Дене ішін бейнелеу техникалары мен әдістері

Медициналық бейнелеу – дене ішін визуализациялау, диагностика, емдеуге көмектеседі. Ағзалардың анатомиясы мен физиологиясын зерттеуге арналған.

16 мин оқу

100%

Дереккөз: Medical imaging — Wikipedia

Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.

Мазмұны

Кіріспе

Дене ішіндегі бейнелерді визуализациялау әдісі мен процесі. Адам ағзасының бейнелеу әдістері мен тәсілдері.

Медициналық бейнелеу – клиникалық талдау және медициналық араласу үшін дененің ішіндегі бейнелерді түсірудің әдісі мен процесі, сондай-ақ кейбір мүшелер немесе тіндердің функциясын визуализациялау (физиология). Медициналық бейнелеу тері мен сүйектермен жасырылған ішкі құрылымдарды ашуға, сондай-ақ ауруды диагностикалауға және емдеуге бағытталған. Медициналық бейнелеу қалыпты анатомия мен физиологияның дерекқорын қалыптастырады, бұл аномалияларды анықтауға мүмкіндік береді. Алынған мүшелер мен тіндерді бейнелеу медициналық себептермен жүзеге асырылуы мүмкін, бірақ мұндай процедуралар көбінесе медициналық бейнелеудің орнына патологияның бөлігі болып саналады. Электроэнцефалография (ЭЭГ), магнитоэнцефалография (МЭГ), электрокардиография (ЭКГ) және басқалар сияқты негізінен бейнелерді өндіру үшін әзірленбеген өлшеу және жазу әдістері, параметрлік график пен уақыт немесе өлшеу орындары туралы деректерді қамтитын карталар түрінде бейнелеуге жарамды деректерді шығаратын басқа технологияларды білдіреді. Бұл технологияларды медициналық бейнелеудің, медициналық құралдар саласындағы басқа бір түрі деп қарастыруға болады. 2010 жылы әлем бойынша 5 миллиард медициналық бейнелеу зерттеуі жүргізілді. 2006 жылы медициналық бейнелеуден туындаған сәулелену, АҚШ-тағы иондаушы сәулеленудің шамамен 50%-ын құрады. Медициналық бейнелеу жабдығы, CMOS интегралды схемалы микросхемалар, қуатты жартылай өткізгіш құрылғылар, бейне сенсорлары (әсіресе CMOS сенсорлары) және биосенсорлар сияқты сенсорлар, сондай-ақ микробасқарушылар, микропроцессорлар, цифрлық сигнал процессорлары, медиа процессорлары және чиптегі жүйелер сияқты процессорларды қамтитын жартылай өткізгіш өнеркәсібінің технологиясын пайдалана отырып жасалады. 2015 жылы медициналық бейнелеу чиптерінің жылдық жіберілімі 46 миллион дананы және 1,1 миллиард долларды құрады. "Инвазивті емес" термині пациенттің денесіне ешқандай құрал енгізілмейтін процедураны білдіреді, және қолданылатын көптеген бейнелеу әдістері осыған жатады.

Түрлері

Клиникалық тұрғыдан алғанда, "көрінбейтін жарық" медициналық бейнелеу әдетте радиология немесе "клиникалық бейнелеумен" теңестіріледі. "Көрінетін жарық" медициналық бейнелеуге арнайы құралдарсыз көруге болатын цифрлық бейне немесе фотосуреттер жатады. Дерматология және жараны күту – көрінетін жарық бейнелерін пайдаланатын екі әдіс. Медициналық суреттерді түсіндіруді әдетте радиологияға мамандандырылған дәрігер, радиолог жүргізеді; алайда, бұл қызметті клиникалық радиологиялық бағалау бойынша оқытылған және сертификатталған кез келген денсаулық сақтау қызметкері атқара алады. Көбінесе аудармашылықты дәрігер емес мамандар жасайды, мысалы, рентгенографтар аудармашылықты кеңейтілген практиканың бір бөлігі ретінде жиі оқытады. Диагностикалық рентгенография медициналық бейнелеудің техникалық аспектілерін, әсіресе медициналық бейнелерді алуды білдіреді. Радиолог (радиологиялық технолог деп те аталады) әдетте диагностикалық сапалы медициналық суреттерді алу үшін жауапты; басқа мамандар да осы салада оқытылуы мүмкін, атап айтқанда, радиологтар жүргізетін кейбір радиологиялық араласулар радиологсыз жасалады. Ғылыми зерттеу саласы ретінде медициналық бейнелеу биомедициналық инженерияның, медициналық физиканың немесе медицинаның контекстке байланысты кіші саласын құрайды: аспаптар, бейне алу (мысалы, рентгенография), модельдеу және сандық есептеу саласындағы зерттеулер мен даму әдетте биомедициналық инженерияның, медициналық физиканың және компьютерлік ғылымның құзырында болады; медициналық бейнелерді қолдану және түсіндіру жөніндегі зерттеулер көбінесе радиологияның және зерттеуге алынған медициналық жағдайға немесе медицина ғылымының саласына (нейробиология, кардиология, психиатрия, психология және т.б.) қатысты медициналық кіші саланың құзырында болады. Медициналық бейнелеу үшін жасалған көптеген техникалар ғылыми және өндірістік қолданысқа ие.

Рентгенография

Медициналық бейнелеуде рентген суреттерінің екі түрі қолданылады: проекциялық рентгенография және флюорография, соңғысы катетерді бағыттау үшін пайдалы. Бұл 2D техникалар 3D томографияның дамуына қарамастан, төмен құнға, жоғары ажыратымдылыққа және қолданылуына байланысты сәулелену дозасының төмен болуына байланысты кеңінен қолданылады. Бұл бейнелеу әдісі сурет алу үшін кең спектрлі рентген сәулелерін пайдаланады және қазіргі медицинада қол жетімді алғашқы бейнелеу әдісі болып табылады. Флюорография рентгенография сияқты дененің ішкі құрылымдарының нақты уақыт суреттерін шығарады, бірақ төмен дозалық қарқында тұрақты рентген сәулелерін қолданады. Ішкі органдардың жұмысын көрсете алу үшін барий, йод және ауа сияқты контрасттық заттар қолданылады. Флюорография сондай-ақ процедура кезінде үнемі кері байланыс қажет болғанда, бейне бағытталған процедураларда қолданылады. Сәулеленуді суретке айналдыру үшін, қызығушылық тудыратын аймақтан өткеннен кейін сурет қабылдағыш қажет. Бастапқыда бұл флуоресцентті экран болды, одан кейін бейне күшейткіш (БК) пайда болды – қабылдағыш ұшы цезий йодидпен қапталған және қарсы жағында айнасы бар үлкен вакуумдық түтік. Соңында айнаның орнына телекамера орнатылды. Көбінесе рентген деп аталатын проекциялық рентгенография сынықтың түрін және ауқымын анықтау үшін, сондай-ақ өкпедегі патологиялық өзгерістерді анықтау үшін жиі қолданылады. Барий сияқты радиоконтрасттық заттарды қолдану арқылы асқазан мен ішектердің құрылымын көруге болады, бұл жараларды немесе ішек қатерлі ісігінің кейбір түрлерін диагностикалауға көмектеседі.

Магниттік резонанстық томография

Магниттік-резонанстық томографиялық аспап (МРТ сканері) немесе бастапқыда белгілі болғандай "ядролық магниттік-резонанстық (ЯМР) томографиялық сканер" адам тініндегі су молекулаларының сутек ядроларын (яғни, жалғыз протондарды) поляризациялау және қоздыру үшін қуатты магниттерді пайдаланады, нәтижесінде дене бейнелерін шығаратын кеңістікте кодталған анықталатын сигнал туындайды. МРТ аппараты су молекулаларындағы сутек атомдарының резонанстық жиілігінде радиожиіліктік импульс (РЖ) шығарады. Радиожиіліктік антенналар ("РЖ катушкалары") импульсті дененің тексерілетін бөлігіне жібереді. РЖ импульсі протондармен сіңіріледі, олардың негізгі магнит өрісіне қатысты бағыты өзгереді. РЖ импульсі тоқтатылғанда, протондар негізгі магнитке қайта бағытталып, радиотолқындар шығарады. Судағы сутек атомдарының радиожиіліктік сәулеленуі анықталып, сурет түзіледі. Айналмалы магниттік дипольдің (протондар мысалы) резонанстық жиілігі Лармор жиілігі деп аталады және ол негізгі магнит өрісінің күшімен және қызығушылық тудыратын ядролардың химиялық ортасымен анықталады. МРТ үш электромагниттік өріс қолданады: сутек ядроларын поляризациялау үшін өте күшті (әдетте 1,5-3 тесла) статикалық магнит өрісі, бастапқы өріс деп аталады; кеңістікте және уақытта өзгертілетін (1 кГц шамасында) градиенттік өрістер кеңістіктік кодтау үшін, көбінесе градиенттер деп аталады; және өлшенетін сигналдарды тудыру үшін сутек ядроларын манипуляциялауға арналған кеңістікте біртекті радиожиіліктік (РЖ) өріс, РЖ антенна арқылы жиналады. КТ сияқты, МРТ дәстүрлі түрде дененің жұқа "қисымын" екі өлшемді суреттеу арқылы жасайды, сондықтан ол томографиялық бейнелеу әдісі саналады. Қазіргі заманғы МРТ аспаптары 3D блоктар түрінде суреттер жасауға қабілетті, бұл бір қисымның, томографиялық тұжырымдаманың жалпылауы болып есептеледі. КТ-дан айырмашылығы, МРТ иондаушы сәулеленуді қолданбайды, сондықтан денсаулыққа қатысты бірдей қауіптер тудырмайды. Мысалы, МРТ 1980-жылдардың басынан бері қолданылып келеді, сондықтан күшті статикалық өрістерге ұшыраудың ұзақ мерзімді әсерлері белгісіз (бұл мәселе талқылауда; МРТ-дегі "Қауіпсіздік" бөлімін қараңыз), сондықтан рентген және КТ-мен салыстырғанда, адамға жүргізілетін сканерлеулер саны шектелмейді. Дегенмен, РЖ өрісіне ұшыраудан тіндердің қызуымен және денедегі имплантацияланған құрылғылардың, мысалы, кардиостимуляторлардың болуымен байланысты денсаулыққа қауіптер бар. Бұл қауіптер аспаптың дизайны мен сканерлеу протоколдарының бөлігі ретінде қатаң бақыланады. КТ және МРТ әртүрлі тіндердің қасиеттеріне сезімтал болғандықтан, екі техникада алынған суреттердің көрінісі айқын ерекшеленеді. КТ кезінде кескінді жасау үшін рентген сәулелерін тығыз тіндермен тоқтату қажет, сондықтан жұмсақ тіндерді қарағанда сурет сапасы нашар болады. МРТ-да ядролық спинге ие кез келген ядро қолданылуы мүмкін, бірақ сутек атомының протоны ең көп қолданылады, әсіресе клиникалық жағдайда, өйткені ол кең таралған және үлкен сигнал береді. Су молекулаларында болатын бұл ядро МРТ арқылы жұмсақ тіндердің ерекше контрастына қол жеткізуге мүмкіндік береді. МРТ диагностикалық бейнелеу үшін әртүрлі импульстік тізбектерді қолдануға болады (көп параметрлі МРТ немесе mpMRI). Түйіннің сипаттамаларын ізделген ақпаратқа байланысты келесі бейнелеу тізбектерінің екеуі немесе одан да көбін біріктіру арқылы ажыратуға болады: T1 салмақталған (T1 МРТ), T2 салмақталған (T2 МРТ), диффузиялық салмақталған бейнелеу (DWI МРТ), динамикалық контрастты күшейту (DCE МРТ) және спектроскопия (MRI S). Мысалы, простата ісіктерін бейнелеу T2 МРТ және DWI МРТ арқылы T2 салмақталған бейнелеуден гөрі жақсы орындалады. Әртүрлі органдардағы ауруларды анықтау үшін mpMRI қолдану саны кеңейіп келеді, оның ішінде бауыр зерттеулері, сүт безі ісіктері, бүйрек ісіктері және қатерлі ісіктерге қан тамырларын бұзатын заттардың әсерін бағалау.

A magnetic resonance imaging instrument (MRI scanner), or "nuclear magnetic resonance (NMR) imaging" scanner as it was originally known, uses powerful magnets to polarize and excite hydrogen nuclei (i. e., single protons) of water molecules in human tissue, producing a detectable signal which is spatially encoded, resulting in images of the body. The MRI machine emits a radio frequency (RF) pulse at the resonant frequency of the hydrogen atoms on water molecules. Radio frequency antennas ("RF coils") send the pulse to the area of the body to be examined. The RF pulse is absorbed by protons, causing their direction with respect to the primary magnetic field to change. When the RF pulse is turned off, the protons "relax" back to alignment with the primary magnet and emit radio waves in the process. This radio frequency emission from the hydrogen atoms on water is what is detected and reconstructed into an image. The resonant frequency of a spinning magnetic dipole (of which protons are one example) is called the Larmor frequency and is determined by the strength of the main magnetic field and the chemical environment of the nuclei of interest. MRI uses three electromagnetic fields: a very strong (typically 1.5 to 3 teslas) static magnetic field to polarize the hydrogen nuclei, called the primary field; gradient fields that can be modified to vary in space and time (on the order of 1 kHz) for spatial encoding, often simply called gradients; and a spatially homogeneous radio frequency (RF) field for manipulation of the hydrogen nuclei to produce measurable signals, collected through an RF antenna. Like CT, MRI traditionally creates a two dimensional image of a thin "slice" of the body and is therefore considered a tomographic imaging technique. Modern MRI instruments are capable of producing images in the form of 3D blocks, which may be considered a generalization of the single slice, tomographic, concept. Unlike CT, MRI does not involve the use of ionizing radiation and is therefore not associated with the same health hazards. For example, because MRI has only been in use since the early 1980s, there are no known long term effects of exposure to strong static fields (this is the subject of some debate; see 'Safety' in MRI) and therefore there is no limit to the number of scans to which an individual can be subjected, in contrast with X ray and CT. However, there are well identified health risks associated with tissue heating from exposure to the RF field and the presence of implanted devices in the body, such as pacemakers. These risks are strictly controlled as part of the design of the instrument and the scanning protocols used. Because CT and MRI are sensitive to different tissue properties, the appearances of the images obtained with the two techniques differ markedly. In CT, X rays must be blocked by some form of dense tissue to create an image, so the image quality when looking at soft tissues will be poor. In MRI, while any nucleus with a net nuclear spin can be used, the proton of the hydrogen atom remains the most widely used, especially in the clinical setting, because it is so ubiquitous and returns a large signal. This nucleus, present in water molecules, allows the excellent soft tissue contrast achievable with MRI. A number of different pulse sequences can be used for specific MRI diagnostic imaging (multiparametric MRI or mpMRI). It is possible to differentiate tissue characteristics by combining two or more of the following imaging sequences, depending on the information being sought: T1 weighted (T1 MRI), T2 weighted (T2 MRI), diffusion weighted imaging (DWI MRI), dynamic contrast enhancement (DCE MRI), and spectroscopy (MRI S). For example, imaging of prostate tumors is better accomplished using T2 MRI and DWI MRI than T2 weighted imaging alone. The number of applications of mpMRI for detecting disease in various organs continues to expand, including liver studies, breast tumors, pancreatic tumors, and assessing the effects of vascular disruption agents on cancer tumors.

Ядролық медицина

Ядролық медицина диагностикалық бейнелеу және ауруды емдеуді қамтиды, сондай-ақ молекулалық медицина немесе молекулалық бейнелеу және терапия деп те аталуы мүмкін. Ядролық медицинада әртүрлі патологияларды диагностикалау немесе емдеу үшін изотоптардың белгілі бір қасиеттері және радиоактивті материалдан шығатын энергетикалық бөлшектер пайдаланылады. Анатомиялық радиологияның дәстүрлі түсінігінен өзгеше, ядролық медицина физиологияны бағалауға мүмкіндік береді. Медициналық бағалаудың осы функцияға негізделген тәсілі көптеген мамандықтарда, әсіресе онкология, неврология және кардиологияда тиімді. Гамма-камералар мен ПЭТ-сканерлері, мысалы, сцинтиграфияда, SPECT және ПЭТ-те аурумен байланысты болуы мүмкін биологиялық белсенді аймақтарды анықтау үшін қолданылады. Науқасқа 99mTc сияқты салыстырмалы түрде қысқа өмір сүретін изотоп енгізіледі. Изотоптар көбінесе организмдегі биологиялық белсенді тіндермен сіңіріледі және сүйектегі ісіктерді немесе сыну ошақтарын анықтау үшін қолданылуы мүмкін. Суреттер коллимацияланған фотондар кристалл арқылы анықталып, жарық сигналын тудырғаннан кейін алынады, ол күшейтіліп санау деректеріне айналады. Сцинтиграфия ("scint") – радиоизотоптарды ішке қабылдау арқылы жүзеге асырылатын диагностикалық тест түрі, мысалы, көктамырлық немесе ауыз жолымен. Содан кейін гамма-камералар радиофармацевтикалық препараттардан шығатын сәулеленуді екі өлшемді суреттерге түсіреді. SPECT – көптеген проекциялардан алынған гамма-камера деректерін пайдаланатын және әртүрлі жазықтықта қайта құруға болатын 3D томографиялық техника. Функционалдық SPECT деректерін локализациялауды қамтамасыз ететін КТ-сканерімен біріктірілген екі детекторлы гамма-камера SPECT-КТ камерасы деп аталады және молекулалық бейнелеу саласын дамытуда пайдалы екені көрсетілді. Көптеген басқа медициналық бейнелеу әдістерінде энергия дене арқылы өтеді және реакция немесе нәтиже детекторлармен оқылады. SPECT бейнелеуі кезінде науқасқа радиоизотоптар енгізіледі, ең көп қолданылатыны – таллий 201Tl, техноций 99mTc, йод 123I және галлий 67Ga. Бұл изотоптардың табиғи ыдырау процесі кезінде дене арқылы радиоактивті гамма-сәулелері шығарылады. Гамма-сәулелерінің эмиссиясын денеді қоршап тұрған детекторлар тіркейді. Бұл, негізінен, рентген немесе КТ сияқты медициналық бейнелеу құрылғыларының орнына адамның өзі радиоактивтіліктің көзі екенін білдіреді. Позитрон-эмиссиялық томография (ПЭТ) функционалдық процестерді бейнелеу үшін сәйкес келуді анықтауды қолданады. 18F сияқты қысқа өмір сүретін позитрон шығаратын изотоп глюкоза сияқты органикалық затпен біріктіріліп, F18-фтордеоксиглюкоза құралады, оны метаболизмдік пайдаланудың маркері ретінде қолдануға болады. Денедегі белсенділіктің таралуын көрсететін суреттер ісік, метастаз немесе инфекция сияқты тез өсетін тіндерді көрсете алады. ПЭТ-суреттерін компьютерлік томографиялық сканерлермен салыстырып, анатомиялық сәйкестікті анықтауға болады. Заманауи сканерлер ПЭТ-ті біріктіре алады, ПЭТ-КТ немесе ПЭТ-МРТ жасап, позитронмен бейнелеуге байланысты суреттерді қалпына келтіруді оңтайландырады. Бұл операция пациентті порталдан физикалық түрде жылжытпай, бір құралда жүргізіледі. Функционалдық және анатомиялық бейнелеу ақпаратының гибридті жиынтығы инвазивті емес диагностика және науқасты басқаруда пайдалы құрал болып табылады. Медициналық бейнелеутің көптеген салаларында сенімді маркерлер қолданылады. Екі түрлі бейнелеу жүйесімен алынған бірдей нысанның суреттерін екі жүйе де суретке түсірген аймаққа сенімді маркерді орналастыру арқылы салыстыруға болады (бұл суреттерді тіркеу деп аталады). Бұл жағдайда екі бейнелеу әдісімен алынған суреттерде көрінетін маркерді пайдалану қажет. Осы әдіспен SPECT немесе позитрон-эмиссиялық томографиядан алынған функционалдық ақпаратты магниттік-резонанстық томография (МРТ) арқылы алынған анатомиялық ақпаратпен байланыстыруға болады. Сол сияқты, МРТ кезінде белгіленген сенімді нүктелерді магнит-энцефалография арқылы алынған ми суреттерімен салыстырып, ми белсенділігінің көзін анықтауға болады.

Nuclear medicine encompasses both diagnostic imaging and treatment of disease, and may also be referred to as molecular medicine or molecular imaging and therapeutics. Nuclear medicine uses certain properties of isotopes and the energetic particles emitted from radioactive material to diagnose or treat various pathology. Different from the typical concept of anatomic radiology, nuclear medicine enables assessment of physiology. This function based approach to medical evaluation has useful applications in most subspecialties, notably oncology, neurology, and cardiology. Gamma cameras and PET scanners are used in e. g. scintigraphy, SPECT and PET to detect regions of biologic activity that may be associated with a disease. Relatively short lived isotope, such as 99mTc is administered to the patient. Isotopes are often preferentially absorbed by biologically active tissue in the body, and can be used to identify tumors or fracture points in bone. Images are acquired after collimated photons are detected by a crystal that gives off a light signal, which is in turn amplified and converted into count data. Scintigraphy ("scint") is a form of diagnostic test wherein radioisotopes are taken internally, for example, intravenously or orally. Then, gamma cameras capture and form two dimensional images from the radiation emitted by the radiopharmaceuticals. SPECT is a 3D tomographic technique that uses gamma camera data from many projections and can be reconstructed in different planes. A dual detector head gamma camera combined with a CT scanner, which provides localization of functional SPECT data, is termed a SPECT CT camera, and has shown utility in advancing the field of molecular imaging. In most other medical imaging modalities, energy is passed through the body and the reaction or result is read by detectors. In SPECT imaging, the patient is injected with a radioisotope, most commonly Thallium 201TI, Technetium 99mTC, Iodine 123I, and Gallium 67Ga. The radioactive gamma rays are emitted through the body as the natural decaying process of these isotopes takes place. The emissions of the gamma rays are captured by detectors that surround the body. This essentially means that the human is now the source of the radioactivity, rather than the medical imaging devices such as X ray or CT.
Positron emission tomography (PET) uses coincidence detection to image functional processes. Short lived positron emitting isotope, such as 18F, is incorporated with an organic substance such as glucose, creating F18 fluorodeoxyglucose, which can be used as a marker of metabolic utilization. Images of activity distribution throughout the body can show rapidly growing tissue, like tumor, metastasis, or infection. PET images can be viewed in comparison to computed tomography scans to determine an anatomic correlate. Modern scanners may integrate PET, allowing PET CT, or PET MRI to optimize the image reconstruction involved with positron imaging. This is performed on the same equipment without physically moving the patient off of the gantry. The resultant hybrid of functional and anatomic imaging information is a useful tool in non invasive diagnosis and patient management. Fiduciary markers are used in a wide range of medical imaging applications. Images of the same subject produced with two different imaging systems may be correlated (called image registration) by placing a fiduciary marker in the area imaged by both systems. In this case, a marker which is visible in the images produced by both imaging modalities must be used. By this method, functional information from SPECT or positron emission tomography can be related to anatomical information provided by magnetic resonance imaging (MRI). Similarly, fiducial points established during MRI can be correlated with brain images generated by magnetoencephalography to localize the source of brain activity.

Ультрадыбыстық зерттеу

Медициналық ультрадыбыс мегагерц диапазонындағы жоғары жиілікті кең жолақты дыбыс толқындарын пайдаланады, олар тіндер арқылы әртүрлі дәрежеде шағылысып, (үш өлшемге дейін) суреттерді құрайды. Бұл көбінесе жүкті әйелдердегі ұрықты бейнелеумен байланысты. Дегенмен, ультрадыбыстың қолданылу аясы одан әлдеқайда кең. Басқа маңызды қолданыстар: құрсақ мүшелерін, жүректі, көкіректі, бұлшық еттерді, сіңірлерді, артериялар мен веналарды бейнелеу. Ол КТ немесе МРТ сияқты техникалармен салыстырғанда анатомиялық бөлшектерді толыққанды көрсетпесе де, көптеген жағдайларда оны тиімді ететін бірнеше артықшылықтары бар, атап айтқанда, ол қозғалыстағы құрылымдардың жұмысын нақты уақытта зерттейді, иондаушы сәулелену шығармайды және эластографияда қолданылатын ұяшықтарды қамтиды. Ультрадыбыс сонымен қатар ұлпаларды сипаттау және жаңа бейнелеу өңдеу техникаларын енгізу мақсатында қолжетімді деректерді алу үшін танымал зерттеу құралы болып табылады, бұл деректер ультрадыбыс зерттеу интерфейсі арқылы қол жетімді. Ультрадыбыс басқа медициналық бейнелеу әдістерінен дыбыс толқындарын жіберу және қабылдау арқылы жұмыс істейтіндігімен ерекшеленеді. Жоғары жиілікті дыбыс толқындары тіндерге жіберіледі және әртүрлі тіндердің құрамына байланысты сигнал әлсіреп, белгілі бір интервалдармен кері қайтарылады. Көп қабатты құрылымдағы шағылысқан дыбыс толқындарының жолы кіретін акустикалық кедеріс (ультрадыбыс толқыны) және салыстырмалы құрылымдардың шағылысу және өткізу коэффициенттері арқылы анықталады. Ультрадыбыс, магниттік-резонанстық және тактильді бейнелеу негізінде бірнеше эластографиялық техникалар бар. Ультрадыбыстық эластографияның кеңінен клиникалық қолданылуы клиникалық ультрадыбыс аппараттарына технологияны енгізудің нәтижесі болып табылады. Ультрадыбыстық эластографияның негізгі салалары: Квазистатикалық эластография/Деформациялық бейнелеу, Серпімді толқынның серпімділік бейнелеуі (SWEI), Акустикалық сәулелену күшінің импульстік бейнелеуі (ARFI), Суперсоникалық серпімділік бейнелеуі (SSI) және Уақытша эластография.

Магниттік бөлшектерді бейнелеу

Суперпарамагниттік темір оксидінің нанобөлшектерін пайдалана отырып, магниттік бөлшектерді бейнелеу (МПИ) – суперпарамагниттік темір оксидінің нанобөлшектерін қадағалауға қолданылатын жаңа диагностикалық бейнелеу әдісі. Басты артықшылығы – жоғары сезімталдық және ерекшелік қасиеттері, сондай-ақ тіндің тереңдігіне байланысты сигналдың әлсіремеуі. МПИ медициналық зерттеулерде жүрек-қан тамыр жүйесінің қызметін, нейроперфузияны және жасушаларды қадағалауды бейнелеу үшін қолданылған.

Жүктілік

Жүктілік кезінде жүктілік асқынулары, бұрыннан бар аурулар немесе жүктілік кезінде пайда болған аурулар, немесе әдеттегі жүктілік алдындағы күтімге байланысты медициналық бейнелеу қажет болуы мүмкін. Магниттік-резонанстық томография (МРТ) МРТ контрасттық заттарсыз, сондай-ақ акушерлік ультрадыбыстық тексеру ана мен ұрыққа ешқандай қауіп келтірмейді және жүкті әйелдер үшін таңдаулы бейнелеу әдістері болып табылады. Проекциялық рентгенография, КТ сканилеуі және ядролық медициналық бейнелеу белгілі бір деңгейде иондаушы сәулеленуге ұшыратады, бірақ көптеген жағдайларда ұрыққа зиян келтіретін дозалардан әлдеқайда төмен мөлшерде сіңіріледі. Процедураларды тиімдірек етудің тағы бір жолы – қосымша шектеулерді пайдалану, мысалы, кейбір медициналық бейнелеу әдістерінде деректерді жинау тиімділігін арттыру үшін қалпына келтірілген тығыздықтың оң мәнді екенін ескеруге болады.

Диагностикалық емес бейнелеу

Нейросуретке түсіру эксперименттік жағдайларда адамдарға (әсіресе мүмкіндігі шектеулі жандарға) сыртқы құрылғыларды басқаруға мүмкіндік беру үшін қолданылады, бұл ми-компьютер интерфейсінің қызметін атқарады. Көптеген медициналық бейнелеу бағдарламалық қамтамасы диагностикалық мақсатта емес, себебі олар FDA мақұлдауынан өтпеген және пациенттерді диагностикалау үшін клиникалық зерттеулерде қолдануға рұқсат етілмейді. Атап айтқанда, көптеген клиникалық зерттеулер пациенттерді диагностикалау үшін жоспарланбаған.

Мұрағаттандыру және тіркеу

Негізінен ультрадыбыстық бейнелеуде қолданылады, медициналық бейнелеу құрылғысы тудырған кескінді сақтау және телемедицина қолданбалары үшін қажет. Көп жағдайда, медициналық құрылғыдан видеосигналды түсіріп, оны компьютерге одан әрі өңдеу және жұмыс істеу үшін жіберу үшін кадр ұстағыш пайдаланылады.

DICOM

Медицинадағы цифрлық бейнелеу және коммуникация (DICOM) стандарты медициналық суреттерді сақтау, алмасу және тарату үшін бүкіл әлемде қолданылады. DICOM стандарты рентгенография, компьютерлік томография (КТ), магниттік-резонанстық томография (МРТ), ультрадыбыс және сәулелік терапия сияқты бейнелеу әдістеріне арналған хаттамаларды қамтиды.

Медициналық суреттерді сығыстыру

Медициналық бейнелеу техникалары, әсіресе КТ, МРТ және ПЭТ түрлерінен алынған деректердің өте көп көлемін тудырады. Осының салдарынан, электрондық бейне деректерін сақтау және тарату қысылған күйде болмаса өте қиынға соғады. JPEG 2000 кескінді қысу DICOM стандарты медициналық бейнелерді сақтау және жіберу үшін қолданылады. Төмен немесе әртүрлі өткізу қабілетімен үлкен бейне деректер жиынтығына қол жеткізудің құны мен ыңғайлылығы JPEG 2000 қысылған бейне деректерін тиімді түрде таратуға мүмкіндік беретін JPIP деп аталатын тағы бір DICOM стандартын пайдалану арқылы шешіледі.

Медициналық бейнелеу

PACS жүйелерін локальды серверлерден бұлтқа көшіруге қатысты үрдіс күшейіп келеді. Applied Radiology журналында жақында жарияланған мақалада былай делінген: «Денсаулық сақтау жүйесінде цифрлық бейнелеу кеңінен қолданылып жатқандықтан, терабайттан петабайтқа дейінгі дерек көлемінің жылдам өсуі радиологияны ақпараттық жүктемеге шалдықтырып отыр. Бұлттық технологиялар болашақ бейнелеу бөлімдеріне деректерді тиімдірек басқару құралдарын ұсынады».

Тәуекелдер мен қауіпсіздік мәселелері

Медициналық бейнелеу иондаушы сәулелену, йодталған контраст заттар, магниттік өрістер және басқа да қауіптер арқылы науқастарға және денсаулық сақтау қызметкерлеріне зиян келтіруі мүмкін. Қорғасын – шашыраған Х-сәулелерінен радиографиялық қорғаныш үшін қолданылатын негізгі материал. Магниттік-резонанстық томографияда бейне сапасын сыртқы факторлардан қорғау үшін МРТ радиожиілікті қорғанышымен қатар магниттік қорғаныш та қолданылады.

Жеке өмірдің қорғалуы

Медициналық бейнелеу әдетте медициналық құпиялылық заңдарымен қамтылады. Мысалы, АҚШ-та Денсаулық сақтауды қамтамасыз етушілерге қорғалған денсаулық сақтау туралы ақпаратты пайдалану бойынша шектеулер қойылған Денсаулық сақтауды қамтамасыз етушілерге қорғалған денсаулық сақтау туралы ақпаратты пайдалану бойынша шектеулер қойылған, бұл кез келген адамның өткенге, қазіргі кезге немесе болашаққа қатысты физикалық немесе психикалық денсаулығына байланысты жеке сәйкестендірілетін ақпарат болып табылады. Бұл мәселе бойынша нақты заңдық шешім қабылданбаған, бірақ кем дегенде бір зерттеу медициналық бейнелеуде адамды бірегей анықтай алатын биометриялық ақпарат болуы мүмкін екенін көрсеткен, сондықтан ол жеке денсаулық ақпараты (ЖДА) ретінде қарастырылуы мүмкін. Ұлыбританияның Бас медициналық кеңесінің этикалық нұсқауларында көрсетілгендей, Кеңес рентген суреттерін екінші реттік мақсаттарда пайдалану үшін алдын ала келісімді талап етпейді.

Өнеркәсіп

Медициналық бейнелеу саласындағы ұйымдарға бейнелеу жабдықтарын өндірушілер, жеке радиологиялық орталықтар және ауруханалар кіреді. 2018 жылы өндірілген құрылғылардың жаһандық нарығы 5 миллиард долларға бағаланды. 2012 жылғы мәліметтер бойынша, атақты өндірушілер: Fujifilm, GE, Siemens Healthineers, Philips, Shimadzu, Toshiba, Carestream Health, Hitachi, Hologic және Esaote. 2016 жылы өндіріс саласы олигополистік және дамыған деп сипатталды; жаңа қатысушылар қатарында Samsung және Neusoft Medical компаниялары бар. АҚШ-та 2015 жылғы бағалау бойынша, АҚШ-тың бейнелеу сканилеу нарығы шамамен 100 миллиард долларға жетеді, оның 60% ауруханаларда, ал 40% RadNet желісі сияқты дербес клиникаларда жүзеге асырылады.

Америка Құрама Штаттары

Құпиялылық құқығы жөніндегі АҚШ Авторлық құқығы кеңсесі іс-әрекеттерінің жинағының 300-тарауына сәйкес, "Көшірме машинамен немесе кездейсоқ немесе автоматты түрде жұмыс істейтін механикалық процесспен жасалған, адам авторының ешқандай шығармашылық үлесі немесе араласуы болмаған жұмыстарды тіркеуге болмайды", оның ішінде "Х-сәулелер, ультрадыбыс, магниттік-резонанстық бейнелеу немесе басқа диагностикалық жабдықтар арқылы жасалған медициналық бейнелер". Бұл позиция фотосуреттерге берілген кең ауқымды авторлық құқық қорғауынан өзгеше. Авторлық құқығы жөніндегі жинақ – агенттіктің заңдық түсіндірмесі болып табылады және заңды түрде міндетті емес, бірақ соттар оны ақылға қонымды деп тапса, оған басымдық беруі мүмкін. Дегенмен, АҚШ-та рентген суреттерінің авторлық құқығына қатысты тікелей қарастырылған федералды сот шешімдері жоқ.

Германия

Германияда рентгендік суреттер, сондай-ақ МРТ, медициналық ультрадыбыс, ПЭТ және сцинтиграфиялық суреттер (авторлық құқыққа ұқсас) туысқан құқықтармен немесе көршілес құқықтармен қорғалады. Бұл қорғау үшін шығармашылық қажет емес (қалыпты авторлық құқық қорғауы үшін қажет болғандай) және сурет жасалғаннан кейін 50 жылға дейін, егер 50 жыл ішінде жарияланбаса, немесе алғашқы заңды жарияланғаннан кейін 50 жылға дейін сақталады. Заң бойынша бұл құқық "Lichtbildner"-ге, яғни суретті жасаған адамға беріледі. Әдебиеттерде дәрігерлер, стоматологтар немесе ветеринар дәрігерлері құқық иегерлері деп біркелкі қарастырылады, бұл Германияда көптеген рентген суреттері амбулаториялық жағдайда түсірілуімен байланысты болуы мүмкін.

Ұлыбритания

Ұлыбританияда жасалған медициналық суреттер, әдетте, "жақсы сапалы рентген суретін жасауға, әсіресе сүйектер мен түрлі жұмсақ тіндер арасындағы айырмашылықты көрсетуге қажетті жоғары деңгейдегі білік, еңбек және сараптама" болғандықтан авторлық құқықпен қорғалады. Радиологтар қоғамы бұл авторлық құқықтың жұмыс берушіге тиесілі деп санайды (радиолог жеке жұмыс істемесе, бірақ тіпті сонда да олардың шарты меншік құқығын ауруханаға беруді талап етуі мүмкін). Бұл авторлық құқықтың иесі авторлық құқығынан айрылмастан, кез келген адамға белгілі бір рұқсаттар бере алады. Сондықтан аурухана мен оның қызметкерлеріне мұндай рентгендік суреттерді медициналық көмек көрсету үшін қажетті мақсаттарда пайдалануға рұқсат беріледі. Ауруханада жұмыс істейтін дәрігерлерге олар жазатын ғылыми мақалалар мен кітаптарда пациент туралы ақпаратты жариялау құқығы олардың шарттарында беріледі (егер ол анонимді болса). Пациенттерге өз суреттерімен "қалағандай амал жасауға" рұқсат беруі де мүмкін.

Швеция

Швецияның киберзаңдарында былай делінген: "Суреттер фотожұмыстар немесе фотосуреттер ретінде қорғалуы мүмкін. Біріншісі үшін жоғары деңгейдегі шығармашылық қажет, ал екіншісі барлық түрдегі фотосуреттерді, тіпті әуесқойлар түсіргендерді, медицинада немесе ғылымда қолданылатындарды да қорғайды. Қорғау үшін фотосуреттік техника қолданылуы керек, бұл цифрлық камераларды және лазерлік техникамен жасалған голограммаларды қамтиды. Екі түрдегі жұмыстың арасындағы айырмашылық – қорғау мерзімі. Фотосуретшінің өлімінен кейін фотожұмыстардың мерзімі жетпіс жылды құрайды, ал фотосуреттер үшін – түсірілген жылдан бастап елу жыл." Медициналық бейнелеу "фотография" ұғымына жатуы мүмкін, бұл АҚШ-тағы "МРТ суреттері, КТ скандары және осы сияқтылар фотографияға ұқсас" деген мәлімдемеге ұқсас.