Medische beeldvormingstechnologie vandaag en waar het naartoe gaat

Wanneer je de term 'medische beeldvorming' hoort, is de eerste foto die in je opkomt die van een röntgenfoto, of een röntgenfoto zoals deze beter bekend is. Hoewel röntgenfoto's de oudste en nog steeds de meest gebruikte methode van medische beeldvorming zijn, is er tegenwoordig zoveel meer in dit intrigerende en innovatieve wetenschapsgebied. In dit artikel proberen we de huidige stand van zaken en de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van medische beeldvormingstechnologie te herzien en gebieden af te bakenen waar grote doorbraken worden verwacht in de niet al te verre toekomst.

De term 'medische beeldvormingstechnologie' heeft een brede definitie en omvat elke techniek die medische professionals helpt bij het bekijken van het inwendige van het lichaam of gebieden die niet met het blote oog zichtbaar zijn. Visualisatie van deze structuren kan helpen bij de diagnose van ziekte, behandelplanning, uitvoering van de behandeling, zoals door beeldgestuurde interventie en monitoring en bewaking.

De enorme reikwijdte van medische diagnostische beeldvorming - wat het inhoudt

Tegenwoordig is medische beeldvorming een integraal onderdeel van de diagnose en het beheer van ziekten. De vroegste vorm van diagnostische medische beeldvorming was de röntgeneenheid, geïntroduceerd door Roentgen in 1895. Sindsdien heeft radiografische beeldvorming een lange weg afgelegd en worden traditionele röntgenstralen snel vervangen door computertomografie (CT), die de kracht van computerverwerking combineert met röntgenbeeldvorming. CT-scanners maken beelden in drie verschillende vlakken. CT-technologie zelf is in de loop der jaren verfijnd. De dikte van beeldsegmenten is verminderd en de spiraalvormige CT is gearriveerd, wat de tijd voor beeldacquisitie drastisch verkort.

Magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) ontstond aan het einde van de twintigste eeuw, in een tijd waarin de bezorgdheid over blootstelling aan straling tijdens medische beeldvorming op een hoogtepunt was. Dit beeldvormingssysteem maakt gebruik van natuurlijke magnetische velden om beelden van interne lichaamsstructuren te verkrijgen. Hoewel de MRI aanvankelijk beperkt diagnostisch gebruik had, hebben verbeteringen in de apparatuur het mogelijk gemaakt om de beeldvormingsmodaliteit bij uitstek te worden voor zachte weefsels en vasculaire structuren. Nieuwere MRI-machines zijn compacte en open apparaten die patiënten niet langer claustrofobisch laten voelen.

Echografie is een andere beeldvormingsmodaliteit waarbij geen straling wordt gebruikt. Het gebruikt gereflecteerde geluidsgolven om een beeld te schetsen van interne organen. Een groot voordeel van echografie is de draagbaarheid ervan. Het heeft wijdverbreide medische toepassingen gekregen, zoals voor onderzoeken aan het bed, het bestuderen van vasculaire structuren en in de verloskunde voor het beoordelen van de gezondheid van de foetus.

Andere geavanceerde medische beeldvormingstechnieken hebben gebruik gemaakt van de kracht van nucleaire radio-isotopen. Positronemissietomografie (PET) maakt het mogelijk radioactief gelabelde moleculen, zoals glucose, op te nemen door lichaamsweefsels. Ze worden vervolgens gedetecteerd door sensoren en hun distributie geeft aanwijzingen voor de diagnose. De introductie van contrastmedia heeft geleid tot locatiespecifieke beeldvorming zoals CT-angiografie. Radioactief gelabeld materiaal wordt in de bloedbaan geïnjecteerd en vasculaire structuren kunnen gemakkelijk worden gevisualiseerd. Dit helpt bij het identificeren van vasculaire anomalieën en bloedingen. Radioactief gelabelde moleculen kunnen ook door bepaalde weefsels worden opgenomen, wat helpt bij het verkleinen van een diagnose. Technetium-99 wordt bijvoorbeeld gebruikt bij het scannen van botten en jodium-131 wordt gebruikt om schildklierweefsel te bestuderen. Vaak worden twee of meer van de bovenstaande beeldvormingstechnieken gecombineerd om de arts een duidelijk beeld te geven van wat er in het lichaam van de patiënt gebeurt.

Hoe medische beeldvormingstechnologie in de loop der jaren is gevorderd

De medische beeldvormingstechnologie is in de loop der jaren met grote sprongen vooruitgegaan. Dit is niet beperkt tot de modaliteiten waarmee afbeeldingen worden verkregen. Er wordt steeds meer nadruk gelegd op nabewerking en nieuwere, meer geavanceerde manieren om medische beelden te delen en op te slaan. Het idee hier is om het maximale uit bestaande technologieën te halen en deze onder zoveel mogelijk mensen te verspreiden.

Op het gebied van diagnostische medische beeldvorming kunnen clinici nu afbeeldingen manipuleren om meer inzichten en informatie te verkrijgen uit dezelfde set gegevens.

Vooruitgang op het gebied van opslag en ophalen van beeldvormingsgegevens

Met de verschillende soorten beeldvormingsapparaten die tegenwoordig worden gebruikt en de unieke gegevens die ze produceren, zijn integratie en gemakkelijke samenwerking van het grootste belang voor zorginstellingen en eindgebruikers. Bijna alle soorten afbeeldingen worden tegenwoordig digitaal verkregen en bestaan uit enorme gegevensbestanden. Een belangrijke ontwikkeling in dit verband was de introductie van PACS (Picture Archiving and Communications System). Het is een platform dat de geïntegreerde opslag en weergave van medische beelden van verschillende apparaten en systemen mogelijk maakt. In de PACS-server worden beelden voornamelijk opgeslagen in het DICOM-formaat (Digital Imaging and Communications in Medicine).

DICOM is een standaard ontwikkeld door het American College of Radiologists. Alle afbeeldingen, inclusief CT-scans, MRI, echografie en PET-scans, mogen alleen in het DICOM-formaat worden opgeslagen, opgehaald en gedeeld. Het DICOM-formaat bevat patiëntgegevens ingebed in de afbeelding om diagnostische fouten tot een minimum te beperken. Er zijn een aantal DICOM-kijktoepassingen op de markt beschikbaar, die elk een ander scala aan functies hebben die clinici helpen bij het plannen van diagnose en behandeling.

Geavanceerde hulpmiddelen voor medische beeldvorming

Medische 3D-beeldvormingstechnologie

Een andere uitloper van 3D-reconstructie is multiplanaire reconstructie (MPR). MPR is het proces waarbij nieuwe plakjes afbeeldingen worden verkregen uit het 3D-gereconstrueerde model. De nieuwe plakjes bevinden zich in andere vlakken dan voor de plakjes die oorspronkelijk werden gekocht. Dit wordt vooral handig bij het volgen van het verloop van belangrijke structuren zoals de aorta.

Projecties van intensiteit

Beeldvormingssoftware heeft tegenwoordig meerdere functies om beroepsbeoefenaren in de gezondheidszorg te helpen hun interessegebied in detail te bestuderen. Een van die kenmerken is intensiteitsprojectie. Artsen kunnen ervoor kiezen om de afbeelding van een gereconstrueerd gebied te bewerken door alleen de maximale of minimale CT-waarden weer te geven. Dit worden respectievelijk de maximale en minimale intensiteitsprojecties genoemd (MIP en MINIP). Ze verhogen het contrast tussen het interessegebied en de omliggende normale weefsels.

Echte 3D-beeldvorming

3D-reconstructietechnologie is nog steeds niet zo nauwkeurig als we zouden willen, en sommige artsen geven er de voorkeur aan meerdere 2D-secties te doorlopen om fouten te voorkomen. Een interessante ontwikkeling op dit gebied is 'True' 3D-beeldvorming. Dit innovatieve beeldvormingssysteem stelt clinici in staat om een virtuele replica van een orgaan of lichaamsstructuur te bekijken en ermee te communiceren. Het beeld verschijnt in de vorm van een hologram en clinici kunnen de structuur vrijwel roteren, dwarsdoorsneden snijden en vitale anatomische oriëntatiepunten identificeren. Een dergelijk hulpmiddel zou onmisbaar kunnen worden voor het plannen van operaties in de toekomst.

Image Fusion

Een geavanceerd hulpmiddel voor medische beeldvorming genaamd beeldfusie is beschikbaar in veel DICOM-toepassingen. Het maakt het mogelijk om twee of meer beeldvormingsdatasets samen te voegen tot één bestand. Dit kan de voordelen van verschillende beeldvormingsmodaliteiten combineren. De meest voorkomende en bruikbare beeldfusietechnieken zijn PET/CT- en PET/MR-beeldfusie, die de voordelen van de PET-scan, CT-scan en MRI combineren. PET helpt bij het identificeren en lokaliseren van het interessegebied (meestal een kwaadaardig of ontstoken gebied). CT biedt uitstekende anatomische details van de omvang van de laesie en de betrokken weefselvlakken. MRI helpt bij het bereiken van een oplossing van zacht weefsel. In combinatie met elkaar is er een opmerkelijke toename in de gevoeligheid en specificiteit van diagnostische beeldvormingsonderzoeken.

Realtime beeldvorming

Traditioneel is altijd begrepen dat er een 'vertraging' zou zijn tussen het moment dat het beeld wordt verkregen en het moment waarop het wordt geïnterpreteerd. De vertraging komt van de tijd die nodig is om het beeld te verwerken en voor te bereiden, het aan de radioloog te presenteren en vervolgens voor de radioloog om elk deel van het beeld te bekijken en zijn kennis toe te passen om het te interpreteren. Deze vertraging kan de klinische resultaten aanzienlijk beïnvloeden, vooral in noodsituaties zoals trauma, waar tijd van essentieel belang is.

Tegenwoordig bieden veel beeldvormingssystemen 'realtime' resultaten, wat betekent dat de vertraging tussen beeldverwerving en interpretatie minimaal of helemaal geen is. Artsen kunnen beelden op een scherm bekijken terwijl de patiënt zich nog in de beeldvormingseenheid bevindt. Dit vermindert niet alleen de vertraging, het heeft ook het extra voordeel dat lichaamssystemen op het werk in realtime worden bekeken en daardoor hun functionele integriteit worden beoordeeld. De slikfunctie van de slokdarm kan bijvoorbeeld op deze manier worden geëvalueerd op mogelijke oorzaken van dysfagie. Evenzo kunnen bewegingen van de foetus in realtime worden gezien met echografie. De kracht van realtime beeldvorming maakt het voor chirurgen mogelijk om intraoperatief beslissingen te nemen.

Een kijkje in de toekomst van medische beeldvormingstechnologie

Kunstmatige intelligentie

Kunstmatige intelligentie (AI) verwijst naar het vermogen van machines om menselijke intelligentie te simuleren. Dit geldt vooral voor cognitieve functies, zoals leren en probleemoplossing. In het kader van medische beeldvorming kan AI worden getraind om anomalieën in menselijk weefsel op te sporen - waardoor zowel bij de diagnose van ziekten als bij het volgen van hun behandeling wordt geholpen. Er zijn drie manieren waarop AI radiologen kan helpen. AI kan enorme datasets van afbeeldingen en patiëntinformatie doorzoeken met bovenmenselijke snelheden. Dit kan workflows versnellen. Ten tweede kan AI worden getraind om anomalieën te detecteren die te klein zijn om met het blote oog te worden onderscheiden. Dit kan de diagnostische nauwkeurigheid verbeteren. Ten derde kan AI worden gebruikt om eerdere beeldvormingsscans op te halen uit het elektronisch medisch dossier (EMR) van een patiënt en deze vervolgens te vergelijken met de nieuwste scanresultaten van de patiënt. Andere aspecten van de EMR van de patiënt, zoals de eventuele relevante medische geschiedenis, kunnen ook worden opgehaald en gebruikt om de diagnose te vergemakkelijken.

Verschillende bedrijven zijn erin geslaagd AI op te nemen in beeldvormingssystemen, maar geen van hen is tot nu toe beschikbaar voor commercieel gebruik. Een voorbeeld van AI-geïntegreerde medische beeldvormingssoftware is Viz, die zowel de detectie als de tijd tot behandeling verbetert bij patiënten met obstructies van grote bloedvaten (LVO's). De software is in staat om meerdere afbeeldingen in verschillende ziekenhuisdatabases te screenen op LVO's. Als een LVO wordt gedetecteerd, kan de software zowel de beroerte-specialist als de huisarts van de patiënt waarschuwen om ervoor te zorgen dat de patiënt snel wordt behandeld. Voor een tijdgebonden ziekte zoals een beroerte heeft dit tot gevolg dat de resultaten aanzienlijk worden verbeterd en de kostenlast voor de gezondheidszorg wordt verminderd.

Cloud-gebaseerde toepassingen

Zowel de snelle vooruitgang in beeldvormingstechnologie als het alomtegenwoordige gebruik van medische beelden in de gezondheidszorg hebben geresulteerd in een urgentie om innovatieve manieren te vinden om medische beeldvormingsgegevens op te slaan en te delen. Tegen deze achtergrond is cloudtechnologie naar voren gekomen als een van de belangrijkste bepalende factoren voor de toekomst van medische beeldvormingstechnologie. Cloudtechnologie maakt het mogelijk om gegevens onafhankelijk van de geografische locatie op te slaan en te delen met behulp van internet. Medische beeldvormingstoepassingen in de cloud vergemakkelijken het opslaan en ophalen van beeldvormingsbestanden in het DICOM-formaat. Ze verhogen de efficiëntie en verlagen de kosten. Professionals in de gezondheidszorg kunnen samenwerken aan medische beeldvormingsgegevens van over de hele wereld. Het eindresultaat is betere gezondheidsresultaten voor patiënten.

Cloudgebaseerde applicaties verbeteren ook het 'blockchain'-proces. Een 'blockchain' is in eenvoudige bewoordingen de toevoeging van een nieuw digitaal record aan een oude, net als het toevoegen van een nieuwe link aan een bestaande fysieke keten. Afbeeldingen die beschikbaar zijn in de cloud kunnen worden toegevoegd aan een blockchain, waardoor de medische informatie van de patiënt toegankelijk is voor elke arts overal ter wereld.

PostDiCom - Op het snijvlak van medische beeldvormingstechnologie

PostDICOM combineert het beste van het nieuwste op het gebied van medische beeldvormingstechnologie. Het is een van de weinige cloud-gebaseerde DICOM-weergavetoepassingen die er zijn. De DICOM-bestanden die zijn opgeslagen op de cloud PACS-server zijn beveiligd met SSL-codering. PostDiCom bevat medische 3D-beeldvormingstechnologie en biedt geavanceerde functies voor beeldmanipulatie, waaronder multiplanaire reconstructie, intensiteitsprojectie (maximaal, gemiddeld en minimum) en beeldfusie. Klinische documenten kunnen ook worden opgeslagen en bekeken met de applicatie. Het is compatibel met alle belangrijke besturingssystemen (Windows, Mac OS, Linus) en is toegankelijk vanaf laptops, tablets en smartphones. Het beste van alles is dat het voor basisgebruikers helemaal gratis is om cloudopslagruimte te proberen.