Vitenskapen og anvendelsene av medisinsk bildebehandling

De indre organene og beinene i kroppen vår er dekket av hud og andre vevsbarrierer, og er derfor ikke synlige for det blotte øye. Begrepet 'medisinsk imaging' brukes til å referere til teknikker som lar oss se det indre av kroppen. Denne artikkelen vil hjelpe deg å forstå hva som er medisinsk bildebehandling og hvordan det spiller en viktig rolle i pasientbehandling i dag.

Hva er diagnostisk medisinsk bildebehandling?

Diagnose er prosessen med å identifisere en bestemt sykdom eller sykdom basert på en grundig undersøkelse av pasienten. Dessverre påvirker de fleste sykdommer og tilstander områder av kroppen som ikke er normalt synlige for det blotte øye. Diagnostisk medisinsk bildebehandling kan hjelpe til med diagnosen ved å la oss visualisere eventuelle abnormiteter som kan eksistere i kroppen. For eksempel, hos en pasient som har fått et traume, medisinsk bildebehandling kan fortelle oss om noen bein er ødelagte eller forskjøvet.

Hvordan fungerer Medical Imaging?

Diagnostisk medisinsk bildebehandling er avhengig av bruk av 'usynlige' bølger, for eksempel elektromagnetisk stråling, magnetfelt, eller lydbølger. Å lære om disse forskjellige bølgetypene hjelper oss å forstå hva medisinsk bildevitenskap handler om. Bølgene stammer typisk fra en kilde plassert på den ene siden av kroppen, beveger seg gjennom kroppen (og gjennom området av interesse), og treffer en detektor som er plassert på den andre siden av kroppen. Bølgene absorberes i varierende grad av forskjellige kroppsvev. På denne måten utvikler detektoren et bilde som er sammensatt av 'skygger' av forskjellige kroppsvev. Tidligere former for medisinsk avbildning, slik som røntgenbilder, brukte en fotodetektorplate, som krevde filmbehandling før visualisering. Avansert medisinsk bildebehandling i dag gjør det mulig å ta bilder direkte gjennom et detekteringskamera, og bildene kan vises digitalt på en skjerm.

Hva brukes Medical Imaging til?

Selv om en stor del av medisinsk avbildning utføres hovedsakelig av diagnostiske årsaker, har den også flere andre applikasjoner. Noen av de vanligste anvendelsene av medisinsk bildebehandling er beskrevet nedenfor:

• Spotdiagnose: Som navnet antyder, er dette den vanligste anvendelsen av diagnostisk medisinsk bildebehandling. Et bilde kan fortelle oss, på et øyeblikk, hva som er galt med pasienten. Vanlige røntgenbilder og CT-er hjelper til med å oppdage brudd, cyster, svulster, og anomalier i beinet.

• Overvåkingav sykdomsprogresjon: Diagnostisk medisinsk bildebehandling brukes ofte til å bestemme sykdomsstadium og progresjon Hos en pasient med kreft kan en kontrastforsterket CT eller en MR brukes til å bestemme det nøyaktige sykdomsstadiet, mens PET-skanninger kan oppdage metastaser. SPECT, en type benskanning, har blitt funnet nyttig for å overvåke progresjon i Parkinsons sykdom.

• Behandlingsplanlegging: Medisinsk bildebehandling hjelper også til behandlingsplanlegging ved å la kirurger bestemme størrelsen på en lesjon og dermed omfanget av operasjonen på forhånd. Kirurger kan utføre virtuell kirurgi ved hjelp av medisinsk bildebehandlingsteknologi, enten direkte i programvaren, eller etter import og oppretting av stereolitografiske modeller.

• Evalueringav effekten av behandlingen: PET-skanninger brukes ofte hos kreftpasienter som gjennomgår behandling for å kontrollere om behandlingsregimet har vært effektivt for å redusere størrelsen på svulsten. Kirurger bruker også medisinsk bildebehandling under en kirurgisk prosedyre for å sjekke om bein har blitt justert riktig eller om implantater har blitt plassert i riktig posisjon. Imaging kan gjøres for å vurdere langsiktig effekt av behandlingsprosedyrer. For eksempel, volumetrisk analyse av baneinnhold utføres ofte seks måneder etter prosedyren for å sjekke om orbitalreduksjon og fiksering etter traumer ble utført nøyaktig.

• Aldersrelaterteberegninger: Alder kan ofte bestemmes ved å vurdere vekst av indre kroppsstrukturer. For eksempel, fosteralder og mors svangerskapsalder bestemmes ofte gjennom en ultralyd. Visse røntgenbilder, slik som hånd-håndledd og tannrøntgenbilder, brukes mye til å beregne pasientens alder hvis den er ukjent eller nødvendig for juridiske formål.

Medisinsk bildebehandling: Diverse teknologier og applikasjoner

Det finnes flere typer diagnostisk medisinsk avbildning, avhengig av den fysiske naturen til bølgene som brukes og metoden for bildefangst. Det er ingen enkelt bildeteknologi som er overlegen resten, da hver har sine egne fordeler og ulemper. Basert på disse begrensningene har radiologer i dag funnet en spesifikk 'nisje' som er best egnet for hver bildemodalitet:

ultralyd

Som indikert av navnet, bruker ultralyd lydbølger for å skaffe medisinske bilder. Siden det ikke involverer elektromagnetisk stråling, er det sannsynligvis den sikreste formen for diagnostisk medisinsk bildebehandling. Lydbølgene beveger seg fra ultralydsonden gjennom en ledende gel inn i kroppen. Bølgene treffer deretter forskjellige anatomiske strukturer inne i kroppen og spretter tilbake. De blir tatt og forvandlet til bilder som kan vises på en skjerm. En spesialisert form for ultralyd, kalt Doppler, lar oss visualisere bevegelsen av blod i blodårene.

Røntgenbilder

Røntgenbilder er den tidligste formen for medisinsk diagnostisk bildebehandling. De brukes vanligvis til å visualisere bein og har i stor grad blitt erstattet av mer avanserte medisinske bildesystemer. Imidlertid er den tradisjonelle radiografien fortsatt nyttig i en viss kliniske situasjoner:

• Mammografi: Dette er en radiografi av brystet. Det brukes som et screeningverktøy hos kvinner for å oppdage brystkreft.

• Fluoroskopi: Denne teknikken bruker røntgenbilder i kombinasjon med et kontrastmiddel som enten injiseres eller svelges. Banen til kontrastmidlet følges via røntgenbilder for å bestemme hindringer, sår og andre patologiske prosesser.

Computertomografi

I denne teknikken ligger pasienten i et CT-kammer, som inneholder både detektoren og kilden. Kilden og detektoren ligger overfor hverandre og beveger seg i en bue rundt pasienten, og skaffer bilder serielt. Bilder er tatt i skiver på noen få millimeter hver og i tre forskjellige akser - og produserer koronale, aksial, og sagittale seksjoner. Disse seksjonene kan så rekonstrueres for å danne et tredimensjonalt bilde. CT-bilder har langt større detaljer sammenlignet med tradisjonelle røntgenbilder. Imidlertid leverer CT-skanning en vesentlig høyere dose stråling til kroppen.

Magnetisk resonansavbildning

Denne diagnostiske medisinske avbildningsteknologien gjør bruk av radiobølger i et magnetfelt. Menneskekroppen er i stor grad sammensatt av vann. Når de plasseres i MR-skanneren, hydrogenionene i vannmolekylene justerer seg i henhold til feltet. Når radiofrekvensbølger påføres, endres denne justeringen, og deretter går ionene tilbake til sin opprinnelige posisjon. Disse endringene i justeringen registreres og behandles for å opprette et bilde. MR er nyttig for å visualisere bløtvevsstrukturer som muskler, sener, og fellesrom. Selv om det ikke er noen strålingsfare, kan MR være farlig for personer som har metallimplantater på grunn av bruk av et sterkt magnetfelt. Dette inkluderer pasienter som har kunstige ledd, pacemakere eller andre typer implantater.

Nuclear Medicine Imaging

Denne teknikken innebærer bruk av radioaktive molekyler som kalles 'sporstoffer'. Sporene svelges eller injiseres i blodet. En gang i kroppen, sporstoffer tas opp av bestemte vev. Gammastrålene som sendes ut av disse sporstoffene, fanges opp på et gammakamera og konverteres til digitaliserte bilder. Sporstoffer kan velges basert på området av interesse. For eksempel krever avbildning av skjoldbruskkjertelen radioaktivt jod, da denne forbindelsen fortrinnsvis tas opp av skjoldbruskkjertelceller. Benskanning for smittsom sykdom bruker technetium, gallium eller indium. Områder som tar opp materialet vil avgi mer stråling og vil fremstå som 'hot spots' på ervervede bilder.

En spesiell type kjernefysisk avbildning er positronemisjonstomografi (PET). Det kan bruke en radioaktiv form for glukose. Glukose tas fortrinnsvis opp av celler som har en høy hastighet av metabolisme, slik som cancerceller. Dermed kan denne avanserte diagnostiske avbildningsteknikken bidra til å identifisere fjerne metastaser hos kreftpasienter.

Hva er i vente for fremtiden for medisinsk bildebehandling?

Etter hvert som medisinsk bildebehandling fortsetter å utvikle seg, forskere finner måter å forbedre diagnose og behandlingsplanlegging. Et av de mest spennende områdene som for tiden er under forskning, er anvendelsen av kunstig intelligens (AI) til medisinsk bildebehandling. Kunstig intelligens er kapasiteten til programvare eller maskiner til å replikere kognitiv tenkning utstilt av mennesker. De kan derfor hjelpe til med problemløsende oppgaver. AI i medisinsk bildebehandling kan presse nye grenser med hensyn til både diagnose av sykdommer samt planlegging og overvåking av behandlingseffektivitet. Følgende er noen anvendelser av AI i medisinsk bildebehandling:

• Identifisereskiver av interesse: En enkelt CT- eller MR-skanning av en pasient kan generere bokstavelig talt hundrevis av bilder, ettersom hver skive bare er noen få millimeter lang. For radiologen kan det være en veldig tidkrevende prosess å gå gjennom hver enkelt skive for å oppdage abnormiteter. AI kan brukes til å sile gjennom alle skiver og plukke opp bare de skivene som er av interesse for radiologen.

• Oppdagefinere abnormiteter: Svært små forskjeller i farge eller kontrast er kanskje ikke synlige for det blotte øye. Imidlertid kan disse forskjellene signalisere tidlig inntreden av invasiv sykdom. AI kan brukes til å plukke opp jevne små forskjeller, og dermed hjelpe til med diagnostisk nøyaktighet som ikke kan oppnås med manuelle midler.

• Hentergamle poster: AI kan gå gjennom databaser for å hente eldre bilder fra pasientenes helsejournaler. Disse bildene kan brukes til sammenligning med eventuelle aktuelle bilder tatt. Dette kan brukes til å vurdere sykdomsprogresjon eller evaluering av effekten av behandlingen.

• Storskalascreening: En ny anvendelse av AI i medisinsk bildebehandling er medisinsk screening i stor skala. En nylig kunstig intelligensbasert applikasjon ble utviklet for å skjerme medisinske bilder på tvers av flere sykehusdatabaser. AI ble opplært til å oppdage store fartøyhindringer, et tidlig tegn på hjerneslag. Hvis dette ordner seg, kan søknaden varsle pasienten og hjerneslagspesialisten på prioritert basis. Det vil redusere tiden til behandling, noe som kan forbedre pasientens resultater betydelig.

• Forberederdiagnostiske rapporter: AI ville være i stand til å oversette abnormiteter i farge og kontrast til faktiske diagnostiske funn. Dette kan gjøres ved å mate informasjon basert på tidligere saksregistreringer. Ved hjelp av diagnostisk informasjon kan AI også brukes til å generere bilderapporter.

DICOM og PAC-kjernen i medisinsk bildebehandling

Medisinske bilder er tross alt bare bilder. Jo bedre kvaliteten på et bilde, jo mer informasjon kan det gi. Med dette i bakhodet ga National Electrical Manufacturers Association (NEMA) ut et standard format av høy kvalitet for visning og lagring av medisinske bilder. DICOM, som står for Digital Imaging and Communications in Medicine, er globalt akseptert. Det kan ikke nås av vanlige dataprogrammer. Spesielle programvareapplikasjoner, kalt DICOM-seere, er nødvendig for å vise og redigere moderne medisinske bilder.

Siden DICOM-baserte bilder er av høy kvalitet og flere bilder fra en enkelt pasientskanning krever mye lagringsplass, må det gjøres spesielle ordninger for å lagre og hente bilder i DICOM-formatet. Databasen og serversystemet som lagrer DICOM-bilder blir referert til som et PACS (Picture Archiving and Communication System). Generelt har hvert sykehus sin egen interne PACS-server, og bilder anskaffet fra pasienter på det sykehuset alene lagres der. Ulempen med dette er at pasienter som bytter sykehus av ulike årsaker kanskje ikke har tilgang til tidligere bilder.

Innføringen av skybasert PACS har gjort visning og tilgang til DICOM-filer mye enklere. Cloud-teknologi gjør at DICOM-filer kan lagres og behandles via internett. Disse filene kan nås fra hvor som helst, ved hjelp av en hvilken som helst enhet som har de nødvendige tillatelser og programvare. Det forenkler tilgang til pasientens medisinske journaler fra forskjellige geografiske steder.

PostDICOM: Få mest mulig ut av avansert medisinsk bildebehandling

PostDICOM er en spennende, banebrytende programvare som oppfyller de nyeste kravene til medisinsk bildebehandlingsteknologi . Det er en smart DICOM-seer som ikke bare hjelper deg med å se medisinske bilder, den tilbyr også avanserte verktøy slik at du kan trekke ut maksimal informasjon ut av hvert bilde. Disse verktøyene inkluderer tredimensjonale og flerplanare rekonstruerte bilder, projeksjoner med maksimal og minimal intensitet, og bildefusjon av to eller flere bildemodaliteter. PostDICOM er det eneste DICOM-programmet som tillater skybasert bildevisning. Den er kompatibel med alle operativsystemer, inkludert Windows, iOS, Linux og Android.

PostDiCom er for deg å bruke - så prøv det i dag! Du kan utvide skylagringsplassen for en nominell avgift.