Framsteg inom diagnostisk medicinsk bildbehandling som har förändrat vården

För drygt hundra år sedan ansågs röntgen vara ett stort steg inom medicinsk diagnostik. Under det senaste seklet har enkel radiografi expanderat till ett specialiserat område – diagnostisk medicinsk bildbehandling. Röntgenstrålar har utnyttjats med bättre teknik via digitaliserade DT-undersökningar, och nya diagnostiska medicinska bildtekniker, såsom MR och ultraljud, har vuxit fram. Medicinska bildmodaliteter fortsätter att utvecklas och förfinas. I takt med att själva bildprocessen går framåt sker en parallell och lika viktig förbättring av hanteringen av medicinska bilder och det tillhörande arbetsflödet. I den här artikeln fokuserar vi på de viktigaste framstegen inom medicinsk diagnostisk bildbehandling som har förändrat hur läkare undersöker och behandlar patienter.

DICOM-standarden

Medicinsk bildbehandling används främst för att diagnostisera sjukdomar samt för att övervaka deras utveckling. Det är viktigt att de bilder som produceras är av högsta kvalitet, eftersom de har en direkt inverkan på patientens resultat. För att upprätthålla kvaliteten utvecklades en uppsättning standarder för medicinska bilder gemensamt av American Society of Radiology och National Electrical Manufacturers Association. Det kallas för DICOM-standarderna, vilket står för Digital Imaging and Communications in Medicine. Bilder som produceras av all hårdvara för medicinsk bildbehandling måste överensstämma med de egenskaper som beskrivs i denna standard. Dessutom finns det ett specifikt format tillgängligt för lagring och delning av medicinska bilder – benämnt DICOM-formatet.

All utrustning för medicinsk bildbehandling som tillverkas idag ska följa DICOM-standarderna. Visning av de bilder som produceras på detta sätt kan inte göras med vanliga bildprogram som finns på en vanlig PC. Det krävs ett speciellt program för diagnostisk medicinsk bildbehandling, känt som en DICOM-arbetsstation. För kommersiell användning inom medicinsk diagnostik måste sådana program för diagnostisk medicinsk bildbehandling vara FDA-godkända och kräva en speciell licens. Dessa åtgärder säkerställer att alla applikationer som utvecklas för kliniska ändamål kan ge en korrekt återgivning av medicinska bilder av hög kvalitet.

PACS-arkivering

Med intåget av digitaliserad medicinsk diagnostisk bildbehandling har behovet av att framkalla röntgenfilmer minskat markant. Digitala bilder omvandlas dock fortfarande till ”filmer” med hjälp av skrivare. Bildfilmer kräver korrekt förvaring under rätt förhållanden för att förhindra skador över tid. Att hämta dessa bilder från lagring kan vara en tidskrävande process och kräver dedikerad personal för registerhållning.

PACS, som står för Picture Archiving and Communications System, eliminerar behovet av fysisk lagring och hämtning av filmer. Det är i grunden en plattform för virtuell lagring och hämtning av medicinska bilder. PACS gör det möjligt att hantera enorma datavolymer relaterade till medicinska bilder. Alla datorer som är anslutna till en specifik PACS-server kan hämta DICOM-bilder och visa samt även ändra dem. Den senaste innovationen har varit införandet av molnbaserad PACS, där PACS istället för lokal lagring hostas på internet och alla användare som är anslutna till internet, med rätt inloggningsuppgifter, kan komma åt bilderna.

PACS har inte bara förenklat lagring och hämtning, det har också gjort teleradiologi till verklighet. Idag behöver radiologer inte vara närvarande i samma område där bilderna tas. De kan se bilder från olika geografiska platser och ge sitt expertutlåtande. Genom teleradiologi kan en enda radiolog generera rapporter för bilder som kommer in från flera sjukhus. Detta sparar värdefull tid och resurser, och hjälper till att minska vårdkostnaderna.

Realtidsavbildning

När behovet av framkallning eller utskrift av filmer har försvunnit har arbetsflödet för insamling och visning av medicinska bilder förbättrats. Realtidsavbildning är ett koncept där det inte finns någon tidsfördröjning mellan bildtagningen från patienten och läkarens granskning. Radiologer kan bokstavligen se bilderna medan patienten fortfarande befinner sig i skannern.

Den snabbare tolkningen av diagnostiska medicinska bilder leder till omedelbar diagnos, vilket i sin tur möjliggör snabba medicinska ingrepp. Medicinsk diagnostisk bildbehandling i realtid spelar en viktig roll i nödsituationer. Hos traumapatienter fastställdes intraabdominell skada tidigare genom diagnostisk laparoskopi eller peritonealt lavage, vilka båda var invasiva ingrepp. Idag är dock standardvården att använda FAST (Focused Abdominal Sonography in Trauma), som använder ultraljud i realtid för att snabbt avgöra om en patient har drabbats av en intraabdominell skada eller inte. Ultraljud i realtid används också för att övervaka fostrets hälsa i livmodern och bedöma tillväxtparametrar.

Funktionell bildbehandling

De flesta system för diagnostisk medicinsk bildbehandling är utformade för att diagnostisera anatomiska eller strukturella avvikelser. Modern medicinsk diagnostisk bildbehandling kan utöver detta även bedöma avvikelser i vävnads- och organfunktion. Detta inkluderar upptäckt av avvikelser i fysiologiska processer såsom metabolism och blodflöde. Funktionell bildbehandling uppnås till stor del genom nuklearmedicin. Nuklearmedicin är en specialitet inom radiologi som innebär injektion av molekyler som är radioaktivt ”märkta” i kroppen. Dessa radioaktiva molekyler kan tas upp företrädesvis av specifika organ för olika fysiologiska processer. Efter upptaget kan organen avge strålning, som fångas upp av externa skannrar som ”hot spots”. Till exempel återspeglar positronemissionstomografi (PET) cellernas upptag av radiomärkt glukos. Celler som har ökad metabolisk aktivitet, särskilt cancerceller, tenderar att ta upp mer glukos. Denna teknik används därför för att identifiera områden med metastaser i kroppen. En annan funktionell bildteknik är användningen av sköldkörtelskanningar, som används för att upptäcka hypertyreos. Dessa skanningar är beroende av sköldkörtelcellernas upptag av radioaktivt jod.

De flesta funktionella bildtekniker kan vara svåra att tolka när de används ensamma. Detta beror på att även om de upptäcker områden med onormal fysiologisk aktivitet, kan det vara svårt att orientera dessa områden anatomiskt. Detta kan övervinnas med en teknik som kallas bildfusion. Moderna program för diagnostisk medicinsk bildbehandling tillåter fusion av två eller flera diagnostiska tekniker. Till exempel kan fusion av en PET-undersökning med en CT-undersökning hjälpa till att identifiera om det finns metastaser eller inte, och kan också exakt identifiera de anatomiska zoner där metastaser har uppstått.

Efterbehandlingstekniker

Efterbehandlingstekniker avser ingrepp som tillämpas på diagnostiska medicinska bilder efter att bilderna har tagits från patienten. Efterbehandlingstekniker utförs vanligtvis med hjälp av ett avancerat program för diagnostisk medicinsk bildbehandling. De ger radiologen information som inte är tillgänglig genom att bara titta på originalbilderna. Några av de mest användbara efterbehandlingsteknikerna som används inom medicinsk diagnostisk bildbehandling är följande:

• 3D-rekonstruktion: En kritisk nackdel med medicinsk diagnostisk bildbehandling är att den till sin natur är tvådimensionell. Ändå tillåter ny teknik att bilder betraktas som tredimensionella objekt genom att ta flera bildsnitt och stapla dem tillsammans. Detta möjliggör bättre anatomisk orientering och är lättare att tolka. Det hjälper också till att förstå förhållandet mellan olika strukturer. En annan form av 3D-rekonstruktion är multiplan rekonstruktion. I detta kan radiologen ta 3D-objektet, rotera det efter behag och skära i vilken given vinkel som helst, vilket skiljer sig från de ursprungligen förvärvade snitten. Dessa tekniker hjälper radiologen att virtuellt se den anatomiska strukturen som om de fysiskt höll och skar i den, vilket ger dem en oöverträffad nivå av noggrannhet.

• Intensitetsprojektioner: Detta baseras på antagandet att olika strukturer i kroppen kommer att absorbera och reflektera olika mängder strålning, vilket skulle återspeglas i deras CT-nummer. I maximal intensitetsprojektion (MIP) visas endast regioner som har de högsta CT-numren. MIP är mest användbart vid CT-angiografi, där det hjälper till att skilja stora blodkärl från andra anatomiska strukturer. I minimal intensitetsprojektion (MINIP) visas endast de regioner som har de lägsta CT-numren. MINIP är extremt användbart vid lungparenkymsjukdomar, som uppvisar hypoattenuerade CT-värden. Till exempel hos patienter med konstriktiv obliterativ bronkiolit är CT-förändringarna extremt subtila. Användning av MINIP kan göra dessa förändringar mer iögonfallande.

Några banbrytande teknologier för framtiden inom medicinsk bildbehandling

Artificiell intelligens

Artificiell intelligens (AI) är en spännande front som långsamt gör inbrytningar i medicinsk diagnostisk bildbehandling. Artificiell intelligens är maskiners förmåga att fatta kognitiva beslut, såsom inlärning och problemlösning. Genom att mata datorer med djupinlärningsalgoritmer kan de lära sig att skilja mellan olika digitala mönster och kan därmed hjälpa till vid diagnos. Ett team av forskare vid Stanford University har till exempel utvecklat en sådan algoritm för lungröntgen. Forskarna hävdar att datorer genom att använda denna algoritm kan känna igen närvaron eller frånvaron av lunginflammation bättre än radiologer. Radiologiteamet vid UCSF samarbetar samtidigt med GE för att utveckla en serie algoritmer som kan hjälpa till att skilja mellan normal och onormal lungröntgen. En annan medicinsk applikation, kallad Viz, hjälper till att screena flera bilder över flera sjukhusdatabaser för obstruktion av stora kärl (LVO), vilket indikerar förestående stroke. Om en LVO upptäcks kan programvaran varna både strokespecialisten och patientens primärvårdsläkare för att säkerställa att patienten får snabb behandling.

Integration av bildsystem

Medan PACS lagrar medicinska bilder, lagras annan medicinsk information i olika system. Till exempel lagrar vårdinformationssystem (HIS) information relaterad till patientens medicinska historia, kliniska detaljer och laboratorieundersökningar. Radiologiinformationssystem (RIS) hanterar bilddata bortsett från själva bilderna, såsom remisser, beställningar, faktureringsuppgifter och tolkningar. Alla dessa informationssystem är separerade från varandra. Men när man hanterar en patient måste en läkare ofta ha alla dessa detaljer till hands för att ställa en diagnos och planera behandling. Att integrera alla informationssystem i en enda medicinsk journal som kan nås via en enda server kan hjälpa till att effektivisera arbetsflödet och förbättra både noggrannhet och genomströmning.

Vilka är utmaningarna när den diagnostiska medicinska bildbehandlingen fortsätter att utvecklas?

• Stigande vårdkostnader: När diagnostisk medicinsk bildbehandling fortsätter att gå framåt kommer varje ny utveckling till en kostnad. Kostnaden för själva tekniken, kostnaden för forskning och kostnaden för implementering återspeglas slutligen som en parameter – den ökade kostnaden för hälso- och sjukvård för patienten. Kanske är det därför utvecklingsländer fortfarande förlitar sig på manuell röntgenavbildning och manuellt framkallade filmer för diagnos av grundläggande sjukdomar, och reserverar avancerade bildtekniker för mer komplexa hälsotillstånd. Men om alla ska dra nytta av framsteg inom diagnostisk medicinsk bildbehandling måste ansträngningar göras för att hålla kostnaden för ny medicinsk teknik på överkomliga nivåer.

• Skydd av patientdata och integritet: Eftersom diagnostisk medicinsk bildbehandling i högre grad förlitar sig på webbaserad teknik, laddas patientinformation upp och lagras online. Det finns ett visst grundläggande skydd på plats, genom att endast specifika användarkonton som ägs av läkare och sjukhus kan komma åt PACS-servrar. När bilder exporteras i undervisnings- eller forskningssyfte finns det möjlighet att anonymisera data som kan användas för att identifiera patienter. Även med detta har det funnits oro för dataintrång och förlust av patientintegritet. Det finns ett akut behov av policyåtgärder som säkerställer skydd av medicinska bilddata på PACS-servrar.

Avancerad diagnostisk medicinsk bildbehandling nära till hands – med PostDICOM!

PostDICOM hjälper dig och din klinik att hålla jämna steg med det ständigt föränderliga landskapet av avancerad diagnostisk bildbehandling. Detta robusta men ändå lättanvända program för diagnostisk medicinsk bildbehandling är en modern DICOM-bildvisare med flera avancerade funktioner. PostDICOM erbjuder en molnbaserad PACS-plattform och stöds på flera operativsystem inklusive Windows, Mac OS, Linux och Android. Det låter dig komma åt dina DICOM-filer var som helst, från vilken enhet som helst. PostDICOM har sofistikerade efterbehandlingsverktyg som möjliggör överlägsen diagnos och behandlingsplanering. Även om vår PACS är molnbaserad är patientdata helt säker. Vi håller patientdata åtskilda efter geografiska regioner, all data är krypterad och säkra SSL-system används för kommunikation. Bilder kan anonymiseras innan de laddas upp till PACS-servern. PostDICOM är gratis att prova med alla funktioner under en begränsad tid! Lagring kan uppgraderas till en låg kostnad. För att utnyttja kraften i avancerad medicinsk bildbehandling, besök postdicom.com och prova din kostnadsfria visare idag!