visualisation 2D est le reformatage multiplanaire (MPR), qui permet de réaliser de nouvelles coupes à partir de reconstructions 3D et 4D, sur des plans différents des plans originaux. Le MPR trouve une application dans la visualisation de structures curvilignes, y compris le canal rachidien et les vaisseaux sanguins. La plupart des types de logiciels d'imagerie médicale 3D permettent également le MPR.
L'augmentation simultanée du nombre de patients subissant une imagerie médicale diagnostique et de la qualité des images médicales acquises, ce qui signifie des fichiers de données énormes, a conduit à des volumes massifs d'ensembles de données gérés par les centres de santé et les hôpitaux. Le stockage, la récupération et la gestion de cet énorme volume de données d'imagerie peuvent être un défi en soi. Les logiciels de gestion d'images médicales facilitent ce processus en organisant et en intégrant de tels ensembles de données.
Les logiciels de gestion d'images médicales consistent en un serveur PACS qui peut être intégré à une station de travail DICOM standard. Un logiciel de gestion d'images médicales standard devrait avoir les fonctionnalités suivantes :
Remplace l'archivage physique en stockant tous les ensembles de données d'images médicales numériquement de manière organisée.
Permet aux radiologues d'accéder aux données d'imagerie médicale depuis n'importe quel emplacement géographique, et permet à plusieurs utilisateurs de visualiser les données en même temps sur différents systèmes.
Permet l'exportation d'images vers d'autres formats de fichiers, afin qu'elles puissent être utilisées pour l'enseignement, l'apprentissage ou pour diffuser des images via des publications et des sites Web.
Permet l'intégration des données d'images médicales avec les données des patients dans d'autres dossiers, tels que le dossier médical électronique (DME), le système d'information de santé et le système d'information radiologique (RIS).
Un inconvénient majeur de l'imagerie médicale est l'exposition aux rayonnements. Mesurer la dose de rayonnement impliquée lors de l'acquisition du scan est désormais possible grâce aux logiciels de suivi.
Avec l'utilisation croissante du diagnostic et de l'intervention guidés par CT, y compris les examens basés sur la médecine nucléaire et l'angiographie, il y a eu une augmentation constante de l'exposition aux rayonnements tant pour les patients que pour les médecins. Les organismes statutaires ont noté cela et ont rendu obligatoire le suivi de la quantité de rayonnement que les patients reçoivent et son inscription dans leurs dossiers médicaux. Il est également nécessaire de suivre la quantité de rayonnement à laquelle les médecins sont exposés dans le cadre de leur travail.
Pour aider au suivi de dose, plusieurs développeurs de logiciels de gestion d'images médicales ont proposé des solutions. Par exemple, GE propose un programme appelé DoseWatch. Il suit la dose de rayonnement administrée aux patients dans un établissement donné. Les données peuvent être classées selon l'appareil individuel, le protocole ou l'opérateur afin qu'il devienne facile d'identifier les écarts de dose. D'autres applications comme Sectra proposent un suivi de dose basé sur le Web. Sectra est certifié par l'American College of Radiologists et peut soumettre les données de dose d'un hôpital directement à leur registre d'index de dose (Dose Index Registry).
PostDICOM intègre les fonctions de logiciels d'imagerie médicale que nous avons décrites ci-dessus dans un programme riche en fonctionnalités. C'est un logiciel sophistiqué de gestion d'images médicales qui permet le stockage et la récupération basés sur le cloud des images médicales. PostDICOM est compatible avec plusieurs systèmes d'exploitation, y compris Windows, Linux, Mac OS et Android. Ce logiciel d'imagerie médicale gratuit offre des options de visualisation avancées et est intégré à un logiciel de segmentation d'images médicales. Un stockage supplémentaire peut être acheté à un coût nominal. Visitez postdicom.com pour en savoir plus sur cet outil logiciel pratique.
