L'imaging medicale è una delle aree in più rapida crescita nel settore sanitario. Negli ultimi decenni, si è evoluto per includere più modalità di imaging tra cui scansioni TC, risonanza magnetica, ultrasuoni e medicina nucleare, solo per citarne alcuni. 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 un livello elevato. L'acquisizione, l'archiviazione, il recupero e la condivisione di immagini mediche possono essere effettuati solo nel formato DICOM. Ogni ospedale deve avere una postazione di lavoro DICOM dedicata. Con l'avvento di PACS (Picture Archiving and Communications System), che è un'area di archiviazione virtuale per le immagini DICOM digitali, l'archiviazione e il recupero di tali immagini sono stati semplificati.
Il mercato è invaso da diversi tipi di software di imaging medicale 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 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 vedere se riescono a trovare soluzioni innovative per lo stesso. In questo articolo, esaminiamo i diversi tipi di software di imaging medicale che sono stati progettati per fare molto di più che visualizzare semplicemente le immagini mediche DICOM.
Qualsiasi software in grado di «analizzare» i dati ottenuti da immagini mediche viene definito software di analisi di immagini mediche. L'analisi può assumere la forma di aiutare la diagnosi, confrontare le immagini tra pazienti o all'interno dello stesso paziente in momenti diversi per valutare il progresso della malattia e valutare la prognosi. In concomitanza con il miglioramento della tecnologia di imaging, si stanno facendo 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 le anomalie cliniche nelle immagini mediche.
L'analisi è di solito una funzione cognitiva che viene eseguita dal radiologo o dal medico che visualizza l'immagine medica. Con i progressi nel settore sanitario, il numero di scansioni richieste per i pazienti è salito alle stelle. Gli output delle scansioni mediche oggi sono disponibili in maggior dettaglio e in più sezioni, portando a un maggior numero di immagini che richiedono un esame. L'interpretazione di così tante immagini da parte di un radiologo non solo richiede un'enorme abilità, 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 addestrati 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 mediche utilizza algoritmi di deep learning per leggere e valutare le immagini. È in grado di passare al setaccio centinaia di immagini alla volta e quindi è in grado di gestire carichi di lavoro di grandi dimensioni. Può essere addestrato a «contrassegnare» le immagini con risultati sospetti, il che può accelerare i processi per i radiologi, nel senso che non è necessario esaminare tutte le immagini e concentrarsi solo su quelle contrassegnate.
Aidoc: Aidoc, una società con sede a Tel Aviv, ha sviluppato un software di analisi delle immagini mediche che fornisce supporto diagnostico per le scansioni TC di tutto il corpo. L'applicazione analizza le scansioni TC di testa, collo, torace e 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 mediche aumenta la velocità e la precisione dell'analisi. Inizialmente sviluppato per la risonanza magnetica cardiaca, Arterys ha ora sviluppato applicazioni simili per la risonanza magnetica epatica, la risonanza magnetica polmonare e le mammografie e aiuta a identificare le lesioni patologiche in queste regioni.
Alla fine della giornata, 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 si basano quindi 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 agli inizi e non viene utilizzato 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 in sostanza trasforma le immagini dopo che sono state acquisite. Sebbene alcuni gruppi considerino il software di elaborazione delle immagini mediche come parte del software di analisi delle immagini mediche, non fa molto per analizzare le immagini. Tuttavia, l'elaborazione semplifica il lavoro di analisi manuale per il radiologo. L'elaborazione delle immagini mediche è di tre tipi: segmentazione delle immagini, registrazione delle immagini e visualizzazione delle immagini.
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:
Individuazione della regione di interesse: Il software è in grado di identificare anomalie nella regione di interesse, inclusi tumori, noduli e altre patologie.
Riconoscere i confini anatomici: il software di segmentazione può identificare i confini delle strutture corporee come i vasi sanguigni.
Volumi di misurazione: 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 monitorare le variazioni delle dimensioni del tumore durante il corso del trattamento.
La registrazione delle immagini è un processo che consente di allineare le immagini nel modo corretto. In questa tecnica, il computer è a conoscenza di una serie di immagini «target». Quando viene alimentata una nuova immagine, questa nuova immagine «sorgente» viene trasformata per diventare simile nell'allineamento all'immagine di destinazione. La registrazione delle immagini può essere ottenuta utilizzando tre metodi: modelli di trasformazione, funzioni di similarità e procedure di ottimizzazione.
Applicazioni della registrazione delle immagini tramite software di elaborazione delle immagini mediche:
Fusione di immagini: nella fusione di 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 TC forniscono informazioni strutturali, mentre le scansioni PET forniscono informazioni metaboliche. Utilizzando la fusione di immagini, entrambi i set di informazioni possono essere ottenuti tramite un singolo 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 essere applicato anche a cambiamenti a lungo termine, come il monitoraggio della progressione di una malattia nell'arco di alcuni anni.
Caratterizzazione delle caratteristiche anatomiche: La registrazione delle immagini può anche confrontare le immagini tra diversi soggetti in una popolazione. Questo può essere usato per caratterizzare le caratteristiche anatomiche in una determinata popolazione.
Procedure interventistiche: la chirurgia assistita da computer è resa possibile con la registrazione delle immagini. Applicando la TAC preoperatoria o l'immagine RM all'ambiente intraoperatorio, diventa possibile un intervento chirurgico guidato da immagini.
Il software di visualizzazione di immagini mediche 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 della visualizzazione di immagini tramite software di elaborazione delle immagini medicali:
Ricostruzione 3D: il software di imaging medico 3D è quasi sempre integrato nei normali programmi software di elaborazione delle immagini medicali. La ricostruzione 3D comporta 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 di imaging medicale 3D aiuta anche a identificare più rapidamente le anomalie. Se necessario, è possibile visualizzare maggiori dettagli con la visualizzazione 2D.
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 può essere utilizzato 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 di strutture curvilinee, inclusi il canale spinale e i vasi sanguigni. La maggior parte dei tipi di software di imaging medico 3D consente anche l'MPR.
Il contemporaneo aumento del numero di pazienti sottoposti a diagnostica per immagini medico-diagnostiche e la qualità delle immagini mediche acquisite, il che significa enormi file di dati, ha portato a enormi 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 di per sé una sfida. Il software di gestione delle immagini mediche semplifica questo processo organizzando e integrando tali set di dati.
Il software di gestione delle immagini mediche è costituito da un server PACS che può essere integrato con una normale workstation DICOM. Un software standard per la gestione delle immagini medicali dovrebbe avere le seguenti caratteristiche:
Sostituisce l'archiviazione fisica archiviando tutti i set di dati di immagini mediche in modo digitale 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 di dati di immagini mediche con i dati dei pazienti in altri registri, come la cartella clinica elettronica, il sistema informativo sanitario e il sistema informativo radiologico (RIS).
Uno dei principali aspetti negativi dell'imaging medico è l'esposizione alle radiazioni. La misurazione della dose di radiazione coinvolta durante l'acquisizione della scansione è ora possibile con il software di tracciamento.
Con il crescente uso di diagnosi e interventi guidati da TC, comprese scansioni e angiografie basate sulla medicina nucleare, c'è stato un costante aumento dell'esposizione alle radiazioni sia del paziente che del medico. Gli organi statutari lo hanno notato e hanno reso obbligatorio tenere traccia della quantità di radiazioni che i pazienti ricevono e inserirla nelle loro cartelle cliniche. È inoltre necessario tenere traccia della quantità di radiazioni a cui i medici sono esposti durante il loro lavoro.
Per facilitare il monitoraggio della dose, diversi sviluppatori di software di gestione delle immagini mediche hanno escogitato soluzioni. Ad esempio, GE offre un programma chiamato DoseWatch. Tiene traccia della dose di radiazioni somministrata ai pazienti in un determinato istituto. 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 un monitoraggio della dose basato sul web. Sectra è certificato dall'American College of Radiologists e può inviare i dati sulle dosi di un ospedale direttamente al proprio registro dell'indice di dose.
PostDICOM integra le funzioni del software di imaging medicale 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 di immagini mediche basati su cloud. 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 mediche. Lo spazio di archiviazione aggiuntivo può essere acquistato a un costo nominale. Visita postdicom.com per saperne di più su questo pratico software.
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