Medizinische Bildgebung
Medizinische Bildgebung | |
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ICD-10-PCs | B |
ICD-9 | 87-88 |
Gittergewebe | 003952 D 003952 |
OPS-301-Code | 3 |
MedlinePlus | 007451 |
Medizinische Bildgebung ist die Technik und der Prozess von Bildgebung Das Innere eines Körpers für klinische Analysen und medizinische Eingriffe sowie visuelle Darstellung der Funktion einiger Organe oder Gewebe (Physiologie). Die medizinische Bildgebung versucht, innere Strukturen aufzudecken, die von Haut und Knochen versteckt sowie diagnostiziert und behandelt werden können Erkrankung. Die medizinische Bildgebung legt auch eine Datenbank mit Normalen fest Anatomie und Physiologie Um Anomalien zu identifizieren. Obwohl die Bildgebung von entfernt Organe und Gewebe kann aus medizinischen Gründen durchgeführt werden, solche Verfahren werden normalerweise als Teil von als Teil von betrachtet Pathologie statt medizinischer Bildgebung.
Als Disziplin und im weitesten Sinne ist es Teil von von Biologische Bildgebung und eingebaut Radiologie, was die Bildgebungstechnologien verwendet:
- Röntgen Radiographie
- Magnetresonanztomographie
- Ultraschall
- Endoskopie
- Elastographie
- Taktile Bildgebung
- Thermografie
- Medizinische Fotografie
- Nuklearmedizin Funktionelle Bildgebung Techniken als
- Positronen-Emissions-Tomographie (HAUSTIER)
- Ein-Photonen-Emissions-Computertomographie (SPECT)
Mess- und Aufzeichnungstechniken, die nicht in erster Linie für die Herstellung konzipiert sind Bilder, wie zum Beispiel Elektroenzephalographie (EEG), Magnetoenzephalographie (MEG), Elektrokardiographie (EKG) und andere stellen andere Technologien dar, die Daten erzeugen Karten die Daten zu den Messorten enthalten. In einem begrenzten Vergleich können diese Technologien in einer anderen Disziplin als Formen der medizinischen Bildgebung betrachtet werden.
Bis 2010 wurden weltweit 5 Milliarden medizinische Bildgebungsstudien durchgeführt.[1] Die Strahlenexposition aus der medizinischen Bildgebung im Jahr 2006 machte etwa 50% der gesamten ionisierenden Strahlenexposition in den USA aus.[2] Medizinische Bildgebungsgeräte werden mithilfe von Technologie aus dem hergestellt Halbleiterindustrie, einschließlich CMOs Integrierter Schaltkreis Pommes, Chips, Power Semiconductor -Geräte, Sensoren wie zum Beispiel Bildsensoren (im Speziellen CMOS -Sensoren) und Biosensorenund Prozessoren wie z. Mikrocontroller, Mikroprozessoren, Digitale Signalprozessoren, Medienprozessoren und System-on-Chip Geräte. Ab 2015[aktualisieren], jährliche Versand von medizinischen Bildgebungschips beträgt 46 Millionen Einheiten und 1,1 Milliarden US -Dollar.[3]
Die medizinische Bildgebung wird häufig als die Reihe von Techniken angesehen, die nichtinvasiv Bilder des internen Aspekts des Körpers erzeugen. In diesem eingeschränkten Sinne kann die medizinische Bildgebung als die Lösung von gesehen werden mathematisch umgekehrte Probleme. Dies bedeutet, dass Ursache (die Eigenschaften des lebenden Gewebes) aus der Wirkung (dem beobachteten Signal) abgeleitet wird. Im Falle des medizinischer UltraschallDie Sonde besteht aus Ultraschalldruckwellen und Echos, die in das Gewebe gehen, um die innere Struktur zu zeigen. Im Falle des Projektionsradiographie, die Sonde verwendet Röntgen Strahlung, das von verschiedenen Gewebetypen wie Knochen, Muskeln und Fett mit unterschiedlichen Raten absorbiert wird.
Der Begriff "nicht-invasiv"Wird verwendet, um ein Verfahren zu bezeichnen, bei dem kein Instrument in den Körper eines Patienten eingeführt wird, was bei den meisten verwendeten Bildgebungstechniken der Fall ist.
Typen
Im klinischen Kontext wird die medizinische Bildgebung von "unsichtbarem Licht" im Allgemeinen gleichgesetzt Radiologie oder "klinische Bildgebung". Die medizinische Bildgebung "Sichtbares Licht" umfasst digitale Videos oder noch Bilder, die ohne spezielle Ausrüstung gesehen werden können. Dermatologie und Wundversorgung sind zwei Modalitäten, die sichtbare Lichtbilder verwenden. Die Interpretation von medizinischen Bildern wird im Allgemeinen von einem auf Radiologie spezialisierten Arzt durchgeführt, der als a bekannt ist Radiologe; Dies kann jedoch von jedem medizinischen Fachmann durchgeführt werden, der in der radiologischen klinischen Bewertung geschult und zertifiziert wird. Zum Beispiel wird von Nicht-Physiker zunehmend Interpretation durchgeführt Radiographen häufig in Interpretation als Teil der erweiterten Praxis trainieren. Diagnose Radiographie Bezeichnet die technischen Aspekte der medizinischen Bildgebung und insbesondere die Erfassung medizinischer Bilder. Der Radiograph (auch als radiologischer Technologe bekannt) ist in der Regel für den Erwerb medizinischer Bilder von diagnostischer Qualität verantwortlich. Obwohl andere Fachkräfte in diesem Gebiet trainieren können, werden einige radiologische Interventionen, die von Radiologen durchgeführt werden, ohne Radiograph durchgeführt.
Als Bereich der wissenschaftlichen Untersuchung ist die medizinische Bildgebung eine Unterdisziplin von Biomedizintechnik, Medizinische Physik oder Medizin Abhängig vom Kontext: Forschung und Entwicklung im Bereich Instrumentierung, Bildaufnahme (z. B. Radiographie), Modellierung und Quantifizierung sind in der Regel das Erregung von Biomedizintechnik, medizinischer Physik und Informatik; Die Erforschung der Anwendung und Interpretation von medizinischen Bildern ist in der Regel das Erhaltung der Radiologie und der medizinischen Unterdisziplin, die für den medizinischen Zustand oder den Bereich der medizinischen Wissenschaft relevant ist (medizinischer Bereich (Neurowissenschaften, Kardiologie, Psychiatrie, Psychologieusw.) untersucht. Viele der Techniken, die für die medizinische Bildgebung entwickelt wurden wissenschaftlich und industriell Anwendungen.[4]
Radiographie
In der medizinischen Bildgebung werden zwei Formen von radiologischen Bildern verwendet. Projektionsradiographie und Fluoroskopie, wobei letztere für die Katheteranleitung nützlich sind. Diese 2D -Techniken werden trotz des Fortschritts der 3D -Tomographie aufgrund der niedrigen Kosten, der hohen Auflösung und der Anwendung mit niedrigeren Strahlungsdosierungen mit 2D -Technik noch weit verbreitet. Diese Bildgebungsmodalität verwendet einen breiten Strahl von x Strahlen Für die Bildaufnahme und die erste Bildgebungstechnik in der modernen Medizin.
- Fluoroskopie erzeugt Echtzeitbilder von inneren Strukturen des Körpers auf ähnliche Weise wie Radiographieverwendet aber einen konstanten Eingang von Röntgenstrahlen mit einer niedrigeren Dosisrate. Kontrastmittel, wie Barium, Jod und Luft, werden verwendet, um innere Organe beim Arbeiten zu visualisieren. Fluoroskopie wird auch bei bildgesteuerten Verfahren verwendet, wenn ein konstantes Rückkopplung während eines Verfahrens erforderlich ist. Ein Bildrezeptor ist erforderlich, um die Strahlung in ein Bild umzuwandeln, nachdem er den interessierenden Bereich durchlaufen hat. Zu Beginn war dies ein fluoreszierender Bildschirm, der einem Bildverstärker (IA) Platz machte, bei dem es sich um ein großes Vakuumrohr handelte, mit dem das Empfangsende überzogen war Cäsiumiodidund ein Spiegel am anderen Ende. Schließlich wurde der Spiegel durch eine TV -Kamera ersetzt.
- Projektionsradiographien, häufiger als Röntgenstrahlen bekannt, werden häufig verwendet, um die Art und das Ausmaß einer Fraktur sowie die Erkennung pathologischer Veränderungen in der Lunge zu bestimmen. Mit Hilfe von Radio-Opaque Kontrastmedien wie z. BariumSie können auch verwendet werden, um die Struktur des Magens und des Darms zu visualisieren - dies kann helfen, Geschwüre oder bestimmte Arten von Arten zu diagnostizieren Dickdarmkrebs.
Magnetresonanztomographie
Ein Magnetresonanztomographie -Instrument (MRT -Scanner) oder "nukleare Magnetresonanz (NMR) Bildgebung "Scanner, wie er ursprünglich bekannt war, verwendet leistungsstarke Magnete, um sich zu polarisieren und zu erregen Wasserstoff Kerne (d. H. Single Protonen) von Wassermolekülen im menschlichen Gewebe, das ein nachweisbares Signal erzeugt, das räumlich codiert ist, was zu Bildern des Körpers führt.[5] Die MRT -Maschine emittiert einen Funkfrequenz -Impuls (RF) bei der Resonanzfrequenz der Wasserstoffatome auf Wassermolekülen. Funkfrequenzantennen ("RF -Spulen") senden den Impuls in den zu untersuchenden Körperbereich. Der HF -Impuls wird von Protonen absorbiert, wodurch sich ihre Richtung in Bezug auf das primäre Magnetfeld ändert. Wenn der HF-Impuls ausgeschaltet ist, "entspannen" die Protonen zurück in die Ausrichtung mit dem primären Magneten und emittieren dabei Funkwellen. Diese Funkfrequenzemission aus den Wasserstoffatomen auf Wasser wird nachgewiesen und in ein Bild rekonstruiert. Die Resonanzfrequenz eines drehenden magnetischen Dipols (von dem Protonen ein Beispiel sind) wird als das genannt Larmorfrequenz und wird durch die Stärke des Hauptmagnetfelds und die chemische Umgebung der interessierenden Kerne bestimmt. MRT verwendet drei elektromagnetische Felder: eine sehr starke (typisch 1,5 bis 3 Teslas) statisches Magnetfeld, um die Wasserstoffkerne zu polarisieren, das als Primärfeld bezeichnet wird; Gradientenfelder, die in Raum und Zeit (in der Größenordnung von 1 kHz) für räumliche Codierung geändert werden können, oft einfach als Gradienten bezeichnet; und eine räumlich homogene Radiofrequenz (RF) Feld zur Manipulation der Wasserstoffkerne zur Erzeugung messbarer Signale, die durch ein gesammelt wurden HF -Antenne.
Wie Ct, MRT schafft traditionell ein zweidimensionales Bild eines dünnen "Scheibenschichts" des Körpers und wird daher als a betrachtet Tomographie Bildgebungstechnik. Moderne MRT-Instrumente können Bilder in Form von 3D-Blöcken produzieren, die als Verallgemeinerung des Konzepts mit Einzelkleinen, Tomographie, konzeptioniert werden können. Im Gegensatz zu CT beinhaltet die MRT nicht die Verwendung von ionisierende Strahlung und ist daher nicht mit den gleichen Gesundheitsrisiken verbunden. Da die MRT beispielsweise erst seit den frühen 1980er Jahren verwendet wird, sind keine langfristigen Auswirkungen der Exposition gegenüber statischen Feldern bekannt (dies ist Gegenstand einer Debatte; siehe „Sicherheit“ in MRT) und deshalb gibt es keine Grenze für die Anzahl der Scans, denen eine Person im Gegensatz zu mit einer Person ausgesetzt werden kann, im Gegensatz zu mit Röntgen und Ct. Es besteht jedoch gut identifizierte Gesundheitsrisiken mit der Erhitze des Gewebes durch die Exposition gegenüber dem HF-Feld und das Vorhandensein implantierter Geräte im Körper, wie z. B. Herzschrittmacher. Diese Risiken werden als Teil des Designs und der verwendeten Scanprotokolle streng gesteuert.
Da CT und MRT für unterschiedliche Gewebeeigenschaften empfindlich sind, unterscheiden sich die Erscheinungen der mit den beiden Techniken erhaltenen Bilder deutlich. In CT müssen Röntgenstrahlen durch irgendeine Form von dichtem Gewebe blockiert werden, um ein Bild zu erstellen, sodass die Bildqualität beim Betrachten von Weichteilen schlecht ist. Während bei MRT ein Kern mit einem Netto -Kernspin verwendet werden kann, bleibt das Proton des Wasserstoffatoms am weitesten verbreitet, insbesondere im klinischen Umfeld, da es so allgegenwärtig ist und ein großes Signal zurückgibt. Dieser Kern, der in Wassermolekülen vorhanden ist, ermöglicht den mit MRT erreichbaren exzellenten Weichteilkontrast.
Eine Reihe verschiedener Pulsequenzen kann für eine spezifische MRT -diagnostische Bildgebung (multiparametrische MRT oder MPMRI) verwendet werden. Es ist möglich, Gewebeeigenschaften zu unterscheiden, indem zwei oder mehr der folgenden Bildgebungssequenzen kombiniert werden, abhängig von den gesuchten Informationen: T1-gewichtete (T1-MRI), T2-gewichtete (T2-MRI), Diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI-MRI) ), dynamische Kontrastverstärkung (DCE-MRI) und Spektroskopie (MRT-S). Zum Beispiel wird die Bildgebung von Prostata-Tumoren besser unter Verwendung von T2-MRI und DWI-MRI erreicht als die T2-gewichtete Bildgebung allein.[6] Die Anzahl der Anwendungen von MPMRI zur Erkennung von Krankheiten in verschiedenen Organen erweitert sich weiter, einschließlich Leber Studien, Brusttumoren, Pankreas -Tumorenund Bewertung der Auswirkungen von Gefäß Störungen bei Krebstumoren.[7][8][9]
Nuklearmedizin
Die Kernmedizin umfasst sowohl die diagnostische Bildgebung als auch die Behandlung von Krankheiten und kann auch als molekulare Medizin oder molekulare Bildgebung und Therapeutika bezeichnet werden.[10] Die Kernmedizin verwendet bestimmte Eigenschaften von Isotopen und die energetischen Partikel aus radioaktivem Material, um verschiedene Pathologie zu diagnostizieren oder zu behandeln. Unterscheidet sich die Kernmedizin unterscheidet als das typische Konzept der anatomischen Radiologie und ermöglicht die Bewertung der Physiologie. Dieser funktionsbasierte Ansatz zur medizinischen Bewertung hat in den meisten Subspezialitäten nützliche Anwendungen, insbesondere Onkologie, Neurologie und Kardiologie. Gamma -Kameras und Haustierscanner werden in z. Szintigraphie, SPECT und PET zur Erkennung von Regionen der biologischen Aktivität, die mit einer Krankheit verbunden sein können. Relativ kurzlebig Isotop, wie zum Beispiel 99mTC wird dem Patienten verabreicht. Isotope werden oft bevorzugt von biologisch aktivem Gewebe im Körper absorbiert und können verwendet werden, um Tumoren zu identifizieren oder Fraktur Punkte im Knochen. Bilder werden aufgenommen, nachdem kollimierte Photonen durch einen Kristall erkannt werden, der ein Lichtsignal ausgibt, das wiederum verstärkt und in Zähldaten umgewandelt wird.
- Szintigraphie ("Szint") ist eine Form des diagnostischen Tests, bei dem Radioisotope werden intern intravenös oder oral eingenommen. Dann erfassen und bilden Gamma-Kameras zweidimensionale[11] Bilder aus der Strahlung, die durch die Radiopharmazeutika emittiert werden.
- SPECT ist eine 3D -tomographische Technik, die Gamma -Kamera -Daten aus vielen Projektionen verwendet und in verschiedenen Ebenen rekonstruiert werden kann. Eine Dual-Detektor-Gamma-Kamera in Kombination mit einem CT-Scanner, der Lokalisierung von funktionellen SPECT-Daten liefert, wird als SPECT-CT-Kamera bezeichnet und hat Nutzen bei der Weiterentwicklung des Feldes der molekularen Bildgebung gezeigt. In den meisten anderen medizinischen Bildgebungsmodalitäten wird Energie durch den Körper geleitet und die Reaktion oder das Ergebnis wird von Detektoren gelesen. In der SPECT -Bildgebung wird dem Patienten ein Radioisotop injiziert, am häufigsten Thallium 201Ti, Techetium 99MTC, Jod 123i und Gallium 67GA.[12] Die radioaktiven Gammastrahlen werden durch den Körper emittiert, da der natürliche Verfallsprozess dieser Isotope stattfindet. Die Emissionen der Gammastrahlen werden von Detektoren erfasst, die den Körper umgeben. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass der Mensch jetzt die Quelle der Radioaktivität ist, und nicht die medizinischen Bildgebungsgeräte wie Röntgen oder CT.
- Positronen-Emissions-Tomographie (PET) verwendet eine Zufallserkennung zu Bildfunktionsprozessen. Kurzlebige Positron-Isotopen, wie z. 18F, wird mit einer organischen Substanz wie gezeigt, z. GlucoseErstellung von F18-Fluorodeoxyglucose, die als Marker für die Stoffwechselnutzung verwendet werden kann. Bilder der Aktivitätsverteilung im Körper können schnell wachsendes Gewebe wie Tumor, Metastasierung oder Infektion zeigen. Haustierbilder können im Vergleich zu sehen Computertomographie Scans, um ein anatomisches Korrelat zu bestimmen. Moderne Scanner können Haustier integrieren, was zulässt PET-CT, oder Pet-Mri Optimierung der Bildrekonstruktion mit der Positron -Bildgebung. Dies wird an derselben Ausrüstung durchgeführt, ohne den Patienten physisch von der Garderie zu bewegen. Der resultierende Hybrid funktioneller und anatomischer Bildgebungsinformationen ist ein nützliches Instrument für nicht-invasive Diagnose und Patientenmanagement.
Treuhandmarker werden in einer Vielzahl von medizinischen Bildgebungsanwendungen verwendet. Bilder desselben Probanden, die mit zwei verschiedenen Bildgebungssystemen erzeugt werden, können korreliert werden (als Bildregistrierung bezeichnet), indem ein Treuhandmarker in dem von beiden Systemen abgebildeten Bereich platziert werden. In diesem Fall muss ein Marker verwendet werden, der in den Bildern sichtbar ist, die von beiden Bildgebungsmodalitäten erzeugt werden. Nach dieser Methode funktionale Informationen von SPECT oder Positronen-Emissions-Tomographie kann mit anatomischen Informationen in Verbindung gebracht werden, die von bereitgestellt werden durch Magnetresonanztomographie (MRT).[13] In ähnlicher Weise können die während der MRT festgelegten Fituzierpunkte mit Gehirnbildern korreliert werden, die von erzeugt werden durch Magnetoenzephalographie Die Quelle der Gehirnaktivität zu lokalisieren.
Ultraschall
Medizinischer Ultraschall Verwendet Hochfrequenz Breitband Schallwellen in der Megahertz Bereich, der sich von Gewebe in unterschiedlichem Maße widerspiegelt, um (bis zu 3D) Bilder zu erzeugen. Dies ist üblicherweise mit Bildgebung des Fötus bei schwangeren Frauen. Die Verwendung von Ultraschall ist jedoch viel breiter. Andere wichtige Verwendungszwecke sind die Bildgebung der Bauchorgane, des Herzens, der Brust, der Muskeln, Sehnen, Arterien und Venen. Während es weniger anatomische Details als Techniken wie CT oder MRT liefern kann, hat es mehrere Vorteile, die es in zahlreichen Situationen ideal machen, insbesondere, dass es die Funktion beweglicher Strukturen in Echtzeit untersucht, nein ionisierende Strahlungund enthält Tupfen das kann in verwendet werden Elastographie. Ultraschall wird auch als beliebtes Forschungsinstrument zur Erfassung von Rohdaten verwendet, die über eine verfügbar gemacht werden können Ultraschallforschungsschnittstellezum Zweck der Gewebearakterisierung und Implementierung neuer Bildverarbeitungstechniken. Die Konzepte von Ultraschall unterscheiden sich von anderen medizinischen Bildgebungsmodalitäten in der Tatsache, dass sie durch die Übertragung und den Erhalt von Schallwellen betrieben werden. Die Hochfrequenz -Schallwellen werden in das Gewebe und abhängig von der Zusammensetzung der verschiedenen Gewebe gesendet. Das Signal wird abgeschwächt und in getrennten Abständen zurückgegeben. Ein Pfad reflektierter Schallwellen in einer mehrschichtigen Struktur kann durch eine akustische Eingangsimpedanz (Ultraschallwelle) und die Reflexions- und Transmissionskoeffizienten der relativen Strukturen definiert werden.[12] Es ist sehr sicher zu verwenden und scheint keine nachteiligen Auswirkungen zu haben. Es ist auch relativ kostengünstig und schnell durchzuführen. Ultraschallscanner können in Intensivstationen zu kritisch kranken Patienten gebracht werden, um die Gefahr zu vermeiden, die verursacht wird, während der Patient in die Radiologieabteilung gebracht wird. Das erhaltene Echtzeit-Bewegungsbild kann verwendet werden, um die Entwässerungs- und Biopsieverfahren zu leiten. Doppler -Funktionen für moderne Scanner ermöglichen es, den Blutfluss in Arterien und Venen zu bewerten.
Elastographie
Die Elastographie ist eine relativ neue Bildgebungsmodalität, die die elastischen Eigenschaften von Weichgewebe ordnet. Diese Modalität entstand in den letzten zwei Jahrzehnten. Die Elastographie ist in medizinischen Diagnosen nützlich, da Elastizität für bestimmte Organe/Wachstum durch ungesunde Gewebe gesund sein kann. Beispielsweise werden Krebstumoren oft schwieriger als das umgebende Gewebe, und erkrankte Lebern sind steifer als gesunde.[14][15][16][17] Es gibt mehrere elastografische Techniken, die auf der Verwendung von Ultraschall, Magnetresonanztomographie und taktiler Bildgebung basieren. Der breite klinische Einsatz von Ultraschallelastographie ist das Ergebnis der Implementierung von Technologie in klinischen Ultraschallmaschinen. Hauptzweige der Ultraschallelastographie sind die quasistatische Elastographie-/Stammbildgebung, die Bildgebung der Scherwellenelastizität (SWEI), die Impulsbildgebung der akustischen Strahlungskraft (ARFI), die Überschwert -Scherbildgebung (SSI) und die transiente Elastographie.[15] Im letzten Jahrzehnt wird beobachtet, dass eine stetige Zunahme der Aktivitäten im Bereich der Elastographie eine erfolgreiche Anwendung der Technologie in verschiedenen Bereichen der medizinischen Diagnostik und Behandlungsüberwachung zeigt.
Photoakustische Bildgebung
Photoakustische Bildgebung ist eine kürzlich entwickelte hybride biomedizinische Bildgebungsmodalität basierend auf dem photoakustischen Effekt. Es kombiniert die Vorteile des optischen Absorptionskontrasts mit einer ultraschalluntersuchenden räumlichen Auflösung für die tiefe Bildgebung in (optischen) diffusiven oder quasi-diffusiven Regime. Jüngste Studien haben gezeigt, dass die photoakustische Bildgebung in vivo zur Überwachung der Tumorangiogenese, zur Kartierung von Blutsauerstoffversorgung, zur funktionellen Hirntomographie und zur Erkennung von Hautmelanomen usw. verwendet werden kann.
Tomographie
Tomographie ist die Bildgebung durch Abschnitte oder Abschnitte. Die Hauptmethoden in der medizinischen Bildgebung sind:
- Röntgen-Computertomographie (CT) oder CAT -Scan (Computer Axial Tomography) ist eine helikale Tomographie -Technik (neueste Generation), die traditionell ein 2D -Bild der Strukturen in einem dünnen Teil des Körpers erzeugt. In CT dreht sich ein Strahl von Röntgenstrahlen um ein untersuchtes Objekt und wird von empfindlichen Strahlungsdetektoren aufgenommen, nachdem sie das Objekt aus mehreren Winkeln durchdrungen haben. Ein Computer analysiert dann die Informationen, die aus den Detektoren des Scanners empfangen werden, und konstruiert ein detailliertes Bild des Objekts und seines Inhalt Radon -Transformation. Es hat eine größere ionisierende Strahlung Dosisbelastung als Projektionsradiographie; Wiederholte Scans müssen beschränkt sein, um gesundheitliche Auswirkungen zu vermeiden. CT basiert auf den gleichen Prinzipien wie Röntgenprojektionen, aber in diesem Fall ist der Patient in einen umgebenden Ring von Detektoren eingeschlossen, der mit 500–1000 Szintillationsdetektoren zugewiesen ist[12] (Röntgen-CT-Scannergeometrie der vierten Generation). Zuvor in Scannern der älteren Generation wurde der Röntgenstrahl von einer Übersetzungsquelle und einem Detektor gepaart. Die Computertomographie hat fast vollständig ersetzt Fokusebene Tomographie in der Röntgen-Tomographie-Bildgebung.
- Positronen-Emissions-Tomographie (PET) auch in Verbindung mit der Computertomographie verwendet, PET-CT, und Magnetresonanztomographie Pet-Mri.
- Magnetresonanztomographie (MRT) erzeugt üblicherweise tomografische Bilder von Körpernquerschnitten. (Siehe separate MRT -Abschnitt in diesem Artikel.)
Echokardiographie
Wenn Ultraschall verwendet wird, um das Herz abzubilden, wird es als als bezeichnet Echokardiogramm. Die Echokardiographie ermöglicht detaillierte Strukturen des Herzens, einschließlich Kammergröße, Herzfunktion, den Klappen des Herzens sowie des Perikardiums (der Sack um das Herz). Echokardiographie verwendet 2D, 3D und Doppler Bildgebung, um Bilder des Herzens zu erstellen und das Blut zu visualisieren, das durch jedes der vier Herzventile fließt. Die Echokardiographie wird häufig bei einer Reihe von Patienten verwendet, die von Patienten mit Symptomen wie Atemnot- oder Brustschmerzen bis hin zu Krebsbehandlungen reichen. Der transhorakale Ultraschall hat sich bei Patienten jeden Alters, von Säuglingen bis hin zu älteren Menschen, ohne Risiko für schädliche Nebenwirkungen oder Strahlung als sicher ist, dass sie von anderen bildgebenden Modalitäten unterschieden werden. Die Echokardiographie ist eine der am häufigsten verwendeten Bildgebungsmodalitäten der Welt aufgrund ihrer Portabilität und Verwendung in einer Vielzahl von Anwendungen. In Notsituationen ist die Echokardiographie schnell, leicht zugänglich und in der Lage, am Bett zu durchgeführt werden, was sie für viele Ärzte zur Modalität der Wahl macht.
Funktionelle Nahinfrarotspektroskopie
FNIR ist eine relativ neue nicht-invasive Bildgebungstechnik. Nirs (in der Nähe der Infrarotspektroskopie) wird zum Zwecke von verwendet Funktionelles Neuroimaging und wurde weithin als als anerkannt Gehirnscan Technik.[18]
Magnetpartikelbildgebung
Verwendung Superparamagnetische Eisenoxid -Nanopartikel, magnetische Partikelbildgebung (MPI) ist eine sich entwickelnde diagnostische Bildgebungstechnik für die Verfolgung Superparamagnetisch Eisenoxid Nanopartikel. Der Hauptvorteil ist der Hoch Empfindlichkeit und Spezifität, zusammen mit dem Mangel an Signalabnahme mit Gewebetiefe. MPI wurde in der medizinischen Forschung zum Bild verwendet Herz -Kreislauf Leistung, Neuroperfusionund Zellverfolgung.
In der Schwangerschaft
Medizinische Bildgebung kann sein angegeben in Schwangerschaft durch Schwangerschaft Komplikationen, a bereits bestehende Krankheit oder eine erworbene Krankheit in der Schwangerschaft oder Routine Schwangerschaftsvorsorge. Magnetresonanztomographie (MRT) ohne MRT -Kontrastmittel ebenso gut wie Geburtshilfe -Ultraschall sind nicht mit einem Risiko für die Mutter oder den Fötus verbunden und sind die Bildgebungstechniken der Wahl für schwangere Frauen.[19] Projektionsradiographie, CT-Scan und Nuklearmedizin Bildgebung Ergebnis ein gewisses Maß an ionisierende Strahlung Exposition, aber mit wenigen Ausnahmen viel niedriger haben absorbierte Dosen als was mit fötalem Schaden verbunden ist.[19] Bei höheren Dosierungen können Effekte umfassen Fehlgeburt, Geburtsfehler und beschränkter Intellekt.[19]
Maximierung des Bildgebungsverfahrens
Die Datenmenge, die in einem einzelnen MR- oder CT -Scan erhalten wurden, ist sehr umfangreich. Einige der Daten, die Radiologen verwerfen, können Patienten Zeit und Geld sparen und gleichzeitig ihre Exposition gegenüber Strahlung und das Risiko von Komplikationen durch invasive Eingriffe verringern.[20] Ein weiterer Ansatz, um die Verfahren effizienter zu gestalten, besteht darin, zusätzliche Einschränkungen zu verwenden, z. B. in einigen medizinischen Bildgebungsmodalitäten, die die Effizienz der Datenerfassung verbessern können, indem die rekonstruierte Dichte positiv berücksichtigt wird.[21][22]
Schaffung von dreidimensionalen Bildern
Lautstärkewiedergabe Es wurden Techniken entwickelt, um CT-, MRT- und Ultraschall -Scan -Software zu ermöglichen, 3D -Bilder für den Arzt zu produzieren.[23] Traditionell produzierten CT- und MRT -Scans eine 2D -statische Ausgabe auf Film. Um 3D -Bilder zu produzieren, werden viele Scans gemacht und dann kombiniert von Computern ein 3D -Modell herzustellen, das dann vom Arzt manipuliert werden kann. 3D -Ultraschall werden mit einer etwas ähnlichen Technik hergestellt. Bei der Diagnose der Eingeweide des Bauches ist der Ultraschall besonders empfindlich bei der Bildgebung von Gallentrakt, Harnwege und weiblichen Fortpflanzungsorganen (Eierstock, Eileiter). Zum Beispiel die Diagnose von Gallenstein durch Dilatation von gemeinsamem Gallengang und Stein im gemeinsamen Gallengang. Mit der Fähigkeit, wichtige Strukturen ausführlich zu visualisieren, sind 3D -Visualisierungsmethoden eine wertvolle Ressource für die Diagnose und chirurgische Behandlung vieler Pathologien. Es war eine wichtige Ressource für den berühmten, aber letztendlich erfolglosen Versuch singapurischer Chirurgen, iranische Zwillinge zu trennen Ladan und Laleh Bijani 2003. Die 3D -Ausrüstung wurde zuvor für ähnliche Operationen mit großem Erfolg verwendet.
Andere vorgeschlagene oder entwickelte Techniken umfassen:
- Diffuse optische Tomographie
- Elastographie
- Elektrische Impedanztomographie
- Optoakustische Bildgebung
- Augenheilkunde
Einige dieser Techniken[Beispiel erforderlich] befinden sich noch in einem Forschungsstadium und werden in klinischen Routinen noch nicht verwendet.
Nicht-diagnostische Bildgebung
Neuroimaging wurde auch unter experimentellen Umständen verwendet, damit Menschen (insbesondere behinderte Menschen) externe Geräte kontrollieren und als a wirken Gehirncomputerschnittstelle.
Viele medizinische Bildgebungssoftwareanwendungen werden für die nicht-diagnostische Bildgebung verwendet, insbesondere weil sie keine FDA-Zulassung haben[24] und nicht zugelassen werden in klinische Forschung Für die Patientendiagnose.[25] Beachten Sie, dass viele klinische Forschung Studien sind ohnehin nicht für die Patientendiagnose ausgelegt.[26]
Archivierung und Aufnahme
In erster Linie in Ultraschall Bildgebung, das Erfassen des Bildes, das von einem medizinischen Bildgebungsgerät erzeugt wird, ist für die Archivierung erforderlich und Telemedizin Anwendungen. In den meisten Szenarien a Rahmengrabber wird verwendet, um das Videosignal vom medizinischen Gerät zu erfassen und es für weitere Verarbeitung und Vorgänge an einen Computer weiterzuleiten.[27]
Dicom
Das Digitale Bildgebung und Kommunikation in der Medizin (DICOM) Standard wird weltweit verwendet, um medizinische Bilder zu speichern, auszutauschen und zu übertragen. Der DICOM -Standard enthält Protokolle für Bildgebungstechniken wie Radiographie, Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MRT), Ultraschall und Strahlentherapie.[28]
Komprimierung medizinischer Bilder
Medizinische Bildgebungstechniken erzeugen sehr große Datenmengen, insbesondere aus CT-, MRT- und PET -Modalitäten. Infolgedessen sind Speicher und Kommunikation elektronischer Bilddaten ohne die Verwendung der Komprimierung unerschwinglich.[29][30] JPEG 2000 Bildkomprimierung wird von der verwendet Dicom Standard für die Lagerung und Übertragung von medizinischen Bildern. Die Kosten und die Machbarkeit des Zugriffs großer Bilddatensätze über niedrige oder verschiedene Bandbreiten werden durch die Verwendung eines anderen DICOM -Standards weiter angegangen, der genannt wird JPIP, um ein effizientes Streaming der zu ermöglichen JPEG 2000 Druckbilddaten.
Medizinische Bildgebung in der Wolke
Es gab einen wachsenden Trend, von vor Ort zu migrieren PACS zu einem Cloud-basiert PACS. In einem kürzlich von Applied Radiology angegebenen Artikel heißt es: "Da das Digital-Imaging-Bereich im gesamten Gesundheitsunternehmen übernommen wird, hat der schnelle Übergang von Terabyte zu Petabyte von Daten die Radiologie am Rande von Randiologie gesetzt Informationsüberlastung. Cloud Computing bietet der Bildgebungsabteilung der Zukunft die Tools, um Daten viel intelligenter zu verwalten. "[31]
Verwendung in pharmazeutischen klinischen Studien
Die medizinische Bildgebung ist zu einem Hauptwerkzeug in klinischen Studien geworden, da sie eine schnelle Diagnose mit Visualisierung und quantitativer Bewertung ermöglicht.
Eine typische klinische Studie geht durch mehrere Phasen und kann bis zu acht Jahre dauern. Klinische Endpunkte oder Ergebnisse werden verwendet, um festzustellen, ob die Therapie sicher und wirksam ist. Sobald ein Patient den Endpunkt erreicht, ist er im Allgemeinen von der weiteren experimentellen Wechselwirkung ausgeschlossen. Versuche, die ausschließlich auf Klinische Endpunkte sind sehr kostspielig, da sie lange Zeiten haben und dazu neigen, eine große Anzahl von Patienten zu benötigen.
Im Gegensatz zu klinischen Endpunkten,, Ersatzendpunkte Es wurde gezeigt, dass sie die Zeit verkürzen, um zu bestätigen, ob ein Medikament klinische Vorteile hat. Bildgebung Biomarker (Ein Merkmal, das objektiv durch eine Bildgebungstechnik gemessen wird, die als Indikator für die pharmakologische Reaktion auf eine Therapie verwendet wird) und Ersatzendpunkte, die die Verwendung kleiner Gruppengrößen erleichtern und schnelle Ergebnisse mit guter statistischer Leistung erzielen.[32]
Die Bildgebung ist in der Lage, subtile Veränderungen aufzuzeigen, die auf das Fortschreiten der Therapie hinweist, die durch subjektivere, traditionelle Ansätze verpasst werden kann. Die statistische Verzerrung wird reduziert, da die Ergebnisse ohne direkten Patientenkontakt bewertet werden.
Bildgebungstechniken wie Positronen-Emissions-Tomographie (Haustier) und Magnetresonanztomographie (MRT) werden routinemäßig in den Bereichen Onkologie und Neurowissenschaften verwendet.[33][34][35][36] Zum Beispiel Messung von Tumor Schrumpfung ist ein häufig verwendeter Ersatzendpunkt bei der festen Tumorantwortbewertung. Dies ermöglicht eine schnellere und objektivere Bewertung der Auswirkungen von Krebsmedikamenten. Im Alzheimer-Krankheit, MRT Scans des gesamten Gehirns kann die Rate der Hippocampus -Atrophie genau bewerten,[37][38] Während PET -Scans die Stoffwechselaktivität des Gehirns messen können, indem sie den regionalen Glukosestoffwechsel messen,[32] und Beta-Amyloid-Plaques unter Verwendung von Tracern wie z. Pittsburgh Compound b (PIB). In anderen Bereichen der Arzneimittelentwicklung wurde die quantitative medizinische Bildgebung historisch weniger verwendet, obwohl das Interesse zunimmt.[39]
Ein bildgebender Versuch besteht normalerweise aus drei Komponenten:
- Ein realistisches Bildgebungsprotokoll. Das Protokoll ist ein Umriss, der (soweit praktisch möglich) die Art und Weise, in der die Bilder mit den verschiedenen Modalitäten aufgenommen werden, standardisiert (soweit möglich) (soweit dies praktisch möglich ist) (soweit dies praktisch möglich ist).HAUSTIER, SPECT, Ct, MRT). Es deckt die Einzelheiten ab, in denen Bilder gespeichert, verarbeitet und bewertet werden sollen.
- Ein Bildgebungszentrum, das für das Sammeln der Bilder verantwortlich ist, die Qualitätskontrolle durchführt und Tools für die Datenspeicherung, -verteilung und -analyse bereitstellt. Es ist wichtig, dass Bilder, die zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommen wurden, in einem standardisierten Format angezeigt werden, um die Zuverlässigkeit der Bewertung aufrechtzuerhalten. Bestimmte Forschungsorganisationen für spezialisierte Bildgebungsvertrag bieten End -to -End -Bildungsdienste für medizinische Bildgebungsdienste, von Protokolldesign und Standortmanagement bis hin zur Datenqualitätssicherung und Bildanalyse.
- Klinische Stellen, an denen Patienten rekrutiert werden, um die Bilder zu generieren, um sie an das Bildgebungszentrum zurückzuschicken.
Abschirmung
Führen ist das Hauptmaterial für verwendet Röntgenschild gegen verstreute Röntgenstrahlen.
Im Magnetresonanztomographie, Es gibt MRT RF -Abschirmung ebenso gut wie Magnetische Abschirmung Um eine externe Störung der Bildqualität zu verhindern.[40]
Datenschutzschutz
Die medizinische Bildgebung werden im Allgemeinen durch Gesetze von behandelt Medizinische Privatsphäre. Zum Beispiel in den Vereinigten Staaten die Gesundheitsversicherung und Rechenschaftspflichtgesetz (HIPAA) setzt Beschränkungen für die Gesundheitsdienstleister bei der Nutzung Geschützte Gesundheitsinformationen, was individuell identifizierbare Informationen über die Vergangenheit, Gegenwart oder zukünftige körperliche oder psychische Gesundheit eines Einzelnen sind.[41] Obwohl in dieser Angelegenheit keine endgültige rechtliche Entscheidung getroffen wurde, hat mindestens eine Studie darauf hingewiesen, dass medizinische Bildgebung biometrische Informationen enthalten kann, die eine Person einzigartig identifizieren können, und daher als PHI qualifizieren.[42]
Die ethischen Richtlinien des britischen General Medical Council zeigen, dass der Rat vor der sekundären Verwendung von Röntgenbildern keine Zustimmung benötigt.[43]
Industrie
Zu den Organisationen der medizinischen Bildgebungsbranche zählen Hersteller von Bildgebungsgeräten, freistehende Radiologieeinrichtungen und Krankenhäuser.
Der globale Markt für hergestellte Geräte wurde 2018 auf 5 Milliarden US -Dollar geschätzt.[44] Bemerkenswerte Hersteller seit 2012 eingeschlossen Fujifilm, Ge, Siemens Healthineers, Philips, Shimadzu, Toshiba, CARESTREAM GESUNDHEIT, Hitachi, Hologisch, und Esaote.[45] Im Jahr 2016 wurde die Produktionsindustrie als oligopolistisch und reif charakterisiert. Neue Teilnehmer in enthalten Samsung und Neusoft Medical.[46]
In den Vereinigten Staaten stellt der US -Markt für Bildgebungs -Scans zum Schätzung zum Jahr 2015 bei etwa 100 Mrd. USD auf, wobei 60% in Krankenhäusern und 40% in freistehenden Kliniken auftreten, wie die Radnet Kette.[47]
Urheberrechte ©
Vereinigte Staaten
Gemäß Kapitel 300 der Kompendium der US -amerikanischen Urheberrechtspraktiken, "Das Büro registriert keine von einer Maschine oder bloßen mechanischen Prozesse erzeugten Arbeit Diagnosegeräte. "[48] Diese Position unterscheidet sich von den umfassenden Urheberrechtsschutz, die Fotografien gewährt werden. Während das Urheberrechtskompendium eine gesetzliche Auslegung der Agentur ist und nicht rechtsverbindlich ist, geben Gerichte es wahrscheinlich, wenn sie es angemessen empfinden.[49] Es gibt jedoch keine US-Bundesgesetz über die US-Bundesstaat, die sich direkt mit der Frage der Urheberrechtsfähigkeit von Röntgenbildern befasst.
Derivate
Eine umfangreiche Definition des Begriffs Ableitungsarbeit wird vom United States Copyright Act in gegeben 17 U.S.C. § 101:
Eine "Derivatarbeit" ist eine Arbeit, die auf einem oder mehreren bereits bestehenden Werken basiert, wie z. B. eine Übersetzung ...[Anmerkung 1] Kunstreproduktion, Abkürzung, Kondensation oder eine andere Form, in der ein Werk neu gestaltet, transformiert oder angepasst werden kann. Eine Arbeit, die aus redaktionellen Überarbeitungen, Anmerkungen, Ausarbeitungen oder anderen Modifikationen besteht, die insgesamt ein ursprüngliches Werk der Urheberschaft darstellen, ist eine "Derivatarbeit".
Das Urheberrecht in einer Zusammenstellung oder der Derivatarbeit erstreckt sich nur auf das vom Autor dieser Arbeiten beigestellte Material, das sich aus dem in der Arbeit verwendeten Materials verwandelt, und impliziert kein ausschließliches Recht im bereits bestehenden Material. Das Urheberrecht bei solchen Arbeiten ist unabhängig von und betrifft nicht den Umfang, die Dauer, das Eigentum oder den Lebensunterhalt von jeglichem Urheberrechtsschutz im bereits bestehenden Material.
Deutschland
In Deutschland, Röntgenbilder ebenso gut wie MRT, medizinischer Ultraschall, HAUSTIER und Szintigraphie Bilder sind geschützt durch (urheberrechtlich geschützt) Verwandte Rechte oder Nachbarrechte.[50] Dieser Schutz erfordert keine Kreativität (wie es für notwendig wäre regulär Urheberrechtsschutz) und dauert nur 50 Jahre nach der Bildschöpfung, wenn sie nicht innerhalb von 50 Jahren oder 50 Jahre nach der ersten legitimen Veröffentlichung veröffentlicht wird.[51] Der Rechtsbrief gewährt dieses Recht dem "Lichtbildner",[52] d.h. die Person, die das Bild erstellt hat. Die Literatur scheint den Arzt, Zahnarzt oder Tierarzt einheitlich als Rechtsinhaber zu betrachten, was sich aus den Umständen ergeben kann, dass in Deutschland viele Röntgenstrahlen in ambulanten Umgebungen durchgeführt werden.
Vereinigtes Königreich
In Großbritannien erzeugte medizinische Bilder werden normalerweise durch das Urheberrecht geschützt, da "das hohe Maß an Fähigkeiten, Arbeit und Urteilsvermögen erforderlich ist, um eine Röntgenstrahlung von guter Qualität zu erzeugen, insbesondere den Kontrast zwischen Knochen und verschiedenen Weichteilen".[53] Die Society of Radiographen ist der Ansicht, dass dieses Urheberrecht im Besitz des Arbeitgebers ist (es sei denn, der Radiograph ist selbstständig-obwohl selbst ihr Vertrag auch dann verlangt, dass sie das Eigentum in das Krankenhaus übertragen). Dieser Urheberrechtsinhaber kann bestimmten Berechtigungen an jeden erteilen, den sie wünschen, ohne ihr Eigentum an dem Urheberrecht aufzugeben. Daher erhalten das Krankenhaus und seine Mitarbeiter die Erlaubnis, solche radiologischen Bilder für die verschiedenen Zwecke zu verwenden, die sie für die medizinische Versorgung benötigen. Ärzte, die im Krankenhaus beschäftigt sind, werden in ihren Verträgen das Recht erhalten, Patienteninformationen in den von ihnen geschriebenen Zeitschriften oder Büchern zu veröffentlichen (vorausgesetzt, sie werden anonym gemacht). Den Patienten kann auch die Erlaubnis erteilt werden, mit ihren eigenen Bildern "das zu tun, was sie mögen".
Schweden
Das Cybergesetz in Schweden Zustände: "Bilder können als fotografische Werke oder als fotografische Bilder geschützt werden. Ersteres erfordert ein höheres Maß an Originalität; der letztere schützt alle Arten von Fotografien, auch die, die aufgenommen wurden von Amateuren oder Innerhalb der Medizin oder Wissenschaft. Der Schutz erfordert eine Art fotografische Technik, die Digitalkameras sowie Hologramme umfasst, die durch Lasertechnik erzeugt werden. Der Unterschied zwischen den beiden Arbeitstypen ist die Begriff des Schutzes, die siebzig Jahre nach dem Tod des Autors einer fotografischen Arbeit und im Gegensatz zu fünfzig Jahren aus dem Jahr, in dem das fotografische Bild aufgenommen wurde, entspricht. "[54]
Die medizinische Bildgebung kann möglicherweise in den Umfang der "Fotografie" einbezogen werden, ähnlich wie eine US -Erklärung, dass "MRT -Bilder, CT -Scans und dergleichen analog zur Fotografie sind".[55]
Siehe auch
Erläuternder Vermerk
- ^ Musikalische Anordnung, Dramatisierung, Fiktionalisierung, Filmversion, Tonaufnahme
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