Medicínské zobrazovací technologie dnes a kam směřují

Když slyšíte pojem „medicínské zobrazování“, jako první se vám vybaví obrázek rentgenového snímku nebo obecněji známého rentgenového snímku. I když jsou rentgenové snímky nejstarší a stále nejčastěji používanou metodou lékařského zobrazování, je toho dnes v této zajímavé a inovativní oblasti vědy mnohem více. V tomto článku se pokusíme shrnout současný stav a nejnovější pokroky v oblasti lékařských zobrazovacích technologií a také vymezit oblasti, ve kterých se v nedaleké budoucnosti očekávají zásadní průlomy.

Termín „lékařské zobrazovací technologie“ má širokou definici a zahrnuje všechny techniky, které pomáhají lékařům zobrazit vnitřek těla nebo oblasti, které nejsou viditelné pouhým okem. Vizualizace těchto struktur může pomoci při diagnostice onemocnění, plánování léčby, provádění léčby – například prostřednictvím obrazem řízených zákroků – a při monitorování a sledování.

Obrovský rozsah lékařského zobrazování – co zahrnuje

V dnešní době je lékařské zobrazování nedílnou součástí diagnostiky a léčby onemocnění. Nejstarší formou lékařské zobrazovací diagnostiky byl rentgenový přístroj, který zavedl Roentgen v roce 1895. Od té doby rentgenové zobrazování urazilo dlouhou cestu a tradiční rentgenové snímky jsou rychle nahrazovány počítačovou tomografií (CT), která kombinuje výkon počítačového zpracování s rentgenovým zobrazováním. CT skenery pořizují snímky ve třech různých rovinách. Samotná technologie CT prošla v průběhu let zdokonalením. Zmenšila se tloušťka obrazových řezů a přišlo spirální CT, které výrazně zkracuje dobu pořízení obrazu.

Magnetická rezonance (MRI) se objevila na konci dvacátého století, v době, kdy vrcholily obavy z ozáření při lékařském zobrazování. Tento zobrazovací systém využívá k pořizování snímků vnitřních tělesných struktur přirozené magnetické pole. Ačkoli zpočátku měla magnetická rezonance omezené diagnostické využití, zdokonalení vybavení jí umožnilo stát se zobrazovací metodou volby pro měkké tkáně a cévní struktury. Novější přístroje MRI jsou kompaktní a otevřené přístroje, které již u pacientů nevyvolávají pocit klaustrofobie.

Ultrasonografie je další zobrazovací metodou, která nevyužívá záření. Využívá odražené zvukové vlny k vykreslení obrazu vnitřních orgánů. Hlavní výhodou ultrazvuku je jeho přenosnost. Získal široké lékařské uplatnění, například pro vyšetření u lůžka, studium cévních struktur a v porodnictví pro posouzení zdravotního stavu plodu.

Další pokročilé lékařské zobrazovací techniky využívají sílu jaderných radioizotopů. Pozitronová emisní tomografie (PET) umožňuje vychytávat tělesnými tkáněmi radioaktivně značené molekuly, například glukózu. Ty jsou pak detekovány senzory a jejich rozložení napovídá o diagnóze. Zavedení kontrastních látek vedlo k zobrazování specifických míst, jako je CT angiografie. Radioaktivně značený materiál se vstříkne do krevního oběhu a cévní struktury lze snadno zobrazit. To pomáhá při identifikaci cévních anomálií a krvácení. Radioaktivně značené molekuly mohou být také vychytávány určitými tkáněmi, což pomáhá při zužování diagnózy. Například technecium-99 se používá při skenování kostí a jód-131 se používá ke studiu tkáně štítné žlázy. Často se kombinují dvě nebo více výše uvedených zobrazovacích technik, aby lékař získal přesnou představu o tom, co se v těle pacienta děje.

Jak lékařské zobrazovací technologie v průběhu let pokročily

Medicínské zobrazovací technologie v průběhu let pokročily mílovými kroky. Neomezilo se to pouze na modality, jejichž prostřednictvím se snímky pořizují. Stále větší důraz byl kladen na následné zpracování a nové pokročilejší způsoby sdílení a ukládání lékařských snímků. Jde o to, vytěžit ze stávajících technologií co největší užitek a rozšířit jej mezi co největší počet lidí.

V oblasti diagnostického lékařského zobrazování mohou nyní lékaři manipulovat se snímky, aby získali větší přehled a informace ze stejného souboru dat.

Pokroky v ukládání a vyhledávání obrazových dat

S různými typy dnes používaných zobrazovacích zařízení a jedinečnými daty, která produkují, je integrace a snadná spolupráce pro zdravotnické ústavy a koncové uživatele nesmírně důležitá. Téměř všechny typy snímků jsou dnes pořizovány digitálně a skládají se z obrovských datových souborů. Významným pokrokem v tomto ohledu bylo zavedení systému PACS (Picture Archiving and Communications System). Jedná se o platformu, která umožňuje integrované ukládání a prohlížení lékařských snímků z různých zařízení a systémů. Na serveru PACS se snímky ukládají především ve formátu DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine).

DICOM je standard vyvinutý American College of Radiologists. Všechny snímky, včetně CT, MRI, ultrazvuku a PET, mají být ukládány, vyhledávány a sdíleny pouze ve formátu DICOM. Formát DICOM obsahuje údaje o pacientovi vložené do snímku, aby se minimalizovaly diagnostické chyby. Na trhu je k dispozici řada aplikací pro prohlížení ve formátu DICOM a každá má jinou škálu funkcí, které lékařům pomáhají při diagnostice a plánování léčby.

Pokročilé nástroje pro lékařské zobrazování

Medicínská 3D zobrazovací technologie

Jednou z nevýhod stávajících lékařských zobrazovacích technik byly jejich dvourozměrné výsledky, zatímco tělesné tkáně a orgány jsou trojrozměrné. Pojetí struktury ve třech rozměrech vyžaduje, aby se lékaři dívali na řezy snímků pořízené z různých úhlů a poté rekonstruovali mentální obraz pro interpretaci. Tento proces je časově náročný a náchylný k chybám. 3D zobrazování je již dlouho cílem tvůrců pokročilého lékařského zobrazovacího softwaru a zařízení. Vykreslování 3D obrazu nyní nabízí několik aplikací DICOM. Obvykle je založeno na rekonstrukci 2D snímků. 3D rekonstrukce ušetří lékařům práci s procházením více řezů snímků a zúží zaměření na oblast zájmu. 3D zobrazování také umožňuje objemovou analýzu, která je mimořádně užitečným nástrojem při dosahování klinické diagnózy.

Další odnoží 3D rekonstrukce je multiplanární rekonstrukce (MPR). MPR je proces získávání nových řezů snímků z rekonstruovaného 3D modelu. Nové řezy jsou v jiných rovinách než u původně získaných řezů. To se stává užitečným zejména při sledování průběhu velkých struktur, jako je například aorta.

Intenzitní projekce

Software pro zobrazování má dnes mnoho funkcí, které pomáhají zdravotníkům podrobně studovat oblast jejich zájmu. Jednou z takových funkcí je projekce intenzity. Kliničtí lékaři si mohou zvolit úpravu obrazu rekonstruované oblasti tak, že zobrazí pouze maximální nebo minimální hodnoty TK. Tyto projekce se nazývají projekce maximální, respektive minimální intenzity (MIP a MINIP). Zvyšují kontrast mezi oblastí zájmu a okolními normálními tkáněmi.

Skutečné 3D zobrazení

Technologie 3D rekonstrukce stále není tak přesná, jak bychom si přáli, a někteří lékaři raději procházejí více 2D řezů, aby se vyhnuli chybám. Zajímavým vývojem v této oblasti je „skutečné“ 3D zobrazování. Tento inovativní zobrazovací systém umožňuje lékařům prohlížet si virtuální repliku orgánu nebo tělesné struktury a pracovat s ní. Obraz se zobrazuje ve formě hologramu a lékaři mohou virtuálně otáčet strukturou, řezat průřezy a identifikovat důležité anatomické orientační body. Takový nástroj by se v budoucnu mohl stát nepostradatelným při plánování operací.

Slučování obrazů

V mnoha aplikacích DICOM je k dispozici pokročilý nástroj lékařského zobrazování zvaný slučování obrazů. Umožňuje sloučit dvě nebo více sad obrazových dat do jediného souboru. Lze tak kombinovat výhody různých zobrazovacích modalit. Nejčastějšími a nejužitečnějšími technikami fúze obrazu jsou fúze obrazu PET/CT a PET/MR, které kombinují výhody PET skenu, CT skenu a MRI. PET pomáhá identifikovat a lokalizovat oblast zájmu (obvykle maligní nebo zanícenou oblast). CT poskytuje vynikající anatomické detaily rozsahu léze i rovin postižené tkáně. MRI pomáhá dosáhnout rozlišení měkkých tkání. Při vzájemné kombinaci dochází k pozoruhodnému zvýšení citlivosti a specifičnosti diagnostických zobrazovacích vyšetření.

Zobrazování v reálném čase

Tradičně se vždy předpokládalo, že mezi okamžikem pořízení obrazu a jeho interpretací bude existovat „prodleva“. Toto zpoždění vychází z doby, která je nutná ke zpracování a přípravě snímku, jeho předložení radiologovi a poté k tomu, aby si radiolog prohlédl jednotlivé části snímku a použil své znalosti k jeho interpretaci. Toto zpoždění může významně ovlivnit klinické výsledky, zejména v naléhavých situacích, jako je například trauma, kde čas hraje zásadní roli.

Dnes mnoho zobrazovacích systémů nabízí výsledky v „reálném čase“, což znamená, že zpoždění mezi pořízením snímku a jeho interpretací je buď minimální, nebo žádné. Kliničtí lékaři si mohou snímky prohlížet na obrazovce ještě v době, kdy je pacient na zobrazovací jednotce. To nejenže zkracuje prodlevu, ale má to i další výhodu v podobě zobrazení tělesných systémů při práci v reálném čase a tím i posouzení jejich funkční integrity. Tímto způsobem lze například vyhodnotit polykací funkci jícnu z hlediska možných příčin dysfagie. Podobně lze pomocí ultrazvuku v reálném čase sledovat pohyby plodu. Síla zobrazování v reálném čase umožňuje chirurgům činit intraoperační rozhodnutí.

Náhled do budoucnosti lékařských zobrazovacích technologií

Umělá inteligence

Umělá inteligence (AI) označuje schopnost strojů simulovat lidskou inteligenci. Týká se to především kognitivních funkcí, jako je učení a řešení problémů. V kontextu lékařského zobrazování lze umělou inteligenci vycvičit k odhalování anomálií v lidské tkáni – tím napomáhá jak při diagnostice nemocí, tak při sledování jejich léčby. Existují tři způsoby, jak může AI pomáhat radiologům. Umělá inteligence dokáže nadlidskou rychlostí procházet obrovské soubory dat se snímky a informacemi o pacientech. To může urychlit pracovní postupy. Za druhé lze umělou inteligenci vycvičit k odhalování anomálií, které jsou příliš malé na to, aby je bylo možné rozeznat pouhým okem. To může zlepšit přesnost diagnostiky. Za třetí, umělou inteligenci lze použít k načtení předchozích snímků z elektronických lékařských záznamů (EMR) pacienta a jejich následnému porovnání s výsledky nejnovějších snímků pacienta. Další aspekty pacientovy EMR, jako je například veškerá relevantní anamnéza, lze také načíst a použít k usnadnění diagnózy.

Několik společností bylo úspěšných v začlenění AI do zobrazovacích systémů, ale žádná z nich zatím není k dispozici pro komerční použití. Jedním z příkladů lékařského zobrazovacího softwaru integrovaného do AI je software Viz, který zlepšuje detekci i dobu do zahájení léčby u pacientů s obstrukcemi velkých cév (LVO). Tento software je schopen prověřit více snímků v několika nemocničních databázích na přítomnost LVO. Pokud je LVO zjištěna, software dokáže upozornit specialistu na cévní mozkové příhody i lékaře primární péče pacienta, aby byla zajištěna rychlá léčba pacienta. U časově omezeného onemocnění, jako je cévní mozková příhoda, to má za následek výrazné zlepšení výsledků a snížení nákladové zátěže systému zdravotní péče.

Cloudové aplikace

Jak rychlý vývoj zobrazovacích technologií, tak všudypřítomné používání lékařských snímků ve zdravotnictví vedly k naléhavé potřebě najít inovativní způsoby ukládání a sdílení lékařských zobrazovacích dat. V této souvislosti se cloudová technologie stala jedním z hlavních určujících faktorů budoucnosti lékařských zobrazovacích technologií. Cloudová technologie umožňuje ukládání a sdílení dat nezávisle na geografické poloze pomocí internetu. Cloudové aplikace pro lékařské zobrazování usnadňují ukládání a vyhledávání obrazových souborů ve formátu DICOM. Zvyšují efektivitu a snižují náklady. Zdravotníci mohou spolupracovat na lékařských zobrazovacích datech z celého světa. Konečným výsledkem jsou lepší zdravotní výsledky pro pacienty.

Cloudové aplikace také zlepšují proces „blockchain“. Zjednodušeně řečeno, „blockchain“ je přidání nového digitálního záznamu ke starému, stejně jako přidání nového článku do stávajícího fyzického řetězce. Snímky dostupné v cloudu lze přidat do blockchainu, který pak zpřístupní lékařské informace o pacientovi kterémukoli lékaři kdekoli na světě.

PostDICOM – na špičce lékařských zobrazovacích technologií

PostDICOM kombinuje to nejlepší z nejnovějších lékařských zobrazovacích technologií. Je to jedna z mála cloudových aplikací pro prohlížení DICOM. Soubory DICOM uložené na cloudovém serveru PACS jsou zabezpečeny šifrováním SSL. PostDICOM obsahuje lékařskou 3D zobrazovací technologii a nabízí pokročilé funkce pro manipulaci s obrazem, včetně multiplanární rekonstrukce, projekce intenzity (maximum, průměr a minimum) a slučování obrazů. Pomocí aplikace lze také ukládat a prohlížet klinické dokumenty. Je kompatibilní se všemi hlavními operačními systémy (Windows, Mac OS, Linus) a lze k ní přistupovat z notebooků, tabletů a chytrých telefonů. A co je nejlepší, pro základní uživatele je zcela zdarma a k bezplatnému používání je k dispozici 50 GB prostoru v cloudovém úložišti.

.