Videnskaben og anvendelser af medicinsk billeddannelse

De indre organer og knogler i vores krop er dækket af hud og andre vævsbarrierer og er derfor ikke synlige for det blotte øje. Udtrykket 'medicinsk billedbehandling' bruges til at henvise til teknikker, der giver os mulighed for at se det indre af kroppen. Denne artikel hjælper dig med at forstå, hvad der er medicinsk billeddannelse, og hvordan det spiller en vigtig rolle i patienthåndtering i dag.

Hvad er diagnostisk medicinsk billeddannelse?

Diagnose er processen med at identificere en bestemt sygdom eller sygdom baseret på en grundig undersøgelse af patienten. Desværre påvirker de fleste sygdomme og tilstande områder af kroppen, der normalt ikke er synlige for det blotte øje. Diagnostisk medicinsk billeddannelse kan hjælpe med diagnosen ved at give os mulighed for at visualisere eventuelle abnormiteter, der måtte eksistere i kroppen. For eksempel, hos en patient, der har lidt et traume, medicinsk billeddannelse kan fortælle os, om nogen knogler er brudt eller forvredet.

Hvordan medicinsk billedbehandling arbejde?

Diagnostisk medicinsk billeddannelse er afhængig af brugen af 'usynlige' bølger, såsom elektromagnetisk stråling, magnetfelter, eller lydbølger. At lære om disse forskellige typer bølger hjælper os med at forstå, hvad medicinsk billedvidenskab handler om. Bølgerne stammer typisk fra en kilde placeret på den ene side af kroppen, rejser gennem kroppen (og gennem det område af interesse), og ramte en detektor, der er placeret på den anden side af kroppen. Bølgerne absorberes i varierende grad af forskellige kropsvæv. På denne måde udvikler detektoren et billede, der er sammensat af 'skygger' af forskellige kropsvæv. Tidligere former for medicinsk billeddannelse, såsom røntgenbilleder, brugte en fotodetektorplade, som krævede filmbehandling inden visualisering. Avanceret medicinsk billeddannelse i dag gør det muligt at optage billeder direkte gennem et detekterende kamera, og billederne kan ses digitalt på en skærm.

Hvad bruges medicinsk billeddannelse til?

Selvom en stor del af medicinsk billeddannelse hovedsageligt udføres af diagnostiske årsager, har den også flere andre applikationer. Et par af de mest almindelige anvendelser af medicinsk billeddannelse er beskrevet nedenfor:

• Spotdiagnose: Som navnet antyder, er dette den mest almindelige anvendelse af diagnostisk medicinsk billeddannelse. Et billede kan fortælle os, med et overblik, hvad der præcist er galt med patienten. Almindelige røntgenbilleder og CT"er hjælper med at opdage brud, cyster, tumorer, og anomalier i knoglen.

• Overvågningaf sygdomsprogression: Diagnostisk medicinsk billeddannelse bruges ofte til at bestemme sygdomsstadiet og progression. Hos en patient med kræft kan en kontrastforbedret CT eller en MR bruges til at bestemme det nøjagtige stadium af sygdommen, mens PET-scanninger kan registrere eventuelle metastaser. SPECT, en type knoglescanning, har vist sig nyttig til at overvåge progression i Parkinsons sygdom.

• Behandlingsplanlægning: Medicinsk billeddannelse hjælper også med behandlingsplanlægning ved at lade kirurger bestemme størrelsen på en læsion og dermed omfanget af operationen på forhånd. Kirurger kan udføre virtuel kirurgi ved hjælp af medicinsk billedteknologi, enten direkte i softwaren, eller efter import og oprettelse af stereolitografiske modeller.

• Evalueringaf effektiviteten af behandlingen: PET-scanninger bruges ofte hos kræftpatienter, der gennemgår behandling for at kontrollere, om behandlingsregimen har været effektiv til at mindske tumorens størrelse. Kirurger bruger også medicinsk billeddannelse under en kirurgisk procedure for at kontrollere, om knoglerne er justeret korrekt, eller om implantater er placeret i deres rette position. Billeddannelse kan udføres for at vurdere den langsigtede effektivitet af behandlingsprocedurer. For eksempel udføres volumetrisk analyse af orbitalindhold ofte seks måneder efter proceduren for at kontrollere, om orbitalreduktion og fiksering efter traume blev udført nøjagtigt.

• Aldersrelateredeberegninger: Alder kan ofte bestemmes ved at vurdere væksten i interne kropsstrukturer. For eksempel, fosteralder og moderens svangerskabsalder bestemmes ofte gennem en ultralyd. Visse røntgenbilleder, såsom håndled og tandrøntgenbilleder, bruges i vid udstrækning til at beregne en patients alder, hvis den er ukendt eller nødvendig til juridiske formål.

Medicinsk billeddannelse: Forskellige teknologier og applikationer

Der er flere former for diagnostisk medicinsk billeddannelse, afhængigt af den fysiske karakter af de anvendte bølger og metoden til billedoptagelse. Der er ingen enkelt billeddannelsesteknologi, der er bedre end resten, da hver har sine egne fordele og ulemper. Baseret på disse begrænsninger har radiologer i dag fundet en specifik"niche“, der er bedst egnet til hver billedbehandlingsmodalitet:

ultralyd

Som angivet med navnet bruger ultralyd lydbølger til at erhverve medicinske billeder. Da det ikke involverer elektromagnetisk stråling, er det sandsynligvis den sikreste form for diagnostisk medicinsk billeddannelse. Lydbølgerne bevæger sig fra ultralydssonden gennem en ledende gel ind i kroppen. Bølgerne ramte derefter forskellige anatomiske strukturer inde i kroppen og hopper tilbage. De fanges og omdannes til billeder, der kan ses på en skærm. En specialiseret form for ultralyd, kaldet Doppler, giver os mulighed for at visualisere bevægelsen af blod i blodkar.

røntgenbilleder

Røntgenbilleder er den tidligste form for medicinsk diagnostisk billeddannelse. De bruges typisk til at visualisere knogler og er stort set blevet erstattet af mere avancerede medicinske billeddannelsessystemer. Men den traditionelle røntgenbillede er stadig nyttig i en bestemt kliniske situationer:

• Mammografi: Dette er en røntgenbillede af brystet. Det bruges som et screeningsværktøj hos kvinder til at opdage brystkræft.

• Fluoroskopi: Denne teknik bruger røntgenbilleder i kombination med et kontrastmiddel, der enten injiceres eller sluges. Kontrastmiddelets sti følges via røntgenbilleder for at bestemme forhindringer, sår, og andre patologiske processer.

Computertomografi

I denne teknik ligger patienten i et CT-kammer, som indeholder både detektoren og kilden. Kilden og detektoren ligger overfor hinanden og rejser i en bue omkring patienten og får billeder serielt. Billeder tages i skiver på et par millimeter hver og i tre forskellige akser - producerer koronal, aksial, og sagittale sektioner. Disse sektioner kan derefter rekonstrueres til at danne et tredimensionelt billede. CT-billeder har langt større detaljer sammenlignet med traditionelle røntgenbilleder. Imidlertid, CT-scanning leverer en væsentligt højere dosis stråling til kroppen.

Magnetisk resonansbilleddannelse

Denne diagnostiske medicinske billeddannelsesteknologi gør brug af radiobølger inden for et magnetfelt. Den menneskelige krop er stort set sammensat af vand. Når de placeres i MR-scanneren, hydrogenionerne i vandmolekylerne justerer sig efter feltet. Når radiofrekvensbølger anvendes, ændres denne justering, og derefter vender ionerne tilbage til deres oprindelige position. Disse ændringer i justering registreres og behandles for at oprette et billede. MR er nyttig til visualisering af bløde vævsstrukturer såsom muskler, sener, og fælles rum. Selvom der ikke er nogen strålingsfare, kan MR være farlig for mennesker, der har metalimplantater på grund af brugen af et stærkt magnetfelt. Dette omfatter patienter, der har kunstige led, pacemakere eller andre typer implantater.

Nuklearmedicin billeddannelse

Denne teknik indebærer anvendelse af radioaktive molekyler, der kaldes"sporere“. Sporerne sluges enten eller injiceres i blodbanen. En gang i kroppen optages sporstoffer af specifikke væv. Gammastrålerne, der udsendes af disse sporstoffer, fanges på et gammakamera og konverteres til digitaliserede billeder. Sporstoffer kan vælges ud fra det interesseområde. For eksempel kræver billeddannelse af skjoldbruskkirtlen radioaktivt jod, da denne forbindelse fortrinsvis optages af skjoldbruskkirtelceller. Knoglescanning for smitsomme sygdomme bruger technetium, gallium eller indium. Områder, der optager materialet, udsender mere stråling og vises som"hot spots“ på erhvervede billeder.

En særlig type nuklear billeddannelse er positronemissionstomografi (PET). Det kan bruge en radioaktiv form for glucose. Glukose optages fortrinsvis af celler, der har en høj metabolisme, såsom kræftceller. Således kan denne avancerede diagnostiske billeddannelsesteknik hjælpe med at identificere fjerne metastaser hos kræftpatienter.

Hvad er der i vente for fremtiden for medicinsk billeddannelse?

Efterhånden som medicinsk billeddannelse fortsætter med at udvikle sig, forskere finder måder at forbedre diagnose og behandlingsplanlægning på. Et af de mest spændende områder, der i øjeblikket er under forskning, er anvendelsen af kunstig intelligens (AI) til medicinsk billeddannelse. Kunstig intelligens er evnen til software eller maskiner til at replikere kognitiv tænkning udstillet af mennesker. De kan derfor hjælpe med problemløsningsopgaver. AI inden for medicinsk billeddannelse kan skubbe nye grænser med hensyn til både diagnosticering af sygdomme samt planlægning og overvågning af behandlingseffektivitet. Følgende er nogle anvendelser af AI i medicinsk billeddannelse:

• Identificeringaf skiver af interesse: En enkelt CT- eller MR-scanning af en patient kan bogstaveligt talt generere hundreder af billeder, da hver skive kun er et par millimeter lang. For radiologen kan det være en meget tidskrævende proces at gå gennem hver enkelt skive for at opdage abnormiteter. AI kan bruges til at sejle gennem alle skiverne og kun afhente de skiver, der er af interesse for radiologen.

• Registreringaf finere abnormiteter: Meget små forskelle i farve eller kontrast er muligvis ikke synlige for det blotte øje. Imidlertid kan disse forskelle signalere den tidlige indtræden af invasiv sygdom. AI kan bruges til at opfange selv små forskelle, hvilket hjælper med diagnostisk nøjagtighed, der ikke kan opnås ved manuelle midler.

• Hentergamle poster: AI kan gå gennem databaser for at hente ældre billeder fra patienternes helbredsjournaler. Disse billeder kan bruges til sammenligning med eventuelle aktuelle billeder taget. Dette kan bruges til vurdering af sygdomsprogression eller evaluering af behandlingens effektivitet.

• Storskalascreening: En ny anvendelse af AI i medicinsk billeddannelse er medicinsk screening i stor skala. En nylig kunstig intelligensbaseret applikation blev udviklet til at screene medicinske billeder på tværs af flere hospitalsdatabaser. AI blev trænet til at opdage store fartøjsobstruktion, et tidligt tegn på slagtilfælde. Hvis dette fungerer, kan applikationen advare patienten og slagtilfælde specialist på prioriteret basis. Det vil reducere tiden til behandling, hvilket kan forbedre patientens resultater betydeligt.

• Forberedelseaf diagnostiske rapporter: AI ville være i stand til at oversætte abnormiteter i farve og kontrast til faktiske diagnostiske fund. Dette kunne gøres ved at fodre oplysninger baseret på tidligere sagsoptegnelser. Ved hjælp af diagnostiske oplysninger kan AI også bruges til at generere billedrapporter.

DICOM og PACs - kernen i medicinsk billeddannelseskommunikation

Medicinske billeder er trods alt bare billeder. Jo bedre kvaliteten af et billede, jo flere oplysninger kan det give. Med dette i tankerne frigav National Electrical Manufacturers Association (NEMA) et standard format af høj kvalitet til visning og lagring af medicinske billeder. DICOM, som står for Digital Imaging and Communications in Medicine, er globalt accepteret. Det kan ikke tilgås af almindelige computerprogrammer. Særlige softwareapplikationer, kaldet DICOM-seere, er nødvendige for at se og redigere moderne medicinske billeder.

Da DICOM-baserede billeder er af høj kvalitet, og flere billeder fra en enkelt patientscanning kræver meget lagerplads, skal der træffes særlige arrangementer for at gemme og hente billeder i DICOM-format. Databasen og serversystemet, der gemmer DICOM-billeder, kaldes et PACS (Picture Archiving and Communication System). Generelt, hvert hospital har sin egen interne PACS-server, og billeder erhvervet fra patienter på dette hospital alene opbevares der. Ulempen ved dette er, at patienter, der skifter hospitaler af forskellige årsager, muligvis ikke har adgang til tidligere billeder.

Indførelsen af skybaserede PACS har gjort visning og adgang til DICOM-filer meget lettere. Cloud-teknologi gør det muligt at gemme og behandle DICOM-filer via internettet. Disse filer kan tilgås fra hvor som helst, ved hjælp af en enhed, der har de nødvendige tilladelser og software. Det forenkler adgangen til en patients medicinske journaler fra forskellige geografiske placeringer.

PostDICOM: Få mest muligt ud af avanceret medicinsk billeddannelse

PostDICOM er en spændende, banebrydende softwareapplikation, der opfylder de nyeste krav til medicinsk billedteknologi . Det er en smart DICOM-fremviser, der ikke kun hjælper dig med at se medicinske billeder, det tilbyder også avancerede værktøjer, så du kan udtrække maksimal information ud af hvert billede. Disse værktøjer inkluderer tredimensionelle og flerplanære rekonstruerede billeder, fremskrivninger af maksimal og minimal intensitet, og billedfusion af to eller flere billedbehandlingsmetoder. PostDICOM er det eneste DICOM-program, der tillader skybaseret billedvisning. Det er kompatibelt med alle operativsystemer, herunder Windows, iOS, Linux og Android.

PostDICOM er for dig at bruge - så prøv det i dag! Du kan udvide lagerpladsen i skyen mod et nominelt gebyr.