Методы и технологии медицинской визуализации

Медицинская визуализация: методы и технологии получения изображений внутренних органов для диагностики, лечения и изучения анатомии. Ключевые методы и применение.

18 мин чтения

100%

Источник: Medical imaging — Wikipedia

Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.

Содержание

Введение

Техника и процесс создания визуальных представлений внутренней части тела, методы и способы визуализации человеческого тела.

Медицинская визуализация – это техника и процесс получения изображений внутренней структуры тела для клинического анализа и медицинского вмешательства, а также визуализации функции некоторых органов или тканей (физиологии). Медицинская визуализация позволяет выявлять внутренние структуры, скрытые кожей и костями, а также диагностировать и лечить заболевания. Медицинская визуализация также создает базу данных нормальной анатомии и физиологии для выявления отклонений. Хотя визуализация удалённых органов и тканей может выполняться в медицинских целях, такие процедуры обычно относят к патологии, а не к медицинской визуализации. Методы измерения и записи, не предназначенные главным образом для получения изображений, такие как электроэнцефалография (ЭЭГ), магнитоэнцефалография (МЭГ), электрокардиография (ЭКГ) и другие, представляют собой другие технологии, генерирующие данные, которые могут быть представлены в виде графиков зависимости параметров от времени или карт, содержащих данные о точках измерения. В ограниченном сравнении эти технологии можно рассматривать как формы медицинской визуализации в другой области медицинской приборостроения. По состоянию на 2010 год во всем мире было проведено 5 миллиардов исследований с использованием медицинской визуализации. В 2006 году доля лучевой нагрузки, приходящейся на медицинскую визуализацию, составляла около 50% от общей лучевой нагрузки в Соединенных Штатах. Оборудование для медицинской визуализации изготавливается с использованием технологий полупроводниковой промышленности, включая интегральные схемы CMOS, силовые полупроводниковые приборы, датчики, такие как датчики изображения (особенно CMOS-датчики) и биосенсоры, а также процессоры, такие как микроконтроллеры, микропроцессоры, цифровые сигнальные процессоры, медиапроцессоры и системы на кристалле. По состоянию на 2015 год ежегодные поставки чипов для медицинской визуализации составляли 46 миллионов единиц на сумму 1,1 миллиарда долларов. Термин «неинвазивный» используется для обозначения процедуры, при которой в организм пациента не вводятся инструменты, что характерно для большинства используемых методов визуализации.

Типы

В клиническом контексте медицинская визуализация "невидимого света" обычно отождествляется с радиологией или "клинической визуализацией". Визуализация "видимого света" включает в себя цифровое видео или неподвижные изображения, которые можно просматривать без специального оборудования. Дерматология и лечение ран – это две области, использующие визуализацию видимого света. Интерпретацию медицинских изображений обычно выполняет врач, специализирующийся на радиологии, известный как рентгенолог; однако это может выполнять любой медицинский работник, прошедший обучение и имеющий сертификат в области клинической радиологической оценки. Все чаще интерпретацию выполняют специалисты, не являющиеся врачами, например, рентгенологи часто проходят обучение интерпретации в рамках расширенной практики. Диагностическая рентгенография определяет технические аспекты медицинской визуализации и, в частности, получение медицинских изображений. Рентгенолог (также известный как радиологический техник) обычно отвечает за получение медицинских изображений диагностического качества; хотя другие специалисты также могут быть обучены в этой области, в частности, некоторые радиологические вмешательства, выполняемые радиологами, проводятся без участия рентгенолога. Как область научного исследования, медицинская визуализация является поддисциплиной биомедицинской инженерии, медицинской физики или медицины, в зависимости от контекста: исследования и разработки в области приборостроения, получения изображений (например, рентгенографии), моделирования и количественной оценки обычно находятся в ведении биомедицинской инженерии, медицинской физики и компьютерных наук; исследования в области применения и интерпретации медицинских изображений обычно находятся в ведении радиологии и медицинской поддисциплины, соответствующей исследуемому заболеванию или области медицины (нейронауки, кардиологии, психиатрии, психологии и т.д.). Многие методы, разработанные для медицинской визуализации, также находят применение в науке и промышленности.

Рентгенография

В медицинской визуализации используются две формы рентгеновских изображений: проекционная рентгенография и флюороскопия, причем последняя особенно полезна для наведения катетера. Несмотря на развитие 3D-томографии, эти 2D-методы по-прежнему широко применяются благодаря низкой стоимости, высокому разрешению и, в зависимости от области применения, более низкой дозе облучения по сравнению с 2D-методиками. Данный метод визуализации использует широкий пучок рентгеновских лучей для получения изображения и является первым методом визуализации, доступным в современной медицине. Флюороскопия создает изображения внутренних структур тела в режиме реального времени, аналогично рентгенографии, но использует непрерывную подачу рентгеновских лучей с меньшей скоростью дозирования. Для визуализации функционирования внутренних органов используются контрастные вещества, такие как барий, йод и воздух. Флюороскопия также применяется при проведении процедур под контролем изображения, когда требуется постоянная обратная связь в процессе манипуляции. Для преобразования излучения в изображение после прохождения через исследуемую область необходим приемник изображения. Изначально использовался флуоресцентный экран, который затем был заменен усилителем изображения (УИ), представляющим собой большую вакуумную трубку с покрытием из йодида цезия на принимающем конце и зеркалом на противоположном. Впоследствии зеркало было заменено на телевизионную камеру. Проекционные рентгенограммы, более известные как рентгеновские снимки, часто используются для определения типа и степени перелома, а также для выявления патологических изменений в легких. С применением радиоконтрастных веществ, таких как барий, они также могут использоваться для визуализации структуры желудка и кишечника, что помогает диагностировать язвы или определенные типы рака толстой кишки.

Магнитно-резонансная томография

Прибор магнитно-резонансной томографии (МРТ-сканер), или "ядерный магнитно-резонансный (ЯМР) томографический" сканер, как он был первоначально известен, использует мощные магниты для поляризации и возбуждения водородных ядер (то есть одиночных протонов) молекул воды в тканях человека, создавая обнаруживаемый сигнал, который пространственно кодируется, что приводит к формированию изображений тела. МРТ-сканер излучает радиочастотный (РЧ) импульс на резонансной частоте атомов водорода в молекулах воды. Радиочастотные антенны ("РЧ-катушки") посылают импульс в область тела, подлежащую исследованию. РЧ-импульс поглощается протонами, вызывая изменение их ориентации относительно основного магнитного поля. Когда РЧ-импульс выключается, протоны "расслабляются", возвращаясь к выравниванию с основным магнитом и излучая радиоволны в процессе. Это радиочастотное излучение от атомов водорода в воде детектируется и реконструируется в изображение. Резонансная частота вращающегося магнитного диполя (протоны являются одним из примеров) называется частотой Лармора и определяется напряженностью основного магнитного поля и химическим окружением интересующих ядер. МРТ использует три электромагнитных поля: очень сильное (обычно от 1,5 до 3 тесла) статическое магнитное поле для поляризации ядер водорода, называемое основным полем; градиентные поля, которые могут изменяться в пространстве и времени (порядка 1 кГц) для пространственного кодирования, часто называемые просто градиентами; и пространственно однородное радиочастотное (РЧ) поле для воздействия на ядра водорода с целью получения измеримых сигналов, собираемых с помощью РЧ-антенны. Как и КТ, МРТ традиционно создает двухмерное изображение тонкого "среза" тела и поэтому считается томографической методикой визуализации. Современные МРТ-сканеры способны создавать изображения в виде трехмерных блоков, которые можно рассматривать как обобщение концепции единичного среза, используемой в томографии. В отличие от КТ, МРТ не использует ионизирующее излучение и, следовательно, не связано с теми же рисками для здоровья. Например, поскольку МРТ используется только с начала 1980-х годов, неизвестно о каких-либо долгосрочных последствиях воздействия сильных статических полей (это предмет некоторых дискуссий; см. раздел "Безопасность" в описании МРТ), поэтому нет ограничений на количество сканирований, которым может быть подвержен человек, в отличие от рентгенологических и КТ-исследований. Однако существуют известные риски для здоровья, связанные с нагревом тканей под воздействием РЧ-поля и наличием имплантированных устройств в организме, таких как кардиостимуляторы. Эти риски строго контролируются в рамках конструкции прибора и используемых протоколов сканирования. Поскольку КТ и МРТ чувствительны к различным свойствам тканей, изображения, полученные с помощью этих двух методов, значительно различаются по внешнему виду. При КТ рентгеновские лучи должны поглощаться плотными тканями для формирования изображения, поэтому качество изображения при визуализации мягких тканей будет низким. В МРТ, хотя для этого можно использовать любое ядро с ненулевым ядерным спином, протон атома водорода остается наиболее широко используемым, особенно в клинической практике, поскольку он повсеместно распространен и дает сильный сигнал. Это ядро, присутствующее в молекулах воды, обеспечивает превосходный контраст мягких тканей, достижимый с помощью МРТ. Для специфической диагностической визуализации с помощью МРТ (многопараметрическая МРТ или mpMRI) можно использовать ряд различных последовательностей импульсов. Характеристики тканей можно дифференцировать, комбинируя две или более из следующих последовательностей визуализации в зависимости от необходимой информации: T1-взвешенная (T1-МРТ), T2-взвешенная (T2-МРТ), диффузионно-взвешенная визуализация (DWI-МРТ), динамическое усиление контраста (DCE-МРТ) и спектроскопия (МРТ-спектроскопия). Например, визуализация опухолей предстательной железы лучше выполняется с использованием T2-МРТ и DWI-МРТ, чем только с использованием T2-взвешенной визуализации. Количество применений mpMRI для выявления заболеваний в различных органах продолжает расширяться, включая исследования печени, опухолей молочной железы, опухолей поджелудочной железы и оценку эффектов сосудистых разрушителей на раковые опухоли.

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.

Ядерная медицина

Ядерная медицина охватывает как диагностическую визуализацию, так и лечение заболеваний и может также называться молекулярной медициной или молекулярной визуализацией и терапией. Ядерная медицина использует определенные свойства изотопов и энергетических частиц, испускаемых радиоактивным материалом, для диагностики или лечения различных патологий. В отличие от типичного представления об анатомической радиологии, ядерная медицина позволяет оценивать физиологию. Этот функциональный подход к медицинской оценке имеет полезное применение в большинстве подспециальностей, в особенности в онкологии, неврологии и кардиологии. Гамма-камеры и ПЭТ-сканеры используются, например, в сцинтиграфии, ОФЭКТ и ПЭТ для обнаружения областей биологической активности, которые могут быть связаны с заболеванием. Пациенту вводят относительно короткоживущий изотоп, такой как 99mTc. Изотопы часто предпочтительно поглощаются биологически активными тканями организма и могут использоваться для выявления опухолей или точек перелома в костной ткани. Изображения получаются после того, как коллимированные фотоны обнаруживаются кристаллом, который излучает световой сигнал, который, в свою очередь, усиливается и преобразуется в данные о количестве. Сцинтиграфия ("сцинт") – это форма диагностического теста, при котором радиоизотопы вводятся внутрь организма, например, внутривенно или перорально. Затем гамма-камеры захватывают и формируют двухмерные изображения излучения, испускаемого радиофармпрепаратами. ОФЭКТ – это трехмерная томографическая техника, использующая данные гамма-камеры, полученные с множества проекций, которые могут быть реконструированы в различных плоскостях. Гамма-камера с двумя детекторами, объединенная со сканером КТ, обеспечивающая локализацию функциональных данных ОФЭКТ, называется ОФЭКТ-КТ и доказала свою полезность в развитии области молекулярной визуализации. В большинстве других методов медицинской визуализации энергия проходит через тело, а реакция или результат считываются детекторами. При ОФЭКТ-изображении пациенту вводят радиоизотоп, чаще всего таллий 201Tl, технеций 99mTc, йод 123I и галлий 67Ga. Радиоактивные гамма-лучи испускаются через тело в процессе естественного распада этих изотопов. Излучение гамма-лучей улавливается детекторами, окружающими тело. Это означает, что человек становится источником радиоактивности, а не медицинские устройства визуализации, такие как рентгеновские аппараты или КТ. Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) использует метод регистрации совпадений для визуализации функциональных процессов. Краткоживущий изотоп, испускающий позитроны, такой как 18F, включается в органическое вещество, например, глюкозу, создавая фтордезоксиглюкозу F18, которая может использоваться в качестве маркера метаболической утилизации. Изображения распределения активности по всему телу могут показывать быстрорастущие ткани, такие как опухоли, метастазы или инфекции. Изображения ПЭТ можно просматривать в сравнении со сканами компьютерной томографии для определения анатомического соответствия. Современные сканеры могут интегрировать ПЭТ, позволяя проводить ПЭТ-КТ или ПЭТ-МРТ для оптимизации реконструкции изображения, связанной с позитронной визуализацией. Это выполняется на том же оборудовании, не перемещая пациента с платформы. Полученный гибрид функциональной и анатомической информации изображения является полезным инструментом в неинвазивной диагностике и ведении пациентов. Фидуциарные маркеры используются в широком спектре медицинских изображений. Изображения одного и того же объекта, полученные с помощью двух различных систем визуализации, могут быть сопоставлены (процесс называется регистрацией изображений) путем размещения фидуциарного маркера в области, визуализированной обеими системами. В этом случае необходимо использовать маркер, видимый на изображениях, полученных с помощью обоих методов визуализации. Таким образом, функциональная информация, полученная с помощью ОФЭКТ или позитронно-эмиссионной томографии, может быть соотнесена с анатомической информацией, предоставленной магнитно-резонансной томографией (МРТ). Аналогично, фидуциальные точки, установленные во время МРТ, могут быть сопоставлены с изображениями мозга, сгенерированными магнитоэнцефалографией, для локализации источника активности мозга.

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.

Ультразвук

Медицинский ультразвук использует высокочастотные широкополосные звуковые волны в диапазоне мегагерц, которые отражаются от тканей в различной степени, позволяя получать (вплоть до 3D) изображения. Чаще всего это ассоциируется с визуализацией плода у беременных женщин. Однако область применения ультразвука гораздо шире. К другим важным областям применения относятся визуализация органов брюшной полости, сердца, молочной железы, мышц, сухожилий, артерий и вен. Хотя он может обеспечивать меньшую анатомическую детализацию, чем такие методы, как КТ или МРТ, он обладает рядом преимуществ, которые делают его идеальным во многих ситуациях, в частности, он позволяет изучать функцию движущихся структур в режиме реального времени, не испускает ионизирующего излучения и содержит зернистость, которая может быть использована в эластографии. Ультразвук также широко используется в качестве исследовательского инструмента для получения исходных данных, которые могут быть доступны через исследовательский интерфейс ультразвукового оборудования для целей характеристики тканей и разработки новых методов обработки изображений. Принцип действия ультразвука отличается от других методов медицинской визуализации тем, что он основан на передаче и приеме звуковых волн. Высокочастотные звуковые волны направляются в ткани, и в зависимости от состава различных тканей сигнал ослабляется и возвращается через определенные промежутки времени. Путь отраженных звуковых волн в многослойной структуре определяется входным акустическим импедансом (ультразвуковой волной) и коэффициентами отражения и прохождения соответствующих структур. Существует несколько методов эластографии, основанных на использовании ультразвука, магнитно-резонансной томографии и тактильной визуализации. Широкое клиническое применение ультразвуковой эластографии стало возможным благодаря внедрению этой технологии в клинические ультразвуковые аппараты. Основные направления ультразвуковой эластографии включают квазистатическую эластографию/изображение деформации, визуализацию эластичности сдвиговой волны (SWEI), визуализацию импульса силы акустического излучения (ARFI), визуализацию сверхзвуковой сдвиговой волны (SSI) и транзиентную эластографию.

Магнитная визуализация частиц

Используя наночастицы сверхпарамагнитного оксида железа, магнитно-частичная томография (MPI) – это развивающаяся диагностическая методика визуализации, применяемая для отслеживания наночастиц сверхпарамагнитного оксида железа. Главным преимуществом является высокая чувствительность и специфичность, а также отсутствие ослабления сигнала с увеличением глубины проникновения в ткани. MPI находит применение в медицинских исследованиях для оценки работы сердечно-сосудистой системы, нейроперфузии и отслеживания клеток.

Во время беременности

Медицинская визуализация может быть показана при беременности из-за осложнений беременности, имеющегося ранее заболевания или заболевания, приобретенного во время беременности, либо в рамках рутинного дородового наблюдения. Магнитно-резонансная томография (МРТ) без контрастных веществ для МРТ, а также акушерская ультрасонография не связаны с риском для матери или плода и являются методами визуализации выбора для беременных женщин. Проекционная рентгенография, компьютерная томография и исследования ядерной медицины приводят к некоторой степени облучения ионизирующим излучением, но, за редкими исключениями, дозы поглощения при этом значительно ниже, чем те, которые могут нанести вред плоду. Другой подход к повышению эффективности процедур основан на использовании дополнительных ограничений, например, в некоторых методах медицинской визуализации можно улучшить эффективность сбора данных, учитывая, что реконструируемая плотность является положительной.

Недиагностическая визуализация

Нейроизображение также применялось в экспериментальных условиях, чтобы позволить людям (особенно людям с ограниченными возможностями) управлять внешними устройствами, выступая в роли интерфейса "мозг-компьютер". Многие программные приложения для медицинской визуализации используются для целей, отличных от диагностики, в частности, потому что они не имеют одобрения FDA и их использование в клинических исследованиях для диагностики пациентов запрещено. Следует отметить, что многие клинические исследования изначально и не планируются для диагностики пациентов.

Архивирование и запись

Используется преимущественно в ультразвуковой диагностике, требуется захват изображения, формируемого медицинским устройством визуализации, для архивирования и применения в телемедицине. В большинстве случаев для захвата видеосигнала с медицинского устройства и передачи его на компьютер для последующей обработки и выполнения операций используется плата видеозахвата.

Дикомы

Стандарт цифровой визуализации и коммуникаций в медицине (DICOM) используется во всем мире для хранения, обмена и передачи медицинских изображений. Стандарт DICOM включает протоколы для методов визуализации, таких как рентгенография, компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ), ультразвуковое исследование и лучевая терапия.

Сжатие медицинских изображений

Методы медицинской визуализации генерируют огромные объемы данных, особенно при использовании КТ, МРТ и ПЭТ. В результате, хранение и передача электронных данных изображений становятся невозможными без сжатия. Сжатие изображений JPEG 2000 используется стандартом DICOM для хранения и передачи медицинских изображений. Вопросы стоимости и возможности доступа к большим наборам данных изображений при низкой или различной пропускной способности решаются с помощью другого стандарта DICOM, JPIP, который обеспечивает эффективную потоковую передачу сжатых изображений JPEG 2000.

Медицинская визуализация в облаке

Растет тенденция к переходу от локальных PACS к облачным PACS. В недавней статье, опубликованной в Applied Radiology, говорится: "По мере того, как цифровая визуализация внедряется во всех медицинских учреждениях, быстрый переход от терабайтов к петабайтам данных ставит радиологию на порог информационной перегрузки. Облачные вычисления предоставляют будущим отделениям радиологической диагностики инструменты для более интеллектуального управления данными."

Риски и вопросы безопасности

Медицинская визуализация может нанести вред пациенту и медицинскому персоналу в результате воздействия ионизирующего излучения, йодированного контрастного вещества, магнитных полей и других опасностей. Свинец является основным материалом, используемым для радиографической защиты от рассеянного рентгеновского излучения. В магнитно-резонансной томографии применяется радиочастотная экранизация МРТ, а также магнитная экранизация для предотвращения внешних помех, ухудшающих качество изображения.

Защита частной жизни

Медицинские изображения, как правило, регулируются законами о конфиденциальности медицинской информации. Например, в Соединенных Штатах Закон о переносимости и подотчетности медицинского страхования (HIPAA) устанавливает ограничения для поставщиков медицинских услуг в отношении использования охраняемой медицинской информации, то есть любой информации, позволяющей идентифицировать личность и касающейся анамнеза, текущего или будущего физического или психического здоровья человека. Хотя окончательного юридического решения по этому вопросу пока не вынесено, по крайней мере одно исследование показало, что медицинские изображения могут содержать биометрические данные, однозначно идентифицирующие человека, и, следовательно, могут подпадать под определение охраняемой медицинской информации. Этические рекомендации Генерального медицинского совета Великобритании указывают на то, что Совет не требует получения согласия на вторичное использование рентгеновских изображений.

Промышленность

Организации в отрасли медицинской визуализации включают производителей оборудования для медицинской визуализации, независимые радиологические центры и больницы. Глобальный рынок произведенных устройств оценивался в 5 миллиардов долларов в 2018 году. Крупнейшими производителями по состоянию на 2012 год были Fujifilm, GE, Siemens Healthineers, Philips, Shimadzu, Toshiba, Carestream Health, Hitachi, Hologic и Esaote. В 2016 году производственная отрасль характеризовалась как олигополистическая и зрелая; к новым игрокам относились Samsung и Neusoft Medical. В Соединенных Штатах, по оценкам на 2015 год, объем рынка медицинских исследований изображений составлял около 100 миллиардов долларов, при этом 60% исследований проводилось в больницах и 40% – в независимых клиниках, таких как сеть RadNet.

Соединенные Штаты

Согласно главе 300 Сборника правил Управления авторских прав США, "Управление не будет регистрировать произведения, созданные машиной или простым механическим процессом, функционирующим случайным образом или автоматически, без какого-либо творческого вклада или вмешательства со стороны автора-человека", включая "медицинские изображения, полученные с помощью рентгеновских лучей, ультразвука, магнитно-резонансной томографии или иного диагностического оборудования". Эта позиция отличается от широкой охраны авторских прав, предоставляемой фотографиям. Хотя Сборник правил является интерпретацией законодательства агентством и не имеет юридической силы, суды, вероятно, будут учитывать его, если признают его разумным. Тем не менее, в США отсутствует федеральная судебная практика, непосредственно рассматривающая вопрос о возможности охраны авторских прав на рентгеновские изображения.

Германия

В Германии рентгеновские снимки, а также изображения, полученные с помощью МРТ, медицинского ультразвука, ПЭТ и сцинтиграфии, защищены смежными или сопутствующими правами (подобными авторским). Для этой защиты не требуется проявление творчества (в отличие от обычной защиты авторским правом), и она действует в течение 50 лет после создания изображения, если оно не было опубликовано в течение этих 50 лет, или в течение 50 лет после первой законной публикации. Закон предоставляет это право "Lichtbildner", то есть лицу, создавшему изображение. В юридической литературе единогласно считается, что правообладателем является врач, стоматолог или ветеринарный врач, что, вероятно, связано с тем, что в Германии значительное количество рентгеновских снимков делается в амбулаторных условиях.

Великобритания

Медицинские изображения, созданные в Соединенном Королевстве, как правило, защищены авторским правом в силу "высокого уровня квалификации, труда и суждений, необходимых для получения рентгеновского изображения хорошего качества, особенно для демонстрации контраста между костями и различными мягкими тканями". Общество рентгенологов полагает, что авторское право принадлежит работодателю (если только рентгенолог не является самозанятым, хотя даже в этом случае их контракт может требовать передачи права собственности больнице). Владелец авторского права может предоставлять определенные разрешения кому он сочтет нужным, не отказываясь от своих авторских прав. Таким образом, больница и ее сотрудники получат разрешение на использование таких рентгеновских изображений для различных целей, необходимых для оказания медицинской помощи. Врачи, работающие в больнице, в своих контрактах будут иметь право публиковать обезличенную информацию о пациентах в научных журналах или книгах. Пациентам также может быть предоставлено разрешение "поступать со своими изображениями по своему усмотрению".

Швеция

В законе Швеции о защите авторских прав на произведения, созданные с помощью технических средств, говорится: "Изображения могут быть защищены как фотоработы или как фотографии. Для защиты в качестве фотоработы требуется более высокий уровень оригинальности; защита фотографий распространяется на все типы изображений, включая снимки, сделанные любителями, а также в медицинских или научных целях. Для обеспечения защиты необходимо использование какой-либо фототехники, включая цифровые камеры и голограммы, созданные с помощью лазерных технологий. Разница между этими двумя типами произведений заключается в сроке охраны авторских прав: для фотоработы он составляет семьдесят лет после смерти автора, а для фотографии – пятьдесят лет с года ее создания". Медицинская визуализация может подпадать под понятие "фотография", подобно тому, как в США отмечается, что "МРТ-изображения, КТ-сканы и аналогичные изображения аналогичны фотографиям".