Diagnostisen lääketieteellisen kuvantamisen edistysaskeleet, jotka ovat muuttaneet terveydenhuoltoa

Hieman yli sata vuotta sitten röntgensäteiden tuloa pidettiin merkittävänä harppauksena lääketieteellisessä diagnostiikassa. Viime vuosisadan aikana yksinkertainen röntgenkuvaus on laajentunut erikoisalaksi – diagnostiseksi lääketieteelliseksi kuvantamiseksi. Röntgensäteitä on valjastettu paremman teknologian käyttöön digitalisoitujen TT-kuvausten (tietokonetomografia) avulla, ja uusia diagnostisia lääketieteellisiä kuvantamistekniikoita, kuten magneettikuvaus (MRI) ja ultraääni, on noussut esiin. Lääketieteelliset kuvantamismenetelmät kehittyvät ja tarkentuvat jatkuvasti. Itse kuvantamisprosessin edetessä tapahtuu samanaikainen ja yhtä tärkeä parannus lääketieteellisten kuvien käsittelyssä ja siihen liittyvässä työnkulussa. Tässä artikkelissa tarkastelemme lääketieteellisen diagnostisen kuvantamisen tärkeimpiä edistysaskeleita, jotka ovat muuttaneet lääkäreiden tapaa tutkia ja hoitaa potilaita.

DICOM-standardi

Lääketieteellistä kuvantamista käytetään ensisijaisesti sairauksien diagnosointiin sekä niiden etenemisen seurantaan. On välttämätöntä, että tuotetut kuvat ovat korkealaatuisia, sillä niillä on suora vaikutus potilaiden hoitotuloksiin. Laadun ylläpitämiseksi American Society of Radiology ja National Electrical Manufacturers Association kehittivät yhdessä lääketieteellisten kuvien standardisarjan. Sitä kutsutaan DICOM-standardeiksi (Digital Imaging and Communications in Medicine). Kaikkien lääketieteellisten kuvantamislaitteistojen tuottamien kuvien on vastattava tässä standardissa kuvattuja ominaisuuksia. Lisäksi lääketieteellisten kuvien tallentamiseen ja jakamiseen on saatavilla erityinen muoto, jota kutsutaan DICOM-formaatiksi.

Kaikkien nykyään valmistettavien lääketieteellisten kuvantamislaitteiden tulisi noudattaa DICOM-standardeja. Näin tuotettujen kuvien katselu ei onnistu tavallisilla PC:llä olevilla kuvankatseluohjelmilla. Siihen tarvitaan erityinen diagnostinen lääketieteellinen kuvantamisohjelma, joka tunnetaan nimellä DICOM-työasema. Kaupallisessa käytössä lääketieteellisessä diagnostiikassa tällaisten diagnostisten lääketieteellisten kuvantamisohjelmien on oltava FDA-hyväksyttyjä ja ne tarvitsevat erityisen lisenssin. Nämä toimenpiteet varmistavat, että kaikki kliinisiin tarkoituksiin kehitetyt sovellukset pystyvät kuvaamaan tarkasti korkealaatuisia lääketieteellisiä kuvia.

PACS-arkistointi

Digitalisoidun lääketieteellisen diagnostisen kuvantamisen myötä röntgenfilmien kehittämisen tarve on vähentynyt huomattavasti. Digitaalisia kuvia muutetaan kuitenkin edelleen "filmeiksi" tulostimien avulla. Kuvantamisfilmit vaativat asianmukaista säilytystä oikeissa olosuhteissa vaurioiden estämiseksi ajan myötä. Näiden kuvien hakeminen varastosta voi olla aikaa vievä prosessi ja vaatii erillistä henkilökuntaa kirjanpitoon.

PACS (Picture Archiving and Communications System), eli kuvien arkistointi- ja viestintäjärjestelmä, poistaa tarpeen filmien fyysiselle varastoinnille ja noudolle. Se on pohjimmiltaan alusta lääketieteellisten kuvien virtuaaliselle tallennukselle ja haulle. PACS mahdollistaa valtavien lääketieteellisiin kuviin liittyvien tietomäärien käsittelyn. Mikä tahansa tietokone, joka on kytketty tiettyyn PACS-palvelimeen, voi hakea DICOM-kuvia ja katsella sekä jopa muokata niitä. Viimeisin innovaatio on ollut pilvipohjainen PACS, jossa paikallisen tallennuksen sijaan PACS isännöidään internetissä, ja kuka tahansa internetiin yhteydessä oleva käyttäjä, jolla on oikeat tunnukset, voi käyttää kuvia.

PACS ei ole ainoastaan yksinkertaistanut tallennusta ja hakua, vaan se on myös tehnyt teleradiologiasta totta. Nykyään radiologien ei tarvitse olla läsnä samalla alueella, jossa kuvia otetaan. He voivat katsella kuvia eri maantieteellisistä sijainneista ja antaa asiantuntijalausuntonsa. Teleradiologian avulla yksi radiologi voi luoda raportteja useista sairaaloista tuleville kuville. Tämä säästää arvokasta aikaa ja resursseja sekä auttaa vähentämään terveydenhuollon kustannuksia.

Reaaliaikainen kuvantaminen

Filmien kehittämisen tai tulostamisen tarpeen poistuessa lääketieteellisten kuvien hankinta- ja katseluprosessi on parantunut. Reaaliaikainen kuvantaminen on käsite, jossa ei ole aikaviivettä kuvien hankkimisen potilaalta ja niiden lääkärin katselun välillä. Radiologit voivat kirjaimellisesti katsella kuvia potilaan ollessa vielä skannerissa.

Diagnostisten lääketieteellisten kuvien nopeampi tulkinta johtaa välittömään diagnoosiin, mikä puolestaan mahdollistaa nopean lääketieteellisen väliintulon. Reaaliaikaisella lääketieteellisellä diagnostisella kuvantamisella on merkittävä rooli hätätilanteissa. Esimerkiksi traumapotilailla vatsan alueen vamma määritettiin aiemmin diagnostisella laparoskopialla tai peritoneaalihuuhtelulla, jotka molemmat olivat invasiivisia toimenpiteitä. Nykyään hoitostandardina on kuitenkin käyttää FAST-tekniikkaa (Focused Abdominal Sonography in Trauma), joka käyttää reaaliaikaista ultraääntä määrittääkseen nopeasti, onko potilas kärsinyt vatsan alueen vammasta. Reaaliaikaista ultraäänikuvantamista käytetään myös sikiön terveyden seurantaan kohdussa ja kasvuparametrien arviointiin.

Toiminnallinen kuvantaminen

Useimmat diagnostiset lääketieteelliset kuvantamisjärjestelmät on suunniteltu diagnosoimaan anatomisia tai rakenteellisia poikkeavuuksia. Nykyaikainen lääketieteellinen diagnostinen kuvantaminen voi sen lisäksi arvioida poikkeavuuksia kudosten ja elinten toiminnassa. Tämä sisältää poikkeavuuksien havaitsemisen fysiologisissa prosesseissa, kuten aineenvaihdunnassa ja verenkierrossa. Toiminnallinen kuvantaminen saavutetaan suurelta osin isotooppilääketieteen avulla. Isotooppilääketiede on radiologian erikoisala, johon kuuluu radioaktiivisesti "merkittyjen" molekyylien injektointi kehoon. Tietyt elimet voivat ottaa nämä radioaktiiviset molekyylit ensisijaisesti vastaan erilaisiin fysiologisiin prosesseihin. Oton jälkeen elimet voivat säteillä, minkä ulkoiset skannerit havaitsevat "kuumina pisteinä". Esimerkiksi positroniemissiotomografia (PET) heijastaa radioleimatun glukoosin ottoa soluihin. Solut, joilla on lisääntynyt metabolinen aktiivisuus, erityisesti syöpäsolut, ottavat yleensä enemmän glukoosia. Tätä tekniikkaa käytetään siksi metastaasien (etäpesäkkeiden) tunnistamiseen kehossa. Toinen toiminnallinen kuvantamistekniikka on kilpirauhaskuvausten käyttö, joita käytetään kilpirauhasen liikatoiminnan havaitsemiseen. Nämä kuvaukset perustuvat radioaktiivisen jodin ottoon kilpirauhassoluihin.

Useimpia toiminnallisia kuvantamistekniikoita, kun niitä käytetään yksinään, voi olla vaikea tulkita. Tämä johtuu siitä, että vaikka ne havaitsevat epänormaalin fysiologisen toiminnan alueita, näiden alueiden anatominen paikantaminen voi olla vaikeaa. Tämä voidaan voittaa tekniikalla, jota kutsutaan kuvafuusioksi. Nykyaikaiset diagnostiset lääketieteelliset kuvantamisohjelmat mahdollistavat kahden tai useamman diagnostiikkatekniikan yhdistämisen. Esimerkiksi PET-kuvauksen yhdistäminen TT-kuvaukseen voi auttaa tunnistamaan, onko kyseessä etäpesäke, ja voi myös tarkasti tunnistaa anatomiset vyöhykkeet, joissa etäpesäke on esiintynyt.

Jälkikäsittelytekniikat

Jälkikäsittelytekniikat viittaavat toimenpiteisiin, joita sovelletaan diagnostisiin lääketieteellisiin kuviin sen jälkeen, kun kuvat on hankittu potilaalta. Jälkikäsittelytekniikat tehdään yleensä käyttämällä edistynyttä diagnostista lääketieteellistä kuvantamisohjelmaa. Ne tarjoavat radiologille tietoa, jota ei ole saatavilla pelkästään alkuperäisiä kuvia katsomalla. Joitakin hyödyllisimpiä lääketieteellisessä diagnostisessa kuvantamisessa käytettyjä jälkikäsittelytekniikoita ovat seuraavat:

• 3D-rekonstruktio: Lääketieteellisen diagnostisen kuvantamisen kriittinen haittapuoli on, että se on luonteeltaan kaksiulotteista. Viimeaikainen teknologia mahdollistaa kuitenkin kuvien katselun kolmiulotteisina objekteina ottamalla useita kuvaleikkeitä ja pinoamalla ne yhteen. Tämä mahdollistaa paremman anatomisen orientaation ja on helpompi tulkita. Se auttaa myös ymmärtämään eri rakenteiden välistä suhdetta. Toinen 3D-rekonstruktion muoto on multiplanaarinen rekonstruktio. Tässä radiologi voi ottaa 3D-objektin, pyörittää sitä haluamallaan tavalla ja leikata missä tahansa kulmassa, joka eroaa alun perin hankituista leikkeistä. Nämä tekniikat auttavat radiologia tarkastelemaan anatomista rakennetta virtuaalisesti ikään kuin hän pitäisi ja leikkaisi sitä fyysisesti, mikä antaa vertaansa vailla olevan tarkkuustason.

• Intensiteettiprojektiot: Tämä perustuu oletukseen, että kehon eri rakenteet absorboivat ja heijastavat eri määriä säteilyä, mikä heijastuu niiden TT-lukuihin. Maksimi-intensiteettiprojektioissa (MIP) näytetään vain alueet, joilla on korkeimmat TT-luvut. MIP on hyödyllisin TT-angiografiassa, jossa se auttaa erottamaan suuret verisuonet muista anatomisista rakenteista. Minimi-intensiteettiprojektioissa (MINIP) näytetään vain alueet, joilla on alhaisimmat TT-luvut. MINIP on erittäin hyödyllinen keuhkoparenkyymisairauksissa, jotka ilmenevät hypo-attenuoituneina TT-arvoina. Esimerkiksi potilailla, joilla on ahtauttava keuhkoputkentulehdus, TT-muutokset ovat erittäin hienovaraisia. MINIP:n käyttö voi tehdä näistä muutoksista selvempiä.

Joitakin mullistavia teknologioita lääketieteellisen kuvantamisen tulevaisuudelle

Tekoäly

Tekoäly (AI) on jännittävä rintama, joka tekee hitaasti tuloaan lääketieteelliseen diagnostiseen kuvantamiseen. Tekoäly on koneiden kyky tehdä kognitiivisia päätöksiä, kuten oppia ja ratkaista ongelmia. Syöttämällä tietokoneille syväoppimisalgoritmeja ne voivat oppia erottamaan erilaisia digitaalisia kuvioita ja siten auttaa diagnosoinnissa. Esimerkiksi Stanfordin yliopiston tutkijaryhmä on kehittänyt tällaisen algoritmin keuhkoröntgenkuville. Tutkijat väittävät, että käyttämällä tätä algoritmia tietokoneet voivat tunnistaa keuhkokuumeen olemassaolon tai puuttumisen paremmin kuin radiologit. UCSF:n radiologiatiimi puolestaan tekee yhteistyötä GE:n kanssa kehittääkseen sarjan algoritmeja, jotka voivat auttaa erottamaan normaalit ja epänormaalit keuhkoröntgenkuvat. Toinen lääketieteellinen sovellus, nimeltään Viz, auttaa seulomaan useita kuvia useista sairaalan tietokannoista suurten suonten tukosten (LVO) varalta, jotka ovat merkki välittömästä aivohalvauksesta. Jos LVO havaitaan, ohjelmisto voi varoittaa sekä aivohalvausspesialistia että potilaan perusterveydenhuollon lääkäriä varmistaakseen, että potilas saa nopeaa hoitoa.

Kuvantamisjärjestelmien integrointi

Kun PACS tallentaa lääketieteellisiä kuvia, muita lääketieteellisiä tietoja tallennetaan eri järjestelmiin. Esimerkiksi potilastietojärjestelmät (HIS) tallentavat tietoja potilaan sairaushistoriasta, kliinisistä tiedoista ja laboratoriotutkimuksista. Radiologian tietojärjestelmät (RIS) hallinnoivat kuvantamistietoja itse kuvien lisäksi, kuten lähetteitä, pyyntöjä, laskutustietoja ja tulkintoja. Kaikki nämä tietojärjestelmät ovat erillään toisistaan. Kuitenkin potilasta hoidettaessa lääkärillä on usein oltava kaikki nämä tiedot käsillä diagnoosin tekemiseksi ja hoidon suunnittelemiseksi. Kaikkien tietojärjestelmien integrointi yhdeksi sairauskertomukseksi, johon pääsee käsiksi yhden palvelimen kautta, voi auttaa virtaviivaistamaan työnkulkua ja parantamaan sekä tarkkuutta että suorituskykyä.

Mitkä ovat haasteet, kun lääketieteellinen diagnostinen kuvantaminen kehittyy edelleen?

• Nousevat terveydenhuollon kustannukset: Kun diagnostinen lääketieteellinen kuvantaminen jatkaa harppaustaan eteenpäin, jokaisella uudella kehityksellä on hintansa. Itse teknologian kustannukset, tutkimuskustannukset ja toteutuskustannukset heijastuvat lopulta yhtenä parametrina – terveydenhuollon kohonneina kustannuksina potilaalle. Ehkä siksi kehitysmaat luottavat edelleen manuaaliseen röntgenkuvaukseen ja manuaalisesti kehitettyihin filmeihin perussairauksien diagnosoinnissa ja varaavat edistyneet kuvantamistekniikat monimutkaisempiin terveydentiloihin. Silti, jos kaikkien halutaan hyötyvän diagnostisen lääketieteellisen kuvantamisen edistysaskeleista, on pyrittävä pitämään uusien lääketieteellisten teknologioiden kustannukset kohtuullisella tasolla.

• Potilastietojen ja yksityisyyden suoja: Koska diagnostinen lääketieteellinen kuvantaminen tukeutuu yhä enemmän verkkopohjaisiin teknologioihin, potilastietoja ladataan ja tallennetaan verkkoon. Joitakin perussuojauksia on käytössä, sillä vain tietyt lääkäreiden ja sairaaloiden omistamat käyttäjätilit pääsevät PACS-palvelimille. Kun kuvia viedään opetusta tai tutkimusta varten, on mahdollista anonymisoida tiedot, joita voitaisiin käyttää potilaiden tunnistamiseen. Silti on ollut huolta tietomurroista ja potilaan yksityisyyden menettämisestä. On kiireellinen tarve toteuttaa poliittisia toimenpiteitä, joilla varmistetaan lääketieteellisten kuvantamistietojen suojaaminen PACS-palvelimilla.

Edistynyt diagnostinen lääketieteellinen kuvantaminen ulottuvillasi – PostDICOMin avulla!

PostDICOM auttaa sinua ja vastaanottoasi pysymään mukana edistyneen diagnostisen kuvantamisen jatkuvasti kehittyvässä maisemassa. Tämä vankka, mutta helppokäyttöinen diagnostinen lääketieteellinen kuvantamisohjelma on moderni DICOM-katseluohjelma, jossa on useita edistyneitä ominaisuuksia. PostDICOM tarjoaa pilvipohjaisen PACS-alustan ja on tuettu useissa käyttöjärjestelmissä, mukaan lukien Windows, Mac OS, Linux ja Android. Sen avulla voit käyttää DICOM-tiedostojasi missä tahansa, millä tahansa laitteella. PostDICOMissa on hienostuneita jälkikäsittelytyökaluja, jotka mahdollistavat erinomaisen diagnoosin ja hoidon suunnittelun. Vaikka PACS-järjestelmämme on pilvipohjainen, potilastiedot ovat täysin turvassa. Pidämme potilastiedot erillään maantieteellisten alueiden mukaan, kaikki tiedot on salattu ja viestinnässä käytetään suojattuja SSL-järjestelmiä. Kuvat voidaan anonymisoida ennen lataamista PACS-palvelimelle. PostDICOMia voi kokeilla ilmaiseksi kaikilla ominaisuuksilla rajoitetun ajan! Tallennustilaa voidaan päivittää nimellistä korvausta vastaan. Hyödyntääksesi edistyneen lääketieteellisen kuvantamisen voiman, vieraile osoitteessa postdicom.com ja kokeile ilmaista katseluohjelmaasi tänään!