Lékařským zobrazováním se rozumí techniky a procesy používané k vytváření obrazů lidského těla (nebo jeho částí) pro klinické účely (lékařské postupy usilující o odhalení, diagnostiku nebo vyšetření nemoci) nebo lékařské vědy (včetně studia normální anatomie a fyziologie).
Jako obor a v nejširším slova smyslu je součástí biologického zobrazování a zahrnuje radiologii (v širším slova smyslu), radiologické vědy, endoskopii, (lékařskou) termografii, lékařskou fotografii a mikroskopii (např. pro patologická vyšetření člověka).
Techniky měření a záznamu, které nejsou primárně určeny k vytváření obrazů, jako je elektroencefalografie (EEG) a magnetoencefalografie (MEG) a další, ale které produkují data, která jsou náchylná k tomu, aby byla reprezentována jako mapy (tj. obsahující poziční informace), lze považovat za formy lékařského zobrazování.
V klinickém kontextu je lékařské zobrazování obecně postaveno na roveň radiologii nebo „klinickému zobrazování“ a praktický lékař odpovědný za interpretaci (a někdy i získávání) snímků je radiolog. Diagnostická radiografie označuje technické aspekty lékařského zobrazování a zejména získávání lékařských snímků. Rentgenograf nebo radiologický technolog je obvykle odpovědný za získávání lékařských snímků diagnostické kvality, ačkoli některé radiologické zásahy provádějí radiologové.
Jako obor vědeckého zkoumání představuje lékařské zobrazování dílčí obor biomedicínského inženýrství, lékařské fyziky nebo medicíny v závislosti na kontextu: Výzkum a vývoj v oblasti přístrojové techniky, pořizování snímků (např. radiografie), modelování a kvantifikace jsou obvykle doménou biomedicínského inženýrství, lékařské fyziky a informatiky; Výzkum v oblasti aplikace a interpretace lékařských snímků je obvykle doménou radiologie a lékařské dílčí obor relevantní pro lékařský stav nebo oblast lékařské vědy (neurověda, kardiologie, psychiatrie, psychologie atd.), která je předmětem zkoumání. Mnoho technik vyvinutých pro lékařské zobrazování má také vědecké a průmyslové využití.
Lékařské zobrazování je často vnímáno jako označení souboru technik, které neinvazivně vytvářejí obrazy vnitřního aspektu těla. V tomto omezeném smyslu může být lékařské zobrazování vnímáno jako řešení matematických inverzních problémů. To znamená, že příčina (vlastnosti živé tkáně) je odvozena z efektu (pozorovaného signálu). V případě ultrasonografie se sonda skládá z ultrazvukových tlakových vln a ozvěny uvnitř tkáně ukazují vnitřní strukturu. V případě projekční radiografie je sondou rentgenové záření, které je absorbováno různou rychlostí v různých typech tkání, jako jsou kosti, svaly a tuk.
Elektronová mikroskopie se používá v anatomické patologii k identifikaci organel v buňkách. Její užitečnost byla výrazně snížena imunochemií, ale stále je nenahraditelná pro diagnostiku onemocnění ledvin, identifikaci syndromu nehybných řasinek a mnoho dalších úkolů
V lékařském zobrazování se používají dvě formy radiografických snímků; projekční radiografie a fluoroskopie, přičemž druhá z nich je užitečná pro intraoperační a katetrizační navádění. Tyto 2D techniky jsou stále široce využívány i přes využití 3D tomografie kvůli nízkým nákladům, vysokému rozlišení a v závislosti na aplikaci nižším dávkám záření. Tato zobrazovací modalita využívá široký paprsek rentgenových paprsků pro pořizování snímků a je první zobrazovací technikou dostupnou v moderní medicíně.
Magnetická rezonance (MRI)
MRI zobrazení mozku
Magnetický rezonanční zobrazovací přístroj (MRI scanner) používá silné magnety k polarizaci a excitaci vodíkových jader (jeden proton) ve vodních molekulách v lidské tkáni, čímž vytváří detekovatelný signál, který je prostorově zakódován a výsledkem jsou obrazy těla. Stručně řečeno, MRI zahrnuje použití tří druhů elektromagnetického pole: velmi silné (řádově jednotky tesly) statické magnetické pole k polarizaci vodíkových jader, nazývané statické pole; slabší časově proměnlivé (řádově 1 kHz) pro prostorové kódování, nazývané gradientní pole (pole) a slabé radiofrekvenční (RF) pole pro manipulaci s vodíkovými jádry za účelem vytvoření měřitelných signálů, shromážděných prostřednictvím RF antény.
Stejně jako CT, i MRI tradičně vytváří 2D obraz tenkého „plátku“ těla, a proto je považováno za tomografickou zobrazovací techniku. Moderní přístroje MRI jsou schopny vytvářet obrazy ve formě 3D bloků, což lze považovat za zobecnění jednoplátkového, tomografického pojetí. Na rozdíl od CT, MRI nezahrnuje použití ionizujícího záření, a proto není spojeno se stejnými zdravotními riziky; například nejsou známy žádné dlouhodobé účinky expozice silným statickým polím (to je předmětem určité debaty; viz „Bezpečnost“ v MRI), a proto neexistuje žádné omezení počtu snímků, kterým může být jednotlivec podroben, na rozdíl od rentgenu a CT. Existují však dobře identifikovaná zdravotní rizika spojená s ohřevem tkáně v důsledku expozice RF poli a přítomností implantovaných přístrojů v těle, jako jsou tvůrci tempa. Tato rizika jsou přísně kontrolována jako součást konstrukce přístroje a používaných skenovacích protokolů.
Vzhledem k tomu, že CT a MRI jsou citlivé na různé vlastnosti tkáně, vzhled snímků získaných oběma technikami se výrazně liší. Při CT musí být rentgenové záření blokováno nějakou formou husté tkáně, aby se vytvořil obraz, proto bude kvalita obrazu při pohledu na měkké tkáně špatná. Zatímco může být použito jakékoli jádro s čistým jaderným spinem, proton atomu vodíku zůstává nejrozšířenější, zejména v klinickém prostředí, protože je tak všudypřítomný a vrací mnoho signálu. Toto jádro, přítomné v molekulách vody, umožňuje vynikající kontrast měkkých tkání.
MRI neboli „NMR zobrazování“, jak bylo původně známo, se používá teprve od počátku 80. let. Účinky dlouhodobé nebo opakované expozice intenzivnímu statickému magnetickému poli nejsou známy.
Jaderná medicína vcelku zahrnuje jak diagnostiku, tak léčbu onemocnění pomocí nukleárních vlastností. Při zobrazování se energetické fotony vyzařované z radioaktivních jader používají pro posílení a zobrazení různých patologií.
Fotoakustické zobrazování je nedávno vyvinutá hybridní biomedicínská zobrazovací modalita založená na fotoakustickém efektu. Kombinuje výhody optického absorpčního kontrastu s ultrazvukovým prostorovým rozlišením pro hloubkové zobrazování v (optickém) difuzním nebo kvazidifuzním režimu. Nedávné studie ukázaly, že fotoakustické zobrazování lze použít in vivo pro monitorování angiogeneze nádorů, mapování okysličení krve, funkční zobrazování mozku a detekci kožního melanomu atd.
Vyžaduje hlavní článek
Digitální infračervená zobrazovací termografie je založena na principu, že metabolická aktivita a cévní oběh v předrakovinné tkáni i v okolí vyvíjejícího se karcinomu prsu je téměř vždy vyšší než v normální prsní tkáni. Rakovinné nádory vyžadují a stále zvyšují přísun živin, a proto zvyšují oběh do svých buněk tím, že drží otevřené existující cévy, otevírají nečinné cévy a vytvářejí nové (neoangiogeneze). Tento proces často vede ke zvýšení regionálních povrchových teplot prsu. Digitální infračervené zobrazování využívá extrémně citlivé lékařské infračervené kamery a sofistikované počítače k detekci, analýze a vytváření diagnostických snímků těchto teplotních rozdílů ve vysokém rozlišení. Vzhledem k citlivosti DII mohou být tyto teplotní rozdíly mezi prvními příznaky karcinomu prsu a/nebo předrakovinného stavu prsu.
Tomografie je metoda zobrazení jedné roviny nebo řezu objektu, jehož výsledkem je tomogram. Existuje několik forem tomografie:
Lékařská ultrasonografie využívá vysokofrekvenční širokopásmové zvukové vlny v rozsahu megahertzů, které jsou v různé míře odraženy tkání a vytvářejí (až 3D) snímky. To je běžně spojováno se zobrazováním plodu u těhotných žen. Využití ultrazvuku je však mnohem širší. Mezi další důležité využití patří zobrazování břišních orgánů, srdce, prsou, svalů, šlach, tepen a žil. I když může poskytovat méně anatomických detailů než techniky jako CT nebo MRI, má několik výhod, které ho činí ideálním v mnoha situacích, zejména to, že studuje funkci pohyblivých struktur v reálném čase, nevydává žádné ionizující záření a obsahuje skvrny, které mohou být použity v elastografii. Používání je velmi bezpečné a nezdá se, že by způsobovalo nějaké nežádoucí účinky, i když informace o tom nejsou dobře zdokumentovány. Je také relativně nenákladné a rychlé provedení. Ultrazvukové skenery mohou být odebrány kriticky nemocným pacientům na jednotkách intenzivní péče, aby se předešlo nebezpečí způsobenému při převozu pacienta na radiologické oddělení. Získaný pohyblivý obraz v reálném čase může být použit jako vodítko pro odvodnění a bioptické postupy. Dopplerovské schopnosti na moderních skenerech umožňují vyhodnocení průtoku krve v tepnách a žilách.
Tvorba trojrozměrných obrazů
V poslední době byly vyvinuty techniky, které umožňují CT, MRI a ultrazvukovému skenovacímu softwaru produkovat 3D snímky pro lékaře. Tradičně CT a MRI snímky produkovaly 2D statický výstup na film. Pro tvorbu 3D snímků je vytvořeno mnoho snímků, které pak počítače kombinují a vytvářejí 3D model, se kterým pak může manipulovat lékař. 3D ultrazvuky jsou vyráběny s použitím poněkud podobné techniky.
Některé z těchto technik jsou stále ve fázi výzkumu a dosud nejsou používány v klinických rutinách.
Neuroimaging byl také používán v experimentálních podmínkách k tomu, aby lidé (zejména zdravotně postižení) mohli ovládat vnější zařízení, které funguje jako rozhraní mozkového počítače.
SMPTE Medical Diagnostic Imaging Test Pattern
Jedná se o specializovanou oblast servisu a oprav zdravotnických přístrojů, která je oddělena od oblasti biomedicíny, i když nemocnice s vlastní servisní skupinou je může zařadit do oddělení biomedicíny.
Kdysi existovaly jen dva způsoby, jak získat výcvik pro tento obor. Jedním bylo naučit se ho v armádě a druhým byl výcvik na pracovišti (OJT) od výrobce. Od 80. let ale vzniklo několik nezávislých výcvikových středisek. Jedna taková škola je RSTI .
V této profesi existují různé způsoby zaměstnání. Práce pro oddělení terénních služeb výrobce (OEM), práce pro nemocnici (interní) a práce pro nezávislého (externího nebo nezávislého poskytovatele). Nejstabilnější pozice jsou u OEM nebo v nemocnici, protože můžete zůstat aktuální díky průběžnému školení a oba mají dobré pracovní vztahy.
Nezávislý je typicky někdo, kdo odešel od OEM a začal podnikat v oblasti služeb. Zůstávat aktuální jako nezávislý může být obtížné a nákladné, protože OEM se obvykle zdráhá poskytovat školení. Jsou však k dispozici i jiná školicí zařízení než OEM, například výše zmíněná RSTI. Konkurence v oblasti služeb může být agresivní, když OEM dává nemocnicím nebo klinikám snížení kupní ceny zařízení, pokud si zachovají nějakou formu OEM služby.
Nezávislí mohou také prodávat a instalovat renovovaná zařízení, nebo zařízení odinstalovat. Budou opravovat, kalibrovat a provádět preventivní údržbu. Protože mnoho úkolů spojených se zobrazovací službou vyžaduje drahé, specializované vybavení, může existovat finanční limit pro nezávislé. Typickým běžně používaným vybavením je skladovací osciloskop a multimetr (v případě servisu starých vakuových zařízení by byl VOM užitečný). Další vybavení: Keithleyho dozimetr, mAs metr, Biddleův kontaktní tachometr, šablona světla k záření atd.
Stejně jako akademický svobodný software: