Elektroradiologia: Różnice pomiędzy wersjami
| [wersja przejrzana] | [wersja nieprzejrzana] |
Usunięta treść Dodana treść
m nierozpoznany język |
poprawiona wersja |
||
Linia 1:
'''Diagnostyka obrazowa''' (obrazowanie medyczne, obrazowanie radiologiczne) – dział diagnostyki medycznej zajmujący się obrazowaniem zmian [[fizjologia|fizjologicznych]] oraz [[patologia|patologicznych]] zachodzących w ciele ludzkim za pomocą różnego rodzaju oddziaływań fizycznych. Znajduje się ona na pograniczu [[radiologia|radiologii]] oraz [[medycyna nuklearna|medycyny nuklearnej]].
==Zastosowania diagnostyki medycznej==
* wizualizacja – dzięki nowoczesnym technikom obrazowania możliwym stało się wykonanie wyspecjalizowanej procedury skierowanej na zbadanie konkretnego schorzenia. Gwarantują to takie procesy jak odszumianie, wzmacnianie krawędzi, wizualizacja czy wyostrzanie rozmytych krawędzi obrazów;
* analiza ilościowa – zbieranie oraz obliczanie mierzalnych parametrów związanych z badanym organem pacjenta;
* lokalizowanie – odnajdywania uszkodzeń, urazów lub zmian patologicznych;
* badania przesiewowe – wyselekcjonowanie z dużej populacji obrazów, które należy przeznaczyć do dalszej analizy.
==Zjawiska wykorzystywane w diagnostyce==
* [[promieniowanie rentgenowskie]]
*
* własności [[pole magnetyczne|pola magnetycznego]] –
* własności [[ultradźwięki|ultradźwięków]] – [[ultrasonografia]] (USG);
* [[promieniowanie termiczne]] – [[termografia]].
==Zmiany patologiczne obserwowane za pomocą diagnostyki obrazowej==
* [[ropień|ropnie]]
* [[torbiel|torbiele]] * obszary [[niedokrwienie|niedokrwienia]] i [[martwica|martwicy]];
* [[obrzęk]];
* [[
* zmiany
* zmiany o typie [[nowotwór|nowotworowym]];
* [[dysplazja]].
==Metody obrazowania==
===Konwencjonalna diagnostyka rentgenowska===
[[Plik:Laprascopy-Roentgen.jpg|thumb|300px|Śródoperacyjny cholangiogram uwidaczniający [[drogi żółciowe]] w trakcie [[laparoskopia|laparoskopowej]] [[cholecystektomia|cholecystektomii]]]]
Obrazy otrzymuje się z wykorzystaniem wiązki promieniowania X przez organizm badanego rzutowaną na błonę filmową, która jest wrażliwa na promienie rentgenowskie. Tak otrzymane obrazy charakteryzują się cieniami, które mogą się na nich pojawić z powodu pochłaniania promieniowania przez tkanki. Pozwala na na diagnostykę m.in. złamanych kości, chorób płuc. Najstarsza metoda obrazowania, która jednak ma swoje wady. Nadmierne oświetlanie promieniami X może być szkodliwe dla organizmu oraz wizualizacje otrzymane z użyciem tego sposobu mogą być niewystarczająco dokładne do wystawienia diagnozy. Dlatego zaczyna się stosować się bardziej zaawansowane odmiany tej metody, a także zupełnie inne sposoby obrazowania medycznego.
===Cyfrowe obrazowanie rentgenowskie===
Odmiana konwencjonalnej diagnostyki rentgenowskiej, w której błonę filmową zastąpiono detektorami promieniowania X, jej zaletami jest większa czułość, łatwiejsza archiwizacja oraz możliwość edytowania powstałych w ten sposób obrazów. Dzieli się ono na dwa podtypy. Pierwszy to radiografia półcyfrowa (ang. computer radiography, CR), w niej korzysta się z kaset filmowych, w których taśma światłoczuła jest pokryta warstwą fosforu. Po zakończeniu badania można usunąć obraz za pomocą lasera. Dzięki temu kaseta może być wykorzystana wielokrotnie. Drugą odmianą jest radiologia cyfrowa (ang. digital radiography, DR). Pozwala ona na cyfrowy zapis obrazu bez wykonywania kroków pośrednich. Jest to możliwe dzięki specjalnym detektorom. Występują one w wielu odmianach, ale najpopularniejsza wykorzystuje amorficzny krzem do obrazowania.
===Tomografia===
[[Plik:Tomograf IV generacja.png|thumb|right|150px|Schemat działania tomografów IV generacji.]]
Technika umożliwiająca wykonywanie zdjęć warstwowych dzieląca się na tomografię komputerową transmisyjną (jej warianty to m.in. badania dynamiczne czy spiralne) wykorzystująca promieniowanie X oraz tomografię magnetycznego rezonansu jądrowego, która w przeciwieństwie do wcześniej wymienionej wersji umożliwia nieinwazyjnej analizy danego ciała dzięki wykorzystaniu wiązki protonów umieszczonej w silnym polu magnetycznym. Jest to pierwsza metoda umożliwiająca analizę wybranej warstwy organizmu. Uzyskanie obrazu danego przekroju wiąże się z wykonaniem serii naświetleń z różnych kierunków. Wiąże się to z poruszaniem się lamp naświetlających oraz detektorów wokół pacjenta. W pierwszych CT były to ruchy translacyjne i rotacyjne, jednak były one problematyczne. Aparatura rentgenowska była duża przez co przesuwanie jej musiało trwać stosunkowo długo, by zapewnić dobrą jakość obrazu. Obecna (czwarta) generacja tomografów rozwiązano ten problem poprzez miniaturyzację lamp generujących promieniowanie X oraz inną budowę CT. W niej detektory są trwale umieszczone wokół pacjenta, a ruch obrotowy wykonuje jedynie aparatura RTG.
===Tomografia emisyjna pojedynczego fotonu===
Rozwinięcie scyntygrafii, w którym analizie poddaje się wiązkę promieniowania gamma emitowana przez radioizotop i odpowiednio wprowadzaną do organizmu. Podobnie jak w klasycznej radiografii obraz pacjenta uzyskany za pomocą tzw. gamma-kamery jest rzutem trójwymiarowego organizmu na płaszczyznę. Metoda SPECT (ang. single photon emission tomography) jest metodą diagnostyki wykorzystującą do rekonstruowania wyglądu ciała dwie lub trzy-gamma kamery, które dokonują obrotu wokół pacjenta. Z tą techniką wiąże się PET (ang. positron emission tomography), który korzysta z promieniowania beta+ zamiast wiązki fotonów.
===Ultrasonografia (USG)===
[[Plik:Apikal4D.gif|thumb|Trójwymiarowe przedstawienie pracy serca, poprzez złożenie dwóch sekwencji obrazów USG]]
Tworzenie obrazów tomograficznych za pomocą ultradźwięków, jest to jedna z tańszych i częściej stosowanych metod obrazowania. Wykorzystuje ona zjawisko odbicia i rozpraszania się fali dźwiękowej na granicy ośrodków. Kolejną ważną zaletą tej metody jest to, że pozwala ona na otrzymywanie wizualizacji w czasie rzeczywistym. Z powodu na nieinwazyjność i braku skutków ubocznych tej techniki, jest ona stosowana podczas badań prenatalnych, pierwszym klinicznym zastosowaniem USG była diagnostyką płodu.
===Medycyna nuklearna===
Radioaktywny izotop zostaje dołączony do składnika aktywnego biologicznie i wprowadzany do krwioobiegu, gdzie gromadzi się w organach, patologie odzwierciedlone są w stężeniu izotopu wykraczającym poza normę.
===Jednoczesne obrazowanie w wielu modalnościach===
Wykorzystuje ona kilka metod obrazowania w celu zwiększenia dokładności odczytów.
===Obrazowanie funkcjonalne===
Technika mająca na celu zbadanie funkcjonowania organizmu zamiast jego stanu statycznego.
===Mikroskopia===
Do diagnostyki organizmu wykorzystywane są różnego rodzaju mikroskopy: konwencjonalne (optyczne), elektronowe, fazowo-kontrastowe czy konfokalne.
===Obrazowanie fotoakustyczne===
Używa się pulsującym z odpowiednią częstotliwością wiązki lasera oraz specjalnych sensorów wychwytujących powstałe powstałe w wyniku oddziaływania promieni lasera na badane ciało fal dźwiękowych.
==Podstawowe parametry obrazów==
===Rozdzielczość===
Jest to zdolność układu do zobrazowania dwóch źródeł światła będących w określonej odległości od siebie. Im jest większa tym lepsza dokładność wizualizacji otrzymanej za pomocą aparatury diagnostycznej.
===Częstości przestrzenne===
Wielkość mierząca liczbę cykli zjawiska okresowego na jednostce długości. Można za jej pomocą definiować jasność obiektu.
===Kontrast===
Różnica w natężeniu danej cechy obiektu, a natężeniem tej cechy w innych obiektach.
==Kliniczne znaczenie badań obrazowych==
Do lat pięćdziedziesiątych XX wieku pojęciem radiologii nazywano trzy działy wykorzystujące promieniowanie jonizujące w diagnostyce oraz terapeutyce. Były to: rentgenodiagnostyka, radioterapia oraz medycyna nuklearna. Z biegiem czasu dwie ostatnie dziedziny oddzieliły się tworząc nowe gałęzie nauk medycznych przyczyniając się do powstania współczesnej definicji radiologii, która jest nierozerwalnie związana z obrazowaniem medycznym. Już nie posługuje się ona tylko promieniowaniem jonizującym, ale także rezonansem magnetycznym czy ultradźwiękami. Zajmuje się ona badaniem stanu ludzkiego organizmu oraz monitorowaniem zjawisk fizjologicznych w nim zachodzących. Jej znaczenie we współczesnej medycynie jest zarówno poznawcze jak i praktyczne. Stanowi ona jeden z podstawowych działów diagnostyki medycznej. Uważa się, że badania obrazowe umożliwiają ustalenie rozpoznania w ponad 50%, a w 30% mają znaczenie pomocnicze.
==Zarys historii diagnostyki obrazowej==
[[Plik:X-ray by Wilhelm Röntgen of Albert von Kölliker's hand - 18960123-02.jpg|thumb|Zdjęcie rentgenowskie dłoni [[Albert von Kölliker|Alberta von Köllikera]] wykonane przez Röntgena na posiedzeniu Physical Medical Society w Würzburgu 23 stycznia 1896]]
Diagnostyka obrazowa jest ściśle związana z radiologią, dlatego też w ich dziejach występuje bardzo wiele elementów wspólnych.
* 8 listopada 1895r. – odkrycie promieniowania X przez Wilhelma Konrada Roentgena zapoczątkowało obydwie te dziedziny nauk medycznych;
* 16 stycznia 1896r. – rozpoznano złamanie kości przedramienia;
* 1896r. – lekarz M. Brunner zorganizował pierwszą polską pracownię rentgenowską w szpitalu Św. Ducha w Warszawie, w Anglii natomiast odnotowania przypadki uszkodzenia skóry spowodowane promieniami X co zwróciło uwagę badaczy na negatywne skutki jakie ta technika może spowodować.
* 1897r. – zdjęcie narządów klatki piersiowej;
* 1900-1920r. – intensywna praca mająca na celu udoskonalenie aparatury badawczej oraz poprawy jakość otrzymywanych obrazów;
* 1920-1930r. – zarysowuje się ostateczny wygląd technik rentgenowskich,.
* 1930-1940r. – stworzenie nowych technik wchodzących w skład diagnostyki obrazowej takich jak rentgenokinematografia czy angiokardiografia;
* 1940-1950r. – dalszy rozwój tej dziedziny nauk medycznych, który spowodował stworzenie podstaw spektroskopii, splenoportografii czy wprowadzenie scynografów;
* 1956r. – kliniczne zastosowanie termografii;
* 1957-1958r. – ultradźwięki w ginekologii i położnictwie;
* 1959r. – zastosowanie rentegenotelewizji;
* 1961r. – wykorzystanie technetu 99Tc w medycynie nuklearnej;
* 1972r. – tomografia komputerowa;
* 1973r. – pozytronowa tomograficzna gammakamera;
* 1974r. – tomografia komputerowa ludzkiego ciała;
* 1977r. – wykonano pierwsze obrazy ludzkiego ciała z wykorzystaniem MR w dobrej jakości.
==Systemy detekcji promieniowania i detekcji obrazu==
Współcześnie można wyróżnić dwa systemy obrazowania: analogowy oraz cyfrowy. Konwencjonalny obraz na błonie halogeanosrebrowej jest zbudowany z dużej liczby mikroskopijnych punktów. Zależnie od stopnia osłabienia promieniowania X po przejściu przez organizm ich ilość ulega zmniejszeniu w sposób ciągły, co wpływa na różnice w zaczernieniu poszczególnych obszarów błony. W diagnostyce obrazowej istnieje wiele rozwiązań mających na celu zapisanie obrazu w formie cyfrowej, jednak najpopularniejszymi z nich są skanery przenoszące dane z błony rentgenowskiej do pamięci komputera oraz cyfrowe płyty pamięciowe zawierające związki selenu i fosforu. Obraz zapisany na nich może zostać odczytany za pomocą specjalnego urządzenia laserowego.
Zarządzanie danymi obrazowymi w medycynie:
Jeszcze nie tak dawno temu nawet obrazy cyfrowe były przenoszone na błony filmowe. Teraz jednak powszechnie stosuje się archiwizację cyfrową, która zakłada digitalizację lub skanowanie obrazów otrzymanych w sposób analogowy. W tym celu wykorzystuje się PACS (Picture Archiving and Communication System).
==Komputery w diagnostyce obrazowej==
Szybki rozwój nauk informatycznych przyczynił się do stworzenia nowych dziedzin diagnostyki. Bardziej zaawansowane metody obrazowania wymagały dużej mocy obliczeniowej oraz nośnika, który zarchiwizuje otrzymane dzięki nim dane. Tym wymogą sprostała generacja współczesnych komputerów. Zapewniły diagnostyce dokładniejszą analizę badanego organizmu, którego obraz dzięki nim był przechowywany w o wiele lepszej jakościowo formie.
Komputerowe wspomaganie diagnostyki obrazowej:
Komputerowo wspomagana diagnostyka medyczna CAD (ang. computer –aided diagnosis) to zestaw specjalistycznych technik służących do badania oraz interpretacji wskazanych cech obrazowych, by na ich podstawie dokonać diagnozy różnicującej. Dzięki nim lekarz zostaje odciążony przez co może skupić się na interpretowaniu przetworzonych danych. Służą do tego podstawowe operacje na obrazie jakie zapewnia mu system CAD. W ich skład wchodzą różne metody przetwarzania obrazów, które mają na celu:
* poprawę jakości obrazu poprzez modyfikację kontrastu, redukcję szumów i artefaktów;
* poprawę percepcji dzięki uwzględnieniu poprzez uwzględnienie właściwości ludzkiego systemu widzenia;
* uwydatnienie cech obrazu kluczowych w dalszej analizie;
* służenie innym, bardziej szczegółowym celom.
Wśród operacji dokonywanych na obrazie lub jego fragmencie najważniejszymi są:
* przetwarzanie punktowe – regulacja jasności i kontrastu, korekcja gamma, korekcja histogramu obrazów, steganografia;
* filtracja uśredniająca – wykrycie i podkreślenie krawędzi transformacji obrazu;
* kompresja – określenie efektywnego sposobu przechowywania wizualizacji;
* Przekształcenia geometryczne;
* interpolacja i aproksymacja.
==Informatyka medyczna==
Jest to dział informatyki bardzo silnie rozwijający się w ostatnich latach. Daje ona lekarzowi narzędzia dzięki którym otrzymuje on kompleksową wiedzę o pacjencie poprzez zastosowanie metod umożliwiających przeszukiwania, przesyłania, a także gromadzenia informacji o chorym.
Na przykładzie mammografii oraz radiografii płuc można wykazać, że wzrost znaczenia systemów CAD przyczynił się do poprawy wykrywalności zmian patologicznych. Jedną z metod poprawy skuteczności komputerowego wspomagania diagnostyki jest standaryzacja mammogramów. W tym celu opracowano SMF (ang. standard mammogram form), które dzięki modelowaniu procesu akwizycji i wydzieleniu tkanki gruczołowej pozwala uzyskać mammogram niezależny od parametrów procesu akwizycji. Przez to można ustandaryzować procesy detekcji i zapewnić im wysoką wydajność w różnych badaniach. Próbowano to wprowadzić w europejskim projekcie rozproszonej bazy danych z inteligentnym przeszukiwaniem opartym na technologii typu GRID.
==Wspomaganie diagnostyki obrazowej==
Wspomaganie obrazowej diagnostyki metodami komputerami jest ściśle związane z sztuczną inteligencją. Łączy je przede wszystkim wykorzystanie wielu wspólnych metod analizy danych, algorytmów przetwarzania danych czy detekcji i klasyfikacji informacji. Istotnym jest jeszcze wykorzystanie teorii przetwarzania obrazów czy zapewnienie narzędzi do ekstrakcji informacji i modelowania percepcji zmian w obrazach. Ważne jest także wykorzystanie wiedzy z zakresu medycyny, procesu interpretacji obrazów i weryfikacji ocen w niepowtarzalnych warunkach.
Przykłady zastosowań wspomagania komputerowego w medycynie:
* inteligentne wspomaganie decyzji: diagnozy medyczne, zalecenia dodatkowych testów, decyzje w nagłych przypadkach;
* klasyfikacja struktur: rozpoznawanie symptomów, klasyfikacja stanu zdrowia, zachowań człowieka, sensu wypowiedzi;
* kontrola: sprawdzanie dawek leków, możliwych interakcji leków, potencjalnych przeciwwskazań;
* planowanie: terapii, diety, optymalizacja działań w trakcie jej przebiegu;
* sterowanie: urządzeń podtrzymujących funkcje życiowe, monitorowanie stanu pacjenta i ostrzeganie w sytuacjach kryzysowych;
* analiza obrazów: rozpoznawanie i interpretacja obrazów z aparatury medycznej, kontrola jakości obrazu;
* detekcja regularności: wykrywanie niebezpiecznych symptomów w sygnałach EKG, EEG i innych;
* separacja sygnałów z wielu źródeł: oczyszczanie obrazów z szumów, filtracja sygnałów elektrycznych (np. mrugania powiek z EEG);
* prognozowanie: rozwoju choroby;
* gry strategiczne: uczenie się na błędach w symulowanej rzeczywistości;
* szukanie wiedzy w medycznych bazach danych, wniosków z obserwacji, inteligentne szukanie informacji (szukanie semantyczne);
* selekcja cech: na co warto zwrócić uwagę;
* redukcja wymiarowości problemu, możliwości oglądania danych w relacji do innych;
* optymalizacja wielokryterialna i optymalne spełnianie ograniczeń;
* zrozumienie umysłu: doświadczeń psychologicznych, sposobu rozumowania i kategoryzacji, poruszania się i planowania, procesów uczenia - przydatne każdemu;
* opieka pooperacyjna (wymaga dużego doświadczenia), wspomaganie decyzji w oparciu o monitorowanie symptomów i obserwację oczekiwanych zmian;
* określenie składu pozajelitowego odżywiania noworodków na oddziałach intensywnej opieki (system ekspertowy);
* zarządzanie systemem sztucznego oddychania dla oddziałów intensywnej opieki (system ekspertowy);
* inne…
==Rynek diagnostyki obrazowej==
===Rynek Polski===
Według raportu PMR „Rynek diagnostyki obrazowej w Polsce 2012. Prognozy rozwoju na lata 2012-2014” rynek diagnostyki obrazowej w 2012r. szacunkowo osiągnął wartość 882 mln zł, a w latach 2012-2014 ten segment sprzedaży wzrośnie średniorocznie o 14%. Stymulatorem tak szybkiego rozwoju są fundusze unijne oraz zmiana polityki zdrowotnej państwa. Zgodnie z prognozami w 2013r. rynek diagnostyki obrazowej przekroczy 1mld zł.
===Rynki zagraniczne===
Do 2010r. przeprowadzono na cały świecie ok. 5 mld badań obrazowania diagnostycznym. Przeszło 50% całkowitej ekspozycji na promieniowanie jonizujące w Stanach Zjednoczonych to promieniowanie z obrazowania medycznego.
== Bibliografia ==
* {{cytuj książkę |nazwisko=Kruś (red.) |imię=Stefan |autor link= |tytuł= Anatomia Patologiczna| rozdział= | nazwisko r= | imię r= | autor r link= |wydawca=PZWL |miejsce=Warszawa |rok=2000 |strony= |isbn=8320023815}}
* {{cytuj książkę |nazwisko=Zgliczyński (red.)|imię=Szczęsny Leszek |autor link= |tytuł=Radiologia | rozdział= | nazwisko r= | imię r= | autor r link= |wydawca=PZWL |miejsce=Warszawa |rok=1983 |strony= |isbn= 8320012953}}
* {{cytuj książkę |nazwisko=Pruszyński (red.)|imię=Bogdan |autor link= |tytuł=Radiologia. Diagnostyka obrazowa. | rozdział= | nazwisko r= | imię r= | autor r link= |wydawca=PZWL |miejsce=Warszawa |rok=2008 |strony= |isbn=9788320036664}}
* {{cytuj książkę |nazwisko=Mastalerski |imię=Jerzy |nazwisko1=Kozłowski |imię1=Piotr |nazwisko2=Walecki |imię2=Jerzy |autor link= |tytuł=Leksykon radiologii | rozdział= | nazwisko r= | imię r= | autor r link= |wydawca=Fundacja im. prof. L. Rydygiera |miejsce= Warszawa |rok=1992 |strony= |isbn=}}
* {{cytuj książkę |nazwisko=Pruszyński |imię=Bogdan |autor link= |tytuł=Diagnostyka obrazowa. Podstawy teoretyczne i metody badań | rozdział= | nazwisko r= | imię r= | autor r link= |wydawca= |miejsce= Warszawa |rok= |strony= |isbn=}}
* {{cytuj książkę |nazwisko=Pruszyński |imię=Bogdan |autor link= |tytuł=Wskazania do badań obrazowych | rozdział= | nazwisko r= | imię r= | autor r link= |wydawca= |miejsce= Warszawa |rok= |strony= |isbn=}}
* {{cytuj książkę |nazwisko=Trzebiatowska |imię=Elżbieta |autor link= |tytuł=Praktyczny poradnik rezonansu magnetycznego | rozdział= | nazwisko r= | imię r= | autor r link= |wydawca= |miejsce= Warszawa |rok= |strony= |isbn=}}
* {{cytuj książkę |nazwisko=Tishendorf |imię=Frank W. |autor link= |tytuł=Diagnostyka obrazowa. Mały atlas badań klinicznych i diagnostyki różnicowej | rozdział= | nazwisko r= | imię r= | autor r link= |wydawca= |miejsce= Warszawa |rok= |strony= |isbn=}}
* {{cytuj książkę |nazwisko=Hofer |imię=Matthias |autor link= |tytuł=Podręcznik tomografii komputerowej | rozdział= | nazwisko r= | imię r= | autor r link= |wydawca= |miejsce= Warszawa |rok= |strony= |isbn=}}
* {{cytuj książkę |nazwisko=Prokop |imię=Mathias |autor link= |tytuł=Spiralna i wielorzędowa tomografia komputerowa człowieka | rozdział= | nazwisko r= | imię r= | autor r link= |wydawca= |miejsce= Warszawa |rok= |strony= |isbn=}}
* {{cytuj książkę |nazwisko=Major |imię=N. M. |nazwisko1=Brandt |imię1=W. E. |nazwisko2=Webb |imię2=W. R. |autor link= |tytuł=Tomografia komputerowa. Zastosowanie kliniczne | rozdział= | nazwisko r= | imię r= | autor r link= |wydawca= |miejsce= Warszawa |rok=1992 |strony= |isbn=}}
* {{cytuj książkę |nazwisko=Walecki |imię=J. |autor link= |tytuł=Rezonans magnetyczny i tomografia komputerowa w praktyce klinicznej | rozdział= | nazwisko r= | imię r= | autor r link= |wydawca= |miejsce= Warszawa |rok= |strony= |isbn=}}
* http://www.cs.put.poznan.pl/kkrawiec/zim/diagnostykaObrazowa.pdf
* http://www.paiz.gov.pl/files/?id_plik=14407
{{Zastrzeżenia|Medycyna}}
| |||