Fremtiden for medicinsk visualisering

Medicinsk visualisering er brugen af ​​computere til at skabe 3D-billeder fra medicinske billeddatasæt. Det er et relativt ungt videnskabsområde, der er stærkt afhængig af fremskridt inden for databehandling for sine hestekræfter.

På trods af sin ungdom har disse teknikker revolutioneret medicinen. Meget af moderne medicin er afhængig af 3D-billeddannelse, der er mulig med magnetisk resonansbilledscannere og computertomografi (CT) scannere, som laver 3D-billeder ud af 2D-skiver. Næsten al kirurgi og kræftbehandling i den udviklede verden er afhængig af det.

Så et interessant spørgsmål er, hvor medicinsk visualisering vil tage os næste gang. I dag tager Charl Botha på Leiden University Medical Center i Holland og et par venner en kort rundtur i historien om medicinsk visualisering og kaster lidt lys over fremtiden for dette fascinerende felt.

Den måske vigtigste faktor i medicinsk visualisering er måden data tages på, og her er der talrige fremskridt i pipelinen.

I de sidste fem år er kommercielle CT-scannere blevet tilgængelige, der kan tage fem 320 skivevolumener på et enkelt sekund. Det er hurtigt nok til at lave 3D-videoer af et bankende hjerte.

Der er også forskellige nye diffusionsbilleddannelsesteknikker, som afslører diffusionen af ​​vand gennem kroppen. Det er vigtigt, fordi vand har en tendens til at følge strukturer, der ellers er svære at afbilde, såsom nervebundter og muskelfibre. Billeder af disse strukturer åbner vigtige nye studieområder inden for neurovidenskab og biomekanik.

Så er der billeddannelsesteknikkerne, der virker på niveauet af molekyler og gener. Det store potentiale ved disse er, at de kan afsløre patologiske processer på arbejde, længe før de viser sig i større skala, f.eks. i form af tumorer.

Indsamling af data er selvfølgelig kun en del af udfordringen. At repræsentere det visuelt på en måde, der tillader den mest effektive analyse, er også enormt vanskeligt, men igen er der sket store fremskridt.

En af de mest spektakulære er repræsentationen af ​​medicinske data topologisk, med andre ord viser overfladen af ​​objekter. Det gør det muligt lettere at se organers form og planlægge indgreb som f.eks. kirurgi.

Desuden tillader de seneste billedbehandlingsteknikker tilføjelsen af ​​realistiske lyseffekter, der skaber fotorealistiske billeder. Ud over dette kan hyperrealistiske billeder vise, hvad der ligger under bestemte lag. Billederne øverst på denne side er nyere eksempler på dette.

Den slags billeder er afgørende for rekonstruktiv kirurgi, men en kæmpe udfordring for fremtiden og genstand for meget aktuel forskning er at skabe billeder af det potentielle resultat af indgreb, der viser resultatet af operationen.

Et andet område af stigende betydning er visualiseringen af ​​multi-emne datasæt. Ideen her er at tage billeder af en bestemt tilstand fra mange forskellige patienter og kombinere dem på en måde, der viser sygdommens udvikling, eller hvordan den varierer mellem forskellige befolkningsgrupper, for eksempel. Det er klart, at udfordringerne her er mangfoldige.

Den sidste brik i dette puslespil er den måde, læger ser billeder på, og endnu en gang ændrer dette sig hurtigt. Teknologien, der driver denne ændring, er i bund og grund iPad.

Det er let at glemme, at denne enhed først kom i butikkerne i 2010, praktisk talt i går på tidslinjen for medicinsk visualiseringsteknologi. Og alligevel har det allerede ændret måden, hvorpå mange læger får adgang til og interagerer med billeder, ikke mindst fordi det frigør dem fra skrivebordsbaserede computere.

Selvfølgelig er der forskellige problemer med privatlivets fred, men det er rimeligt at sige, at fremtiden for medicinsk visualisering er fast bundet til enheder af skifertype.

Et område, som Botha og co ikke dækker i deres fremtid, er omkostningerne ved disse billedbehandlingsteknikker, og hvordan de kan gøres billigere. Det er en utilgivelig udeladelse, men måske en afspejling af medicinens snævre fokus i det 21. århundrede.

Mange af de teknikker, Botha og co beskriver, er kun tilgængelige for den rigeste 1 procent eller deromkring af verdens befolkning. For de øvrige 99 procent er disse teknikker i det væsentlige science fiction.

Det er klart uacceptabelt. Den største udfordring af alle er at finde måder at gøre kraftfulde medicinske visualiseringsteknikker billige nok for alle.

Ref: arxiv.org/abs/1206.1148 : Fra individ til befolkning: udfordringer i medicinsk visualisering

skjule