I progressi nella diagnostica diagnostica per immagini mediche che hanno trasformato il settore sanitario

Diagnostic Medical Imaging - Presented by PostDICOM

Poco più di cento anni fa, l'avvento dei raggi X era considerato un salto significativo nella diagnosi medica. Nel corso del secolo scorso, la radiografia semplice si è espansa in un campo specializzato: diagnostica diagnostica per immagini mediche. I raggi X sono stati sfruttati utilizzando una tecnologia migliore attraverso scansioni TC digitalizzate e sono emerse nuove tecniche diagnostiche di imaging medico, come la risonanza magnetica e gli ultrasuoni. Le modalità di imaging medico continuano ad evolversi e perfezionare. Man mano che il processo di imaging effettivo progredisce, vi è un miglioramento parallelo e altrettanto importante nella gestione delle immagini mediche e del flusso di lavoro associato. In questo articolo, ingrandiamo i progressi più importanti nell'imaging diagnostico medico che hanno trasformato il modo in cui i medici esaminano e trattano i pazienti.


Lo standard DICOM

L'imaging medico viene utilizzato principalmente per diagnosticare le malattie e per monitorare i loro progressi. È essenziale che le immagini prodotte siano di altissima qualità, poiché hanno un impatto diretto sui risultati dei pazienti. Per mantenere la qualità, una serie di standard per le immagini mediche è stata sviluppata congiuntamente dalla American Society of Radiology e dalla National Electrical Manufacturers Association. È indicato come standard DICOM, che sta per Digital Imaging and Communications in Medicine. Le immagini prodotte da tutti i dispositivi di imaging medicale devono essere conformi alle caratteristiche descritte nella presente norma. Inoltre, è disponibile un formato specifico per la memorizzazione e la condivisione di immagini mediche, denominato formato DICOM.


Tutte le apparecchiature di imaging medicale prodotte oggi devono essere conformi agli standard DICOM. La visualizzazione delle immagini così prodotte non può essere effettuata da normali programmi di imaging disponibili su un normale PC. È richiesto uno speciale programma diagnostico di imaging medico, noto come workstation DICOM. Per l'uso commerciale nella diagnosi medica, tali programmi diagnostici per immagini mediche devono essere approvati dalla FDA e necessitano di una licenza speciale. Queste misure garantiscono che qualsiasi applicazione sviluppata per scopi clinici sia in grado di raffigurare in modo accurato immagini mediche di alta qualità.


Archiviazione PACS

Con l'arrivo dell'imaging diagnostico medico digitalizzato, la necessità di sviluppare pellicole a raggi X è notevolmente diminuita. Tuttavia, le immagini digitali vengono ancora convertite in «film» con l'aiuto delle stampanti. Le pellicole per immagini richiedono una corretta conservazione nelle giuste condizioni per evitare danni nel tempo. Il recupero di queste immagini dallo storage può richiedere molto tempo e richiede personale dedicato per la conservazione dei record.

PACS, che sta per Picture Archiving and Communications System, elimina la necessità di archiviazione fisica e recupero delle pellicole. Si tratta fondamentalmente di una piattaforma per l'archiviazione virtuale e il recupero di immagini mediche. PACS consente di gestire enormi volumi di dati relativi alle immagini mediche. Qualsiasi computer collegato a un server PACS specifico è in grado di recuperare le immagini DICOM, visualizzarle e modificarle. L'ultima innovazione è stata l'introduzione del PACS basato su cloud, dove invece dello storage locale, il PACS è ospitato su internet e qualsiasi utente connesso a Internet, con le giuste credenziali, può accedere alle immagini.

Non solo PACS ha semplificato lo stoccaggio e il recupero, ma ha anche reso la teleradiologia una realtà. Oggi, i radiologi non devono essere presenti nella stessa area in cui vengono acquisite le immagini. Possono visualizzare immagini provenienti da diverse località geografiche e fornire il loro parere di esperti. Attraverso la teleradiologia, un singolo radiologo può generare report per immagini provenienti da più ospedali. Ciò consente di risparmiare tempo e risorse preziose e di ridurre i costi sanitari.


Immagini in tempo reale

Con la necessità di sviluppare o stampare pellicole, il processo di flusso di lavoro per l'acquisizione e la visualizzazione di immagini mediche è migliorato. L'imaging in tempo reale è un concetto in cui non vi è alcun ritardo tra l'acquisizione di immagini dal paziente e la loro visualizzazione da parte del medico. I radiologi possono letteralmente visualizzare le immagini mentre il paziente è ancora all'interno dello scanner.

L'interpretazione più rapida delle immagini mediche diagnostiche porta a una diagnosi immediata, che a sua volta consente un rapido intervento medico. L'imaging diagnostico medico in tempo reale svolge un ruolo significativo nelle emergenze. Ad esempio, nei pazienti con trauma, la lesione intra-addominale è stata precedentemente determinata mediante laparoscopia diagnostica o lavaggio peritoneale, entrambe procedure invasive. Oggi, tuttavia, lo standard di cura è quello di utilizzare FAST (Sonografia Addominale focalizzata in Trauma), che utilizza un'ecografia in tempo reale per determinare rapidamente se un paziente ha subito o meno una lesione intra-addominale. L'ecografia in tempo reale viene utilizzata anche per monitorare la salute del feto in utero e valutare i parametri di crescita.


Imaging funzionale

La maggior parte dei sistemi diagnostici di imaging medico sono progettati per diagnosticare anomalie anatomiche o strutturali. Le moderne immagini diagnostiche mediche, oltre a ciò, possono anche valutare le anomalie nella funzione dei tessuti e degli organi. Ciò include il rilevamento di anomalie nei processi fisiologici come il metabolismo e il flusso sanguigno. L'imaging funzionale è in gran parte ottenuto attraverso la medicina nucleare. La medicina nucleare è una specialità della radiologia che prevede l'iniezione di molecole che vengono 'etichettate' radioattivamente nel corpo. Queste molecole radioattive possono essere prese preferenzialmente da organi specifici per vari processi fisiologici. Dopo l'assorbimento, gli organi possono emettere radiazioni, che vengono raccolte dagli scanner esterni come «punti caldi». Ad esempio, la tomografia ad emissione di positroni (PET) riflette l'assorbimento del glucosio radiomarcato da parte delle cellule. Le cellule che hanno aumentato l'attività metabolica, in particolare le cellule tumorali, tendono ad assumere più glucosio. Questa tecnica viene quindi utilizzata per identificare le aree di metastasi all'interno del corpo. Un'altra tecnica di imaging funzionale è l'uso di scansioni della tiroide, che vengono utilizzate per rilevare l'ipertiroidismo. Queste scansioni dipendono dall'assorbimento di iodio radioattivo da parte delle cellule tiroidee.

La maggior parte delle tecniche di imaging funzionale, se utilizzate da sole, può essere difficile da interpretare. Questo perché anche se rilevano aree di attività fisiologica anormale, può essere difficile orientare queste aree anatomicamente. Questo può essere superato da una tecnica chiamata fusione dell'immagine. I moderni programmi di diagnostica diagnostica per immagini consentono la fusione di due o più tecniche diagnostiche. Ad esempio, la fusione di una PET con una TAC può aiutare a identificare se c'è o meno metastasi e può anche identificare con precisione le zone anatomiche in cui si è verificata la metastasi.


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Tecniche di post-elaborazione

Le tecniche di post-elaborazione si riferiscono agli interventi applicati alle immagini diagnostiche mediche dopo che le immagini sono state acquisite dal paziente. Le tecniche di post-elaborazione vengono solitamente eseguite utilizzando un programma diagnostico avanzato di imaging medico. Forniscono al radiologo informazioni che non sono disponibili solo guardando le immagini originali. Alcune delle tecniche di post-elaborazione più utili utilizzate nell'imaging diagnostico medico sono le seguenti:

  • Ricostruzione 3D: Uno svantaggio critico dell'imaging diagnostico medico è che è di natura bidimensionale. Tuttavia, la tecnologia recente consente di visualizzare le immagini come oggetti tridimensionali, prendendo più sezioni di immagine e impilandole insieme. Ciò consente un migliore orientamento anatomico ed è più facile da interpretare. Aiuta anche a capire il rapporto tra varie strutture. Un'altra forma di ricostruzione 3D è la ricostruzione multiplanare. In questo, il radiologo può prendere l'oggetto 3D, ruotarlo a piacere e tagliare a qualsiasi angolo, diverso dalle fette originariamente acquisite. Queste tecniche aiutano il radiologo a vedere virtualmente la struttura anatomica come se la stesse fisicamente tenendo e affettando, dando loro un livello di precisione senza pari.

  • Proiezioni di intensità: Questo si basa sulla premessa che diverse strutture all'interno del corpo assorbiranno e riflettono diverse quantità di radiazioni, che si rifletterebbero nei loro numeri CT. Nelle proiezioni di intensità massima (MIP) vengono visualizzate solo le regioni con i numeri CT più alti. MIP è più utile nell' angiografia TC, dove aiuta a distinguere i grandi vasi sanguigni da altre strutture anatomiche. Nelle proiezioni di intensità minima (MINIP) vengono visualizzate solo le regioni con i numeri CT più bassi. MINIP è estremamente utile nelle malattie del parenchima polmonare, che si presentano come valori TC ipo-attenuati. Ad esempio, nei pazienti con bronchiolite ostruttiva costrittiva, i cambiamenti CT sono estremamente sottili. Utilizzando MINIP puoi rendere queste modifiche più evidenti.


Alcune tecnologie dirompenti per il futuro dell'imaging medico

Intelligenza artificiale

L'intelligenza artificiale (AI) è un fronte emozionante che sta lentamente facendo instradamento nella diagnostica medica. L'intelligenza artificiale è la capacità delle macchine di prendere decisioni cognitive, come l'apprendimento e la risoluzione dei problemi. Alimentando i computer algoritmi di deep learning, possono imparare a distinguere tra vari modelli digitali e possono quindi aiutare nella diagnosi. Un team di ricercatori della Stanford University, per esempio, ha sviluppato un tale algoritmo per i raggi X del torace. I ricercatori sostengono che utilizzando questo algoritmo, i computer possono riconoscere la presenza o l'assenza di polmonite meglio dei radiologi. Il team di radiologia di UCSF sta collaborando con GE per sviluppare una serie di algoritmi che possono aiutare a distinguere tra radiografie toraciche normali e anormali. Un'altra applicazione medica, chiamata Viz, aiuta a visualizzare più immagini in diversi database ospedalieri per identificare le ostruzioni dei vasi di grandi dimensioni (LVO), che sono indicative di ictus imminente. Se viene rilevato un LVO, il software può avvisare sia lo specialista dell'ictus che il medico di assistenza primaria del paziente per assicurarsi che il paziente riceva un trattamento tempestivo.

Integrazione dei sistemi di imaging

Mentre PACS memorizza immagini mediche, altre informazioni mediche vengono memorizzate in sistemi diversi. Ad esempio, i sistemi di informazione sanitaria (HIS) memorizzano le informazioni relative alla storia medica del paziente, ai dettagli clinici e alle indagini di laboratorio. I sistemi RIS (Radiology Information Systems) gestiscono i dati di imaging oltre alle immagini reali, come referral, richieste di acquisto, dettagli di fatturazione e interpretazioni. Tutti questi sistemi informativi sono separati l'uno dall'altro. Tuttavia, nel trattare con un paziente, un medico deve spesso avere tutti questi dettagli insieme a portata di mano per fare una diagnosi e pianificare il trattamento. L'integrazione di tutti i sistemi informativi in un'unica cartella medica accessibile tramite un singolo server consente di semplificare il flusso di lavoro e migliorare sia l'accuratezza che il throughput.


Quali sono le sfide in quanto la diagnostica medica continua ad evolversi?

  • Aumento dei costi sanitari: man mano che le immagini mediche diagnostiche continuano a progredire, ogni nuovo sviluppo ha un costo. Il costo della tecnologia stessa, il costo della ricerca e il costo di implementazione si riflettono infine come un unico parametro: l'aumento del costo dell'assistenza sanitaria per il paziente. Forse, questo è il motivo per cui i paesi in via di sviluppo si affidano ancora all'imaging manuale a raggi X e ai film sviluppati manualmente per la diagnosi delle malattie di base, e riservano tecniche di imaging avanzate per condizioni di salute più complesse. Tuttavia, se tutti vogliono beneficiare dei progressi nella diagnostica diagnostica per immagini mediche, è necessario compiere sforzi per mantenere il costo delle nuove tecnologie mediche a livelli accessibili.

  • Protezione dei dati dei pazienti e della privacy: poiché l'imaging medico diagnostico si affida maggiormente alle tecnologie basate sul web, le informazioni sui pazienti vengono caricate e archiviate online. Esiste una certa protezione di base, in quanto solo gli account utente specifici che sono di proprietà di medici e ospedali possono accedere ai server PACS. Quando le immagini vengono esportate per scopi didattici o di ricerca, è possibile rendere anonimi i dati che potrebbero essere utilizzati per identificare i pazienti. Anche così, ci sono state preoccupazioni circa la violazione dei dati e la perdita della privacy dei pazienti. È urgente adottare misure politiche che garantiscano la protezione dei dati di imaging medicale sui server PACS.


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