Tehnologia imagisticii medicale în prezent și încotro se îndreaptă

Când auziți termenul „imagistică medicală”, prima imagine care vă vine în minte este cea a unei radiografii sau a unei raze X, așa cum este cunoscută mai frecvent. Deși radiografiile sunt cea mai veche și încă cea mai frecvent utilizată metodă de imagistică medicală, există mult mai multe lucruri în acest domeniu intrigant și inovator al științei actuale. În acest articol, încercăm să trecem în revistă situația actuală și cele mai recente progrese în tehnologia imagisticii medicale, precum și să delimităm domeniile în care se anticipează progrese majore într-un viitor nu prea îndepărtat.

Termenul „tehnologie de imagistică medicală” are o definiție largă și cuprinde orice tehnică care ajută cadrele medicale să vizualizeze interiorul corpului sau zone care nu sunt vizibile cu ochiul liber. Vizualizarea acestor structuri poate ajuta la diagnosticarea bolilor, la planificarea tratamentului, la executarea tratamentului – cum ar fi prin intervenții ghidate de imagini – și la monitorizare și supraveghere.

Amploarea vastă a imagisticii medicale de diagnosticare – ce presupune

Astăzi, imagistica medicală face parte integrantă din diagnosticarea și gestionarea bolilor. Cea mai veche formă de imagistică medicală de diagnosticare a fost aparatul cu raze X, introdus de Roentgen în 1895. De atunci, imagistica radiografică a parcurs un drum lung, iar razele X tradiționale sunt înlocuite rapid de tomografia computerizată (CT), care combină puterea de procesare computerizată cu imagistica cu raze X. Scanerele CT realizează imagini în trei planuri diferite. Tehnologia CT în sine a suferit îmbunătățiri de-a lungul anilor. Grosimea feliilor de imagine a fost redusă și a apărut CT-ul spiralat, care reduce dramatic timpul de achiziție a imaginilor.

Imagistica prin rezonanță magnetică (IRM) a apărut la sfârșitul secolului al XX-lea, într-o perioadă în care preocupările legate de expunerea la radiații în timpul imagisticii medicale erau la apogeu. Acest sistem de imagistică utilizează câmpuri magnetice naturale pentru a dobândi imagini ale structurilor interne ale corpului. Deși inițial RMN-ul a avut o utilizare limitată pentru diagnosticare, îmbunătățirile aduse echipamentului i-au permis să devină modalitatea de imagistică de elecție pentru țesuturile moi și structurile vasculare. Aparatele RMN mai noi sunt dispozitive compacte și deschise care nu-i mai fac pe pacienți să se simtă claustrofobi.

Ultrasonografia este o altă modalitate de imagistică care nu utilizează radiații. Aceasta utilizează unde sonore reflectate pentru a picta o imagine a organelor interne. Un avantaj major al ultrasunetelor este portabilitatea sa. A căpătat aplicații medicale pe scară largă, cum ar fi pentru examinări la patul bolnavului, pentru studierea structurilor vasculare și în obstetrică pentru evaluarea sănătății fetale.

Alte tehnici avansate de imagistică medicală au valorificat puterea radioizotopilor nucleari. Tomografia prin emisie de pozitroni (PET) permite ca moleculele radiomarcate, cum ar fi glucoza, să fie preluate de țesuturile corpului. Acestea sunt apoi detectate de senzori, iar distribuția lor oferă indicii despre diagnostic. Introducerea mijloacelor de contrast a dus la imagistica specifică unui anumit loc, cum ar fi angiografia CT. Materialul radiomarcat este injectat în fluxul sanguin, iar structurile vasculare pot fi vizualizate cu ușurință. Acest lucru ajută la identificarea anomaliilor vasculare și a hemoragiilor. Moleculele radiomarcate pot fi, de asemenea, absorbite de anumite țesuturi, ceea ce ajută la precizarea unui diagnostic. De exemplu, technetium-99 este utilizat în scanarea oaselor, iar iodul-131 este utilizat pentru a studia țesutul tiroidian. Adesea, două sau mai multe dintre tehnicile imagistice de mai sus sunt combinate pentru a oferi medicului o idee precisă despre ceea ce se întâmplă în corpul pacientului.

Cum a progresat tehnologia imagisticii medicale de-a lungul anilor

Tehnologia imagistică medicală a progresat cu pași repezi de-a lungul anilor. Acest lucru nu a fost limitat la modalitățile prin care sunt achiziționate imaginile. S-a pus un accent din ce în ce mai mare pe postprocesare și pe noi modalități mai avansate de partajare și stocare a imaginilor medicale. Ideea aici este de a extrage maximul de beneficii din tehnologiile existente și de a le răspândi la un număr cât mai mare de oameni posibil.

În domeniul imagisticii medicale de diagnosticare, medicii pot acum să manipuleze imaginile pentru a obține mai multe perspective și informații din același set de date.

Avansări în stocarea și recuperarea datelor de imagistică

Cu diferitele tipuri de dispozitive de imagistică utilizate în prezent și datele unice pe care acestea le produc, integrarea și ușurința colaborării sunt de un interes primordial pentru institutele de sănătate și utilizatorii finali. Aproape toate tipurile de imagini din prezent sunt achiziționate digital și constau în fișiere de date uriașe. O evoluție majoră în această privință a fost introducerea PACS (Picture Archiving and Communications System). Aceasta este o platformă care permite stocarea și vizualizarea integrată a imaginilor medicale de la diverse dispozitive și sisteme. În serverul PACS, imaginile sunt stocate în principal în formatul DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine).

DICOM este un standard dezvoltat de American College of Radiologists. Toate imaginile, inclusiv tomografiile, RMN-urile, ecografiile și scanările PET trebuie să fie stocate, recuperate și partajate numai în format DICOM. Formatul DICOM are detalii despre pacient încorporate în imagine pentru a minimiza erorile de diagnosticare. Un număr de aplicații de vizualizare DICOM sunt disponibile pe piață și fiecare are o gamă diferită de caracteristici care ajută clinicienii în diagnosticarea și planificarea tratamentului.

Instrumente avansate de imagistică medicală

Tehnologie medicală de imagistică 3D

Un dezavantaj al tehnicilor de imagistică medicală existente a fost reprezentat de rezultatele lor bidimensionale, în timp ce țesuturile și organele corpului sunt tridimensionale. Conceperea unei structuri în trei dimensiuni necesită ca medicii să se uite la felii de imagini luate din diferite unghiuri și apoi să reconstruiască o imagine mentală pentru interpretare. Acesta este un proces care necesită mult timp și este predispus la erori. Imagistica 3D a fost de mult timp un obiectiv pentru producătorii de software și dispozitive avansate de imagistică medicală. Mai multe aplicații DICOM oferă în prezent redarea imaginilor 3D. Aceasta se bazează, de obicei, pe reconstrucția imaginilor 2D. Reconstrucția 3D îi scutește pe clinicieni de deranjul de a parcurge mai multe imagini de secțiune și restrânge atenția la zona de interes. Imagistica 3D permite, de asemenea, analiza volumetrică, care este un instrument extrem de util atunci când se ajunge la un diagnostic clinic.

O altă ramificație a reconstrucției 3D este reconstrucția multiplanară (MPR). MPR este procesul de obținere a unor noi felii de imagini din modelul reconstruit 3D. Noile felii se află în planuri diferite de cele ale feliilor care au fost achiziționate inițial. Acest lucru devine deosebit de util atunci când se urmărește traseul unor structuri majore, cum ar fi aorta.

Proiecții de intensitate

Software-ul de imagistică din prezent are multiple caracteristici pentru a ajuta profesioniștii din domeniul sănătății să studieze în detaliu regiunea lor de interes. Una dintre aceste caracteristici este proiecția intensității. Medicii clinicieni pot alege să editeze imaginea unei zone reconstruite prin afișarea doar a valorilor CT maxime sau minime. Acestea se numesc proiecții de intensitate maximă și, respectiv, minimă (MIP și MINIP). Ele măresc contrastul dintre zona de interes și țesuturile normale din jur.

True 3D Imaging

Tehnologia de reconstrucție 3D nu este încă atât de precisă pe cât am dori să fie, iar unii medici preferă să treacă prin mai multe secțiuni 2D pentru a evita erorile. O evoluție interesantă în acest domeniu este reprezentată de imagistica 3D „adevărată”. Acest sistem inovator de imagistică permite medicilor să vizualizeze și să interacționeze cu o replică virtuală a unui organ sau a unei structuri corporale. Imaginea apare sub forma unei holograme, iar medicii pot roti virtual structura, tăia secțiuni transversale și identifica repere anatomice vitale. Un astfel de instrument ar putea deveni indispensabil pentru planificarea intervențiilor chirurgicale în viitor.

Fuziunea imaginilor

Un instrument avansat de imagistică medicală numit fuziune de imagini este disponibil în multe aplicații DICOM. Acesta permite fuzionarea a două sau mai multe seturi de date imagistice într-un singur fișier. Acest lucru poate combina avantajele diferitelor modalități de imagistică. Cele mai frecvente și mai utile tehnici de fuziune a imaginilor sunt fuziunea imaginilor PET/CT și PET/MR, care combină avantajele scanării PET, ale scanării CT și ale RMN. PET ajută la identificarea și localizarea zonei de interes (de obicei, o zonă malignă sau inflamată). CT oferă detalii anatomice excelente cu privire la extinderea leziunii, precum și la planurile tisulare implicate. IRM ajută la obținerea rezoluției țesuturilor moi. Atunci când sunt combinate împreună, există o creștere remarcabilă a sensibilității și specificității investigațiilor imagistice de diagnosticare.

Imagistică în timp real

În mod tradițional, s-a înțeles întotdeauna că ar exista un „decalaj” între momentul în care imaginea este achiziționată și cel în care este interpretată. Decalajul provine din timpul necesar pentru a procesa și pregăti imaginea, pentru a o prezenta radiologului și apoi pentru ca radiologul să vizualizeze fiecare secțiune a imaginii și să-și aplice cunoștințele pentru a o interpreta. Acest decalaj poate avea un impact semnificativ asupra rezultatelor clinice, în special în situații de urgență, cum ar fi traumatismele, în care timpul este esențial.

În prezent, multe sisteme de imagistică oferă rezultate în „timp real”, ceea ce înseamnă că decalajul dintre achiziția și interpretarea imaginii este fie minim, fie inexistent. Clinicienii pot vizualiza imaginile pe un ecran în timp ce pacientul se află încă în unitatea de imagistică. Acest lucru nu numai că reduce decalajul, dar are și avantajul suplimentar de a vizualiza în timp real sistemele corporale la lucru și de a evalua astfel integritatea funcțională a acestora. De exemplu, funcția de înghițire a esofagului poate fi evaluată în acest mod pentru a identifica posibilele cauze ale disfagiei. În mod similar, mișcările fetale pot fi observate în timp real cu ajutorul ultrasunetelor. Puterea imagisticii în timp real le permite chirurgilor să ia decizii intraoperatorii.

O privire în viitorul tehnologiei imagisticii medicale

Inteligența artificială

Inteligența artificială (AI) se referă la capacitatea mașinilor de a simula inteligența umană. Aceasta se aplică în principal funcțiilor cognitive, cum ar fi învățarea și rezolvarea problemelor. În contextul imagisticii medicale, IA poate fi antrenată să detecteze anomalii în țesutul uman – ajutând astfel atât la diagnosticarea bolilor, cât și la monitorizarea tratamentului acestora. Există trei moduri în care IA îi poate ajuta pe radiologi. IA poate trece prin seturi uriașe de date de imagini și informații despre pacienți la viteze supraomenești. Acest lucru poate accelera fluxurile de lucru. În al doilea rând, IA poate fi antrenată să detecteze anomalii care sunt prea mici pentru a fi percepute cu ochiul liber. Acest lucru poate îmbunătăți precizia diagnosticului. În al treilea rând, inteligența artificială poate fi utilizată pentru a prelua scanări imagistice anterioare din dosarul medical electronic (EMR) al unui pacient și apoi să le compare cu rezultatele ultimei scanări a pacientului. Alte aspecte din EMR al pacientului, cum ar fi orice istoric medical relevant, pot fi, de asemenea, recuperate și utilizate pentru a facilita diagnosticul.

Câteva companii au reușit să încorporeze IA în sistemele de imagistică, dar niciuna dintre ele nu este disponibilă pentru utilizare comercială până în prezent. Un exemplu de software de imagistică medicală integrat cu IA este Viz, care îmbunătățește atât detectarea, cât și timpul de tratament la pacienții cu obstrucții ale vaselor mari (LVO). Software-ul este capabil să depisteze mai multe imagini din mai multe baze de date ale spitalelor pentru LVO. În cazul în care este detectată o LVO, software-ul poate alerta atât specialistul în accidente vasculare cerebrale, cât și medicul de familie al pacientului, pentru a se asigura că pacientul primește un tratament prompt. Pentru o boală limitată în timp, cum este accidentul vascular cerebral, acest lucru are ca efect îmbunătățirea considerabilă a rezultatelor și reducerea poverii costurilor pentru sistemul de sănătate.

Aplicații bazate pe cloud

Atât progresul rapid al tehnologiei imagistice, cât și utilizarea omniprezentă a imaginilor medicale în asistența medicală au dus la o urgență în găsirea unor modalități inovatoare de stocare și partajare a datelor imagistice medicale. În acest context, tehnologia cloud a apărut ca unul dintre principalii factori determinanți ai viitorului tehnologiei de imagistică medicală. Tehnologia cloud permite stocarea și partajarea datelor independent de locația geografică cu ajutorul internetului. Aplicațiile de imagistică medicală bazate pe cloud facilitează stocarea și recuperarea fișierelor de imagistică în format DICOM. Acestea sporesc eficiența și reduc costurile. Profesioniștii din domeniul sănătății pot colabora cu privire la datele de imagistică medicală din întreaga lume. Rezultatul final este îmbunătățirea rezultatelor în materie de sănătate pentru pacienți.

Aplicațiile bazate pe cloud îmbunătățesc, de asemenea, procesul „blockchain”. Un ‘blockchain’, în termeni simpli, este adăugarea unei noi înregistrări digitale la una veche, la fel ca adăugarea unei noi verigi la un lanț fizic existent. Imaginile disponibile în „cloud” pot fi adăugate la un „blockchain”, ceea ce face ca informațiile medicale ale pacientului să fie accesibile oricărui medic de oriunde din lume.

PostDICOM – În fruntea tehnologiei de imagistică medicală

PostDICOM combină cele mai bune dintre cele mai noi tehnologii de imagistică medicală. Este una dintre puținele aplicații de vizualizare DICOM bazate pe cloud existente. Fișierele DICOM stocate pe serverul PACS în cloud sunt securizate cu criptare SSL. PostDICOM încorporează tehnologia de imagistică medicală 3D și oferă funcții avansate de manipulare a imaginilor, inclusiv reconstrucția multiplanară, proiecția intensității (maximă, medie și minimă) și fuziunea imaginilor. Documentele clinice pot fi, de asemenea, stocate și vizualizate cu ajutorul aplicației. Aceasta este compatibilă cu toate sistemele de operare majore (Windows, Mac OS, Linus) și poate fi accesată de pe laptopuri, tablete și smartphone-uri. Cel mai bun lucru este că, pentru utilizatorii de bază, este absolut gratuit, iar utilizarea gratuită este însoțită de 50 GB de spațiu de stocare în cloud.

.