211service.com
De toekomst van medische visualisatie
Medische visualisatie is het gebruik van computers om 3D-beelden te maken van datasets voor medische beeldvorming. Het is een relatief jong wetenschapsgebied dat voor zijn paardenkracht sterk afhankelijk is van de vooruitgang in de informatica.
Ondanks zijn jeugd hebben deze technieken een revolutie teweeggebracht in de geneeskunde. Veel van de moderne geneeskunde vertrouwt op de 3D-beeldvorming die mogelijk is met scanners voor magnetische resonantiebeeldvorming en computertomografie (CT) -scanners, die 3D-beelden maken van 2D-plakjes. Bijna alle operaties en kankerbehandelingen in de ontwikkelde wereld zijn erop gebaseerd.
Een interessante vraag is dus waar medische visualisatie ons vervolgens zal brengen. Vandaag nemen Charl Botha van het Leids Universitair Medisch Centrum in Nederland, en een paar vrienden een korte rondleiding door de geschiedenis van medische visualisatie en werpen enig licht op de toekomst van dit fascinerende vakgebied.
Misschien wel de belangrijkste factor bij medische visualisatie is de manier waarop de gegevens worden verzameld en hier zijn er tal van ontwikkelingen in de pijplijn.
In de afgelopen vijf jaar zijn er commerciële CT-scanners beschikbaar gekomen die in één seconde vijf volumes van 320 slices kunnen verwerken. Dat is snel genoeg om 3D-video's van een kloppend hart te maken.
Er zijn ook verschillende nieuwe diffusiebeeldvormingstechnieken die de diffusie van water door het lichaam onthullen. Dat is belangrijk omdat water de neiging heeft om anders moeilijk af te beelden structuren zoals zenuwbundels en spiervezels te volgen. Afbeeldingen van deze structuren openen belangrijke nieuwe studiegebieden in neurowetenschappen en biomechanica.
Dan zijn er de beeldvormende technieken die werken op het niveau van moleculen en genen. Het grote potentieel hiervan is dat ze pathologische processen aan het werk kunnen onthullen lang voordat ze op grotere schaal zichtbaar worden, bijvoorbeeld in de vorm van tumoren.
Het verzamelen van de gegevens is natuurlijk maar een deel van de uitdaging. Het visueel weergeven op een manier die de meest effectieve analyse mogelijk maakt, is ook enorm moeilijk, maar nogmaals, er zijn enorme vorderingen gemaakt.
Een van de meest spectaculaire is de topologische weergave van medische gegevens, dat wil zeggen het weergeven van de oppervlakken van objecten. Dat maakt het makkelijker om de vormen van organen te zien en om ingrepen zoals een operatie te plannen.
Bovendien maken de meest recente beeldverwerkingstechnieken de toevoeging van realistische lichteffecten mogelijk om fotorealistische beelden te creëren. Daarnaast kunnen hyperrealistische afbeeldingen laten zien wat er onder bepaalde lagen ligt. De afbeeldingen bovenaan deze pagina zijn hiervan recente voorbeelden.
Dit soort beelden zijn cruciaal voor reconstructieve chirurgie, maar een enorme uitdaging voor de toekomst en het onderwerp van veel huidig onderzoek, is om beelden te creëren van de mogelijke uitkomst van ingrepen die het resultaat van de operatie laten zien.
Een ander gebied dat steeds belangrijker wordt, is de visualisatie van datasets met meerdere onderwerpen. Het idee hier is om beelden van een bepaalde aandoening van veel verschillende patiënten te maken en deze te combineren op een manier die bijvoorbeeld het verloop van de ziekte laat zien of hoe deze varieert tussen verschillende bevolkingsgroepen. Het is duidelijk dat de uitdagingen hier legio zijn.
Het laatste stukje in deze puzzel is de manier waarop artsen naar beelden kijken en ook dit verandert snel. De technologie die deze verandering aanstuurt, is in wezen de iPad.
Het is gemakkelijk om te vergeten dat dit apparaat pas in 2010 in de winkels lag, praktisch gisteren in de tijdlijn van medische visualisatietechnologie. En toch heeft het de manier veranderd waarop veel artsen toegang hebben tot en omgaan met beelden, niet in de laatste plaats omdat het hen bevrijdt van bureaucomputers.
Natuurlijk zijn er verschillende problemen met privacy, maar het is eerlijk om te zeggen dat de toekomst van medische visualisatie stevig verbonden is met apparaten van het leisteentype.
Een gebied dat Botha en co in hun toekomst niet dekken, zijn de kosten van deze beeldvormingstechnieken en hoe ze goedkoper kunnen worden gemaakt. Dat is een onvergeeflijke omissie, maar misschien een weerspiegeling van de beperkte focus van de geneeskunde in de 21e eeuw.
Veel van de technieken die Botha en co beschrijven, zijn alleen beschikbaar voor de rijkste 1 procent van de wereldbevolking. Voor de overige 99 procent zijn deze technieken in wezen sciencefiction.
Dat is duidelijk onaanvaardbaar. De grootste uitdaging is om manieren te vinden om krachtige medische visualisatietechnieken goedkoop genoeg te maken voor iedereen.
Referentie: arxiv.org/abs/1206.1148 : Van individu tot populatie: uitdagingen in medische visualisatie