Realtidsbilleddannelse driver interventionel radiologi

med en patient på bordet følger en interventionel radiolog bevægelsen af sit kateter gennem en labyrint af arterielle kar. Da han væver sit kateter gennem et indviklet væv af arterier for at nå koronararterierne og interesseområdet, får han konstant feedback i realtid fra monitorerne, så han omhyggeligt kan placere kateteret for at udføre interventionen.
uden en ordentlig guide til at navigere i de smalle og snoede passager har lægerne intet andet valg end at åbne brystet helt, en proces, der øger patientens risiko, restitutionstid og procedureomkostninger. Fremskridt inden for interventionel radiologi leverer forbedret billeddannelse af de interne strukturer, der gør det muligt for læger at udføre minimalt invasive procedurer, der arbejder for at reducere sundhedsomkostningerne og minimere patienttraumer.
talrige procedurer falder ind under interventionskategorien, der involverer kateterplacering i arterielle, venøse, lymfe-eller galdekanalsystemer ved hjælp af angioplastik, angio eller vaskulær stenting, kateterembolisering og trombolyse og kemo-eller trådembolisering. Klinikere ser en stor mulighed for at udnytte interventionelle radiologiprocedurer til diagnose og behandling af hjerte-kar-sygdomme og kræfttumorer. Uanset om de bruger angioplastik eller stentplacering til at åbne lukkede koronararterier eller kemoembolisering for at afskære blodgennemstrømningen til kræfttumorer, interventionister udfører et stigende antal procedurer, og vækst i interventionsprocedurer forventes at fortsætte langt ind i fremtiden. En række faktorer fremmer denne vækst, herunder en aldrende befolkning og behovet for at mindske sværhedsgraden af behandlinger og reducere patienttraumer gennem minimalt invasive, målrettede behandlinger. Denne tilgang fører til bedre resultater, kortere hospitalsophold og i sidste ende lavere medicinske omkostninger.

behovet for hastighed
i interventionelle radiologiprocedurer er det afgørende at kunne visualisere kateterets placering i forhold til det relevante interesseområde og gøre dette i realtid. Fluoroskopi bruges oftest i billedstyrede procedurer. Hastigheden af realtidsbehandling varierer fra en høj hastighed på 60 billeder i sekundet (fps) til pædiatriske patienter (med billeder så store som 1024 1024 12 bit) til et lavt niveau på 3,75 fps på større gastrointestinale billeder. Da mange af skibene og patologierne er ret små, skal opløsningen være ret høj med et stort antal punkter.
de to drivere til denne teknologi går hånd i hånd. For det første er udviklingen af nye og mere sofistikerede algoritmer. Universiteter og andre forskningsinstitutioner har ført vejen her og arbejdet med sådanne teknikker som adaptiv filtrering og rekursiv filtrering. Takket være deres arbejde, der infiltrerer den medicinske billedbehandlingsarena, kan nutidens billedforbedringsværktøjer generere skarpere kanter med øget kontrast og opløsning, samtidig med at støj fjernes og subtile patologier forbedres.
disse nye og mere computerintensive algoritmer ville have været på hylden, hvis der ikke havde været en parallel udvikling og forbedring af ydeevnen for nutidens processorer og andre typer udstyrsacceleratorer. Den anden driver er væksten og øget ydeevne af maskinplatforme. Takket være multicore-processorer med høj hastighed, grafikbehandlingsenheder, ASIC ‘er og FPGA’ er har udstyrsfirmaer en overflod af implementeringsmidler, der gør det muligt for disse nye algoritmer at køre i realtid. Den samtidige tilgængelighed af hurtigere hukommelse og hukommelsesbusser bringer nye hastigheder til interventionel radiologi. Det er fremkomsten af denne samlede beregningsstruktur, der har gjort billeddannelse i realtid til en almindeligt tilgængelig praksis.
hastigheder på 30 fps for billeder af 1024h1024h16 bits ved hjælp af off-the-shelf teknologi kan nu nemt opnås. I den nærmeste fremtid kan man forvente at se 2048h2048h16 bits ved 30 fps eller 1024h1024h16bit ved 60 fps. Da fladskærmsdetektorerne bliver større og billigere, kan vi forvente at se endnu 3064h3064h16 bits kører ved 15 fps. Alle disse tilstande vil være flimmerfrie og gøre det muligt for interventionister at udføre på meget høje niveauer.
ud over de højtydende algoritmer og behandling har displayteknologiforbedringer også holdt trit. Nye gråskala skærme viser fremragende lysstyrke og kontrast med fremragende billedskærm ensartethed og DICOM-overensstemmelse. Derudover understøtter disse skærme nu 12 bit opslagstabeller, der fører til endnu bedre billeddefinition. Endelig skal disse store billeder gemmes, hvor en typisk hjertekørsel er 10 sekunder lang, og hvor hver ramme er 2 MB, for en løkke på 30 fps, og man bliver nødt til at gemme 600 MB data.
naturligvis med teknikker til tabsfri komprimering og med nye avancerede lagringsteknikker vil dette problem blive mere tractable. Til diagnostiske og terapeutiske formål betyder det, at dynamiske undersøgelser af hjertet eller peristaltikken i mave-tarmkanalen eller andre dynamiske undersøgelser kan udføres med fremragende opløsning og støjreduktion. Da billedkvaliteten fortsætter med at blive bedre, vil fordelene for både en voksende patientpopulation og sundhedsudbydere også vokse. Høj kvalitet i realtid billeddannelse muliggør øget brug af minimalt invasive teknikker til at reducere varigheden af undersøgelser, forkorte patientens restitutionstid og forbedre kliniske resultater.

dosisreduktion
med al denne nye og ekspanderende teknologi står interventionister over for en række muligheder, herunder dosisreduktion. Minimering af dosis er blevet en nødvendighed for både patienter og personale, der arbejder i nærheden af fluoroskopisystemet. Ved hjælp af avanceret billedforbedring med muligheder for støjreduktion, kantforbedring og kontrastforbedring kan dosis reduceres med op til 50 procent uden at reducere billedets kvalitet. Potentialet for at spare og reducere dosis ved en fluoroskopienhed er betydeligt, og når det kombineres med andre dosisreduktionsmetoder, såsom pulserende fluoroskopi og rekursiv billeddannelse, kan både patienten og interventionisten operere i et meget sikrere miljø. Dosisreduktion på denne måde vil også forlænge Røntgenrørets levetid, hvilket igen mindsker de samlede hospitalsomkostninger.

realtid 3d
på nuværende tidspunkt muliggør efterbehandling, at de indsamlede data vises i et tredimensionelt (3D) format, men dette gøres gennem efterbehandling, efter at dataene er indsamlet. Fra et diagnostisk perspektiv spiller denne type skærm en afgørende rolle i proceduren og forbliver et kritisk værktøj i interventionalistens arsenal. Dette postbehandlingstrin finder dog sted efter dataindsamling og er derfor ikke en realtidsløsning. I dag kan interventionisten kun bruge dette 3D-format til planlægning.
da behandlingsydelsen fortsætter med at stige, og bedre 3D-skærme bliver tilgængelige, kan vi forvente, at interventionister vil kunne bruge tredimensionelle billeder i realtid til at styre deres behandling. Dette firedimensionelle paradigmeskift vil endelig flytte interventionisten tættere på den kirurgiske guldstandard og give interventionisten et meget bedre billede af de arterielle og venøse stier i kroppen.
interventionel radiologi er ikke kun en vellykket disciplin nu, men med ny computerteknologi, vækst i billeddannelsesalgoritmer og bevægelsen mod billedfusion i realtid ser vejen til fremtiden lys og klar ud.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.