Lääketieteellinen kuvantamisteknologia tänään ja mihin se on menossa

Kun kuulet termin "lääketieteellinen kuvantaminen", ensimmäinen mieleen tuleva kuva on röntgenkuva. Vaikka röntgenkuvat ovat vanhin ja edelleen yleisimmin käytetty lääketieteellinen kuvantamismenetelmä, tähän kiehtovaan ja innovatiiviseen tieteenalaan liittyy nykyään paljon muutakin. Tässä artikkelissa pyrimme tarkastelemaan lääketieteellisen kuvantamisteknologian nykytilaa ja viimeisimpiä edistysaskeleita sekä hahmottelemaan alueita, joilla odotetaan merkittäviä läpimurtoja lähitulevaisuudessa.

Termillä "lääketieteellinen kuvantamisteknologia" on laaja määritelmä, ja se kattaa kaikki tekniikat, jotka auttavat lääketieteen ammattilaisia näkemään kehon sisäosia tai alueita, jotka eivät ole nähtävissä paljaalla silmällä. Näiden rakenteiden visualisointi voi auttaa sairauden diagnosoinnissa, hoidon suunnittelussa, hoidon toteutuksessa – kuten kuvaohjatussa toimenpiteessä – sekä seurannassa ja valvonnassa.

Lääketieteellisen diagnostisen kuvantamisen laaja ala - mitä se sisältää

Nykyään lääketieteellinen kuvantaminen on olennainen osa sairauksien diagnosointia ja hallintaa. Varhaisin diagnostisen lääketieteellisen kuvantamisen muoto oli röntgenlaite, jonka Roentgen esitteli vuonna 1895. Siitä lähtien röntgenkuvantaminen on kehittynyt pitkälle, ja perinteisiä röntgenkuvia korvataan nopeasti tietokonetomografialla (TT), joka yhdistää tietojenkäsittelyn tehon röntgenkuvaukseen. TT-skannerit ottavat kuvia kolmessa eri tasossa. Itse TT-teknologia on kehittynyt vuosien varrella. Kuvausviipaleiden paksuutta on pienennetty ja spiraali-TT:n tulo on lyhentänyt merkittävästi kuvanottoaikaa.

Magneettikuvaus (MK) nousi esiin 1900-luvun lopulla, aikana jolloin huoli säteilyaltistuksesta lääketieteellisessä kuvantamisessa oli huipussaan. Tämä kuvantamisjärjestelmä käyttää luonnollisia magneettikenttiä kehon sisäisten rakenteiden kuvaamiseen. Vaikka magneettikuvauksella oli aluksi rajallinen diagnostinen käyttö, laitteiston parannukset ovat tehneet siitä ensisijaisen kuvantamismenetelmän pehmytkudoksille ja verisuonirakenteille. Uudemmat magneettikuvauslaitteet ovat kompakteja ja avoimia, eivätkä ne enää aiheuta potilaille ahtaanpaikankammoa.

Ultraäänitutkimus on toinen kuvantamismenetelmä, joka ei käytä säteilyä. Se käyttää heijastuneita ääniaaltoja luodakseen kuvan sisäelimistä. Ultraäänen merkittävä etu on sen kannettavuus. Se on saavuttanut laajan lääketieteellisen käytön esimerkiksi vuodeosastotutkimuksissa, verisuonirakenteiden tutkimisessa ja synnytysopissa sikiön terveyden arvioinnissa.

Muut edistyneet lääketieteelliset kuvantamistekniikat ovat hyödyntäneet ydinradioisotooppien voimaa. Positroniemissiotomografia (PET) mahdollistaa radiolääkeaineiden, kuten glukoosin, kertymisen kehon kudoksiin. Sensorit havaitsevat ne, ja niiden jakauma antaa vihjeitä diagnoosiin. Varjoaineiden käyttöönotto on johtanut kohdekohtaiseen kuvantamiseen, kuten TT-angiografiaan. Radiolääkeainetta injektoidaan verenkiertoon, jolloin verisuonirakenteet voidaan visualisoida helposti. Tämä auttaa verisuonipoikkeavuuksien ja verenvuotojen tunnistamisessa. Radiolääkeaineet voivat myös kertyä tiettyihin kudoksiin, mikä auttaa diagnoosin rajaamisessa. Esimerkiksi teknetium-99:ää käytetään luustokuvauksessa ja jodi-131:tä kilpirauhaskudoksen tutkimisessa. Usein kahta tai useampaa yllä mainittua kuvantamistekniikkaa yhdistetään, jotta lääkäri saa tarkan käsityksen siitä, mitä potilaan kehossa tapahtuu.

Miten lääketieteellinen kuvantamisteknologia on edistynyt vuosien varrella

Lääketieteellinen kuvantamisteknologia on edistynyt harppauksin vuosien varrella. Tämä ei ole rajoittunut vain menetelmiin, joilla kuvia hankitaan. Jälkikäsittelyyn ja uusiin, edistyneempiin tapoihin jakaa ja tallentaa lääketieteellisiä kuvia on kiinnitetty yhä enemmän huomiota. Ajatuksena on saada paras mahdollinen hyöty olemassa olevista teknologioista ja levittää se mahdollisimman monelle ihmiselle.

Diagnostisen lääketieteellisen kuvantamisen alalla lääkärit voivat nyt käsitellä kuvia saadakseen enemmän tietoa ja oivalluksia samasta aineistosta.

Edistysaskeleet kuvantamistietojen tallennuksessa ja hakemisessa

Eri tyyppisten kuvantamislaitteiden ja niiden tuottaman ainutlaatuisen datan vuoksi integrointi ja yhteistyön helppous ovat ensiarvoisen tärkeitä terveydenhuollon laitoksille ja loppukäyttäjille. Lähes kaikki kuvat hankitaan nykyään digitaalisesti, ja ne koostuvat suurista datatiedostoista. Merkittävä kehitys tässä suhteessa on ollut PACS-järjestelmän (Picture Archiving and Communications System) käyttöönotto. Se on alusta, joka mahdollistaa lääketieteellisten kuvien integroidun tallennuksen ja katselun eri laitteista ja järjestelmistä. PACS-palvelimella kuvat tallennetaan pääasiassa DICOM-muodossa (Digital Imaging and Communications in Medicine).

DICOM on American College of Radiologists -järjestön kehittämä standardi. Kaikki kuvat, mukaan lukien TT-kuvat, magneettikuvat, ultraäänikuvat ja PET-kuvat, on tallennettava, haettava ja jaettava vain DICOM-muodossa. DICOM-muodossa potilastiedot on upotettu kuvaan diagnostisten virheiden minimoimiseksi. Markkinoilla on saatavilla useita DICOM-katseluohjelmia, joilla jokaisella on erilaisia ominaisuuksia, jotka auttavat lääkäreitä diagnoosin ja hoidon suunnittelussa.

Edistyneet lääketieteelliset kuvantamistyökalut

Lääketieteellinen 3D-kuvantamisteknologia

Toinen 3D-rekonstruktion haara on monitasorekonstruktio (MPR). MPR on prosessi, jossa saadaan uusia kuvaleikkeitä 3D-rekonstruoidusta mallista. Uudet leikkeet ovat eri tasoissa kuin alun perin hankitut leikkeet. Tämä on erityisen hyödyllistä suurten rakenteiden, kuten aortan, kulun seurannassa.

Intensiteettiprojektiot

Kuvantamisohjelmistoissa on nykyään useita ominaisuuksia, jotka auttavat terveydenhuollon ammattilaisia tutkimaan kiinnostuksen kohteena olevaa aluetta yksityiskohtaisesti. Yksi tällainen ominaisuus on intensiteettiprojektio. Lääkärit voivat valita rekonstruoidun alueen kuvan muokkaamisen näyttämällä vain maksimi- tai minimi-TT-arvot. Näitä kutsutaan vastaavasti maksimi- ja minimi-intensiteettiprojektioiksi (MIP ja MINIP). Ne lisäävät kontrastia kiinnostuksen kohteena olevan alueen ja ympäröivien normaalien kudosten välillä.

Aito 3D-kuvantaminen

3D-rekonstruktioteknologia ei ole vielä niin tarkkaa kuin haluaisimme sen olevan, ja jotkut lääkärit haluavat käydä läpi useita 2D-leikkeitä virheiden välttämiseksi. Mielenkiintoinen kehitysaskel tällä alalla on "aito" 3D-kuvantaminen. Tämä innovatiivinen kuvantamisjärjestelmä antaa lääkäreille mahdollisuuden tarkastella ja olla vuorovaikutuksessa elimen tai kehon rakenteen virtuaalisen kopion kanssa. Kuva näkyy hologrammina, ja lääkärit voivat virtuaalisesti kääntää rakennetta, leikata poikkileikkauksia ja tunnistaa elintärkeitä anatomisia maamerkkejä. Tällaisesta työkalusta voi tulla korvaamaton leikkausten suunnittelussa tulevaisuudessa.

Kuvafuusio

Edistynyt lääketieteellinen kuvantamistyökalu nimeltä kuvafuusio on saatavilla monissa DICOM-sovelluksissa. Se mahdollistaa kahden tai useamman kuvantamisaineiston yhdistämisen yhdeksi tiedostoksi. Tämä voi yhdistää eri kuvantamismenetelmien edut. Yleisimmät ja hyödyllisimmät kuvafuusiointitekniikat ovat PET/TT ja PET/MK-kuvafuusio, jotka yhdistävät PET-kuvauksen, TT-kuvauksen ja magneettikuvauksen edut. PET auttaa tunnistamaan ja paikantamaan kiinnostuksen kohteena olevan alueen (yleensä pahanlaatuisen tai tulehtuneen alueen). TT tarjoaa erinomaisen anatomisen yksityiskohdan leesion laajuudesta sekä siihen liittyvistä kudostasoista. Magneettikuvaus auttaa saavuttamaan pehmytkudosresoluution. Yhdistettynä diagnostisten kuvantamistutkimusten herkkyys ja spesifisyys paranevat huomattavasti.

Reaaliaikainen kuvantaminen

Perinteisesti on aina ymmärretty, että kuvan hankkimisen ja sen tulkinnan välillä on viive. Viive johtuu ajasta, joka kuluu kuvan käsittelyyn ja valmisteluun, sen esittämiseen radiologille ja sitten siihen, että radiologi katsoo jokaisen kuvan osan ja soveltaa tietojaan sen tulkitsemiseen. Tämä viive voi vaikuttaa merkittävästi kliinisiin tuloksiin, erityisesti hätätilanteissa, kuten traumassa, jossa aika on ratkaiseva tekijä.

Nykyään monet kuvantamisjärjestelmät tarjoavat "reaaliaikaisia" tuloksia, mikä tarkoittaa, että viive kuvan hankkimisen ja tulkinnan välillä on minimaalinen tai sitä ei ole lainkaan. Lääkärit voivat katsella kuvia näytöltä potilaan ollessa vielä kuvantamisyksikössä. Tämä ei ainoastaan lyhennä viivettä, vaan sillä on lisäetuna kehon järjestelmien toiminnan tarkastelu reaaliajassa ja siten niiden toiminnallisen eheyden arviointi. Esimerkiksi ruokatorven nielemistoimintoa voidaan arvioida tällä tavalla mahdollisten nielemisvaikeuksien syiden selvittämiseksi. Samoin sikiön liikkeitä voidaan nähdä reaaliajassa ultraäänellä. Reaaliaikaisen kuvantamisen voima mahdollistaa kirurgien päätöksenteon leikkauksen aikana.

Katsaus lääketieteellisen kuvantamisteknologian tulevaisuuteen

Tekoäly (AI)

Tekoäly (AI) viittaa koneiden kykyyn simuloida ihmisen älykkyyttä. Tämä koskee pääasiassa kognitiivisia toimintoja, kuten oppimista ja ongelmanratkaisua. Lääketieteellisen kuvantamisen yhteydessä tekoälyä voidaan kouluttaa havaitsemaan poikkeavuuksia ihmiskudoksessa – auttaen siten sekä sairauksien diagnosoinnissa että niiden hoidon seurannassa. On olemassa kolme tapaa, joilla tekoäly voi avustaa radiologeja. Tekoäly voi seuloa valtavia kuvatietoaineistoja ja potilastietoja yli-inhimillisellä nopeudella. Tämä voi nopeuttaa työnkulkua. Toiseksi, tekoälyä voidaan kouluttaa havaitsemaan poikkeavuuksia, jotka ovat liian pieniä havaittavaksi paljaalla silmällä. Tämä voi parantaa diagnostista tarkkuutta. Kolmanneksi, tekoälyä voidaan käyttää aiempien kuvantamistutkimusten hakemiseen potilaan sähköisestä potilaskertomuksesta (EMR) ja vertaamaan niitä potilaan uusimpiin kuvaustuloksiin. Muita potilaskertomuksen osia, kuten oleellista sairaushistoriaa, voidaan myös hakea ja käyttää diagnoosin helpottamiseen.

Useat yritykset ovat onnistuneet sisällyttämään tekoälyn kuvantamisjärjestelmiin, mutta mikään niistä ei ole vielä kaupallisessa käytössä. Yksi esimerkki tekoälyyn integroidusta lääketieteellisestä kuvantamisohjelmistosta on Viz, joka parantaa sekä havaitsemista että hoidon aloittamisaikaa potilailla, joilla on suurten verisuonten tukoksia (LVO). Ohjelmisto pystyy seulomaan useita kuvia useista sairaalan tietokannoista LVO:iden varalta. Jos LVO havaitaan, ohjelmisto voi hälyttää sekä aivohalvausasiantuntijan että potilaan perusterveydenhuollon lääkärin varmistaakseen, että potilas saa nopeaa hoitoa. Aikasidonnaisessa sairaudessa, kuten aivohalvauksessa, tällä on vaikutus tulosten huomattavaan paranemiseen ja terveydenhuoltojärjestelmän kustannustaakan vähentämiseen.

Pilvipohjaiset sovellukset

Sekä nopea kuvantamisteknologian kehitys että lääketieteellisten kuvien yleistynyt käyttö terveydenhuollossa ovat johtaneet kiireelliseen tarpeeseen löytää innovatiivisia tapoja tallentaa ja jakaa lääketieteellistä kuvantamisdataa. Tätä taustaa vasten pilviteknologia on noussut yhdeksi lääketieteellisen kuvantamisteknologian tulevaisuuden johtavista tekijöistä. Pilviteknologia mahdollistaa tiedon tallennuksen ja jakamisen maantieteellisestä sijainnista riippumatta internetin avulla. Pilvipohjaiset lääketieteelliset kuvantamissovellukset helpottavat kuvantamistiedostojen tallennusta ja hakua DICOM-muodossa. Ne lisäävät tehokkuutta ja vähentävät kustannuksia. Terveydenhuollon ammattilaiset voivat tehdä yhteistyötä lääketieteellisen kuvantamisdatan parissa ympäri maailmaa. Lopputuloksena on paremmat terveystulokset potilaille.

Pilvipohjaiset sovellukset parantavat myös lohkoketjuprosessia (blockchain). Lohkoketju on yksinkertaisesti sanottuna uuden digitaalisen tietueen lisääminen vanhaan, aivan kuten uuden linkin lisääminen olemassa olevaan fyysiseen ketjuun. Pilvessä olevat kuvat voidaan lisätä lohkoketjuun, mikä tekee potilaan lääketieteellisistä tiedoista saatavilla olevia mille tahansa lääkärille missä tahansa päin maailmaa.

PostDICOM - Lääketieteellisen kuvantamisteknologian kärjessä

PostDICOM yhdistää parhaat puolet uusimmasta lääketieteellisestä kuvantamisteknologiasta. Se on yksi harvoista pilvipohjaisista DICOM-katselusovelluksista. Cloud PACS -palvelimelle tallennetut DICOM-tiedostot on suojattu SSL-salauksella. PostDICOM sisältää lääketieteellisen 3D-kuvantamisteknologian ja tarjoaa edistyneitä kuvankäsittelyominaisuuksia, mukaan lukien monitasorekonstruktio, intensiteettiprojektio (maksimi, keskiarvo ja minimi) ja kuvafuusio. Kliinisiä asiakirjoja voidaan myös tallentaa ja katsella sovelluksella. Se on yhteensopiva kaikkien tärkeimpien käyttöjärjestelmien kanssa (Windows, Mac OS, Linux) ja sitä voidaan käyttää kannettavilla tietokoneilla, tableteilla ja älypuhelimilla. Mikä parasta, peruskäyttäjille pilvitallennustilan kokeileminen on täysin ilmaista.