Medical Imaging Technology Today and Where it is Headed

Quando você ouve o termo ‘imagens médicas’, a primeira imagem que lhe vem à mente é a de uma radiografia, ou um raio-X, como é mais comumente conhecido. Embora as radiografias sejam o método de imagem médica mais antigo e ainda o mais frequentemente utilizado, há muito mais neste campo intrigante e inovador da ciência hoje em dia. Neste artigo, tentamos rever a situação atual e os últimos avanços na tecnologia de imagens médicas, bem como delinear áreas onde grandes avanços são previstos num futuro não muito distante.

O termo ‘tecnologia de imagens médicas’ tem uma definição ampla e engloba qualquer técnica que ajude os profissionais médicos a visualizar o interior do corpo ou áreas que não são visíveis a olho nu. A visualização dessas estruturas pode ajudar no diagnóstico de doenças, planejamento de tratamento, execução de tratamentos – como através de intervenção guiada por imagem, e monitoramento e vigilância.

O Vastoscópio de Diagnóstico por Imagem Médica – O que ela envolve

Hoje, a imagem médica é parte integrante do diagnóstico e gerenciamento de doenças. A primeira forma de diagnóstico por imagem médica foi a unidade de raios-X, introduzida pela Roentgen em 1895. Desde então, as imagens radiográficas percorreram um longo caminho, e as radiografias tradicionais estão sendo substituídas rapidamente pela tomografia computadorizada (TC), que combina o poder do processamento computadorizado com as imagens de raios-X. Os tomógrafos tiram imagens em três planos diferentes. A própria tecnologia de tomografia computorizada tem sido aperfeiçoada ao longo dos anos. A espessura das fatias de imagem foi reduzida e a TC em espiral chegou, o que reduz drasticamente o tempo de aquisição da imagem.

A ressonância magnética (RM) surgiu no final do século XX, numa época em que as preocupações com a exposição à radiação durante as imagens médicas estavam no auge. Este sistema de imagem utiliza campos magnéticos naturais para adquirir imagens de estruturas internas do corpo. Embora inicialmente a RM tivesse uso diagnóstico limitado, melhorias no equipamento permitiram que ela se tornasse a modalidade de imagem de escolha para tecidos moles e estruturas vasculares. Os aparelhos de RM mais recentes são dispositivos compactos e abertos que não fazem mais os pacientes se sentirem claustrofóbicos.

Ultrasonografia é outra modalidade de imagem que não emprega radiação. Ela usa ondas sonoras refletidas para pintar uma imagem dos órgãos internos. Uma grande vantagem da ultra-sonografia é a sua portabilidade. Ela ganhou ampla aplicação médica, como em exames de beira de leito, no estudo de estruturas vasculares e em obstetrícia para avaliação da saúde fetal.

Outras técnicas avançadas de imagem médica têm aproveitado o poder dos radioisótopos nucleares. A tomografia por emissão de pósitrons (PET) permite que moléculas marcadas com radiolimite, como a glicose, sejam absorvidas pelos tecidos do corpo. Elas são então detectadas por sensores e sua distribuição dá pistas para o diagnóstico. A introdução de meios de contraste levou a imagens específicas do local, como a angiografia por TC. O material radiomarcado é injectado na corrente sanguínea e as estruturas vasculares podem ser facilmente visualizadas. Isto ajuda na identificação de anomalias vasculares e hemorragias. Moléculas radiomarcadas também podem ser absorvidas por certos tecidos, o que ajuda no estreitamento do diagnóstico. Por exemplo, o tecnécio-99 é usado no escaneamento ósseo e o iodo131 é usado para estudar o tecido da tireóide. Muitas vezes, duas ou mais das técnicas de imagem acima são combinadas para dar ao médico uma idéia definitiva do que está acontecendo no corpo do paciente.

Como a tecnologia de imagem médica progrediu ao longo dos anos

A tecnologia de imagem médica progrediu a passos largos ao longo dos anos. Isto não se limitou às modalidades através das quais as imagens são adquiridas. Tem havido uma ênfase cada vez maior no pós-processamento e novas formas mais avançadas de compartilhar e armazenar imagens médicas. A idéia aqui é extrair o máximo benefício das tecnologias existentes e espalhá-lo ao maior número de pessoas possível.

No domínio da imagem médica de diagnóstico, os médicos podem agora manipular imagens para obter maiores insights e informações a partir do mesmo conjunto de dados.

Avanços no armazenamento e recuperação de dados de imagem

Com os diferentes tipos de dispositivos de imagem empregados atualmente e os dados exclusivos que eles produzem, a integração e a facilidade de colaboração são de interesse primordial para institutos de saúde e usuários finais. Quase todos os tipos de imagens hoje são adquiridos digitalmente e consistem em enormes arquivos de dados. Um grande desenvolvimento neste sentido foi a introdução do PACS (Picture Archiving and Communications System). Trata-se de uma plataforma que permite o armazenamento e visualização integrados de imagens médicas de diversos dispositivos e sistemas. No servidor PACS, as imagens são armazenadas principalmente no formato DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine).

DICOM é um padrão desenvolvido pelo Colégio Americano de Radiologistas. Todas as imagens, incluindo tomografias computadorizadas, ressonâncias magnéticas, ultra-sons e PET devem ser armazenadas, recuperadas e compartilhadas somente no formato DICOM. O formato DICOM tem os detalhes do paciente embutidos na imagem para minimizar erros de diagnóstico. Uma série de aplicações de visualização DICOM estão disponíveis no mercado, e cada uma tem um conjunto diferente de características que ajudam os clínicos no diagnóstico e planejamento do tratamento.

Ferramentas avançadas de geração de imagens médicas

Tecnologia de geração de imagens médicas 3D

Uma desvantagem das técnicas de geração de imagens médicas existentes tem sido os seus resultados bidimensionais, enquanto os tecidos e órgãos do corpo são tridimensionais. Conceber uma estrutura em três dimensões requer que os médicos olhem para fatias de imagem tiradas de ângulos diferentes e depois reconstruam uma imagem mental para interpretação. Este é um processo moroso e propenso a erros. A imagem 3D tem sido há muito tempo um objetivo para os fabricantes de softwares e dispositivos médicos avançados de imagem. A renderização de imagens 3D é agora oferecida por várias aplicações DICOM. É normalmente baseada na reconstrução de imagens 2D. A reconstrução 3D poupa aos médicos o trabalho de passar por imagens de várias secções e reduz o foco para a área de interesse. A imagem 3D também permite a análise volumétrica, que é uma ferramenta extremamente útil quando se chega a um diagnóstico clínico.

Outra opção de reconstrução 3D é a reconstrução multiplanar (MPR). MPR é o processo de obtenção de novas fatias de imagens a partir do modelo reconstruído em 3D. As novas fatias estão em planos diferentes dos cortes que foram originalmente adquiridos. Isto torna-se particularmente útil quando se acompanha o curso de grandes estruturas como a aorta.

Projeções de Intensidade

O software de imageamento tem hoje múltiplas características para ajudar os profissionais de saúde a estudar em detalhe a sua região de interesse. Uma dessas características é a projeção de intensidade. Os médicos podem optar por editar a imagem de uma área reconstruída exibindo apenas os valores máximos ou mínimos da TC. Estes são chamados de projeções de intensidade máxima e mínima, respectivamente (MIP e MINIP). Elas aumentam o contraste entre a área de interesse e os tecidos normais ao redor.

Imagem 3D verdadeira

3D tecnologia de reconstrução ainda não é tão precisa quanto gostaríamos que fosse, e alguns médicos preferem passar por múltiplas seções 2D para evitar erros. Um desenvolvimento interessante nesta área é a imagem 3D ‘Verdadeira’. Este inovador sistema de imagem permite aos médicos ver e interagir com uma réplica virtual de um órgão ou estrutura corporal. A imagem aparece na forma de um holograma e os médicos podem virtualmente girar a estrutura, cortar cortes transversais e identificar pontos vitais da anatomia. Tal ferramenta poderia tornar-se indispensável para o planejamento de cirurgias no futuro.

Image Fusion

Uma ferramenta avançada de imagens médicas chamada image fusion está disponível em muitas aplicações DICOM. Ela permite a fusão de dois ou mais conjuntos de dados de imagens em um único arquivo. Isto pode combinar as vantagens de diferentes modalidades de imagem. As técnicas mais frequentes e úteis de fusão de imagens são PET/CT e PET/MR, que combinam as vantagens do PET scan, CT scan e MRI. O PET ajuda a identificar e localizar a área de interesse (geralmente uma área maligna ou inflamada). A TC fornece excelentes detalhes anatômicos da extensão da lesão, bem como dos planos teciduais envolvidos. A ressonância magnética ajuda a alcançar a resolução dos tecidos moles. Quando combinada, há um notável aumento na sensibilidade e especificidade das investigações de diagnóstico por imagem.

Imagem em tempo real

Tradicionalmente, sempre se entendeu que haveria um ‘desfasamento’ entre o momento em que a imagem é adquirida e quando é interpretada. O atraso vem do tempo que leva para processar e preparar a imagem, apresentá-la ao radiologista e depois para o radiologista ver cada secção da imagem e aplicar os seus conhecimentos para a interpretar. Este atraso pode ter um impacto significativo nos resultados clínicos, especialmente em situações de emergência como traumas, onde o tempo é essencial.

Hoje em dia, muitos sistemas de imagem oferecem resultados “em tempo real”, o que significa que o atraso entre a aquisição e a interpretação da imagem é mínimo ou nulo. Os médicos podem visualizar as imagens em uma tela enquanto o paciente ainda está na unidade de imagem. Isso não só reduz a defasagem, mas tem o benefício adicional de visualizar os sistemas corporais em funcionamento em tempo real e, assim, avaliar a sua integridade funcional. Por exemplo, a função de deglutição do esôfago pode ser avaliada desta forma para possíveis causas de disfagia. Da mesma forma, os movimentos fetais podem ser vistos em tempo real com a ultra-sonografia. O poder da imagem em tempo real possibilita que os cirurgiões tomem decisões intra-operatórias.

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Um olhar sobre o futuro da tecnologia de imagens médicas

Inteligência artificial

Inteligência artificial (IA) refere-se à capacidade das máquinas de simular a inteligência humana. Isto aplica-se principalmente às funções cognitivas, tais como a aprendizagem e a resolução de problemas. Dentro do contexto de imagens médicas, a IA pode ser treinada para detectar anomalias nos tecidos humanos – ajudando tanto no diagnóstico de doenças como no acompanhamento do seu tratamento. Há três maneiras pelas quais a IA pode ajudar os radiologistas. A IA pode filtrar enormes conjuntos de dados de imagens e informações de pacientes em velocidades sobre-humanas. Isto pode agilizar os fluxos de trabalho. Em segundo lugar, a IA pode ser treinada para detectar anomalias que são muito pequenas para serem discernidas a olho nu. Isto pode melhorar a precisão do diagnóstico. Em terceiro lugar, a IA pode ser usada para recuperar exames de imagem anteriores do prontuário médico eletrônico (EMR) de um paciente, e depois compará-los com os últimos resultados do exame do paciente. Outros aspectos do EMR do paciente, como a história médica pertinente, também podem ser recuperados e usados para facilitar o diagnóstico.

As empresas de exames de imagem têm tido sucesso na incorporação da IA em sistemas de imagem, mas nenhum deles está disponível para uso comercial até agora. Um exemplo de software de imagens médicas integradas à IA é o Viz, que melhora tanto a detecção quanto o tempo de tratamento em pacientes com obstruções de grandes vasos (LVOs). O software é capaz de rastrear várias imagens em vários bancos de dados hospitalares para OVNIs. Se um OVNI for detectado, o software pode alertar tanto o especialista em acidentes vasculares cerebrais quanto o médico de atendimento primário do paciente, para garantir que o paciente receba tratamento imediato. Para uma doença com limite de tempo como o acidente vascular cerebral, isso tem o efeito de melhorar muito os resultados e reduzir a carga de custos no sistema de saúde.

Aplicações baseadas em nuvem

Bambos o rápido avanço na tecnologia de imagens e o uso onipresente de imagens médicas na saúde resultaram em uma urgência para encontrar formas inovadoras de armazenar e compartilhar dados de imagens médicas. Neste cenário, a tecnologia de imagens em nuvem surgiu como um dos principais determinantes do futuro da tecnologia de imagens médicas. A tecnologia de nuvem permite o armazenamento e compartilhamento de dados independentemente da localização geográfica, com a ajuda da Internet. Aplicações de imagens médicas baseadas em nuvem facilitam o armazenamento e recuperação de arquivos de imagens no formato DICOM. Elas aumentam a eficiência e diminuem os custos. Os profissionais de saúde podem colaborar com os dados de imagens médicas de todo o mundo. O resultado final é melhores resultados de saúde para os pacientes.

Aplicações baseadas em nuvem também melhoram o processo de ‘blockchain’. Uma ‘cadeia de bloqueio’, em termos simples, é a adição de um novo registro digital a um registro antigo, assim como a adição de um novo elo a uma cadeia física existente. As imagens disponíveis na nuvem podem ser adicionadas a uma cadeia de bloqueio, o que torna a informação médica do paciente acessível a qualquer médico em qualquer lugar do mundo.

PostDICOM – On the Cutting Edge of Medical Imaging Technology

PostDICOM combina o melhor das últimas novidades em tecnologia de imagens médicas. É uma das poucas aplicações de visualização DICOM baseadas em nuvem por aí. Os arquivos DICOM armazenados no servidor PACS da nuvem são protegidos com criptografia SSL. O PostDICOM incorpora tecnologia de imagem 3D médica e oferece recursos avançados de manipulação de imagem, incluindo reconstrução multiplanar, projeção de intensidade (máxima, média e mínima) e fusão de imagens. Os documentos clínicos também podem ser armazenados e visualizados com a aplicação. É compatível com todos os principais sistemas operacionais (Windows, Mac OS, Linus), e pode ser acessado de laptops, tablets e smartphones. O melhor de tudo, para usuários básicos, é absolutamente gratuito, e o uso gratuito vem com 50 GB de espaço de armazenamento na nuvem.