La tecnologia di imaging medicale oggi e dove è diretta

Quando si sente il termine «imaging medico», la prima immagine che viene in mente è quella di una radiografia, o una radiografia come è più comunemente nota. Mentre le radiografie sono il metodo di imaging medico più antico e ancora più frequentemente utilizzato, c'è molto di più in questo campo della scienza intrigante e innovativo oggi. In questo articolo, cerchiamo di rivedere lo stato attuale delle cose e gli ultimi progressi nella tecnologia di imaging medico, nonché di delineare le aree in cui sono previsti importanti progressi in un futuro non troppo lontano.

Il termine «tecnologia di imaging medicale» ha una definizione ampia e comprende qualsiasi tecnica che aiuta i professionisti medici a visualizzare l'interno del corpo o le aree che non sono visibili ad occhio nudo. La visualizzazione di queste strutture può aiutare nella diagnosi della malattia, nella pianificazione del trattamento, nell'esecuzione del trattamento, ad esempio attraverso interventi guidati da immagini, monitoraggio e sorveglianza.

Il vasto campo di applicazione della diagnostica per immagini mediche: cosa comporta

Oggi, l'imaging medico è parte integrante della diagnosi e della gestione delle malattie. La prima forma di imaging medico-diagnostico era l'unità a raggi X, introdotta da Roentgen nel 1895. Da allora, l'imaging radiografico ha fatto molta strada e i raggi X tradizionali vengono rapidamente sostituiti dalla tomografia computerizzata (CT), che combina la potenza dell'elaborazione computerizzata con l'imaging a raggi X. Gli scanner CT scattano immagini su tre piani diversi. La stessa tecnologia CT ha subito un perfezionamento nel corso degli anni. Lo spessore delle sezioni dell'immagine è stato ridotto ed è arrivata la TC a spirale che riduce drasticamente i tempi di acquisizione dell'immagine.

La risonanza magnetica (MRI) è emersa alla fine del XX secolo, in un momento in cui le preoccupazioni sull'esposizione alle radiazioni durante l'imaging medico erano al picco. Questo sistema di imaging utilizza campi magnetici naturali per acquisire immagini di strutture corporee interne. Sebbene inizialmente la risonanza magnetica avesse un uso diagnostico limitato, i miglioramenti nell'attrezzatura le hanno permesso di diventare la modalità di imaging preferita per i tessuti molli e le strutture vascolari. Le nuove macchine per la risonanza magnetica sono dispositivi compatti e aperti che non fanno più sentire i pazienti claustrofobici.

L'ecografia è un'altra modalità di imaging che non impiega radiazioni. Usa le onde sonore riflesse per dipingere un'immagine degli organi interni. Uno dei principali vantaggi degli ultrasuoni è la sua portabilità. Ha ottenuto un'ampia applicazione medica come per gli esami al letto del paziente, lo studio delle strutture vascolari e in ostetricia per la valutazione della salute fetale.

Altre tecniche avanzate di imaging medico hanno sfruttato la potenza dei radioisotopi nucleari. La tomografia ad emissione di positroni (PET) consente alle molecole radiomarcate, come il glucosio, di essere assorbite dai tessuti corporei. Vengono quindi rilevati dai sensori e la loro distribuzione fornisce indizi sulla diagnosi. L'introduzione di mezzi di contrasto ha portato all'imaging site-specific come l'angiografia TC. Il materiale radiomarcato viene iniettato nel flusso sanguigno e le strutture vascolari possono essere facilmente visualizzate. Questo aiuta a identificare anomalie vascolari e sanguinamenti. Le molecole radiomarcate possono anche essere assorbite da alcuni tessuti, il che aiuta a restringere una diagnosi. Ad esempio, il tecnezio-99 viene utilizzato nella scansione ossea e lo iodio-131 viene utilizzato per studiare il tessuto tiroideo. Spesso due o più delle suddette tecniche di imaging vengono combinate per dare al medico un'idea precisa di ciò che sta accadendo nel corpo del paziente.

Come è progredita la tecnologia di imaging medicale nel corso degli anni

La tecnologia di imaging medicale è progredita a passi da gigante nel corso degli anni. Questo non si è limitato alle modalità attraverso le quali vengono acquisite le immagini. C'è stata un'enfasi sempre maggiore sulla post-elaborazione e sui nuovi modi più avanzati di condividere e archiviare immagini mediche. L'idea qui è quella di trarre il massimo beneficio dalle tecnologie esistenti e diffonderlo al maggior numero possibile di persone.

Nel campo della diagnostica per immagini medicali, i medici possono ora manipolare le immagini per ottenere maggiori informazioni e informazioni dallo stesso set di dati.

Progressi nell'archiviazione e nel recupero dei dati di imaging

Con i diversi tipi di dispositivi di imaging utilizzati oggi e i dati unici che producono, l'integrazione e la facilità di collaborazione sono di fondamentale interesse per gli istituti sanitari e gli utenti finali. Quasi tutti i tipi di immagini oggi vengono acquisiti digitalmente e sono costituiti da enormi file di dati. Un importante sviluppo in questo senso è stata l'introduzione del sistema PACS (Picture Archiving and Communications System). È una piattaforma che consente l'archiviazione e la visualizzazione integrate di immagini mediche da diversi dispositivi e sistemi. Nel server PACS, le immagini sono principalmente archiviate nel formato DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine).

DICOM è uno standard sviluppato dall'American College of Radiologists. Tutte le immagini, comprese le scansioni TC, RM, ecografie e PET, devono essere archiviate, recuperate e condivise solo nel formato DICOM. Il formato DICOM contiene i dettagli del paziente incorporati nell'immagine per ridurre al minimo gli errori diagnostici. Sul mercato sono disponibili numerose applicazioni di visualizzazione DICOM, ognuna con una gamma diversa di funzioni che aiutano i medici nella diagnosi e nella pianificazione del trattamento.

Strumenti avanzati di imaging medicale

Tecnologia di imaging 3D medicale

Un'altra derivazione della ricostruzione 3D è la ricostruzione multiplanare (MPR). MPR è il processo per ottenere nuove sezioni di immagini dal modello ricostruito 3D. Le nuove fette si trovano in piani diversi da quelli originariamente acquisiti. Ciò diventa particolarmente utile quando si segue il decorso di strutture importanti come l'aorta.

Proiezioni di intensità

I software di imaging oggi dispongono di molteplici funzionalità per aiutare gli operatori sanitari a studiare in dettaglio la loro regione di interesse. Una di queste caratteristiche è la proiezione dell'intensità. I medici possono scegliere di modificare l'immagine di un'area ricostruita visualizzando solo i valori CT massimi o minimi. Queste sono chiamate proiezioni di intensità massima e minima, rispettivamente (MIP e MINIP). Aumentano il contrasto tra l'area di interesse e i tessuti normali circostanti.

Immagini 3D reali

La tecnologia di ricostruzione 3D non è ancora così precisa come vorremmo che fosse e alcuni medici preferiscono passare attraverso più sezioni 2D per evitare errori. Uno sviluppo interessante in quest'area è l'imaging 3D «True». Questo innovativo sistema di imaging consente ai medici di visualizzare e interagire con una replica virtuale di un organo o di una struttura corporea. L'immagine appare sotto forma di ologramma e i medici possono virtualmente ruotare la struttura, tagliare sezioni trasversali e identificare punti di riferimento anatomici vitali. Un tale strumento potrebbe diventare indispensabile per la pianificazione di interventi chirurgici in futuro.

Immagine Fusion

Uno strumento avanzato di imaging medicale chiamato image fusion è disponibile in molte applicazioni DICOM. Consente l'unione di due o più set di dati di imaging in un unico file. Questo può combinare i vantaggi di diverse modalità di imaging. Le tecniche di fusione delle immagini più frequenti e utili sono la fusione di immagini PET/TC e PET/MR, che combinano i vantaggi della scansione PET, della TAC e della risonanza magnetica. La PET aiuta a identificare e localizzare l'area di interesse (di solito un'area maligna o infiammata). La TC fornisce un eccellente dettaglio anatomico dell'estensione della lesione e dei piani tissutali coinvolti. La RM aiuta a raggiungere la risoluzione dei tessuti molli. Se combinati insieme, si verifica un notevole aumento della sensibilità e della specificità delle indagini diagnostiche per immagini.

Immagini in tempo reale

Tradizionalmente, si è sempre capito che ci sarebbe stato un «ritardo» tra il momento in cui l'immagine viene acquisita e quando viene interpretata. Il ritardo deriva dal tempo necessario per elaborare e preparare l'immagine, presentarla al radiologo e quindi per il radiologo per visualizzare ogni sezione dell'immagine e applicare le proprie conoscenze per interpretarla. Questo ritardo può avere un impatto significativo sugli esiti clinici, specialmente in situazioni di emergenza come i traumi, dove il tempo è essenziale.

Oggi, molti sistemi di imaging offrono risultati «in tempo reale», il che significa che il ritardo tra l'acquisizione e l'interpretazione delle immagini è minimo o del tutto assente. I medici possono visualizzare le immagini su uno schermo mentre il paziente è ancora nell'unità di imaging. Ciò non solo riduce il ritardo, ma ha anche il vantaggio aggiuntivo di visualizzare i sistemi del corpo al lavoro in tempo reale e quindi di valutarne l'integrità funzionale. Ad esempio, la funzione di deglutizione dell'esofago può essere valutata in questo modo per possibili cause di disfagia. Allo stesso modo, i movimenti fetali possono essere visti in tempo reale con gli ultrasuoni. La potenza dell'imaging in tempo reale consente ai chirurghi di prendere decisioni in ambito intraoperatorio.

Uno sguardo al futuro della tecnologia di imaging medicale

Intelligenza artificiale

L'intelligenza artificiale (AI) si riferisce alla capacità delle macchine di simulare l'intelligenza umana. Questo vale principalmente per le funzioni cognitive, come l'apprendimento e la risoluzione dei problemi. Nel contesto dell'imaging medico, l'IA può essere addestrata per individuare anomalie nel tessuto umano, aiutando così sia nella diagnosi delle malattie che nel monitoraggio del loro trattamento. Esistono tre modi in cui l'IA può aiutare i radiologi. L'intelligenza artificiale può vagliare enormi set di dati di immagini e informazioni sui pazienti a velocità sovrumane. Questo può accelerare i flussi di lavoro. In secondo luogo, l'IA può essere addestrata a rilevare anomalie troppo piccole per essere individuate ad occhio nudo. Questo può migliorare la precisione diagnostica. In terzo luogo, l'intelligenza artificiale può essere utilizzata per recuperare scansioni di immagini precedenti dalla cartella clinica elettronica (EMR) di un paziente e quindi confrontarle con i risultati di scansione più recenti del paziente. Anche altri aspetti della EMR del paziente, come l'eventuale anamnesi pertinente, possono essere recuperati e utilizzati per facilitare la diagnosi.

Diverse aziende sono riuscite a incorporare l'IA nei sistemi di imaging, ma nessuna di esse è ancora disponibile per uso commerciale. Un esempio di software di imaging medicale integrato con AI è Viz, che migliora sia il rilevamento che il tempo di trattamento nei pazienti con ostruzioni di vasi di grandi dimensioni (LVO). Il software è in grado di eseguire lo screening di più immagini su diversi database ospedalieri per LVO. Se viene rilevato un LVO, il software può avvisare sia lo specialista dell'ictus che il medico di base del paziente per garantire che il paziente riceva un trattamento tempestivo. Per una malattia legata al tempo come l'ictus, ciò ha l'effetto di migliorare notevolmente i risultati e ridurre il carico sui costi per il sistema sanitario.

Applicazioni basate su cloud

Sia il rapido progresso nella tecnologia di imaging che l'uso onnipresente di immagini mediche nel settore sanitario hanno portato all'urgenza di trovare modi innovativi per archiviare e condividere i dati di imaging medico. In questo contesto, la tecnologia cloud è emersa come uno dei principali fattori determinanti del futuro della tecnologia di imaging medicale. La tecnologia cloud consente l'archiviazione e la condivisione di dati indipendentemente dalla posizione geografica con l'aiuto di Internet. Le applicazioni di imaging medicale basate su cloud facilitano l'archiviazione e il recupero dei file di imaging in formato DICOM. Aumentano l'efficienza e riducono i costi. Gli operatori sanitari possono collaborare ai dati di imaging medicale provenienti da tutto il mondo. Il risultato finale sono migliori risultati sanitari per i pazienti.

Le applicazioni basate su cloud migliorano anche il processo di «blockchain». Una «blockchain», in termini semplici, è l'aggiunta di un nuovo record digitale a uno vecchio, proprio come aggiungere un nuovo collegamento a una catena fisica esistente. Le immagini disponibili sul cloud possono essere aggiunte a una blockchain, che rende le informazioni mediche del paziente accessibili a qualsiasi medico in tutto il mondo.

PostDICOM - All'avanguardia nella tecnologia di imaging medicale

PostDICOM combina il meglio della più recente tecnologia di imaging medicale. È una delle poche applicazioni di visualizzazione DICOM basate su cloud disponibili. I file DICOM memorizzati sul server PACS cloud sono protetti con crittografia SSL. PostDICOM incorpora la tecnologia di imaging 3D medicale e offre funzionalità avanzate di manipolazione delle immagini, tra cui la ricostruzione multiplanare, la proiezione dell'intensità (massima, media e minima) e la fusione delle immagini. I documenti clinici possono anche essere archiviati e visualizzati con l'applicazione. È compatibile con tutti i principali sistemi operativi (Windows, Mac OS, Linus) ed è accessibile da laptop, tablet e smartphone. Soprattutto, per gli utenti di base, è assolutamente gratuito provare lo spazio di archiviazione cloud.