De wetenschap en toepassingen van medische beeldvorming

De inwendige organen en botten van ons lichaam zijn bedekt met huid- en andere weefselbarrières en zijn daarom niet zichtbaar voor het blote oog. De term 'medische beeldvorming' wordt gebruikt om te verwijzen naar technieken waarmee we het inwendige van het lichaam kunnen bekijken. Dit artikel helpt u te begrijpen wat medische beeldvorming is en hoe het tegenwoordig een belangrijke rol speelt in het patiëntenbeheer.

Wat is diagnostische medische beeldvorming?

Diagnose is het proces van het identificeren van een specifieke ziekte of ziekte op basis van een grondig onderzoek van de patiënt. Helaas treffen de meeste ziekten en aandoeningen delen van het lichaam die normaal niet zichtbaar zijn voor het blote oog. Diagnostische medische beeldvorming kan helpen bij de diagnose door ons in staat te stellen eventuele afwijkingen in het lichaam te visualiseren. Bij een patiënt die een trauma heeft opgelopen, kan medische beeldvorming ons bijvoorbeeld vertellen of botten zijn gebroken of ontwricht.

Hoe werkt Medical Imaging?

Diagnostische medische beeldvorming is gebaseerd op het gebruik van 'onzichtbare' golven, zoals elektromagnetische straling, magnetische velden of geluidsgolven. Door meer te weten te komen over deze verschillende soorten golven, kunnen we begrijpen waar de medische beeldvormingswetenschap over gaat. De golven zijn meestal afkomstig van een bron die aan de ene kant van het lichaam is geplaatst, reizen door het lichaam (en door het interessegebied) en raken een detector die aan de andere kant van het lichaam is geplaatst. De golven worden in verschillende mate geabsorbeerd door verschillende lichaamsweefsels. Op deze manier ontwikkelt de detector een beeld dat is samengesteld uit 'schaduwen' van verschillende lichaamsweefsels. Eerdere vormen van medische beeldvorming, zoals röntgenfoto's, gebruikten een fotodetectorplaat, waarvoor filmverwerking nodig was voorafgaand aan visualisatie. Dankzij geavanceerde medische beeldvorming kunnen beelden direct worden vastgelegd via een detectiecamera en kunnen de beelden digitaal op een monitor worden bekeken.

Waarvoor wordt medische beeldvorming gebruikt?

Hoewel een groot deel van de medische beeldvorming voornamelijk om diagnostische redenen wordt uitgevoerd, heeft het ook verschillende andere toepassingen. Enkele van de meest voorkomende toepassingen van medische beeldvorming worden hieronder beschreven:

• Spotdiagnose: Zoals de naam al doet vermoeden, is dit de meest voorkomende toepassing van diagnostische medische beeldvorming. Een beeld kan ons in één oogopslag vertellen wat er precies mis is met de patiënt. Gewone röntgenfoto's en CT's helpen bij het detecteren van fracturen, cysten, tumoren en anomalieën van het bot.

• Monitoring van ziekteprogressie: Diagnostische medische beeldvorming wordt vaak gebruikt om het ziektestadium en de progressie te bepalen. Bij een patiënt met kanker kan een contrast-versterkte CT of een MRI worden gebruikt om het exacte stadium van de ziekte te bepalen, terwijl PET-scans eventuele metastasen kunnen detecteren. SPECT, een soort botscan, is nuttig gebleken om de progressie bij de ziekte van Parkinson te volgen.

• Behandelplanning: Medische beeldvorming helpt ook bij het plannen van de behandeling door chirurgen in staat te stellen vooraf de grootte van een laesie en dus de omvang van de operatie te bepalen. Chirurgen kunnen virtuele chirurgie uitvoeren met behulp van medische beeldvormingstechnologie, hetzij rechtstreeks in de software, hetzij na het importeren en maken van stereolithografische modellen.

• Evaluatie van de werkzaamheid van de behandeling: PET-scans worden vaak gebruikt bij kankerpatiënten die een behandeling ondergaan om te controleren of het behandelingsregime effectief is geweest in het verminderen van de grootte van de tumor. Chirurgen gebruiken ook medische beeldvorming tijdens een chirurgische ingreep om te controleren of botten goed zijn uitgelijnd of dat implantaten in de juiste positie zijn geplaatst. Beeldvorming kan worden gedaan om de werkzaamheid van behandelingsprocedures op lange termijn te beoordelen. Volumetrische analyse van orbitale inhoud wordt bijvoorbeeld vaak zes maanden na de procedure uitgevoerd om te controleren of orbitale reductie en fixatie na trauma nauwkeurig is uitgevoerd.

• Leeftijdsgerelateerde berekeningen: Leeftijd kan vaak worden bepaald door de groei van interne lichaamsstructuren te beoordelen. Bijvoorbeeld, de leeftijd van de foetus en de zwangerschapsduur van de moeder worden vaak bepaald door middel van een echografie. Bepaalde röntgenfoto's, zoals hand-pols- en tandheelkundige röntgenfoto's, worden veel gebruikt om de leeftijd van een patiënt te berekenen als deze onbekend of noodzakelijk is voor juridische doeleinden.

Medische beeldvorming: diverse technologieën en toepassingen

Er zijn verschillende soorten diagnostische medische beeldvorming, afhankelijk van de fysieke aard van de gebruikte golven en de methode van beeldopname. Er is geen enkele beeldvormingstechnologie die superieur is aan de rest, omdat elk zijn eigen voor- en nadelen heeft. Op basis van deze beperkingen hebben radiologen tegenwoordig een specifieke 'niche' gevonden die het meest geschikt is voor elke beeldvormingsmodaliteit:

Ultrasound

Zoals aangegeven door de naam, gebruikt echografie geluidsgolven om medische beelden te verkrijgen. Omdat er geen elektromagnetische straling bij betrokken is, is het waarschijnlijk de veiligste vorm van diagnostische medische beeldvorming. De geluidsgolven reizen van de ultrasone sonde door een geleidende gel in het lichaam. De golven raken vervolgens verschillende anatomische structuren in het lichaam en stuiteren terug. Ze worden vastgelegd en omgezet in beelden die op een monitor kunnen worden bekeken. Een gespecialiseerde vorm van echografie, de Doppler genaamd, stelt ons in staat om de beweging van bloed in bloedvaten te visualiseren.

Röntgenfoto's

Röntgenfoto's zijn de vroegste vorm van medische diagnostische beeldvorming. Ze worden meestal gebruikt om botten te visualiseren en zijn grotendeels vervangen door meer geavanceerde medische beeldvormingssystemen. De traditionele röntgenfoto is echter nog steeds nuttig in bepaalde klinische situaties:

• Mammografie: Dit is een röntgenfoto van de borst. Het wordt gebruikt als screeninginstrument bij vrouwen om borstkanker op te sporen.

• Fluoroscopie: Deze techniek maakt gebruik van röntgenfoto's in combinatie met een contrastmiddel dat wordt geïnjecteerd of ingeslikt. Het pad van het contrastmiddel wordt gevolgd via röntgenfoto's om obstructies, zweren en andere pathologische processen te bepalen.

Computertomografie

Bij deze techniek bevindt de patiënt zich in een CT-kamer, die zowel de detector als de bron bevat. De bron en detector liggen tegenover elkaar en reizen in een boog rond de patiënt, waardoor beelden serieel worden verkregen. Beelden worden gemaakt in plakjes van elk enkele millimeters en in drie verschillende assen - waardoor coronale, axiale en sagittale secties worden geproduceerd. Deze secties kunnen vervolgens worden gereconstrueerd om een driedimensionaal beeld te vormen. CT-beelden hebben veel meer details in vergelijking met traditionele röntgenfoto's. CT-scanning levert echter een aanzienlijk hogere dosis straling op aan het lichaam.

Magnetic Resonance

Deze diagnostische medische beeldvormingstechnologie maakt gebruik van radiogolven binnen een magnetisch veld. Het menselijk lichaam bestaat grotendeels uit water. Wanneer ze in de MRI-scanner worden geplaatst, lijnen de waterstofionen in de watermoleculen zich uit volgens het veld. Wanneer radiofrequente golven worden toegepast, verandert deze uitlijning en daarna keren de ionen terug naar hun oorspronkelijke positie. Deze wijzigingen in uitlijning worden vastgelegd en verwerkt om een afbeelding te maken. De MRI is nuttig voor het visualiseren van structuren van zacht weefsel zoals spieren, pezen en gewrichtsruimtes. Hoewel er geen stralingsgevaar is, kan MRI gevaarlijk zijn voor mensen met metalen implantaten vanwege het gebruik van een sterk magnetisch veld. Dit omvat patiënten met kunstmatige gewrichten, pacemakers of andere soorten implantaten.

Beeldvorming van nucleaire geneeskunde

Deze techniek omvat het gebruik van radioactieve moleculen die 'tracers' worden genoemd. De tracers worden ingeslikt of in de bloedbaan geïnjecteerd. Eenmaal in het lichaam worden tracers opgenomen door specifieke weefsels. De gammastralen die door deze tracers worden uitgezonden, worden vastgelegd op een gammacamera en omgezet in gedigitaliseerde beelden. Tracers kunnen worden gekozen op basis van de regio van belang. Beeldvorming van de schildklier vereist bijvoorbeeld radioactief jodium, omdat deze verbinding bij voorkeur wordt opgenomen door schildkliercellen. Botscanning voor infectieziekten maakt gebruik van technetium, gallium of indium. Gebieden die het materiaal opnemen, zullen meer straling afgeven en verschijnen als 'hotspots' op verworven beelden.

Een speciaal type nucleaire beeldvorming is positronemissietomografie (PET). Het kan een radioactieve vorm van glucose gebruiken. Glucose wordt bij voorkeur opgenomen door cellen met een hoge stofwisseling, zoals kankercellen. Deze geavanceerde diagnostische beeldvormingstechniek kan dus helpen bij het identificeren van metastasen op afstand bij kankerpatiënten.

Wat staat er te wachten voor de toekomst van medische beeldvorming?

Naarmate medische beeldvorming blijft evolueren, vinden onderzoekers manieren om de diagnose en behandelplanning te verbeteren. Een van de meest opwindende gebieden die momenteel worden onderzocht, is de toepassing van kunstmatige intelligentie (AI) op medische beeldvorming. Kunstmatige intelligentie is het vermogen van software of machines om cognitief denken na te bootsen dat door mensen wordt getoond. Ze kunnen daarom helpen bij het oplossen van problemen. AI in medische beeldvorming kan nieuwe grenzen verleggen met betrekking tot zowel de diagnose van ziekten als het plannen en bewaken van de werkzaamheid van de behandeling. Hieronder volgen enkele toepassingen van AI in medische beeldvorming:

• Interessante segmenten identificeren: Een enkele CT- of MRI-scan van een patiënt kan letterlijk honderden afbeeldingen genereren, aangezien elke plak slechts enkele millimeters lang is. Voor de radioloog kan het doorlopen van elke afzonderlijke plak om afwijkingen te detecteren een zeer tijdrovend proces zijn. AI kan worden gebruikt om alle plakjes te doorzoeken en alleen die plakjes op te pakken die van belang zijn voor de radioloog.

• Fijnere afwijkingen detecteren: Zeer kleine verschillen in kleur of contrast zijn mogelijk niet zichtbaar voor het blote oog. Deze verschillen kunnen echter wijzen op het vroege begin van een invasieve ziekte. AI kan worden gebruikt om zelfs kleine verschillen op te vangen, wat helpt bij de diagnostische nauwkeurigheid die niet met handmatige middelen kan worden bereikt.

• Oude records ophalen: AI kan databases doorlopen om oudere afbeeldingen op te halen uit de gezondheidsdossiers van patiënten. Deze afbeeldingen kunnen worden gebruikt voor vergelijking met alle huidige gemaakte afbeeldingen. Dit kan worden gebruikt voor het beoordelen van ziekteprogressie of evaluatie van de werkzaamheid van de behandeling.

• Grootschalige screening: Een nieuwe toepassing van AI in medische beeldvorming is grootschalige medische screening. Een recente applicatie op basis van kunstmatige intelligentie is ontwikkeld om medische beelden in meerdere ziekenhuisdatabases te screenen. De AI werd getraind om obstructie van grote bloedvaten te detecteren, een vroeg teken van een beroerte. Als dit lukt, kan de toepassing de patiënt en de beroerte-specialist prioritair waarschuwen. Het zal de tijd tot behandeling verkorten, wat de resultaten van de patiënt aanzienlijk kan verbeteren.

• Diagnostische rapporten voorbereiden: AI zou afwijkingen in kleur en contrast kunnen vertalen in daadwerkelijke diagnostische bevindingen. Dit kan worden gedaan door informatie te verstrekken op basis van eerdere casusgegevens. Met behulp van diagnostische informatie kan AI ook worden gebruikt om beeldvormingsrapporten te genereren.

DICOM en PAC—De kern van communicatie met medische beeldvorming

Medische beelden zijn immers slechts foto's. Hoe beter de kwaliteit van een foto, hoe meer informatie deze kan bieden. Met dit in gedachten heeft de National Electrical Manufacturers Association (NEMA) een standaard formaat van hoge kwaliteit uitgebracht voor het bekijken en opslaan van medische beelden. DICOM, wat staat voor Digital Imaging and Communications in Medicine, wordt wereldwijd geaccepteerd. Het is niet toegankelijk voor gewone computerprogramma's. Speciale softwaretoepassingen, DICOM-viewers genaamd, zijn nodig om moderne medische beelden te bekijken en te bewerken.

Aangezien op DICOM gebaseerde afbeeldingen van hoge kwaliteit zijn en meerdere afbeeldingen van een enkele patiëntscan veel opslagruimte vereisen, moeten speciale regelingen worden getroffen om afbeeldingen op te slaan en op te halen in het DICOM-formaat. Het database- en serversysteem dat DICOM-afbeeldingen opslaat, wordt een PACS (Picture Archiving and Communication System) genoemd. Over het algemeen heeft elk ziekenhuis zijn eigen interne PACS-server en afbeeldingen die alleen van patiënten in dat ziekenhuis zijn verkregen, worden daar opgeslagen. Het nadeel hiervan is dat patiënten die om verschillende redenen van ziekenhuis veranderen, mogelijk geen toegang hebben tot eerdere beelden.

De introductie van PACS in de cloud heeft het bekijken en openen van DICOM-bestanden een stuk eenvoudiger gemaakt. Cloudtechnologie maakt het mogelijk DICOM-bestanden op te slaan en te verwerken via internet. Deze bestanden zijn overal toegankelijk, met elk apparaat dat over de vereiste machtigingen en software beschikt. Het vereenvoudigt de toegang tot de medische dossiers van een patiënt vanuit verschillende geografische locaties.

PostDICOM: Optimaal gebruik maken van geavanceerde medische beeldvorming

PostDiCom is een opwindende, geavanceerde softwaretoepassing die voldoet aan de nieuwste eisen op het gebied van medische beeldvormingstechnologie. Het is een slimme DICOM-viewer die u niet alleen helpt bij het bekijken van medische beelden, maar biedt ook geavanceerde hulpmiddelen zodat u maximale informatie uit elke afbeelding kunt halen. Deze tools omvatten driedimensionale en multiplanaire gereconstrueerde beelden, projecties met maximale en minimale intensiteit, en beeldfusie van twee of meer beeldvormingsmodaliteiten. PostDiCom is de enige DICOM-toepassing die beeldweergave in de cloud mogelijk maakt. Het is compatibel met alle besturingssystemen, waaronder Windows, iOS, Linux en Android.

PostDICOM is voor jou om te gebruiken, dus probeer het vandaag nog eens! U kunt de opslagruimte in de cloud uitbreiden tegen een kleine vergoeding.