L'imaging medico è una delle aree in più rapida crescita nel settore sanitario. Negli ultimi decenni, si è evoluto per includere molteplici modalità di imaging tra cui scansioni TC, Risonanze Magnetiche (RM), ecografie e medicina nucleare, solo per citarne alcune. Insieme ai progressi nell'hardware e nei dispositivi utilizzati per generare immagini mediche, sono stati compiuti 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 alto livello. L'acquisizione, l'archiviazione, il recupero e la condivisione delle immagini mediche possono essere effettuati 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 di stoccaggio virtuale per immagini DICOM digitali, l'archiviazione e il recupero di tali immagini sono stati ottimizzati.
Il mercato è inondato da diversi tipi di software di imaging medico per la visualizzazione di immagini DICOM. Ciò include software di imaging medico gratuito e software premium che possono offrire funzionalità più avanzate. Man mano che i radiologi si abituano ai più recenti software di imaging medico per la visualizzazione e l'archiviazione 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 cercando di trovare soluzioni innovative per gli stessi. In questo articolo, esaminiamo i diversi tipi di software di imaging medico che sono stati progettati per fare molto di più della semplice visualizzazione di immagini mediche DICOM.
Qualsiasi software in grado di "analizzare" i dati ottenuti dalle immagini mediche viene definito software di analisi delle immagini mediche. L'analisi può assumere la forma di aiuto alla diagnosi, confronto di immagini tra pazienti o all'interno dello stesso paziente in momenti diversi per valutare il progresso della malattia e valutazione della prognosi. In combinazione con il miglioramento della tecnologia di imaging, si stanno compiendo grandi passi avanti per quanto riguarda la capacità analitica del software di imaging medico, nello sforzo di creare software in grado di rilevare in modo indipendente anomalie cliniche nelle immagini mediche.
L'analisi è solitamente una funzione cognitiva svolta dal radiologo o dal medico che visualizza l'immagine medica. Con i progressi nella sanità, il numero di scansioni richieste per i pazienti è salito alle stelle. Gli output delle scansioni mediche oggi sono disponibili con maggiori dettagli e in sezioni multiple, portando a un numero maggiore di immagini che necessitano di esame. L'interpretazione di così tante immagini da parte di un radiologo non solo richiede un'enorme abilità, ma è anche dispendiosa in termini di tempo ed estenuante. Mentre il carico di lavoro per i radiologi si è moltiplicato nel corso degli anni, la crescita del numero di radiologi formati 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 le immagini mediche e rilevare anomalie.
Il software di analisi delle immagini mediche 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 grandi carichi di lavoro. Può essere addestrato a "segnalare" immagini con risultati sospetti, il che può accelerare i processi per i radiologi nel senso che non devono scorrere tutte le immagini e concentrarsi solo su quelle segnalate.
Aidoc: Aidoc, un'azienda con sede a Tel Aviv, ha sviluppato un software di analisi delle immagini mediche che fornisce supporto diagnostico per scansioni TC total body. L'applicazione analizza le scansioni TC di testa, collo, torace e addome ed è in grado di rilevare anomalie visive di alto livello. Uno studio di caso condotto dall'azienda ha dimostrato che l'utilizzo di Aidoc ha ridotto significativamente il tempo di risposta del referto, in particolare per le scansioni di testa e collo.
Arterys: Arterys è un'azienda 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 mediche aumenta la velocità e la precisione dell'analisi. Inizialmente sviluppato per le RM cardiache, Arterys ha ora sviluppato applicazioni simili per RM epatiche, RM polmonari e mammografie e aiuta a identificare lesioni patologiche in queste regioni.
Alla fine dei conti, il software di analisi delle immagini mediche è valido quanto gli algoritmi informatici su cui è costruito. Un computer non "vede" le cose e non può pensare, e il suo output si basa 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 l'errore qui poiché la tecnologia è ancora nascente. Sebbene il software di analisi delle immagini mediche possa certamente ridurre il carico di lavoro del radiologo, non è ancora pronto per sostituire completamente il radiologo. È ancora nella sua infanzia e non è usato così comunemente come la sua controparte meno automatizzata, il software di elaborazione delle immagini mediche.
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Il software di elaborazione delle immagini mediche trasforma essenzialmente le immagini dopo che sono state acquisite. Mentre alcuni gruppi considerano il software di elaborazione delle immagini mediche come parte del software di analisi delle immagini mediche, esso non fa molto per analizzare le immagini. Tuttavia, l'elaborazione rende il lavoro di analisi manuale più facile per il radiologo. L'elaborazione delle immagini mediche è di tre tipi: segmentazione dell'immagine, registrazione dell'immagine e visualizzazione dell'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 delle immagini mediche è in grado di eseguire le seguenti funzioni:
Localizzazione della regione di interesse: Il software può identificare anomalie nella regione di interesse, inclusi tumori, noduli e altre patologie.
Discernimento dei confini anatomici: Il software di segmentazione può identificare i confini delle strutture corporee come i vasi sanguigni.
Misurazione dei volumi: Il software di segmentazione delle immagini mediche può essere utilizzato per calcolare i volumi di strutture specifiche come cavità anatomiche o tumori. È particolarmente utile per monitorare i cambiamenti nelle dimensioni del tumore durante il corso del trattamento.
La registrazione dell'immagine è un processo che consente di allineare le immagini nel modo corretto. In questa tecnica, il computer viene familiarizzato con una serie di immagini "target". Quando viene alimentato con una nuova immagine, questa nuova immagine "sorgente" viene trasformata per diventare simile nell'allineamento all'immagine target. La registrazione dell'immagine può essere ottenuta utilizzando tre metodi: modelli di trasformazione, funzioni di somiglianza e procedure di ottimizzazione.
Applicazioni della registrazione dell'immagine attraverso software di elaborazione delle immagini mediche:
Fusione di immagini: Nella fusione di immagini, i dati delle immagini mediche che provengono da fonti diverse possono essere fusi insieme in un singolo set di dati. Questo è estremamente utile per capire come l'anatomia si correla con i processi funzionali. Ad esempio, le scansioni TC forniscono informazioni strutturali, mentre le scansioni PET forniscono informazioni metaboliche. Utilizzando la fusione di immagini, entrambi i set di informazioni possono essere ottenuti attraverso un singolo set di dati.
Studio dei cambiamenti nel tempo: La registrazione dell'immagine può essere utilizzata per confrontare una serie di immagini nel tempo. Questo 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 dell'immagine può anche confrontare immagini tra diversi soggetti in una popolazione. Questo può essere utilizzato per caratterizzare le caratteristiche anatomiche in una data popolazione.
Procedure interventistiche: La chirurgia assistita da computer è resa possibile con la registrazione dell'immagine. Applicando la scansione TC preoperatoria o l'immagine RM all'impostazione intraoperatoria, la chirurgia guidata dalle immagini diventa possibile.
Il software di visualizzazione delle immagini mediche cambia il modo in cui il set di dati originale può essere visualizzato. Ciò consente l'analisi da diversi punti di vista. La visualizzazione è essenzialmente il processo di esplorazione dei dati, trasformandoli se necessario e quindi visualizzandoli con maggiore profondità e chiarezza rispetto al set di dati originale. Esistono diverse tecniche di post-elaborazione che consentono la visualizzazione delle immagini mediche.
Applicazioni della visualizzazione dell'immagine attraverso software di elaborazione delle immagini mediche:
Ricostruzione 3D: Il software di imaging medico 3D è quasi sempre integrato nei normali programmi software di elaborazione delle immagini mediche. La ricostruzione 3D comporta l'aggiunta di tutte le sezioni acquisite in un singolo 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 di imaging medico 3D aiuta anche nell'identificazione più rapida delle 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 utilizzata per visualizzare i dati di imaging originali da ricostruzioni 3D o 4D, oppure può essere utilizzata per visualizzare diverse sezioni dal set di dati originale. Un esempio di visualizzazione 2D è la riformattazione multiplanare (MPR), che consente di realizzare nuove sezioni da ricostruzioni 3D e 4D, su piani diversi dai piani originali. L'MPR trova applicazione nella visualizzazione di strutture curvilinee, inclusi il canale spinale e i vasi sanguigni. Anche la maggior parte dei tipi di software di imaging medico 3D consente l'MPR.
L'aumento simultaneo del numero di pazienti sottoposti a imaging medico diagnostico e della qualità delle immagini mediche acquisite, che significa enormi file di dati, ha portato a massicci volumi di set di dati gestiti da centri sanitari e ospedali. L'archiviazione, il recupero e la gestione di questo enorme volume di dati di imaging possono essere una sfida in sé. Il software di gestione delle immagini mediche rende questo processo più semplice organizzando e integrando tali set di dati.
Il software di gestione delle immagini mediche consiste in un server PACS che può essere integrato con una normale workstation DICOM. Un software standard di gestione delle immagini mediche dovrebbe avere le seguenti caratteristiche:
Sostituisce l'archiviazione fisica memorizzando tutti i set di dati delle immagini mediche digitalmente 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 delle immagini in altri formati di file, in modo che possano essere utilizzate per l'insegnamento, l'apprendimento o per diffondere immagini attraverso pubblicazioni e siti web.
Consente l'integrazione dei dati delle immagini mediche con i dati del paziente in altri record, come la cartella clinica elettronica, il sistema informativo sanitario e il sistema informativo radiologico (RIS).
Un aspetto negativo importante dell'imaging medico è l'esposizione alle radiazioni. Misurare la dose di radiazioni coinvolta durante l'acquisizione della scansione è ora possibile con il software di tracciamento.
Con il crescente utilizzo della diagnosi e dell'intervento guidati da TC, incluse le scansioni basate sulla medicina nucleare e l'angiografia, c'è stato un aumento costante dell'esposizione alle radiazioni sia per il paziente che per il medico. Gli organi statutari hanno notato questo e hanno reso obbligatorio tracciare la quantità di radiazioni che i pazienti ricevono e inserirla nelle loro cartelle cliniche. È anche necessario tracciare la quantità di radiazioni a cui i medici sono esposti durante il corso del loro lavoro.
Per aiutare con il tracciamento della dose, diversi sviluppatori di software di gestione delle immagini mediche hanno proposto soluzioni. Ad esempio, GE offre un programma chiamato DoseWatch. Traccia la 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 i valori anomali della dose. Altre applicazioni come Sectra offrono il tracciamento della dose basato sul web. Sectra è certificata dall'American College of Radiologists e può inviare i dati sulla dose da un ospedale direttamente al loro Registro dell'Indice di Dose.
PostDICOM integra le funzioni del software di imaging medico che abbiamo descritto sopra in un unico programma ricco di funzionalità. È un sofisticato software di gestione delle immagini mediche che consente l'archiviazione e il recupero basati su cloud delle immagini mediche. PostDICOM è compatibile con più sistemi operativi, inclusi Windows, Linux, Mac OS e Android. Questo software di imaging medico gratuito offre opzioni di visualizzazione avanzate ed è integrato con il software di segmentazione delle immagini mediche. Spazio di archiviazione aggiuntivo può essere acquistato a un costo nominale. Visitate postdicom.com per saperne di più su questo pratico software.
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