Il futuro della visualizzazione medica

La visualizzazione medica è l'uso di computer per creare immagini 3D da set di dati di imaging medico. È un campo scientifico relativamente giovane, che fa affidamento sui progressi dell'informatica per la sua potenza.

Nonostante la sua giovinezza, queste tecniche hanno rivoluzionato la medicina. Gran parte della medicina moderna si basa sull'imaging 3D possibile con gli scanner di imaging a risonanza magnetica e gli scanner per tomografia computerizzata (CT), che producono immagini 3D da sezioni 2D. Quasi tutta la chirurgia e il trattamento del cancro nel mondo sviluppato si basano su di esso.

Quindi una domanda interessante è dove ci porterà la prossima visualizzazione medica. Oggi, Charl Botha presso il Centro medico dell'Università di Leiden nei Paesi Bassi e alcuni amici fanno un breve tour nella storia della visualizzazione medica e gettano luce sul futuro di questo affascinante campo.

Forse il fattore più importante nella visualizzazione medica è il modo in cui vengono presi i dati e qui ci sono numerosi progressi in cantiere.

Negli ultimi cinque anni, sono diventati disponibili scanner TC commerciali che possono richiedere cinque volumi di 320 sezioni in un solo secondo. È abbastanza veloce per realizzare video 3D di un cuore che batte.

Esistono anche varie nuove tecniche di imaging a diffusione che rivelano la diffusione dell'acqua attraverso il corpo. Questo è importante perché l'acqua tende a seguire strutture altrimenti difficili da immaginare come i fasci nervosi e le fibre muscolari. Le immagini di queste strutture stanno aprendo importanti nuove aree di studio nelle neuroscienze e nella biomeccanica.

Poi ci sono le tecniche di imaging che lavorano a livello di molecole e geni. Il grande potenziale di questi è che possono rivelare processi patologici in atto molto prima che diventino evidenti su larga scala, ad esempio sotto forma di tumori.

La raccolta dei dati è solo una parte della sfida, ovviamente. Rappresentarlo visivamente in un modo che consenta l'analisi più efficace è anche estremamente difficile, ma ancora una volta ci sono stati enormi progressi.

Uno dei più spettacolari è la rappresentazione topologica dei dati medici, cioè la rappresentazione delle superfici degli oggetti. Ciò consente di vedere più facilmente le forme degli organi e di pianificare interventi come la chirurgia.

Inoltre, le più recenti tecniche di elaborazione delle immagini consentono di aggiungere effetti di luce realistici creando immagini fotorealistiche. Oltre a questo, le immagini iperrealistiche possono mostrare cosa si nasconde sotto certi strati. Le immagini nella parte superiore di questa pagina ne sono esempi recenti.

Questo tipo di immagini sono fondamentali per la chirurgia ricostruttiva, ma una grande sfida per il futuro e oggetto di molte ricerche attuali è creare immagini del potenziale esito degli interventi che mostrino il risultato dell'intervento.

Un'altra area di crescente importanza è la visualizzazione di set di dati multi-soggetto. L'idea qui è di prendere immagini di una particolare condizione da molti pazienti diversi e di combinarle in un modo che mostri la progressione della malattia o come varia tra i diversi gruppi di popolazione, per esempio. Chiaramente, le sfide qui sono molteplici.

Il pezzo finale di questo puzzle è il modo in cui i medici visualizzano le immagini e ancora una volta questo sta cambiando rapidamente. La tecnologia che guida questo cambiamento è essenzialmente l'iPad.

È facile dimenticare che questo dispositivo è arrivato nei negozi solo nel 2010, praticamente ieri nella cronologia della tecnologia di visualizzazione medica. Eppure ha già trasformato il modo in cui molti medici accedono e interagiscono con le immagini, anche perché le libera dai computer da scrivania.

Naturalmente, ci sono vari problemi con la privacy, ma è giusto dire che il futuro della visualizzazione medica è saldamente legato ai dispositivi di tipo ardesia.

Un'area che Botha e co non coprono nel loro futuro è il costo di queste tecniche di imaging e come possono essere rese più economiche. Questa è un'omissione imperdonabile, ma forse un riflesso dell'obiettivo ristretto della medicina nel 21° secolo.

Molte delle tecniche descritte da Botha e colleghi sono disponibili solo per l'1% più ricco circa della popolazione mondiale. Per il restante 99 per cento, queste tecniche sono essenzialmente fantascienza.

Questo è chiaramente inaccettabile. La sfida più grande di tutte è trovare modi per rendere potenti tecniche di visualizzazione medica abbastanza economiche per tutti.

Rif: arxiv.org/abs/1206.1148 : Dall'individuo alla popolazione: sfide nella visualizzazione medica

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