De wetenschap en toepassingen van medische beeldvorming

De inwendige organen en botten van ons lichaam zijn bedekt met huid en andere weefselbarrières en zijn daarom niet zichtbaar voor het blote oog. De term 'medische beeldvorming' wordt gebruikt om te verwijzen naar technieken die ons in staat stellen de binnenkant van het lichaam te bekijken. Dit artikel helpt u te begrijpen wat medische beeldvorming is en hoe het tegenwoordig een belangrijke rol speelt in patiëntbeheer.

Wat is diagnostische medische beeldvorming?

Diagnose is het proces van het identificeren van een specifieke ziekte of aandoening op basis van een grondig onderzoek van de patiënt. Helaas tasten de meeste ziekten en aandoeningen delen van het lichaam aan die normaal niet zichtbaar zijn voor het blote oog. Diagnostische medische beeldvorming kan helpen bij de diagnose door ons in staat te stellen eventuele afwijkingen in het lichaam te visualiseren. Bij een patiënt die bijvoorbeeld een trauma heeft opgelopen, kan medische beeldvorming ons vertellen of er botten gebroken of ontwricht zijn.

Hoe werkt medische beeldvorming?

Diagnostische medische beeldvorming is gebaseerd op het gebruik van 'onzichtbare' golven, zoals elektromagnetische straling, magnetische velden of geluidsgolven. Meer leren over deze verschillende soorten golven helpt ons te begrijpen waar de wetenschap van medische beeldvorming om draait. De golven komen meestal uit een bron die aan de ene kant van het lichaam is geplaatst, reizen door het lichaam (en door het interessegebied) en raken een detector die aan de andere kant van het lichaam is geplaatst. De golven worden in verschillende mate geabsorbeerd door verschillende lichaamsweefsels. Op deze manier ontwikkelt de detector een beeld dat is samengesteld uit 'schaduwen' van verschillende lichaamsweefsels. Eerdere vormen van medische beeldvorming, zoals röntgenfoto's, maakten gebruik van een fotodetectorplaat, die vóór visualisatie filmontwikkeling vereiste. Geavanceerde medische beeldvorming maakt het tegenwoordig mogelijk om beelden direct vast te leggen via een detectiecamera en de beelden digitaal op een monitor te bekijken.

Waarvoor wordt medische beeldvorming gebruikt?

Hoewel een groot deel van de medische beeldvorming voornamelijk om diagnostische redenen wordt uitgevoerd, heeft het ook verschillende andere toepassingen. Hieronder worden enkele van de meest voorkomende toepassingen van medische beeldvorming beschreven:

• Diagnose ter plaatse (Spot diagnosis): Zoals de naam al doet vermoeden, is dit de meest voorkomende toepassing van diagnostische medische beeldvorming. Een beeld kan ons in één oogopslag vertellen wat er precies mis is met de patiënt. Gewone röntgenfoto's en CT-scans helpen bij het detecteren van fracturen, cysten, tumoren en afwijkingen aan het bot.

• Bewaking van ziekteprogressie: Diagnostische medische beeldvorming wordt vaak gebruikt om het stadium en de progressie van de ziekte te bepalen. Bij een patiënt met kanker kan een CT met contrastvloeistof of een MRI worden gebruikt om het exacte stadium van de ziekte te bepalen, terwijl PET-scans eventuele uitzaaiingen kunnen detecteren. SPECT, een type botscan, is nuttig gebleken om progressie te bewaken bij de ziekte van Parkinson.

• Behandelplanning: Medische beeldvorming helpt ook bij behandelplanning door chirurgen in staat te stellen vooraf de grootte van een laesie en dus de omvang van de operatie te bepalen. Chirurgen kunnen virtuele chirurgie uitvoeren met behulp van medische beeldvormingstechnologie, hetzij direct in de software, hetzij na het importeren en maken van stereolithografische modellen.

• Evaluatie van de effectiviteit van de behandeling: PET-scans worden vaak gebruikt bij kankerpatiënten die een behandeling ondergaan om te controleren of het behandelschema effectief is geweest in het verkleinen van de tumor. Chirurgen gebruiken medische beeldvorming ook tijdens een chirurgische ingreep om te controleren of botten goed zijn uitgelijnd of dat implantaten op de juiste plaats zijn aangebracht. Beeldvorming kan worden gedaan om de langetermijneffectiviteit van behandelprocedures te beoordelen. Zo wordt vaak zes maanden na de procedure een volumetrische analyse van de oogkasinhoud uitgevoerd om te controleren of reductie en fixatie van de oogkas na trauma nauwkeurig is uitgevoerd.

• Leeftijdsgerelateerde berekeningen: Leeftijd kan vaak worden bepaald door de groei van inwendige lichaamsstructuren te beoordelen. De foetale leeftijd en de zwangerschapsduur van de moeder worden bijvoorbeeld vaak bepaald via een echo. Bepaalde röntgenfoto's, zoals hand-pols- en tandheelkundige röntgenfoto's, worden veel gebruikt om de leeftijd van een patiënt te berekenen als deze onbekend is of nodig is voor juridische doeleinden.

Medische beeldvorming: diverse technologieën en toepassingen

Er zijn verschillende soorten diagnostische medische beeldvorming, afhankelijk van de fysieke aard van de gebruikte golven en de methode van beeldvastlegging. Er is geen enkele beeldvormingstechnologie die superieur is aan de rest, omdat elk zijn eigen voor- en nadelen heeft. Op basis van deze beperkingen hebben radiologen tegenwoordig een specifieke 'niche' gevonden die het meest geschikt is voor elke beeldvormingsmodaliteit:

Echografie

Zoals de naam al aangeeft, gebruikt echografie geluidsgolven om medische beelden te verkrijgen. Omdat er geen elektromagnetische straling bij betrokken is, is dit waarschijnlijk de veiligste vorm van diagnostische medische beeldvorming. De geluidsgolven reizen van de echografiesonde via een geleidende gel het lichaam in. De golven raken vervolgens verschillende anatomische structuren in het lichaam en kaatsen terug. Ze worden vastgelegd en omgezet in beelden die op een monitor kunnen worden bekeken. Een gespecialiseerde vorm van echografie, de Doppler, stelt ons in staat de beweging van bloed in bloedvaten te visualiseren.

Röntgenfoto's

Röntgenfoto's zijn de vroegste vorm van medische diagnostische beeldvorming. Ze worden doorgaans gebruikt om botten te visualiseren en zijn grotendeels vervangen door geavanceerdere medische beeldvormingssystemen. De traditionele röntgenfoto is echter nog steeds nuttig in bepaalde klinische situaties:

• Mammografie: Dit is een röntgenfoto van de borst. Het wordt gebruikt als screeningstool bij vrouwen om borstkanker op te sporen.

• Fluoroscopie (Doorlichting): Deze techniek maakt gebruik van röntgenstralen in combinatie met een contrastmiddel dat wordt geïnjecteerd of ingeslikt. Het pad van het contrastmiddel wordt gevolgd via röntgenfoto's om obstructies, zweren en andere pathologische processen vast te stellen.

Computertomografie (CT)

Bij deze techniek ligt de patiënt in een CT-kamer, die zowel de detector als de bron bevat. De bron en detector liggen tegenover elkaar en bewegen in een boog rond de patiënt, waarbij serieel beelden worden verkregen. Beelden worden gemaakt in plakjes van elk enkele millimeters en in drie verschillende assen—waardoor coronale, axiale en sagittale doorsneden ontstaan. Deze doorsneden kunnen vervolgens worden gereconstrueerd om een driedimensionaal beeld te vormen. CT-beelden bezitten veel meer detail in vergelijking met traditionele röntgenfoto's. CT-scans leveren echter een aanzienlijk hogere dosis straling aan het lichaam.

Magnetic Resonance Imaging (MRI)

Deze diagnostische medische beeldvormingstechnologie maakt gebruik van radiogolven binnen een magnetisch veld. Het menselijk lichaam bestaat grotendeels uit water. Wanneer ze in de MRI-scanner worden geplaatst, richten de waterstofionen in de watermoleculen zich naar het veld. Wanneer radiofrequentiegolven worden toegepast, verandert deze uitlijning en daarna keren de ionen terug naar hun oorspronkelijke positie. Deze veranderingen in uitlijning worden geregistreerd en verwerkt om een beeld te creëren. De MRI is nuttig voor het visualiseren van weke delenstructuren zoals spieren, pezen en gewrichtsruimten. Hoewel er geen stralingsgevaar is, kan MRI gevaarlijk zijn voor mensen die metalen implantaten hebben vanwege het gebruik van een sterk magnetisch veld. Dit geldt ook voor patiënten die kunstgewrichten, pacemakers of andere soorten implantaten hebben.

Nucleaire geneeskunde beeldvorming

Deze techniek omvat het gebruik van radioactieve moleculen die 'tracers' worden genoemd. De tracers worden ingeslikt of in de bloedbaan geïnjecteerd. Eenmaal in het lichaam worden tracers opgenomen door specifieke weefsels. De gammastralen die door deze tracers worden uitgezonden, worden vastgelegd op een gammacamera en omgezet in gedigitaliseerde beelden. Tracers kunnen worden gekozen op basis van het interessegebied. Voor beeldvorming van de schildklier is bijvoorbeeld radioactief jodium nodig, omdat deze verbinding bij voorkeur door schildkliercellen wordt opgenomen. Botscans voor infectieziekten gebruiken technetium, gallium of indium. Gebieden die het materiaal opnemen, zenden meer straling uit en verschijnen als 'hotspots' op verkregen beelden.

Een speciaal type nucleaire beeldvorming is positronemissietomografie (PET). Het kan een radioactieve vorm van glucose gebruiken. Glucose wordt bij voorkeur opgenomen door cellen met een hoge stofwisseling, zoals kankercellen. Zo kan deze geavanceerde diagnostische beeldvormingstechniek helpen om verre uitzaaiingen bij kankerpatiënten te identificeren.

Wat heeft de toekomst van medische beeldvorming in petto?

Naarmate medische beeldvorming blijft evolueren, vinden onderzoekers manieren om diagnoses en behandelplanning te verbeteren. Een van de meest opwindende gebieden die momenteel worden onderzocht, is de toepassing van kunstmatige intelligentie (AI) in medische beeldvorming. Kunstmatige intelligentie is het vermogen van software of machines om cognitief denken van mensen na te bootsen. Ze kunnen daarom helpen bij probleemoplossende taken. AI in medische beeldvorming kan nieuwe grenzen verleggen met betrekking tot zowel de diagnose van ziekten als het plannen en bewaken van de effectiviteit van behandelingen. Hieronder volgen enkele toepassingen van AI in medische beeldvorming:

• Identificeren van relevante doorsneden: Een enkele CT- of MRI-scan van een patiënt kan letterlijk honderden beelden genereren, aangezien elke doorsnede slechts enkele millimeters lang is. Voor de radioloog kan het doornemen van elke afzonderlijke doorsnede om afwijkingen op te sporen een zeer tijdrovend proces zijn. AI kan worden gebruikt om alle doorsneden te doorzoeken en alleen die doorsneden eruit te pikken die van belang zijn voor de radioloog.

• Detecteren van fijnere afwijkingen: Zeer kleine verschillen in kleur of contrast zijn mogelijk niet zichtbaar voor het blote oog. Deze verschillen kunnen echter het vroege begin van een invasieve ziekte signaleren. AI kan worden gebruikt om zelfs minieme verschillen op te pikken en zo te helpen bij diagnostische nauwkeurigheid die niet met handmatige middelen kan worden bereikt.

• Ophalen van oude dossiers: AI kan databases doorzoeken om oudere beelden uit medische dossiers van patiënten op te halen. Deze beelden kunnen worden gebruikt ter vergelijking met eventuele huidige genomen beelden. Dit kan worden gebruikt voor het beoordelen van ziekteprogressie of evaluatie van de effectiviteit van de behandeling.

• Grootschalige screening: Een nieuwe toepassing van AI in medische beeldvorming is grootschalige medische screening. Een recente op kunstmatige intelligentie gebaseerde applicatie is ontwikkeld om medische beelden in meerdere ziekenhuisdatabases te screenen. De AI werd getraind om obstructie van grote vaten te detecteren, een vroeg teken van een beroerte. Als dit lukt, kan de applicatie de patiënt en de beroertespecialist met prioriteit waarschuwen. Het zal de tijd tot behandeling verkorten, wat de patiëntuitkomsten aanzienlijk kan verbeteren.

• Opstellen van diagnostische rapporten: AI zou afwijkingen in kleur en contrast kunnen vertalen naar daadwerkelijke diagnostische bevindingen. Dit kan worden gedaan door informatie in te voeren op basis van eerdere casusdossiers. Met behulp van diagnostische informatie kan AI ook worden gebruikt om beeldvormingsrapporten te genereren.

DICOM en PACS—de kern van communicatie in medische beeldvorming

Medische beelden zijn tenslotte gewoon plaatjes. Hoe beter de kwaliteit van een plaatje, hoe meer informatie het kan verschaffen. Met dit in gedachten heeft de National Electrical Manufacturers Association (NEMA) een standaardformaat van hoge kwaliteit uitgebracht voor het bekijken en opslaan van medische beelden. DICOM, wat staat voor Digital Imaging and Communications in Medicine, wordt wereldwijd geaccepteerd. Het kan niet worden geopend door gewone computerprogramma's. Speciale softwareapplicaties, DICOM-viewers genaamd, zijn nodig om moderne medische beelden te bekijken en te bewerken.

Aangezien op DICOM gebaseerde beelden van hoge kwaliteit zijn en meerdere beelden van één patiëntscan veel opslagruimte vergen, moeten er speciale voorzieningen worden getroffen om beelden in het DICOM-formaat op te slaan en op te halen. Het database- en serversysteem dat DICOM-beelden opslaat, wordt een PACS (Picture Archiving and Communication System) genoemd. Over het algemeen heeft elk ziekenhuis zijn eigen interne PACS-server en worden alleen beelden die zijn verkregen van patiënten in dat ziekenhuis daar opgeslagen. Het nadeel hiervan is dat patiënten die om verschillende redenen van ziekenhuis veranderen, mogelijk geen toegang hebben tot eerdere beelden.

De introductie van cloud-based PACS heeft het bekijken en openen van DICOM-bestanden een stuk eenvoudiger gemaakt. Cloudtechnologie maakt het mogelijk om DICOM-bestanden via internet op te slaan en te verwerken. Deze bestanden zijn overal toegankelijk, met elk apparaat dat over de vereiste rechten en software beschikt. Het vereenvoudigt de toegang tot de medische dossiers van een patiënt vanaf verschillende geografische locaties.

PostDICOM: Haal het meeste uit geavanceerde medische beeldvorming

PostDICOM is een opwindende, geavanceerde softwareapplicatie die voldoet aan de eisen van de nieuwste medische beeldvormingstechnologie. Het is een slimme DICOM-viewer die u niet alleen helpt medische beelden te bekijken, maar ook geavanceerde tools biedt zodat u maximale informatie uit elk beeld kunt halen. Deze tools omvatten driedimensionale en multiplanair gereconstrueerde beelden, maximale en minimale intensiteitsprojecties en beeldfusie van twee of meer beeldvormingsmodaliteiten. PostDICOM is de enige DICOM-applicatie die het bekijken van beelden in de cloud mogelijk maakt. Het is compatibel met alle besturingssystemen, waaronder Windows, iOS, Linux en Android.

PostDICOM is er voor u om te gebruiken — dus probeer het vandaag nog! U kunt de cloudopslagruimte uitbreiden tegen een nominale vergoeding.