Framtiden för medicinsk visualisering

Medicinsk visualisering är användningen av datorer för att skapa 3D-bilder från medicinska bilddatauppsättningar. Det är ett relativt ungt vetenskapsområde, som i hög grad förlitar sig på framsteg inom datoranvändning för sina hästkrafter.

Trots sin ungdom har dessa tekniker revolutionerat medicinen. Mycket av modern medicin förlitar sig på 3D-bilder som är möjliga med magnetisk resonansavbildningsskannrar och datortomografi (CT) skannrar, som gör 3D-bilder av 2D-skivor. Nästan all kirurgi och cancerbehandling i den utvecklade världen är beroende av det.

Så en intressant fråga är vart medicinsk visualisering tar oss härnäst. Idag tar Charl Botha vid Leiden University Medical Center i Nederländerna och några vänner en kort rundtur i historien om medicinsk visualisering och kastar lite ljus över framtiden för detta fascinerande område.

Den kanske viktigaste faktorn i medicinsk visualisering är hur data tas och här finns det många framsteg i pipelinen.

Under de senaste fem åren har kommersiella CT-skannrar blivit tillgängliga som kan ta fem 320 skivvolymer på en enda sekund. Det är tillräckligt snabbt för att göra 3D-videor av ett bankande hjärta.

Det finns också olika nya diffusionsavbildningstekniker som avslöjar diffusionen av vatten genom kroppen. Det är viktigt eftersom vatten tenderar att följa strukturer som annars är svåra att avbilda, som nervknippen och muskelfibrer. Bilder av dessa strukturer öppnar viktiga nya studieområden inom neurovetenskap och biomekanik.

Sedan finns det avbildningstekniker som fungerar på nivån av molekyler och gener. Den stora potentialen med dessa är att de kan avslöja patologiska processer på jobbet långt innan de blir uppenbara i större skala, i form av till exempel tumörer.

Att samla in data är förstås bara en del av utmaningen. Att representera det visuellt på ett sätt som möjliggör den mest effektiva analysen är också oerhört svårt, men återigen har det skett enorma framsteg.

En av de mest spektakulära är representationen av medicinska data topologiskt, med andra ord visar föremålens ytor. Det gör det möjligt att lättare se organens former och att planera ingrepp som t.ex. operation.

Dessutom tillåter de senaste bildbehandlingsteknikerna tillägg av realistiska ljuseffekter som skapar fotorealistiska bilder. Utöver detta kan hyperrealistiska bilder visa vad som ligger under vissa lager. Bilderna överst på denna sida är nya exempel på detta.

Dessa typer av bilder är avgörande för rekonstruktiv kirurgi men en stor utmaning för framtiden och föremål för mycket aktuell forskning är att skapa bilder av det potentiella resultatet av ingrepp som visar resultatet av operationen.

Ett annat område av växande betydelse är visualiseringen av datauppsättningar med flera ämnen. Tanken här är att ta bilder av ett visst tillstånd från många olika patienter och kombinera dem på ett sätt som visar sjukdomens fortskridande eller hur den varierar mellan olika befolkningsgrupper, till exempel. Det är klart att utmaningarna här är många.

Den sista biten i detta pussel är hur läkare ser på bilder och återigen förändras detta snabbt. Tekniken som driver denna förändring är i huvudsak iPad.

Det är lätt att glömma att den här enheten kom i butik först 2010, praktiskt taget igår i tidslinjen för medicinsk visualiseringsteknik. Och ändå har det redan förändrat hur många läkare får tillgång till och interagerar med bilder, inte minst för att de frigörs från skrivbordsbaserade datorer.

Naturligtvis finns det olika problem med integritet men det är rimligt att säga att framtiden för medicinsk visualisering är fast knuten till enheter av skiffertyp.

Ett område som Botha och co inte täcker i sin framtid är kostnaden för dessa bildtekniker och hur de kan göras billigare. Det är en oförlåtlig försummelse men kanske en återspegling av medicinens snäva fokus på 2000-talet.

Många av teknikerna Botha och co beskriver är endast tillgängliga för den rikaste 1 procent eller så av världens befolkning. För övriga 99 procent är dessa tekniker i huvudsak science fiction.

Det är helt klart oacceptabelt. Den största utmaningen av alla är att hitta sätt att göra kraftfulla medicinska visualiseringstekniker tillräckligt billiga för alla.

Ref: arxiv.org/abs/1206.1148 : Från individ till befolkning: utmaningar i medicinsk visualisering

Dölj