Az orvosi képalkotó technológia napjainkban és merre tart

Az “orvosi képalkotás” kifejezés hallatán az első kép, ami eszünkbe jut, az a röntgenfelvétel, vagy közismertebb nevén a röntgenfelvétel. Bár a röntgenfelvétel a legrégebbi és még mindig a leggyakrabban alkalmazott orvosi képalkotási módszer, ma már sokkal többről van szó ezen az érdekes és innovatív tudományterületen. Ebben a cikkben megpróbáljuk áttekinteni az orvosi képalkotó technológia jelenlegi helyzetét és legújabb fejlesztéseit, valamint körülhatárolni azokat a területeket, ahol a nem túl távoli jövőben jelentős áttörések várhatóak.

Az “orvosi képalkotó technológia” kifejezés tágan értelmezhető, és magában foglal minden olyan technikát, amely segít az egészségügyi szakembereknek a test belsejének vagy a szabad szemmel nem látható területek megtekintésében. Ezeknek a struktúráknak a láthatóvá tétele segítheti a betegségek diagnózisát, a kezelés tervezését, a kezelés végrehajtását – például képvezérelt beavatkozással -, valamint a megfigyelést és felügyeletet.

Az orvosi képalkotó diagnosztika széles skálája – mit foglal magában

Az orvosi képalkotás ma már szerves részét képezi a betegségek diagnózisának és kezelésének. Az orvosi képalkotó diagnosztika legkorábbi formája a röntgenkészülék volt, amelyet Röntgen 1895-ben vezetett be. Azóta a röntgenképalkotás nagy utat tett meg, és a hagyományos röntgensugarakat gyorsan felváltja a komputertomográfia (CT), amely egyesíti a számítógépes feldolgozás és a röntgenképalkotás teljesítményét. A CT-berendezések három különböző síkban készítenek felvételeket. Maga a CT-technológia az évek során finomításon ment keresztül. Csökkent a képszeletek vastagsága, és megjelent a spirál-CT, amely drámaian csökkenti a képfelvételi időt.

A mágneses rezonanciás képalkotás (MRI) a huszadik század végén jelent meg, amikor az orvosi képalkotás során a sugárterheléssel kapcsolatos aggodalmak a tetőfokára hágtak. Ez a képalkotó rendszer természetes mágneses mezők segítségével készít képeket a test belső struktúráiról. Bár kezdetben az MRI korlátozott diagnosztikai célokra volt alkalmas, a berendezések fejlesztése lehetővé tette, hogy a lágyszövetek és az érrendszeri struktúrák képalkotó módszere legyen. Az újabb MRI-készülékek kompakt és nyitott készülékek, amelyek már nem keltik a betegek klausztrofóbiáját.

Az ultrahangvizsgálat egy másik képalkotó mód, amely nem alkalmaz sugárzást. Visszavert hanghullámok segítségével fest képet a belső szervekről. Az ultrahang nagy előnye a hordozhatóság. Széles körű orvosi alkalmazást nyert, például ágy melletti vizsgálatokra, az érrendszeri struktúrák tanulmányozására és a szülészetben a magzat egészségének felmérésére.

A többi fejlett orvosi képalkotó eljárás a nukleáris radioizotópok erejét használta fel. A pozitronemissziós tomográfia (PET) lehetővé teszi, hogy radioaktívan megjelölt molekulákat, például glükózt, felvegyenek a testszövetek. Ezeket aztán szenzorok érzékelik, és eloszlásuk alapján következtetni lehet a diagnózisra. A kontrasztanyagok bevezetése helyspecifikus képalkotáshoz vezetett, mint például a CT-angiográfia. A radioaktívan jelölt anyagot a véráramba fecskendezik, és az érrendszeri struktúrák könnyen láthatóvá válnak. Ez segít az érrendszeri rendellenességek és vérzések azonosításában. A radioaktívan jelölt molekulákat bizonyos szövetek is felvehetik, ami segít a diagnózis leszűkítésében. A technécium-99-et például a csontok szkennelésénél, a jód-131-et pedig a pajzsmirigyszövet vizsgálatánál használják. Gyakran a fenti képalkotó eljárások közül kettőt vagy többet kombinálnak, hogy az orvos pontos képet kapjon arról, mi történik a beteg szervezetében.

Hogyan fejlődött az orvosi képalkotó technológia az évek során

Az orvosi képalkotó technológia az évek során ugrásszerűen fejlődött. Ez nem korlátozódott a képalkotás módozataira. Egyre nagyobb hangsúlyt kapott az utófeldolgozás és az orvosi képek megosztásának és tárolásának újabb, fejlettebb módjai. Ennek lényege, hogy a meglévő technológiákból a lehető legtöbb hasznot hozzuk ki, és a lehető legtöbb emberhez juttassuk el.

A diagnosztikai orvosi képalkotás területén a klinikusok ma már manipulálhatják a képeket, hogy nagyobb betekintést és információt nyerjenek ugyanabból az adathalmazból.

Előrelépések a képalkotó adatok tárolásában és visszakeresésében

A napjainkban alkalmazott különböző típusú képalkotó eszközök és az általuk előállított egyedi adatok miatt az egészségügyi intézmények és a végfelhasználók számára kiemelkedően fontos az integráció és a könnyű együttműködés. Napjainkban szinte minden típusú képet digitálisan vesznek fel, és hatalmas adatfájlokból állnak. E tekintetben jelentős előrelépés volt a PACS (Picture Archiving and Communications System) bevezetése. Ez egy olyan platform, amely lehetővé teszi a különböző eszközökről és rendszerekből származó orvosi képek integrált tárolását és megtekintését. A PACS szerveren a képeket főként a DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) formátumban tárolják.

A DICOM az Amerikai Radiológusok Kollégiuma által kifejlesztett szabvány. Minden képet, beleértve a CT-, MRI-, ultrahang- és PET-felvételeket is, kizárólag DICOM formátumban kell tárolni, visszakeresni és megosztani. A DICOM formátum a diagnosztikai hibák minimalizálása érdekében a beteg adatait a képbe ágyazva tartalmazza. A piacon számos DICOM-megjelenítő alkalmazás érhető el, és mindegyik különböző funkciókkal rendelkezik, amelyek segítik a klinikusokat a diagnózis felállításában és a kezelés tervezésében.

Korszerű orvosi képalkotó eszközök

Az orvosi 3D képalkotási technológia

A meglévő orvosi képalkotási technikák egyik hátránya, hogy kétdimenziós eredményeket adnak, miközben a testszövetek és szervek háromdimenziósak. Egy struktúra három dimenzióban való elképzelése megköveteli, hogy a klinikusok különböző szögekből vett képszeleteket nézzenek meg, majd az értelmezéshez rekonstruáljanak egy mentális képet. Ez időigényes és hibalehetőségekkel teli folyamat. A 3D-s képalkotás már régóta a fejlett orvosi képalkotó szoftverek és eszközök gyártóinak célja. A 3D-s képmegjelenítést ma már számos DICOM-alkalmazás kínálja. Ez általában 2D-s képek rekonstrukcióján alapul. A 3D rekonstrukció megkíméli a klinikusokat a több szelvénykép átnézésétől, és a fókuszt az érdekes területre szűkíti. A 3D képalkotás lehetővé teszi a volumetrikus elemzést is, ami rendkívül hasznos eszköz a klinikai diagnózis felállításához.

A 3D rekonstrukció másik ága a multiplanáris rekonstrukció (MPR). Az MPR az a folyamat, amelynek során a 3D rekonstruált modellből új képszeleteket nyerünk. Az új szeletek más síkokban vannak, mint az eredetileg felvett szeletek. Ez különösen akkor válik hasznossá, amikor nagyobb struktúrák, például az aorta lefolyását követjük nyomon.

Intenzitás vetületek

A képalkotó szoftverek ma már számos olyan funkcióval rendelkeznek, amelyek segítségével az egészségügyi szakemberek részletesen tanulmányozhatják az őket érdeklő régiót. Az egyik ilyen funkció az intenzitásvetítés. A klinikusok választhatnak, hogy a rekonstruált terület képét úgy szerkesztik, hogy csak a maximális vagy minimális CT-értékeket jelenítik meg. Ezeket nevezzük maximális és minimális intenzitás vetületnek (MIP és MINIP). Ezek növelik a kontrasztot a vizsgált terület és a környező normális szövetek között.

A valódi 3D képalkotás

A 3D rekonstrukciós technológia még mindig nem olyan pontos, mint amilyennek szeretnénk, és egyes orvosok a hibák elkerülése érdekében inkább több 2D szelvényt vesznek át. Érdekes fejlesztés ezen a területen a “valódi” 3D képalkotás. Ez az innovatív képalkotó rendszer lehetővé teszi a klinikusok számára, hogy megtekintsék egy szerv vagy testszerkezet virtuális másolatát, és interakcióba lépjenek vele. A kép hologram formájában jelenik meg, és a klinikusok virtuálisan forgathatják a struktúrát, keresztmetszeteket vághatnak, és azonosíthatják a létfontosságú anatómiai tájékozódási pontokat. Egy ilyen eszköz a jövőben nélkülözhetetlenné válhat a műtétek tervezésénél.

Képfúzió

A képfúziónak nevezett fejlett orvosi képalkotó eszköz számos DICOM-alkalmazásban elérhető. Ez lehetővé teszi két vagy több képalkotó adatkészlet egyetlen fájlba történő összevonását. Ez egyesítheti a különböző képalkotási módok előnyeit. A leggyakoribb és leghasznosabb képfúziós technikák a PET/CT és a PET/MR képfúzió, amelyek egyesítik a PET-vizsgálat, a CT-vizsgálat és az MRI előnyeit. A PET segít az érdeklődésre számot tartó terület (általában rosszindulatú vagy gyulladt terület) azonosításában és lokalizálásában. A CT kiváló anatómiai részletességgel mutatja be az elváltozás kiterjedését, valamint az érintett szöveti síkokat. Az MRI segít a lágyrészek felbontásának elérésében. Ha ezeket együttesen alkalmazzák, a képalkotó diagnosztikai vizsgálatok érzékenysége és specificitása jelentősen megnő.

A valós idejű képalkotás

Tradicionálisan mindig is úgy tekintették, hogy a kép felvétele és értelmezése között “késedelem” van. A késleltetés abból az időből adódik, amely a kép feldolgozásához és előkészítéséhez, a radiológusnak való bemutatásához, majd a radiológusnak a kép egyes részeinek megtekintéséhez és a kép értelmezéséhez szükséges ismereteinek alkalmazásához szükséges. Ez a késleltetés jelentősen befolyásolhatja a klinikai eredményeket, különösen sürgősségi helyzetekben, például trauma esetén, ahol az idő létfontosságú.

Ma számos képalkotó rendszer “valós idejű” eredményeket kínál, ami azt jelenti, hogy a képfelvétel és az értelmezés közötti késleltetés minimális, vagy egyáltalán nincs. A klinikusok már akkor megtekinthetik a képeket a képernyőn, amikor a beteg még a képalkotó egységben van. Ez nemcsak a késleltetést csökkenti, hanem azzal a további előnnyel is jár, hogy a testrendszerek működését valós időben láthatja, és így értékelheti azok funkcionális épségét. Például a nyelőcső nyelési funkciója így értékelhető a nyelési zavar lehetséges okai szempontjából. Hasonlóképpen, a magzati mozgások valós időben láthatók ultrahanggal. A valós idejű képalkotás ereje lehetővé teszi a sebészek számára, hogy intraoperatívan hozzanak döntéseket.

Egy pillantás az orvosi képalkotó technológia jövőjébe

Mesterséges intelligencia

A mesterséges intelligencia (AI) a gépek azon képességére utal, hogy szimulálják az emberi intelligenciát. Ez főként az olyan kognitív funkciókra vonatkozik, mint a tanulás és a problémamegoldás. Az orvosi képalkotás kontextusában a mesterséges intelligencia betanítható az emberi szövetekben található rendellenességek felismerésére, ezáltal segítve a betegségek diagnosztizálását és kezelésük nyomon követését. A mesterséges intelligencia háromféleképpen segítheti a radiológusokat. A mesterséges intelligencia emberfeletti sebességgel képes átvizsgálni a képek és beteginformációk hatalmas adathalmazait. Ez felgyorsíthatja a munkafolyamatokat. Másodszor, a mesterséges intelligenciát be lehet tanítani olyan rendellenességek észlelésére, amelyek túl kicsik ahhoz, hogy szabad szemmel észrevehetők legyenek. Ez javíthatja a diagnosztikai pontosságot. Harmadszor, a mesterséges intelligencia felhasználható korábbi képalkotó felvételek visszakeresésére a beteg elektronikus orvosi nyilvántartásából (EMR), majd ezek összehasonlítására a beteg legutóbbi felvételének eredményeivel. A páciens EMR-jének más aspektusai, mint például a vonatkozó kórtörténet, szintén lekérdezhetők és felhasználhatók a diagnózis megkönnyítésére.

Már több vállalat is sikeresen beépítette az AI-t a képalkotó rendszerekbe, de egyelőre egyik sem elérhető kereskedelmi használatra. A mesterséges intelligenciával integrált orvosi képalkotó szoftverek egyik példája a Viz, amely javítja a nagy érelzáródásokban (LVO) szenvedő betegek felismerését és a kezeléshez szükséges időt. A szoftver képes több kórházi adatbázisban több képet is átvizsgálni LVO-k szempontjából. Ha LVO-t észlel, a szoftver képes figyelmeztetni mind a stroke-specialistát, mind a beteg háziorvosát, hogy a beteg azonnali kezelésben részesüljön. Egy olyan időhöz kötött betegség esetében, mint a stroke, ez jelentősen javítja az eredményeket és csökkenti az egészségügyi rendszer költségterheit.

felhőalapú alkalmazások

A képalkotó technológia gyors fejlődése és az orvosi képek mindenütt jelenlévő használata az egészségügyben azt eredményezte, hogy sürgősen innovatív módszereket kell találni az orvosi képalkotási adatok tárolására és megosztására. Ennek fényében a felhőtechnológia az orvosi képalkotó technológia jövőjének egyik vezető meghatározó tényezőjévé vált. A felhőtechnológia lehetővé teszi az adatok földrajzi helytől független tárolását és megosztását az internet segítségével. A felhőalapú orvosi képalkotó alkalmazások megkönnyítik a DICOM formátumú képalkotó fájlok tárolását és visszakeresését. Növelik a hatékonyságot és csökkentik a költségeket. Az egészségügyi szakemberek a világ minden tájáról együttműködhetnek az orvosi képalkotási adatokon. A végeredmény jobb egészségügyi eredmények a betegek számára.

A felhőalapú alkalmazások javítják a “blokklánc” folyamatát is. A “blokklánc”, leegyszerűsítve, egy új digitális nyilvántartás hozzáadása egy régihez, akárcsak egy új láncszem hozzáadása egy meglévő fizikai lánchoz. A felhőben elérhető képeket hozzá lehet adni egy blokklánchoz, ami aztán a beteg orvosi adatait a világ bármely pontján bármely orvos számára hozzáférhetővé teszi.”

PostDICOM – Az orvosi képalkotó technológia élvonalában

A PostDICOM egyesíti az orvosi képalkotó technológia legújabb vívmányait. Egyike azon kevés felhőalapú DICOM-megjelenítő alkalmazásoknak, amelyek léteznek. A felhőalapú PACS-kiszolgálón tárolt DICOM-fájlok SSL-titkosítással vannak biztosítva. A PostDICOM magában foglalja az orvosi 3D képalkotási technológiát, és fejlett képmanipulációs funkciókat kínál, beleértve a többsíkú rekonstrukciót, az intenzitás vetítést (maximum, átlag és minimum) és a képfúziót. Az alkalmazással klinikai dokumentumok is tárolhatók és megtekinthetők. Az alkalmazás kompatibilis az összes főbb operációs rendszerrel (Windows, Mac OS, Linus), és laptopokról, táblagépekről és okostelefonokról is elérhető. A legjobb, hogy alapfelhasználók számára teljesen ingyenes, és az ingyenes használathoz 50 GB felhő tárhely tartozik.