فناوری تصویربرداری پزشکی امروز

فناوری تصویربرداری پزشکی امروز و جایی که آن را هدایت می‌کند.

وقتی اصطلاح “تصویربرداری پزشکی” را می‌شنوید، اولین تصویری که به ذهن می‌رسد تصویر رادیوگرافی یا اشعه ایکس است که بیشتر شناخته می‌شود. در حالی که رادیوگرافی قدیمی‌ترین و همچنان پرکاربردترین روش تصویربرداری پزشکی است، امروزه در این زمینه جالب و نوآورانه علم چیزهای بیشتری وجود دارد. در این مقاله سعی داریم وضعیت فعلی و آخرین پیشرفت‌ها در فناوری تصویربرداری پزشکی را مرور کنیم و همچنین مناطقی را که در آینده‌ای نه چندان دور پیشرفت‌های بزرگی پیش‌بینی می‌شود، مشخص کنیم.

اصطلاح “فناوری تصویربرداری پزشکی” تعریف گسترده‌ای دارد و شامل هر تکنیکی می‌شود که به متخصصان پزشکی کمک می‌کند تا فضای داخلی بدن یا مناطقی را که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند مشاهده کنند. تجسم این ساختارها می‌تواند به تشخیص بیماری، برنامه‌ریزی درمان، اجرای درمان  مانند مداخله با هدایت تصویر، و نظارت و نظارت کمک کند.

امروزه تصویربرداری پزشکی جزء جدایی‌ناپذیر تشخیص و مدیریت بیماری است. اولین شکل تصویربرداری تشخیصی پزشکی، واحد اشعه ایکس بود که توسط رونتگن در سال 1895 معرفی شد. از آن زمان، تصویربرداری رادیوگرافی راه طولانی را پیموده است و اشعه ایکس سنتی به سرعت توسط توموگرافی کامپیوتری (CT) جایگزین می‌شود. قدرت پردازش کامپیوتری با تصویربرداری اشعه ایکس اسکنرهای سی تی در سه سطح مختلف عکس می‌گیرند. فناوری سی تی خود طی سال‌ها اصلاح شده است. ضخامت برش‌های تصویر کاهش یافته است و CT مارپیچی وارد شده است که به طور چشمگیری زمان دریافت تصویر را کاهش می‌دهد.

تصویربرداری رزونانس مغناطیسی  (ام‌آرآی یا MRI )  در پایان قرن بیستم ظهور کرد، زمانی که نگرانی‌ها در مورد قرار گرفتن در معرض تابش در طول تصویربرداری پزشکی در اوج بود. این سیستم تصویربرداری از میدان‌های مغناطیسی طبیعی برای به دست آوردن تصاویری از ساختارهای داخلی بدن استفاده می‌کند. اگرچه MRI در ابتدا کاربرد تشخیصی محدودی داشت، اما پیشرفت‌ها در تجهیزات این امکان را به آن داده است تا به روش تصویربرداری انتخابی برای بافت‌های نرم و ساختارهای عروقی تبدیل شود. دستگاه‌های جدیدتر MRI دستگاه‌های فشرده و باز هستند که دیگر احساس هراس را در بیماران ایجاد نمی‌کنند.

سونوگرافی یکی دیگر از روش‌های تصویربرداری است که از اشعه استفاده نمی‌کند. از امواج صوتی منعکس شده برای ترسیم تصویری از اندام‌های داخلی استفاده می‌کند. مزیت اصلی سونوگرافی قابل حمل بودن آن است. کاربرد پزشکی گسترده‌ای؛ مانند معاینات کنار بالین، مطالعه ساختارهای عروقی و در مامایی برای ارزیابی سلامت جنین به دست آورده است.

سایر تکنیک‌های پیشرفته تصویربرداری پزشکی از قدرت رادیوایزوتوپ‌های هسته‌ای استفاده کرده‌اند. توموگرافی انتشار پوزیترون (PET) به مولکول‌های نشان‌دار شده رادیویی مانند گلوکز اجازه می‌دهد تا توسط بافت‌های بدن جذب شوند. سپس توسط حسگرها شناسایی می‌شوند و توزیع آنها سرنخ‌هایی را برای تشخیص می‌دهد. معرفی مواد حاجب منجر به تصویربرداری اختصاصی محل مانند سی تی آنژیوگرافی شده است. مواد نشان‌دار شده رادیویی به جریان خون تزریق می‌شود و ساختارهای عروقی به راحتی قابل مشاهده است. این به شناسایی ناهنجاری‌های عروقی و خونریزی کمک می‌کند. مولکول‌های نشان‌دار شده رادیویی نیز می‌توانند توسط بافت‌های خاصی جذب شوند که به محدود کردن تشخیص کمک می‌کند. اغلب دو یا چند تکنیک تصویربرداری فوق با هم ترکیب می‌شوند تا به پزشک ایده قطعی از آنچه در بدن بیمار می‌گذرد، ارائه دهند.

چگونه فناوری تصویربرداری پزشکی در طول سال‌ها پیشرفت کرده است

فناوری تصویربرداری پزشکی در طول سال‌ها پیشرفت چشمگیری داشته است. این به روش‌هایی که از طریق آنها تصاویر به دست می‌آید محدود نشده است. تأکید روزافزونی بر پس پردازش و روش‌های جدیدتر پیشرفته‌تر برای اشتراک گذاری و ذخیره تصاویر پزشکی شده است. ایده در اینجا این است که حداکثر سود را از فناوری‌های موجود استخراج کنیم و آن را به بیشترین تعداد ممکن گسترش دهیم.

در حوزه تصویربرداری پزشکی تشخیصی، پزشکان اکنون می‌توانند تصاویر را دست‌کاری کنند تا بینش و اطلاعات بیشتری را از همان مجموعه داده‌ها به دست آورند.

پیشرفت در ذخیره سازی و بازیابی داده‌های تصویربرداری

با انواع مختلف دستگاه‌های تصویربرداری که امروزه استفاده می‌شود و داده‌های منحصربه‌فردی که آنها تولید می‌کنند، یکپارچه‌سازی و سهولت همکاری برای مؤسسات مراقبت‌های بهداشتی و کاربران نهایی از اهمیت بالایی برخوردار است. تقریباً همه انواع تصاویر امروزه به صورت دیجیتالی به دست می‌آیند و از فایل‌های داده عظیمی تشکیل می‌شوند. یک پیشرفت عمده در این زمینه، معرفی سیستم بایگانی و ارتباطات تصاویر بوده است. این پلتفرمی است که امکان ذخیره سازی و مشاهده یکپارچه تصاویر پزشکی از دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلف را فراهم می‌کند.

یکی دیگر از شاخه های بازسازی سه بعدی، بازسازی چندسطحی (MPR) است.  MPR فرایند به دست آوردن برش‌های جدید از تصاویر از مدل بازسازی شده سه بعدی است. برش‌های جدید در سطوح متفاوت از برش‌هایی هستند که در ابتدا به دست آمده بودند. این امر به ویژه هنگام ردیابی مسیر ساختارهای اصلی مانند آئورت مفید است.

امروزه نرم افزارهای تصویربرداری دارای ویژگی‌های متعددی هستند که به متخصصان مراقبت‌های بهداشتی کمک می‌کند تا منطقه مورد علاقه خود را با جزئیات مطالعه کنند. یکی از این ویژگی‌ها نمایش شدت است. پزشکان می‌توانند تنها با نمایش حداکثر یا حداقل مقادیر سی تی اسکن، تصویر یک ناحیه بازسازی شده را ویرایش کنند. این پیش‌بینی‌ها به ترتیب حداکثر و حداقل شدت (MIP  و MINIP)  نامیده می‌شوند. آنها کنتراست بین ناحیه مورد نظر و بافت‌های طبیعی اطراف را افزایش می‌دهند.

تصویربرداری سه بعدی واقعی

فناوری بازسازی سه بعدی هنوز آن‌طور که ما می‌خواهیم دقیق نیست، و برخی از پزشکان ترجیح می‌دهند چندین بخش دو بعدی را طی کنند تا از خطا جلوگیری کنند. یک پیشرفت جالب در این زمینه، تصویربرداری سه بعدی «True» است. این سیستم تصویربرداری نوآورانه به پزشکان اجازه می‌دهد تا یک نسخه مجازی از یک اندام یا ساختار بدن را مشاهده کرده و با آن تعامل داشته باشند. تصویر به شکل یک هولوگرام ظاهر می‌شود و پزشکان می‌توانند به طور مجازی ساختار را بچرخانند، برش‌های مقطعی برش دهند و نشانه‌های آناتومیکی حیاتی را شناسایی کنند. چنین ابزاری می‌تواند برای برنامه ریزی جراحی در آینده ضروری باشد.

فیوژن تصویر

یک ابزار تصویربرداری پزشکی پیشرفته به نام فیوژن تصویر در بسیاری از برنامه‌های DICOM موجود است. این امکان ادغام دو یا چند مجموعه داده تصویری را در یک فایل واحد فراهم می‌کند. این می‌تواند مزایای روش‌های مختلف تصویربرداری را ترکیب کند. به شناسایی ناحیه مورد نظر (معمولاً یک ناحیه بدخیم یا ملتهب) کمک می‌کند. سی تی اسکن جزئیات تشریحی عالی از وسعت ضایعه و همچنین سطوح بافتی درگیر را ارائه می‌دهد و MRI به دستیابی به وضوح بافت نرم کمک می‌کند و هنگامی که با هم ترکیب شوند، افزایش قابل توجهی در حساسیت و ویژگی بررسی‌های تصویربرداری تشخیصی وجود دارد.

تصویربرداری در زمان واقعی

به طور سنتی، همیشه درک شده است که بین زمانی که تصویر به دست می‌آید و زمانی که تفسیر می‌شود، یک «تأخیر» وجود دارد. این تأخیر می‌تواند به طور قابل توجهی بر نتایج بالینی تأثیر بگذارد، به ویژه در شرایط اضطراری مانند تروما که در آن زمان بسیار مهم است.

امروزه، بسیاری از سیستم‌های تصویربرداری نتایج «زمان واقعی» را ارائه می‌دهند، به این معنی که فاصله بین دریافت تصویر و تفسیر یا حداقل است یا اصلاً وجود ندارد. پزشکان می‌توانند در حالی که بیمار هنوز در بخش تصویربرداری است، تصاویر را روی یک صفحه نمایش مشاهده کنند. این نه تنها تأخیر را کاهش می‌دهد، بلکه مزیت دیگری را نیز در مشاهده سیستم‌های بدن در محل کار در زمان واقعی دارد و در نتیجه یکپارچگی عملکردی آنها را ارزیابی می‌کند. به‌عنوان‌مثال، عملکرد بلع مری را می‌توان از این طریق برای علل احتمالی دیسفاژی ارزیابی کرد. به طور مشابه، حرکات جنین را می‌توان در زمان واقعی با سونوگرافی مشاهده کرد. قدرت تصویربرداری بلادرنگ این امکان را برای جراحان فراهم می‌کند تا در حین عمل تصمیم بگیرند.

نگاهی اجمالی به آینده فناوری تصویربرداری پزشکی

هوش مصنوعی

هوش مصنوعی  به توانایی ماشین‌ها در شبیه‌سازی هوش انسانی اشاره دارد. این عمدتاً در مورد عملکردهای شناختی؛ مانند یادگیری و حل مسئله صدق می‌کند. در زمینه تصویربرداری پزشکی، هوش مصنوعی می‌تواند آموزش ببیند تا ناهنجاری‌ها را در بافت انسان تشخیص دهد و از این طریق به تشخیص بیماری‌ها و نظارت بر درمان آنها کمک کند. سه راه وجود دارد که هوش مصنوعی می‌تواند به رادیولوژیست‌ها کمک کند. 1.هوش مصنوعی می‌تواند مجموعه داده‌های عظیمی از تصاویر و اطلاعات بیمار را با سرعتی فوق بشری غربال کند. این می‌تواند گردش کار را تسریع کند. 2.هوش مصنوعی را می‌توان برای تشخیص ناهنجاری‌هایی که خیلی کوچک هستند و با چشم غیر مسلح قابل تشخیص نیستند، آموزش داد. این می‌تواند دقت تشخیصی را بهبود بخشد. 3. هوش مصنوعی می‌تواند برای بازیابی اسکن‌های تصویربرداری قبلی از پرونده الکترونیکی پزشکی بیمار (EMR) و سپس مقایسه آنها با آخرین نتایج اسکن بیمار استفاده شود. سایر جنبه‌های EMR بیمار، مانند هر گونه سابقه پزشکی مرتبط، نیز می‌توانند بازیابی شوند و برای تسهیل تشخیص استفاده شوند.

چندین شرکت در گنجاندن هوش مصنوعی در سیستم‌های تصویربرداری موفق بوده‌اند، اما هیچ یک از آنها تاکنون برای استفاده تجاری در دسترس نیستند. یکی از نمونه‌های نرم‌افزار تصویربرداری پزشکی یکپارچه با هوش مصنوعی است که هم تشخیص و هم زمان درمان را در بیماران مبتلا به انسداد عروق بزرگ (LVO) بهبود می‌بخشد. این نرم افزار قادر به غربالگری چندین تصویر در چندین پایگاه داده بیمارستانی برای LVO است. اگر LVO تشخیص داده شود، نرم افزار می‌تواند هم به متخصص سکته مغزی و هم به پزشک مراقبت‌های اولیه بیمار هشدار دهد تا اطمینان حاصل شود که بیمار درمان فوری دریافت می‌کند. برای یک بیماری محدود به زمان مانند سکته مغزی، این امر تأثیر زیادی بر بهبود نتایج و کاهش بار هزینه بر سیستم مراقبت‌های بهداشتی دارد.

برنامه‌های کاربردی مبتنی بر ابر

هم پیشرفت سریع در فناوری تصویربرداری و هم استفاده همه‌جانبه از تصاویر پزشکی در مراقبت‌های بهداشتی منجر به فوریت یافتن راه‌های نوآورانه برای ذخیره و به اشتراک گذاری داده‌های تصویربرداری پزشکی شده است. در مقابل این پس‌زمینه، فناوری ابری به عنوان یکی از عوامل تعیین‌کننده آینده فناوری تصویربرداری پزشکی ظاهر شده است. فناوری Cloud ذخیره و به اشتراک گذاری داده‌ها را مستقل از موقعیت جغرافیایی با کمک اینترنت امکان‌پذیر می‌کند. برنامه‌های تصویربرداری پزشکی مبتنی بر ابر، ذخیره و بازیابی فایل‌های تصویربرداری را در قالب DICOM تسهیل می‌کنند. باعث افزایش کارایی و کاهش هزینه‌ها می‌شوند. متخصصان مراقبت‌های بهداشتی می‌توانند روی داده‌های تصویربرداری پزشکی از سراسر جهان همکاری کنند. نتیجه نهایی، نتایج سلامت بهتر برای بیماران است.

برنامه‌های کاربردی مبتنی بر فضای ابری نیز فرایند «بلاک چین» را بهبود می‌بخشند. «بلاک چین»، به عبارت ساده، افزودن یک رکورد دیجیتال جدید به رکورد قدیمی است، درست مانند افزودن یک پیوند جدید به یک زنجیره فیزیکی موجود. تصاویر موجود در فضای ابری را می‌توان به یک بلاک چین اضافه کرد، که سپس اطلاعات پزشکی بیمار را برای هر پزشک در هر کجای دنیا در دسترس قرار می‌دهد.