Software di imaging medicale oggi: più di una semplice visualizzazione di immagini

Medical Imaging Software - Presented by PostDICOM

L'imaging medico è una delle aree in più rapida crescita nel settore sanitario. Negli ultimi decenni, si è evoluta fino a includere diverse modalità di imaging, tra cui scansioni TC, risonanza magnetica, ultrasuoni e medicina nucleare, per citarne alcuni. Insieme ai progressi nell'hardware e nei dispositivi utilizzati per generare immagini mediche, sono stati fatti enormi progressi con i diversi tipi di software che gestiscono queste immagini.

L'introduzione dello standard DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) ha contribuito a garantire che la qualità delle immagini mediche sia mantenuta ad un livello elevato. L'acquisizione, la memorizzazione, il recupero e la condivisione di immagini mediche possono essere eseguite solo nel formato DICOM. Ogni ospedale deve disporre di una workstation DICOM dedicata. Con l'avvento del PACS (Picture Archiving and Communications System), che è un'area virtuale per le immagini DICOM digitali, l'archiviazione e il recupero di tali immagini sono stati semplificati.

Il mercato è inondato di diversi tipi di software di imaging medicale per la visualizzazione di immagini DICOM. Questo include software gratuito per l'imaging medico e software premium che può offrire funzionalità più avanzate. Man mano che i radiologi si abituano ai più recenti software di imaging medicale per la visualizzazione e la memorizzazione delle immagini, i produttori stanno rivolgendo la loro attenzione ad altre aree del flusso di lavoro di imaging, identificando i problemi che devono essere risolti e vedendo se possono trovare soluzioni innovative per lo stesso. In questo articolo vengono esaminati i diversi tipi di software di imaging medicale che sono stati progettati per fare di più rispetto alla semplice visualizzazione di immagini mediche DICOM.


Software di analisi delle immagini medicali

Qualsiasi software in grado di 'analizzare' i dati ottenuti da immagini mediche è indicato come software di analisi delle immagini mediche. L'analisi può assumere la forma di aiutare la diagnosi, confrontando le immagini tra i pazienti o all'interno dello stesso paziente in diversi punti di tempo per valutare il progresso della malattia, e valutare la prognosi. In concomitanza con il miglioramento della tecnologia di imaging, si stanno facendo grandi passi in avanti per quanto riguarda la capacità analitica del software di imaging medico, nello sforzo di creare software in grado di rilevare autonomamente anomalie cliniche nelle immagini mediche.

Qual è la necessità di un software di analisi delle immagini medicali?

L'analisi è di solito una funzione cognitiva che viene eseguita dal radiologo o dal medico che visualizza l'immagine medica. Con i progressi nell'assistenza sanitaria, il numero di scansioni richieste per i pazienti è salito alle stelle. Le uscite di scansione medica oggi sono disponibili in modo più dettagliato e in più sezioni, portando ad un maggior numero di immagini che necessitano di un esame. L'interpretazione di così tante immagini da parte di un radiologo non solo richiede un'abilità tremenda, ma richiede anche tempo ed estenuante. Mentre il carico di lavoro per i radiologi si è moltiplicato nel corso degli anni, la crescita del numero di radiologi qualificati ha rispecchiato solo la metà dell'aumento del carico di lavoro. Il risultato è una grave carenza di risorse umane nel contesto del carico di lavoro radiologico. Una soluzione proposta a questo problema è l'uso di macchine per interpretare immagini mediche e rilevare anomalie.

Il software di analisi delle immagini medicali utilizza algoritmi di deep learning per leggere e valutare le immagini. È in grado di setacciare centinaia di immagini alla volta e quindi può gestire carichi di lavoro di grandi dimensioni. Può essere addestrato a 'bandiera' immagini con risultati sospetti, che possono accelerare i processi per i radiologi nel senso che non devono passare attraverso tutte le immagini e concentrarsi solo su quelli che sono contrassegnati.

Quali sono alcuni prodotti software per l'analisi delle immagini medicali sul mercato?

  • Aidoc: Aidoc, una società con sede a Tel Aviv, ha sviluppato un software di analisi delle immagini medicali che fornisce supporto diagnostico per scansioni TC a tutto il corpo. L'applicazione analizza le scansioni TC della testa, del collo, del torace e dell'addome ed è in grado di rilevare anomalie visive di alto livello. Un caso di studio condotto dalla società ha dimostrato che l'utilizzo di Aidoc ha ridotto significativamente i tempi di consegna dei report, in particolare per le scansioni di la testa e il collo.

  • Arterys: Arterys è una società con sede a San Francisco che combina algoritmi di intelligenza artificiale di deep learning con il cloud computing. È stato dimostrato che il software di analisi delle immagini medicali aumenta la velocità e l'accuratezza dell'analisi. Inizialmente sviluppato per la risonanza magnetica cardiaca, Arterys ha ora sviluppato applicazioni simili per risonanza magnetica epatica, risonanza magnetica polmonare e mammografie, e aiuta a identificare lesioni patologiche in queste regioni.

Quali sono i limiti del software di analisi delle immagini medicali?

Alla fine della giornata, il software di analisi dell'immagine medica è buono come gli algoritmi informatici su cui è costruito. Un computer non «vede» le cose e non riesce a pensare, e il suo output è basato su una serie di numeri e algoritmi. I risultati generati sono quindi basati sugli algoritmi con cui è stato programmato. C'è quindi molto spazio per gli errori qui, dato che la tecnologia è ancora nascente. Mentre il software di analisi delle immagini mediche può certamente ridurre il carico di lavoro del radiologo, non è ancora pronto a sostituire completamente il radiologo. È ancora nella sua infanzia e non è usato come comunemente come la sua controparte meno automatizzata, il software di elaborazione delle immagini medicali.


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Software di elaborazione delle immagini medicali

Il software di elaborazione delle immagini medicali in sostanza trasforma le immagini dopo che sono state acquisite. Mentre alcuni gruppi considerano il software di elaborazione delle immagini medicali come parte del software di analisi delle immagini medicali, non fa molto per analizzare le immagini. Tuttavia, l'elaborazione rende più facile il lavoro di analisi manuale per il radiologo. L'elaborazione delle immagini medicali è di tre tipi: segmentazione delle immagini, registrazione delle immagini e visualizzazione delle immagini.

Segmentazione immagine

La segmentazione si riferisce al processo di divisione di una singola immagine in piccole parti o segmenti. Idealmente, questi segmenti devono essere significativi, cioè ogni segmento dovrebbe rappresentare una struttura o un organo diverso.

Il software di segmentazione dell'immagine medica è in grado di eseguire le seguenti funzioni:

  • Individuazione della regione di interesse: Il software può identificare anomalie nella regione di interesse, compresi tumori, noduli e altre patologie.

  • Confini anatomici più esigenti: il software di segmentazione può identificare i confini delle strutture corporee come i vasi sanguigni.

  • Volumi di misurazione: Il software di segmentazione delle immagini medicali può essere utilizzato per calcolare i volumi di strutture specifiche come cavità anatomiche o tumori. È particolarmente utile monitorare i cambiamenti nelle dimensioni del tumore durante il corso del trattamento.

Registrazione immagine

La registrazione delle immagini è un processo che consente di allineare le immagini nel modo corretto. In questa tecnica, il computer conosce una serie di immagini 'target'. Quando viene alimentata una nuova immagine, questa nuova immagine 'sorgente' viene trasformata per diventare simile in allineamento all'immagine di destinazione. La registrazione delle immagini può essere ottenuta utilizzando tre metodi: modelli di trasformazione, funzioni di somiglianza e procedure di ottimizzazione.

Applicazioni di registrazione delle immagini attraverso software di elaborazione delle immagini medicali:

  • Fusione di immagini: nella fusionedi immagini, i dati delle immagini mediche provenienti da fonti diverse possono essere fusi insieme in un unico set di dati. Questo è estremamente utile per capire come l'anatomia sia correlata ai processi funzionali. Ad esempio, le scansioni CT forniscono informazioni strutturali, mentre le scansioni PET forniscono informazioni metaboliche. Utilizzando la fusione di immagini, entrambe le serie di informazioni possono essere ottenute attraverso un unico set di dati.

  • Studiare i cambiamenti nel tempo: la registrazione delle immagini può essere utilizzata per confrontare una serie di immagini nel tempo. Ciò è utile per valutare i cambiamenti all'interno della stessa sessione di imaging, come i movimenti cardiaci o la funzione respiratoria. Può anche essere applicato a cambiamenti a lungo termine, come il monitoraggio della progressione di una malattia nel corso di alcuni anni.

  • Caratterizzazione delle caratteristiche anatomiche: la registrazione delle immagini può anche confrontare le immagini tra diversi soggetti di una popolazione. Questo può essere usato per caratterizzare le caratteristiche anatomiche in una data popolazione.

  • Procedure interventistiche: la chirurgia assistita da computer è resa possibile con la registrazione delle immagini. Applicando la TAC pre-operatoria o l'immagine MRI all'impostazione intraoperatoria, diventa possibile un intervento chirurgico guidato da immagini.

Visualizzazione immagine

Il software di visualizzazione delle immagini medicali cambia il modo in cui è possibile visualizzare il set di dati originale. Ciò consente l'analisi da diversi punti di vista. La visualizzazione è essenzialmente il processo di esplorazione dei dati, trasformandoli se necessario e quindi visualizzarli con maggiore profondità e chiarezza rispetto al set di dati originale. Esistono diverse tecniche di post-elaborazione che consentono la visualizzazione di immagini mediche.

Applicazioni di visualizzazione delle immagini attraverso software di elaborazione delle immagini medicali:

  • Ricostruzione 3D: Il software di imaging medico 3D è quasi sempre integrato in programmi software di elaborazione delle immagini mediche regolari. La ricostruzione 3D prevede l'aggiunta di tutte le sezioni acquisite in un unico set di dati e la loro combinazione in un'unica immagine. Ciò consente agli operatori di interpretare facilmente le anomalie in quanto vi è un migliore orientamento anatomico rispetto alle singole sezioni. Il software 3D di imaging medico aiuta anche a identificare più rapidamente le anomalie. Maggiori dettagli possono quindi essere visualizzati con la visualizzazione 2D, se necessario.

  • Visualizzazione 2D: Questo è un inverso della tecnica di ricostruzione 3D. Può essere utilizzato per visualizzare i dati di imaging originali da ricostruzioni 3D o 4D, oppure per visualizzare sezioni diverse dal set di dati originale. Un esempio di visualizzazione 2D è la riformattazione multiplanare, che consente di creare nuove sezioni da ricostruzioni 3D e 4D, su piani diversi dai piani originali. MPR trova applicazione nella visualizzazione delle strutture curvilinee, tra cui il canale spinale e i vasi sanguigni. La maggior parte dei tipi di software di imaging medicale 3D consentono anche l'MPR.



Software di gestione delle immagini medicali

L'aumento simultaneo del numero di pazienti sottoposti a imaging diagnostico medico e la qualità delle immagini mediche acquisite, il che significa enormi file di dati, ha portato alla gestione di enormi volumi di dataset da parte di centri sanitari e ospedali. L'archiviazione, il recupero e la gestione di questo enorme volume di dati di imaging possono rappresentare una sfida in sé. Il software di gestione delle immagini medicali semplifica questo processo organizzando e integrando tali set di dati.

Il software di gestione delle immagini medicali è costituito da un server PACS che può essere integrato con una normale workstation DICOM. Un software standard per la gestione delle immagini medicali deve avere le seguenti caratteristiche:

  • Sostituisce l'archiviazione fisica memorizzando digitalmente tutti i dataset di immagini medicali in modo organizzato.

  • Consente ai radiologi di accedere ai dati di imaging medico da qualsiasi posizione geografica e consente a più utenti di visualizzare i dati contemporaneamente su sistemi diversi.

  • Consente l'esportazione di immagini in altri formati di file, in modo che possano essere utilizzate per l'insegnamento, l'apprendimento o per la diffusione di immagini attraverso pubblicazioni e siti web.

  • Consente l'integrazione dei dati delle immagini mediche con i dati dei pazienti in altre cartelle, come la cartella clinica elettronica, il sistema informativo sanitario e il sistema di informazione radiologica (RIS).


Software di monitoraggio della dose di immagini mediche

Uno dei principali aspetti negativi per l'imaging medico è l'esposizione alle radiazioni. Misurare la dose di radiazioni durante l'acquisizione della scansione è ora possibile con il software di tracciamento.

Perché è necessario un software di monitoraggio della dose di immagini mediche?

Con il crescente uso di diagnosi e interventi guidati da TC, comprese le scansioni basate sulla medicina nucleare e l'angiografia, si è registrato un costante aumento dell'esposizione alle radiazioni sia dei pazienti che dei medici. Gli organi statutari lo hanno notato e reso obbligatorio tracciare la quantità di radiazioni che i pazienti ricevono e inserirla nelle loro cartelle cliniche. È inoltre necessario monitorare la quantità di radiazioni a cui i medici sono esposti durante il corso del loro lavoro.

Quali sono alcune applicazioni di tracciamento della dose disponibili?

Per aiutare con il monitoraggio della dose, diversi sviluppatori di software di gestione delle immagini medicali hanno ideato soluzioni. Per esempio, GE offre un programma chiamato DoseWatch. Tiene traccia della dose di radiazioni somministrata ai pazienti in una data istituzione. I dati possono essere classificati in base al singolo dispositivo, al protocollo o all'operatore, in modo che diventi facile identificare le anomalie della dose. Altre applicazioni come Sectra offrono il monitoraggio della dose basato sul web. Sectra è certificata dall'American College of Radiologists e può inviare i dati della dose da un ospedale direttamente al loro Dose Index Registry.


PostDicom: soluzione completa per l'imaging medicale

PostDiCom integra le funzioni del software di imaging medicale che abbiamo descritto in precedenza in un unico programma ricco di funzionalità. Si tratta di un sofisticato software di gestione delle immagini medicali che consente l'archiviazione basata su cloud e il recupero di immagini mediche. PostDicom è compatibile con più sistemi operativi, tra cui Windows, Linux, Mac OS e Android. Questo software gratuito di imaging medicale offre opzioni di visualizzazione avanzate ed è integrato con il software di segmentazione delle immagini medicali. La versione gratuita consente 50 GB di archiviazione dati nel cloud. Il deposito aggiuntivo può essere acquistato a un costo nominale. Visitate postdicom.com per saperne di più su questo pratico software.


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