Realtidsavbildning Driver interventionell radiologi

med en patient på bordet följer en interventionell radiolog rörelsen av sin kateter genom en labyrint av arteriella kärl. När han väver sin kateter genom en invecklad bana av artärer för att nå kransartärerna och intresseområdet, får han konstant återkoppling i realtid från bildskärmarna så att han noggrant kan placera katetern för att utföra interventionen.
utan en ordentlig guide för att navigera i de smala och vridna passagerna har läkare inget annat val än att helt öppna bröstet, en process som ökar patientrisken, återhämtningstiden och procedurkostnaden. Framsteg inom interventionell radiologi ger förbättrad avbildning av de interna strukturerna, vilket gör det möjligt för läkare att utföra minimalt invasiva procedurer som arbetar för att minska vårdkostnaderna och minimera patienttrauma.
många procedurer faller i interventionskategorin, som involverar kateterplacering i arteriella, venösa, lymf-eller gallkanalsystem med angioplastik, angio eller vaskulär stenting, kateterembolisering och trombolys och kemo-eller trådembolisering. Kliniker ser en stor möjlighet att använda interventionella radiologiska förfaranden vid diagnos och behandling av hjärt-kärlsjukdomar och cancer tumörer. Oavsett om de använder angioplastik eller stentplacering för att öppna stängda kransartärer eller kemoembolisering för att avbryta blodflödet till cancer tumörer, utför interventionister ett växande antal förfaranden och tillväxten i interventionella förfaranden förväntas fortsätta långt in i framtiden. Ett antal faktorer driver denna tillväxt, inklusive en åldrande befolkning och behovet av att minska svårighetsgraden av behandlingar och minska patienttrauma genom minimalt invasiva, riktade behandlingar. Detta tillvägagångssätt leder till bättre resultat, kortare sjukhusvistelser och i slutändan lägre medicinska kostnader.

behovet av hastighet
i interventionella röntgenprocedurer är det viktigt att kunna visualisera kateterns placering i förhållande till det tillämpliga intresseområdet och att göra detta i realtid. Fluoroskopi används oftast i bildstyrda procedurer. Hastigheten för realtidsbehandling varierar från en hög hastighet på 60 bilder per sekund (fps) för barn (med bilder så stora som 1024 x 1024 x 12 bitar) till en låg på 3,75 fps på större gastrointestinala bilder. Dessutom, eftersom många av kärlen och patologierna är ganska små, måste upplösningen vara ganska hög med ett stort antal pixlar.
de två drivrutinerna för denna teknik går hand i hand. Först är utvecklingen av nya och mer sofistikerade algoritmer. Universitet och andra forskningsinstitutioner har lett vägen här och arbetar med sådana tekniker som adaptiv filtrering och rekursiv filtrering. Tack vare deras arbete som infiltrerar den medicinska bildbildsarenan kan dagens bildförbättringsverktyg generera skarpare kanter med ökad kontrast och upplösning, samtidigt som de tar bort brus och förbättrar subtila patologier.
dessa nya och mer datorintensiva algoritmer skulle ha varit kvar på hyllan om det inte hade skett en parallell utveckling och förbättring av prestanda för dagens processorer och andra typer av hårdvaruacceleratorer. Den andra föraren är tillväxten och ökad prestanda för hårdvaruplattformar. Tack vare höghastighets Multicore-Processorer, grafikbehandlingsenheter, ASIC och FPGA: er har utrustningsföretag en mängd implementeringsmedel för att göra det möjligt för dessa nya algoritmer att köras i realtid. Den samtidiga tillgängligheten av snabbare minne och minnesbussar ger nya hastigheter till interventionell radiologi. Det är tillkomsten av denna totala beräkningsstruktur som har gjort realtidsavbildning till en allmänt tillgänglig praxis.
hastigheter på 30 fps för bilder på 1024x1024x16 bitar med Off-the-shelf-teknik kan nu enkelt uppnås. I den närmaste framtiden kan man förvänta sig att se 2048x2048x16 bitar vid 30 fps eller 1024x1024x16bits vid 60 fps. Eftersom plattdetektorerna blir större och billigare kan vi förvänta oss att även 3064x3064x16 bitar körs vid 15 fps. Alla dessa lägen kommer att vara flimmerfria och göra det möjligt för interventionister att utföra på mycket höga nivåer.
förutom högpresterande algoritmer och bearbetning har förbättringar av displayteknik också hållit takt. Nya gråskala bildskärmar visar utmärkt ljusstyrka och kontrast med utmärkt bild display enhetlighet och DICOM överensstämmelse. Dessutom stöder dessa bildskärmar nu 12 bitars uppslagstabeller som leder till ännu bättre bilddefinition. Slutligen måste dessa stora bilder lagras, med en typisk hjärtkörning som är 10 sekunder lång och med varje ram som är 2 MB, för en slinga på 30 fps, och man skulle behöva lagra 600 MB data.
uppenbarligen med tekniker för förlustfri komprimering och med nya avancerade lagringstekniker kommer detta problem att bli mer lätthanterligt. För diagnostiska och terapeutiska ändamål innebär detta att dynamiska studier av hjärtat eller peristaltiken i mag-tarmkanalen eller andra dynamiska studier kan genomföras med utmärkt upplösning och brusreducering. När bildkvaliteten fortsätter att förbättras kommer fördelarna för både en växande patientpopulation och vårdgivare också att växa. Högkvalitativ realtidsavbildning möjliggör ökad användning av minimalt invasiva tekniker för att minska undersökningens varaktighet, förkorta patientens återhämtningstid och förbättra kliniska resultat.

dosreduktion
med all denna nya och expanderande teknik står interventionister inför ett antal alternativ, inklusive dosreduktion. Minimering av dosen har blivit en nödvändighet för både patienter och personal som arbetar i närheten av fluoroskopisystemet. Med hjälp av toppmodern bildförbättring, med alternativ för brusreducering, Kantförbättring och kontrastförbättring, kan dosen minskas med upp till 50 procent utan att minska bildens kvalitet. Potentialen för att spara och minska dosen vid en fluoroskopienhet är betydande och i kombination med andra dosreduktionsmetoder som pulserad fluoroskopi och rekursiv avbildning kan både patienten och interventionisten fungera i en mycket säkrare miljö. Dosreduktion på detta sätt kommer också att förlänga livslängden för röntgenrör, vilket i sin tur minskar de totala sjukhuskostnaderna.

realtid 3D
för närvarande möjliggör efterbehandling att de insamlade uppgifterna visas i ett tredimensionellt (3D) format, men detta görs genom efterbehandling efter att uppgifterna har samlats in. Ur ett diagnostiskt perspektiv spelar denna typ av skärm en avgörande roll i proceduren och förblir ett kritiskt verktyg i interventionistens armory. Detta efterbehandlingssteg sker emellertid efter datainsamling och är därför inte en realtidslösning. Idag kan interventionisten använda detta 3D-format endast för planering.
eftersom bearbetningsprestanda fortsätter att öka och bättre 3D-skärmar blir tillgängliga kan vi förutse att interventionister kommer att kunna använda tredimensionella bilder i realtid för att styra deras behandling. Detta fyrdimensionella paradigmskifte kommer äntligen att flytta interventionisten närmare den kirurgiska guldstandarden och ge interventionisten en mycket bättre bild av de arteriella och venösa vägarna i kroppen.
interventionell radiologi är inte bara en framgångsrik disciplin nu men med ny datateknik, tillväxt i bildbehandlingsalgoritmer och rörelsen mot bildfusion i realtid ser vägen till framtiden ljus och tydlig ut.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.