La tecnologia di imaging medico oggi e dove è diretta

Quando si sente il termine ‘imaging medico’, la prima immagine che viene in mente è quella di una radiografia, o una radiografia come è più comunemente conosciuta. Mentre le radiografie sono il più antico e ancora il metodo più frequentemente usato per l’imaging medico, c’è molto di più in questo intrigante e innovativo campo della scienza di oggi. In questo articolo, cercheremo di rivedere lo stato attuale delle cose e gli ultimi progressi nella tecnologia dell’imaging medico, nonché di delineare le aree in cui sono previste importanti scoperte in un futuro non troppo lontano.

Il termine ‘tecnologia di imaging medico’ ha una definizione ampia e comprende qualsiasi tecnica che aiuta i professionisti medici a visualizzare l’interno del corpo o aree che non sono visibili a occhio nudo. La visualizzazione di queste strutture può aiutare nella diagnosi della malattia, nella pianificazione del trattamento, nell’esecuzione del trattamento, ad esempio attraverso un intervento guidato dall’immagine, e nel monitoraggio e nella sorveglianza.

La vasta portata dell’imaging diagnostico medico – cosa comprende

Oggi l’imaging medico è parte integrante della diagnosi e della gestione delle malattie. La prima forma di imaging medico diagnostico fu l’unità a raggi X, introdotta da Roentgen nel 1895. Da allora, l’imaging radiografico ha fatto molta strada, e i tradizionali raggi X sono stati sostituiti rapidamente dalla tomografia computerizzata (CT), che combina la potenza dell’elaborazione del computer con l’imaging a raggi X. Gli scanner CT prendono immagini in tre piani diversi. La tecnologia CT stessa ha subito un perfezionamento nel corso degli anni. Lo spessore delle fette di immagine è stato ridotto ed è arrivata la CT a spirale che riduce drasticamente il tempo di acquisizione delle immagini.

La risonanza magnetica (MRI) è emersa alla fine del ventesimo secolo, in un momento in cui le preoccupazioni sull’esposizione alle radiazioni durante l’imaging medico erano al massimo. Questo sistema di imaging utilizza campi magnetici naturali per acquisire immagini delle strutture interne del corpo. Anche se inizialmente la risonanza magnetica aveva un uso diagnostico limitato, i miglioramenti nelle attrezzature hanno permesso di diventare la modalità di imaging di scelta per i tessuti molli e le strutture vascolari. Le più recenti macchine MRI sono dispositivi compatti e aperti che non fanno più sentire i pazienti claustrofobici.

L’ultrasonografia è un’altra modalità di imaging che non impiega radiazioni. Utilizza onde sonore riflesse per dipingere un’immagine degli organi interni. Un grande vantaggio degli ultrasuoni è la loro portabilità. Ha guadagnato un’applicazione medica diffusa come per gli esami al letto del paziente, studiando le strutture vascolari, e in ostetricia per valutare la salute del feto.

Altre tecniche avanzate di imaging medico hanno sfruttato il potere dei radioisotopi nucleari. La tomografia a emissione di positroni (PET) permette alle molecole radiomarcate, come il glucosio, di essere assorbite dai tessuti del corpo. Sono poi rilevate da sensori e la loro distribuzione fornisce indizi per la diagnosi. L’introduzione di mezzi di contrasto ha portato all’imaging sito-specifico come l’angiografia CT. Il materiale radiomarcato viene iniettato nel flusso sanguigno e le strutture vascolari possono essere facilmente visualizzate. Questo aiuta a identificare le anomalie vascolari e le emorragie. Le molecole radiomarcate possono anche essere assorbite da certi tessuti, il che aiuta a restringere una diagnosi. Per esempio, il tecnezio-99 è usato nella scansione delle ossa e lo iodio-131 è usato per studiare il tessuto tiroideo. Spesso due o più delle tecniche di imaging di cui sopra sono combinate per dare al medico un’idea precisa di ciò che sta succedendo nel corpo del paziente.

Come la tecnologia di imaging medico è progredita negli anni

La tecnologia di imaging medico è progredita a passi da gigante negli anni. Questo non si è limitato alle modalità attraverso le quali vengono acquisite le immagini. C’è stata un’enfasi sempre maggiore sulla post-elaborazione e sui nuovi modi più avanzati di condividere e memorizzare le immagini mediche. L’idea qui è di estrarre il massimo beneficio dalle tecnologie esistenti e diffonderlo al maggior numero di persone possibile.

Nel regno dell’imaging medico diagnostico, i medici possono ora manipolare le immagini per ottenere maggiori intuizioni e informazioni dallo stesso set di dati.

Avanzate nella memorizzazione e nel recupero dei dati di imaging

Con i diversi tipi di dispositivi di imaging impiegati oggi e i dati unici che producono, l’integrazione e la facilità di collaborazione sono di fondamentale interesse per gli istituti sanitari e gli utenti finali. Quasi tutti i tipi di immagini oggi sono acquisiti digitalmente e consistono in enormi file di dati. Uno sviluppo importante a questo proposito è stata l’introduzione del PACS (Picture Archiving and Communications System). Si tratta di una piattaforma che permette l’archiviazione integrata e la visualizzazione di immagini mediche da diversi dispositivi e sistemi. Nel server PACS, le immagini sono memorizzate principalmente nel formato DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine).

DICOM è uno standard sviluppato dall’American College of Radiologists. Tutte le immagini, comprese le scansioni CT, MRI, ultrasuoni e PET devono essere memorizzate, recuperate e condivise solo nel formato DICOM. Il formato DICOM ha i dettagli del paziente incorporati nell’immagine per minimizzare gli errori diagnostici. Un certo numero di applicazioni di visualizzazione DICOM sono disponibili sul mercato, e ciascuna ha una diversa serie di caratteristiche che aiutano i medici nella diagnosi e nella pianificazione del trattamento.

Strumenti avanzati di imaging medico

Tecnologia di imaging medico 3D

Uno svantaggio delle tecniche di imaging medico esistenti è stato il loro risultato bidimensionale mentre i tessuti e gli organi del corpo sono tridimensionali. Concepire una struttura in tre dimensioni richiede ai medici di guardare fette di immagine prese da diverse angolazioni e poi ricostruire un quadro mentale per l’interpretazione. Questo è un processo che richiede tempo ed è soggetto a errori. L’imaging 3D è stato a lungo un obiettivo per i produttori di software e dispositivi avanzati di imaging medico. Il rendering delle immagini 3D è ora offerto da diverse applicazioni DICOM. Di solito si basa sulla ricostruzione di immagini 2D. La ricostruzione 3D risparmia ai medici la fatica di passare attraverso più immagini in sezione e restringe l’attenzione all’area di interesse. L’imaging 3D permette anche l’analisi volumetrica, che è uno strumento estremamente utile quando si raggiunge una diagnosi clinica.

Un’altra derivazione della ricostruzione 3D è la ricostruzione multiplanare (MPR). MPR è il processo di ottenere nuove fette di immagini dal modello ricostruito in 3D. Le nuove fette sono in piani diversi da quelli delle fette originariamente acquisite. Questo diventa particolarmente utile quando si segue il corso di strutture importanti come l’aorta.

Proiezioni di intensità

I software di imaging oggi hanno molteplici caratteristiche per aiutare i professionisti sanitari a studiare la loro regione di interesse in dettaglio. Una di queste caratteristiche è la proiezione dell’intensità. I medici possono scegliere di modificare l’immagine di un’area ricostruita visualizzando solo i valori massimi o minimi della TAC. Queste sono chiamate proiezioni di intensità massima e minima, rispettivamente (MIP e MINIP). Aumentano il contrasto tra l’area di interesse e i tessuti normali circostanti.

True 3D Imaging

La tecnologia di ricostruzione 3D non è ancora precisa come vorremmo, e alcuni medici preferiscono passare attraverso più sezioni 2D per evitare errori. Uno sviluppo interessante in questo settore è l’imaging 3D ‘vero’. Questo innovativo sistema di imaging permette ai medici di visualizzare e interagire con una replica virtuale di un organo o di una struttura del corpo. L’immagine appare sotto forma di ologramma, e i medici possono virtualmente ruotare la struttura, tagliare sezioni trasversali e identificare punti di riferimento anatomici vitali. Un tale strumento potrebbe diventare indispensabile per pianificare gli interventi chirurgici in futuro.

Fusione di immagini

Un avanzato strumento di imaging medico chiamato fusione di immagini è disponibile in molte applicazioni DICOM. Permette la fusione di due o più set di dati di imaging in un unico file. Questo può combinare i vantaggi di diverse modalità di imaging. Le tecniche di fusione di immagini più frequenti e utili sono la fusione di immagini PET/CT e PET/MR, che combinano i vantaggi della scansione PET, della scansione CT e della MRI. La PET aiuta a identificare e localizzare l’area di interesse (di solito un’area maligna o infiammata). La TAC fornisce un eccellente dettaglio anatomico dell’estensione della lesione e dei piani dei tessuti coinvolti. La RM aiuta a raggiungere la risoluzione dei tessuti molli. Se combinati insieme, c’è un notevole aumento della sensibilità e della specificità delle indagini di diagnostica per immagini.

Imaging in tempo reale

Tradizionalmente, si è sempre capito che ci sarebbe stato un “ritardo” tra il momento in cui l’immagine viene acquisita e quando viene interpretata. Il ritardo deriva dal tempo necessario per elaborare e preparare l’immagine, presentarla al radiologo, e poi per il radiologo visualizzare ogni sezione dell’immagine e applicare le proprie conoscenze per interpretarla. Questo ritardo può avere un impatto significativo sui risultati clinici, specialmente in situazioni di emergenza come i traumi, dove il tempo è fondamentale.

Oggi, molti sistemi di imaging offrono risultati in ‘tempo reale’, il che significa che il ritardo tra l’acquisizione dell’immagine e l’interpretazione è minimo o nullo. I medici possono visualizzare le immagini su uno schermo mentre il paziente è ancora nell’unità di imaging. Questo non solo riduce il ritardo, ma ha l’ulteriore vantaggio di vedere i sistemi corporei al lavoro in tempo reale e quindi valutare la loro integrità funzionale. Per esempio, la funzione di deglutizione dell’esofago può essere valutata in questo modo per possibili cause di disfagia. Allo stesso modo, i movimenti fetali possono essere visti in tempo reale con gli ultrasuoni. Il potere dell’imaging in tempo reale rende possibile ai chirurghi di prendere decisioni intraoperatorie.

Uno sguardo al futuro della tecnologia di imaging medico

Intelligenza artificiale

L’intelligenza artificiale (AI) si riferisce alla capacità delle macchine di simulare l’intelligenza umana. Questo si applica principalmente alle funzioni cognitive, come l’apprendimento e la risoluzione dei problemi. Nel contesto dell’imaging medico, l’IA può essere addestrata a individuare anomalie nei tessuti umani, aiutando così sia la diagnosi delle malattie che il monitoraggio del loro trattamento. Ci sono tre modi in cui l’IA può assistere i radiologi. L’IA può setacciare enormi serie di dati di immagini e informazioni sui pazienti a velocità sovrumane. Questo può accelerare i flussi di lavoro. In secondo luogo, l’IA può essere addestrata a rilevare anomalie che sono troppo piccole per essere individuate a occhio nudo. Questo può migliorare l’accuratezza diagnostica. In terzo luogo, l’IA può essere utilizzata per recuperare le scansioni di imaging precedenti dalla cartella clinica elettronica (EMR) di un paziente, e poi confrontarle con i risultati dell’ultima scansione del paziente. Anche altri aspetti dell’EMR del paziente, come la storia medica pertinente, possono essere recuperati e utilizzati per facilitare la diagnosi.

Diverse aziende hanno avuto successo nell’incorporare l’AI nei sistemi di imaging, ma nessuna di esse è ancora disponibile per uso commerciale. Un esempio di software di imaging medico integrato con l’intelligenza artificiale è Viz, che migliora sia il rilevamento che il tempo di trattamento nei pazienti con ostruzioni dei grandi vasi (LVO). Il software è in grado di vagliare più immagini in diversi database ospedalieri per le LVO. Se viene rilevato un LVO, il software può allertare sia lo specialista di ictus che il medico di base del paziente per garantire che il paziente riceva un trattamento tempestivo. Per una malattia legata al tempo come l’ictus, questo ha l’effetto di migliorare notevolmente i risultati e ridurre l’onere dei costi sul sistema sanitario.

Applicazioni basate sul cloud

Sia il rapido progresso della tecnologia di imaging che l’uso onnipresente di immagini mediche nella sanità hanno portato all’urgenza di trovare modi innovativi per archiviare e condividere dati di imaging medico. In questo contesto, la tecnologia cloud è emersa come uno dei principali fattori determinanti per il futuro della tecnologia di imaging medico. La tecnologia cloud permette l’archiviazione e la condivisione dei dati indipendentemente dalla posizione geografica con l’aiuto di Internet. Le applicazioni di imaging medico basate sul cloud facilitano l’archiviazione e il recupero dei file di imaging nel formato DICOM. Aumentano l’efficienza e diminuiscono i costi. Gli operatori sanitari possono collaborare sui dati di imaging medico da tutto il mondo. Il risultato finale è una migliore salute per i pazienti.

Le applicazioni basate sul cloud migliorano anche il processo della ‘blockchain’. Una ‘blockchain’, in termini semplici, è l’aggiunta di un nuovo record digitale a uno vecchio, proprio come l’aggiunta di un nuovo anello a una catena fisica esistente. Le immagini disponibili sul cloud possono essere aggiunte a una blockchain, che poi rende le informazioni mediche del paziente accessibili a qualsiasi medico in tutto il mondo.

PostDICOM – All’avanguardia della tecnologia di imaging medico

PostDICOM combina il meglio delle ultime tecnologie di imaging medico. È una delle poche applicazioni di visualizzazione DICOM basate sul cloud. I file DICOM memorizzati sul server PACS cloud sono protetti con crittografia SSL. PostDICOM incorpora la tecnologia di imaging medico 3D e offre funzioni avanzate di manipolazione delle immagini, compresa la ricostruzione multiplanare, la proiezione dell’intensità (massima, media e minima) e la fusione delle immagini. I documenti clinici possono anche essere memorizzati e visualizzati con l’applicazione. È compatibile con tutti i principali sistemi operativi (Windows, Mac OS, Linus), e vi si può accedere da computer portatili, tablet e smartphone. La cosa migliore è che, per gli utenti di base, è assolutamente gratuito, e l’uso gratuito viene fornito con 50 GB di spazio di archiviazione cloud.