stringtranslate.com

Медицинская визуализация

Медицинская визуализация — это метод и процесс визуализации внутренней части тела для клинического анализа и медицинского вмешательства, а также визуального представления функции некоторых органов или тканей ( физиология ). Медицинская визуализация стремится выявить внутренние структуры, скрытые кожей и костями, а также диагностировать и лечить заболевания . Медицинская визуализация также создает базу данных нормальной анатомии и физиологии , чтобы сделать возможным выявление отклонений. Хотя визуализация удаленных органов и тканей может выполняться по медицинским показаниям, такие процедуры обычно считаются частью патологии , а не медицинской визуализации. [ необходима цитата ]

Методы измерения и записи, которые изначально не предназначены для получения изображений , такие как электроэнцефалография (ЭЭГ), магнитоэнцефалография (МЭГ), электрокардиография (ЭКГ) и другие, представляют собой другие технологии, которые производят данные, поддающиеся представлению в виде графика параметров в зависимости от времени или карт , содержащих данные о местах измерения. В ограниченном сравнении эти технологии можно считать формами медицинской визуализации в другой дисциплине медицинского приборостроения .

По состоянию на 2010 год во всем мире было проведено 5 миллиардов исследований медицинской визуализации. [1] Радиационное воздействие от медицинской визуализации в 2006 году составило около 50% от общего воздействия ионизирующего излучения в Соединенных Штатах. [2] Медицинское оборудование для визуализации производится с использованием технологий полупроводниковой промышленности , включая интегральные микросхемы КМОП , силовые полупроводниковые приборы , датчики, такие как датчики изображения (в частности, датчики КМОП ) и биосенсоры , а также процессоры, такие как микроконтроллеры , микропроцессоры , цифровые сигнальные процессоры , медиапроцессоры и устройства на кристалле . По состоянию на 2015 год ежегодные поставки чипов медицинской визуализации составляют 46 миллионов единиц и 1,1 миллиарда долларов . [3] 

Термин « неинвазивный » используется для обозначения процедуры, при которой в тело пациента не вводится ни один инструмент, что характерно для большинства используемых методов визуализации.

Типы

Рентгенограмма запястья и кисти

В клиническом контексте «невидимая световая» медицинская визуализация обычно приравнивается к радиологии или «клинической визуализации». «Видимая световая» медицинская визуализация включает цифровое видео или неподвижные изображения, которые можно увидеть без специального оборудования. Дерматология и уход за ранами — это две модальности, которые используют видимую световую визуализацию. Интерпретация медицинских изображений обычно выполняется врачом, специализирующимся на радиологии, известным как рентгенолог ; однако это может быть сделано любым медицинским работником, который обучен и сертифицирован в области радиологической клинической оценки. Все чаще интерпретацией занимаются неврачи, например, рентгенологи часто обучаются интерпретации в рамках расширенной практики. Диагностическая рентгенография обозначает технические аспекты медицинской визуализации и, в частности, получение медицинских изображений. Рентгенолог (также известный как радиологический технолог) обычно отвечает за получение медицинских изображений диагностического качества; хотя другие специалисты могут обучаться в этой области, в частности, некоторые радиологические вмешательства, выполняемые рентгенологами, выполняются без рентгенолога. [ необходима цитата ]

Как область научных исследований, медицинская визуализация представляет собой субдисциплину биомедицинской инженерии , медицинской физики или медицины в зависимости от контекста: Исследования и разработки в области приборостроения, получения изображений (например, рентгенография), моделирования и количественной оценки обычно являются прерогативой биомедицинской инженерии, медицинской физики и компьютерных наук ; Исследования в области применения и интерпретации медицинских изображений обычно являются прерогативой радиологии и медицинской субдисциплины, относящейся к медицинскому состоянию или области медицинской науки ( нейробиология , кардиология , психиатрия , психология и т. д.), находящейся под исследованием. Многие из методов, разработанных для медицинской визуализации, также имеют научное и промышленное применение. [4]

Рентгенография

В медицинской визуализации используются две формы рентгенографических изображений. Проекционная рентгенография и флюороскопия, причем последняя полезна для катетерного наведения. Эти 2D-методы по-прежнему широко используются, несмотря на прогресс 3D-томографии из-за низкой стоимости, высокого разрешения и, в зависимости от применения, более низких доз облучения при 2D-методе. Этот метод визуализации использует широкий пучок рентгеновских лучей для получения изображения и является первым методом визуализации, доступным в современной медицине.

Магнитно-резонансная томография

Один кадр МРТ-сканирования головы, показывающий глаза и мозг

Магнитно-резонансный томограф ( МРТ-сканер ), или сканер «ядерно-магнитно-резонансной ( ЯМР ) томографии», как его изначально называли, использует мощные магниты для поляризации и возбуждения ядер водорода (т. е. отдельных протонов ) молекул воды в тканях человека, создавая обнаруживаемый сигнал, который пространственно кодируется, что приводит к получению изображений тела. [5] Аппарат МРТ 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, заставляя их направление относительно первичного магнитного поля изменяться. Когда РЧ-импульс выключается, протоны «расслабляются» и возвращаются в положение, соответствующее первичному магниту, и в процессе излучают радиоволны. Это радиочастотное излучение от атомов водорода в воде — то, что обнаруживается и восстанавливается в изображение. Резонансная частота вращающегося магнитного диполя (одним из примеров которого являются протоны) называется частотой Лармора и определяется силой основного магнитного поля и химической средой интересующих ядер. МРТ использует три электромагнитных поля : очень сильное (обычно от 1,5 до 3 тесла ) статическое магнитное поле для поляризации ядер водорода, называемое первичным полем; градиентные поля, которые можно изменять для изменения в пространстве и времени (порядка 1 кГц) для пространственного кодирования, часто просто называемые градиентами; и пространственно однородное радиочастотное (РЧ) поле для манипулирования ядрами водорода с целью получения измеримых сигналов, собираемых через РЧ антенну . [ необходима цитата ]

Как и КТ , МРТ традиционно создает двухмерное изображение тонкого «среза» тела и поэтому считается методом томографической визуализации. Современные приборы МРТ способны создавать изображения в виде 3D-блоков, что можно считать обобщением концепции однослойной томографии. В отличие от КТ, МРТ не предполагает использования ионизирующего излучения и, следовательно, не связана с теми же опасностями для здоровья. Например, поскольку МРТ используется только с начала 1980-х годов, не известны долгосрочные эффекты воздействия сильных статических полей (это является предметом некоторых дискуссий; см. «Безопасность» в МРТ ), и поэтому нет ограничений на количество сканирований, которым может быть подвергнут человек, в отличие от рентгена и КТ . Однако существуют хорошо известные риски для здоровья, связанные с нагреванием тканей от воздействия радиочастотного поля и наличием имплантированных устройств в организме, таких как кардиостимуляторы. Эти риски строго контролируются в рамках конструкции прибора и используемых протоколов сканирования. [ необходима цитата ]

Поскольку КТ и МРТ чувствительны к разным свойствам тканей, внешний вид изображений, полученных с помощью этих двух методов, заметно отличается. При КТ рентгеновские лучи должны быть заблокированы какой-либо формой плотной ткани, чтобы создать изображение, поэтому качество изображения при просмотре мягких тканей будет плохим. В МРТ, хотя может быть использовано любое ядро ​​с чистым ядерным спином, протон атома водорода остается наиболее широко используемым, особенно в клинических условиях, поскольку он настолько вездесущ и возвращает большой сигнал. Это ядро, присутствующее в молекулах воды, обеспечивает превосходный контраст мягких тканей, достигаемый с помощью МРТ. [6] [ необходима цитата ]

Для специфической диагностической визуализации МРТ (многопараметрическая МРТ или мпМРТ) можно использовать ряд различных импульсных последовательностей. Можно дифференцировать характеристики тканей, комбинируя две или более из следующих последовательностей визуализации, в зависимости от искомой информации: T1-взвешенная (T1-МРТ), T2-взвешенная (T2-МРТ), диффузионно-взвешенная визуализация (DWI-МРТ), динамическое контрастное усиление (DCE-МРТ) и спектроскопия (MRI-S). Например, визуализация опухолей предстательной железы лучше выполняется с использованием T2-МРТ и DWI-МРТ, чем только T2-взвешенная визуализация. [7] Количество применений мпМРТ для обнаружения заболеваний в различных органах продолжает расти, включая исследования печени , опухолей молочной железы , опухолей поджелудочной железы и оценку воздействия агентов, разрушающих сосуды, на раковые опухоли. [8] [9] [10]

Ядерная медицина

Ядерная медицина охватывает как диагностическую визуализацию, так и лечение заболеваний, и может также называться молекулярной медициной или молекулярной визуализацией и терапией. [11] Ядерная медицина использует определенные свойства изотопов и энергетических частиц, испускаемых радиоактивным материалом, для диагностики или лечения различных патологий. В отличие от типичной концепции анатомической радиологии, ядерная медицина позволяет оценивать физиологию. Этот основанный на функциях подход к медицинской оценке имеет полезные приложения в большинстве узких специальностей, особенно 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. Относительно короткоживущий изотоп , такой как 99m Tc, вводится пациенту. Изотопы часто преимущественно поглощаются биологически активной тканью в организме и могут использоваться для выявления опухолей или точек перелома в костях. Изображения получаются после того, как коллимированные фотоны обнаруживаются кристаллом, который испускает световой сигнал, который, в свою очередь, усиливается и преобразуется в данные подсчета.

Фидуциарные маркеры используются в широком спектре приложений медицинской визуализации. Изображения одного и того же субъекта, полученные с помощью двух разных систем визуализации, могут быть коррелированы (называется регистрацией изображений) путем размещения фидуциарного маркера в области, полученной с помощью обеих систем визуализации. В этом случае необходимо использовать маркер, который виден на изображениях, полученных с помощью обеих модальностей визуализации. С помощью этого метода функциональная информация от SPECT или позитронно-эмиссионной томографии может быть связана с анатомической информацией, полученной с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ). [14] Аналогичным образом, фидуциарные точки, установленные во время МРТ, могут быть соотнесены с изображениями мозга, полученными с помощью магнитоэнцефалографии, для локализации источника мозговой активности.

УЗИ

Ультразвуковое изображение печени, желчного пузыря и общего желчного протока.

Медицинский ультразвук использует высокочастотные широкополосные звуковые волны в диапазоне мегагерц , которые отражаются тканями в разной степени для получения изображений (вплоть до 3D). Это обычно связано с визуализацией плода у беременных женщин. Однако применение ультразвука гораздо шире. Другие важные применения включают визуализацию органов брюшной полости, сердца, груди, мышц, сухожилий, артерий и вен. Хотя он может обеспечивать меньше анатомических деталей, чем такие методы, как КТ или МРТ, он имеет несколько преимуществ, которые делают его идеальным во многих ситуациях, в частности, он изучает функцию движущихся структур в реальном времени, не испускает ионизирующего излучения и содержит спекл , который может использоваться в эластографии . Ультразвук также используется как популярный исследовательский инструмент для сбора необработанных данных, которые могут быть предоставлены через интерфейс ультразвукового исследования , с целью характеристики тканей и внедрения новых методов обработки изображений. Концепции ультразвука отличаются от других методов медицинской визуализации тем, что он работает путем передачи и приема звуковых волн. Высокочастотные звуковые волны посылаются в ткань и в зависимости от состава различных тканей; сигнал будет ослабляться и возвращаться через отдельные интервалы. Путь отраженных звуковых волн в многослойной структуре может быть определен входным акустическим импедансом (ультразвуковая звуковая волна) и коэффициентами отражения и передачи соответствующих структур. [13] Он очень безопасен в использовании и, по-видимому, не вызывает никаких побочных эффектов. Он также относительно недорог и быстр в выполнении. Ультразвуковые сканеры можно брать к тяжелобольным пациентам в отделениях интенсивной терапии, избегая опасности, возникающей при перемещении пациента в отделение радиологии. Полученное движущееся изображение в реальном времени можно использовать для руководства процедурами дренажа и биопсии. Возможности допплера на современных сканерах позволяют оценивать кровоток в артериях и венах.

Эластография

Трехмерное тактильное изображение (С) составлено из двухмерных карт давления (Б), записанных в процессе исследования тканевого фантома (А).

Эластография — относительно новый метод визуализации, отображающий упругие свойства мягких тканей. Этот метод появился в последние два десятилетия. Эластография полезна в медицинской диагностике, поскольку эластичность позволяет отличать здоровую ткань от нездоровой для определенных органов/новообразования. Например, раковые опухоли часто будут тверже, чем окружающая ткань, а больная печень жестче, чем здоровая. [15] [16] [17] [18] Существует несколько методов эластографии, основанных на использовании ультразвука, магнитно-резонансной томографии и тактильной визуализации. Широкое клиническое использование ультразвуковой эластографии является результатом внедрения технологии в клинические ультразвуковые аппараты. Основные направления ультразвуковой эластографии включают квазистатическую эластографию/деформационную визуализацию, визуализацию упругости сдвиговой волны (SWEI), визуализацию акустического радиационного импульса (ARFI), сверхзвуковую сдвиговую визуализацию (SSI) и транзиторную эластографию. [16] В последнее десятилетие наблюдается устойчивый рост активности в области эластографии, демонстрирующий успешное применение технологии в различных областях медицинской диагностики и мониторинга лечения.

Фотоакустическая визуализация

Фотоакустическая визуализация — это недавно разработанная гибридная биомедицинская модальность визуализации, основанная на фотоакустическом эффекте. Она сочетает преимущества оптического контраста поглощения с ультразвуковым пространственным разрешением для глубокой визуализации в (оптическом) диффузионном или квазидиффузионном режиме. Недавние исследования показали, что фотоакустическая визуализация может использоваться in vivo для мониторинга ангиогенеза опухолей, картирования оксигенации крови, функциональной визуализации мозга, обнаружения меланомы кожи и т. д.

Томография

Основной принцип томографии : наложение свободных томографических сечений S 1 и S 2 по сравнению с (не томографическим) проецируемым изображением P

Томография — это получение изображений по сечениям или секциям. Основными такими методами в медицинской визуализации являются:

Эхокардиография

Когда ультразвук используется для визуализации сердца, его называют эхокардиограммой . Эхокардиография позволяет увидеть подробные структуры сердца, включая размер камер, функцию сердца, клапаны сердца, а также перикард (сумку вокруг сердца). Эхокардиография использует 2D, 3D и допплеровскую визуализацию для создания изображений сердца и визуализации потока крови через каждый из четырех сердечных клапанов. Эхокардиография широко используется у множества пациентов, начиная от тех, кто испытывает симптомы, такие как одышка или боль в груди, до тех, кто проходит лечение рака. Было доказано, что трансторакальное ультразвуковое исследование безопасно для пациентов всех возрастов, от младенцев до пожилых людей, без риска вредных побочных эффектов или радиации, что отличает его от других методов визуализации. Эхокардиография является одним из наиболее часто используемых методов визуализации в мире благодаря своей портативности и использованию в различных приложениях. В экстренных ситуациях эхокардиография является быстрым, легкодоступным методом, который можно проводить у постели больного, что делает ее предпочтительным методом для многих врачей.

Функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия

FNIR — это относительно новый неинвазивный метод визуализации. NIRS (ближняя инфракрасная спектроскопия) используется для функциональной нейровизуализации и широко принята в качестве метода визуализации мозга . [19]

Магнитно-порошковая томография

Используя суперпарамагнитные наночастицы оксида железа , магнитно-частичная визуализация ( MPI ) является развивающейся диагностической техникой визуализации, используемой для отслеживания суперпарамагнитных наночастиц оксида железа . Основным преимуществом является высокая чувствительность и специфичность , а также отсутствие снижения сигнала с глубиной ткани. MPI используется в медицинских исследованиях для визуализации сердечно-сосудистой деятельности, нейроперфузии и отслеживания клеток.

Во время беременности

КТ-сканирование ( в данном случае объемная визуализация ) дает дозу облучения развивающемуся плоду.

Медицинская визуализация может быть показана во время беременности из-за осложнений беременности , ранее существовавшего заболевания или приобретенного заболевания во время беременности или обычного дородового ухода . Магнитно-резонансная томография (МРТ) без контрастных веществ МРТ , а также акушерское ультразвуковое исследование не связаны с каким-либо риском для матери или плода и являются методами визуализации выбора для беременных женщин. [20] Проекционная рентгенография , КТ и визуализация ядерной медицины приводят к некоторой степени воздействия ионизирующего излучения , но имеют, за некоторыми исключениями, гораздо более низкие поглощенные дозы, чем те, которые связаны с повреждением плода. [20] При более высоких дозах эффекты могут включать выкидыш , врожденные дефекты и умственную отсталость . [20]

Максимальное использование процедуры визуализации

Объем данных, полученных за один сеанс МРТ или КТ, очень обширен. Некоторые из данных, которые отбрасывают рентгенологи, могут сэкономить время и деньги пациентов, одновременно снижая их воздействие радиации и риск осложнений от инвазивных процедур. [21] Другой подход к повышению эффективности процедур основан на использовании дополнительных ограничений, например, в некоторых медицинских методах визуализации можно повысить эффективность сбора данных, принимая во внимание тот факт, что реконструированная плотность положительна. [22] [23]

Создание трехмерных изображений

Методы объемной визуализации были разработаны, чтобы позволить программному обеспечению для КТ, МРТ и ультразвукового сканирования создавать 3D-изображения для врача. [24] Традиционно КТ и МРТ-сканирование производили 2D-статичный вывод на пленку. Для создания 3D-изображений делается много сканирований, которые затем объединяются компьютерами для создания 3D-модели, которой затем может манипулировать врач. 3D-ультразвуки производятся с использованием несколько похожей техники. При диагностике заболеваний внутренних органов брюшной полости ультразвук особенно чувствителен к визуализации желчных путей, мочевыводящих путей и женских репродуктивных органов (яичников, фаллопиевых труб). Например, диагностика желчных камней путем расширения общего желчного протока и камня в общем желчном протоке. Благодаря возможности визуализировать важные структуры в мельчайших подробностях методы 3D-визуализации являются ценным ресурсом для диагностики и хирургического лечения многих патологий. Это был ключевой ресурс для знаменитой, но в конечном итоге безуспешной попытки сингапурских хирургов разделить иранских близнецов Ладана и Лалеха Биджани в 2003 году. 3D-оборудование ранее использовалось для аналогичных операций с большим успехом.

Другие предложенные или разработанные методы включают:

Некоторые из этих методов [ необходим пример ] все еще находятся на стадии исследования и пока не используются в клинической практике.

Недиагностическая визуализация

Нейровизуализация также использовалась в экспериментальных условиях, чтобы позволить людям (особенно инвалидам) управлять внешними устройствами, выступающими в качестве интерфейса «мозг-компьютер» .

Многие приложения программного обеспечения для медицинской визуализации используются для недиагностической визуализации, в частности потому, что они не имеют одобрения FDA [25] и не разрешены к использованию в клинических исследованиях для диагностики пациентов. [26] Обратите внимание, что многие клинические исследования в любом случае не предназначены для диагностики пациентов. [27]

Архивирование и запись

Используется в основном в ультразвуковой визуализации, захват изображения, полученного с помощью медицинского устройства визуализации, требуется для архивирования и телемедицинских приложений. В большинстве сценариев используется фрейм-граббер для захвата видеосигнала с медицинского устройства и передачи его на компьютер для дальнейшей обработки и операций. [28]

DICOM

Стандарт Digital Imaging and Communication in Medicine (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), ультразвук и лучевая терапия. [29]

Сжатие медицинских изображений

Медицинские методы визуализации производят очень большие объемы данных, особенно с помощью КТ, МРТ и ПЭТ. В результате хранение и передача электронных данных изображений невозможны без использования сжатия. [30] [31] Сжатие изображений JPEG 2000 используется стандартом DICOM для хранения и передачи медицинских изображений. Стоимость и осуществимость доступа к большим наборам данных изображений через низкие или различные полосы пропускания дополнительно решаются с помощью другого стандарта DICOM, называемого JPIP , для обеспечения эффективной потоковой передачи сжатых данных изображений JPEG 2000 .

Медицинская визуализация в облаке

Растет тенденция к переходу от локальных PACS к облачным PACS. В недавней статье Applied Radiology говорится: «Поскольку сфера цифровой визуализации охватывает все медицинское предприятие, быстрый переход от терабайтов к петабайтам данных поставил рентгенологию на грань информационной перегрузки . Облачные вычисления предлагают отделению визуализации будущего инструменты для гораздо более разумного управления данными». [32]

Использование в фармацевтических клинических испытаниях

Медицинская визуализация стала основным инструментом клинических испытаний, поскольку она позволяет быстро ставить диагноз с помощью визуализации и количественной оценки.

Типичное клиническое исследование проходит через несколько фаз и может занять до восьми лет. Клинические конечные точки или результаты используются для определения того, является ли терапия безопасной и эффективной. Как только пациент достигает конечной точки, он или она, как правило, исключается из дальнейшего экспериментального взаимодействия. Исследования, которые полагаются исключительно на клинические конечные точки , очень дороги, поскольку они имеют большую продолжительность и, как правило, требуют большого количества пациентов.

В отличие от клинических конечных точек, суррогатные конечные точки , как было показано, сокращают время, необходимое для подтверждения того, имеет ли препарат клинические преимущества. Визуализационные биомаркеры (характеристика, которая объективно измеряется с помощью метода визуализации, который используется в качестве индикатора фармакологического ответа на терапию) и суррогатные конечные точки, как было показано, облегчают использование небольших групп, получая быстрые результаты с хорошей статистической мощностью. [33]

Визуализация способна выявить едва заметные изменения, указывающие на прогресс терапии, которые могут быть упущены из-за более субъективных, традиционных подходов. Статистическое смещение уменьшается, поскольку результаты оцениваются без прямого контакта с пациентом.

Методы визуализации, такие как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ), обычно используются в областях онкологии и неврологии. [34] [35] [36] [37] Например, измерение сокращения опухоли является широко используемой суррогатной конечной точкой при оценке ответа солидной опухоли. Это позволяет быстрее и объективнее оценить эффекты противораковых препаратов. При болезни Альцгеймера МРТ- сканирование всего мозга может точно оценить скорость атрофии гиппокампа, [38] [39] в то время как ПЭТ-сканирование может измерить метаболическую активность мозга, измеряя региональный метаболизм глюкозы, [33] и бета-амилоидные бляшки с использованием таких индикаторов, как питтсбургское соединение B (PiB). Исторически количественная медицинская визуализация меньше использовалась в других областях разработки лекарств , хотя интерес к ней растет. [40]

Исследование на основе визуализации обычно состоит из трех компонентов:

  1. Реалистичный протокол визуализации. Протокол представляет собой схему, которая стандартизирует (насколько это практически возможно) способ получения изображений с использованием различных модальностей ( ПЭТ , ОФЭКТ , КТ , МРТ ). Он охватывает особенности хранения, обработки и оценки изображений.
  2. Центр визуализации, который отвечает за сбор изображений, выполняет контроль качества и предоставляет инструменты для хранения, распространения и анализа данных. Важно, чтобы изображения, полученные в разные моменты времени, отображались в стандартизированном формате для поддержания надежности оценки. Некоторые специализированные организации по контрактным исследованиям в области визуализации предоставляют комплексные услуги медицинской визуализации, от разработки протокола и управления сайтом до обеспечения качества данных и анализа изображений.
  3. Клинические центры, которые набирают пациентов для создания изображений, которые затем отправляются в центр визуализации.

Риски и вопросы безопасности

Медицинская визуализация может нанести вред пациенту и поставщику медицинских услуг из-за воздействия ионизирующего излучения , йодированного контраста , магнитных полей и других опасностей. [41]

Свинец является основным материалом, используемым для защиты от рассеянного рентгеновского излучения.

В магнитно-резонансной томографии используется экранирование от радиочастот МРТ, а также магнитное экранирование для предотвращения внешних помех качеству изображения. [42]

Защита конфиденциальности

Медицинская визуализация, как правило, подпадает под действие законов о врачебной конфиденциальности . Например, в Соединенных Штатах Закон о переносимости и подотчетности медицинского страхования (HIPAA) устанавливает ограничения для поставщиков медицинских услуг на использование защищенной медицинской информации , которая представляет собой любую индивидуально идентифицируемую информацию, касающуюся прошлого, настоящего или будущего физического или психического здоровья любого человека. [43] Хотя по этому вопросу не было принято окончательного юридического решения, по крайней мере одно исследование показало, что медицинская визуализация может содержать биометрическую информацию, которая может однозначно идентифицировать человека, и поэтому может квалифицироваться как PHI. [44]

Этические принципы Генерального медицинского совета Великобритании указывают, что Совет не требует согласия перед вторичным использованием рентгеновских снимков. [45]

Промышленность

Организации, работающие в отрасли медицинской визуализации, включают производителей оборудования для визуализации, отдельно стоящие рентгенологические учреждения и больницы.

Мировой рынок произведенных устройств оценивался в 5 миллиардов долларов в 2018 году. [46] [47] Известными производителями по состоянию на 2012 год были Fujifilm , GE HealthCare , Siemens Healthineers , Philips , Shimadzu , Toshiba , Carestream Health , Hitachi , Hologic и Esaote . [48] В 2016 году обрабатывающая промышленность характеризовалась как олигополистическая и зрелая; новыми участниками были Samsung и Neusoft Medical . [49]

В Соединенных Штатах, по оценкам на 2015 год, объем американского рынка сканирующих изображений составил около 100 млрд долларов США, при этом 60% приходится на больницы и 40% — на отдельные клиники, такие как сеть RadNet . [50]

Авторские права

Соединенные Штаты

Согласно главе 300 Сборника правил Бюро по авторским правам США , «Бюро не будет регистрировать работы, созданные машиной или просто механическим процессом, который работает случайным образом или автоматически без какого-либо творческого вклада или вмешательства со стороны автора-человека», включая «медицинские изображения, созданные с помощью рентгеновских лучей, ультразвука, магнитно-резонансной томографии или другого диагностического оборудования». [51] Эта позиция отличается от широкой защиты авторских прав, предоставляемой фотографиям. Хотя Сборник правил по авторским правам является статутным толкованием агентства и не имеет юридической силы, суды, скорее всего, будут относиться к нему с уважением, если сочтут его разумным. [52] Тем не менее, в США нет федерального прецедентного права, напрямую рассматривающего вопрос о возможности защиты авторских прав на рентгеновские изображения.

Производные

В производной медицинской информации, созданной в США, добавленные аннотации и пояснения могут охраняться авторским правом, но само медицинское изображение остается общественным достоянием.

Подробное определение термина « производное произведение» дано в Законе США об авторском праве в статье 101 раздела 17 Свода законов США  :

«Производное произведение» — это произведение, основанное на одном или нескольких ранее существовавших произведениях, например, перевод... [примечание 1] художественная репродукция, сокращение, сжатие или любая другая форма, в которой произведение может быть переработано, преобразовано или адаптировано. Произведение, состоящее из редакционных правок, аннотаций, уточнений или других модификаций, которые в целом представляют собой оригинальное авторское произведение, является «производным произведением».

17 USC  § 103(b) предусматривает:

Авторское право на компиляцию или производное произведение распространяется только на материал, предоставленный автором такого произведения, в отличие от ранее существовавшего материала, использованного в произведении, и не подразумевает никаких исключительных прав на ранее существовавший материал. Авторское право на такое произведение не зависит от, не влияет и не расширяет объем, продолжительность, право собственности или существование любой защиты авторских прав на ранее существовавший материал.

Германия

В Германии рентгеновские снимки , а также снимки МРТ , медицинского УЗИ , ПЭТ и сцинтиграфии защищены смежными правами (подобными авторскому праву) или смежными правами . [53] Эта защита не требует творчества (как это было бы необходимо для обычной защиты авторских прав) и действует только в течение 50 лет после создания изображения, если оно не опубликовано в течение 50 лет, или в течение 50 лет после первой законной публикации. [54] Буква закона предоставляет это право «Lichtbildner», [55] т. е. человеку, создавшему изображение. В литературе, по-видимому, единогласно считают врача, дантиста или ветеринара правообладателем, что может быть следствием того обстоятельства, что в Германии многие рентгеновские снимки выполняются в амбулаторных условиях.

Великобритания

Медицинские изображения, созданные в Соединенном Королевстве, обычно защищены авторским правом из-за «высокого уровня мастерства, труда и суждения, необходимых для создания качественного рентгеновского снимка, особенно для демонстрации контраста между костями и различными мягкими тканями». [56] Общество рентгенологов полагает, что это авторское право принадлежит работодателю (если только рентгенолог не работает на себя — хотя даже в этом случае их контракт может потребовать от них передать право собственности больнице). Этот владелец авторских прав может предоставить определенные разрешения кому угодно, не отказываясь от своего права собственности на авторские права. Таким образом, больнице и ее сотрудникам будет предоставлено разрешение использовать такие рентгенографические изображения для различных целей, которые им требуются для оказания медицинской помощи. Врачам, работающим в больнице, в их контрактах будет предоставлено право публиковать информацию о пациентах в журнальных статьях или книгах, которые они пишут (при условии, что они будут анонимны). Пациентам также может быть предоставлено разрешение «делать то, что им нравится» со своими собственными изображениями.

Швеция

В шведском законе о киберпространстве говорится: «Фотографии могут быть защищены как фотографические работы или как фотографические изображения. Первое требует более высокого уровня оригинальности; второе защищает все типы фотографий, в том числе сделанные любителями или в рамках медицины или науки. Защита требует использования какой-либо фотографической техники, которая включает цифровые камеры, а также голограммы, созданные с помощью лазерной техники. Разница между двумя типами работ заключается в сроке защиты, который составляет семьдесят лет после смерти автора фотографического произведения по сравнению с пятьюдесятью годами с года, в котором была сделана фотографическая фотография». [57]

Медицинская визуализация, возможно, может быть включена в сферу «фотографии», подобно заявлению США о том, что «снимки МРТ, КТ и тому подобное аналогичны фотографии». [58]

Смотрите также

Пояснительные записки

  1. ^ музыкальная аранжировка, инсценировка, беллетризация, экранизация, звукозапись

Ссылки

  1. ^ Roobottom CA, Mitchell G, Morgan-Hughes G (ноябрь 2010 г.). «Стратегии снижения радиации при компьютерной томографической ангиографии сердца». Клиническая радиология . 65 (11): 859–67. doi : 10.1016/j.crad.2010.04.021 . PMID  20933639.
  2. ^ "Medical Radiation Exposure of the US Population Greatly Increased Since The Early 1980s" (пресс-релиз). Национальный совет по радиационной защите и измерениям. 5 марта 2009 г. Получено 9 мая 2019 г.
  3. ^ "Объем мирового производства чипов для медицинской визуализации резко возрастет в течение следующих пяти лет". Silicon Semiconductor . 8 сентября 2016 г. Получено 25 октября 2019 г.
  4. ^ Джеймс AP, Дасарати BV (2014). «Слияние медицинских изображений: обзор современного состояния». Information Fusion . 19 : 4–19. arXiv : 1401.0166 . doi : 10.1016/j.inffus.2013.12.002. S2CID  15315731.
  5. ^ Brown RW, Cheng YC, Haacke EM, Thompson MR, Venkatesan R (2 мая 2014 г.). Магнитно-резонансная томография: физические принципы и последовательность проектирования. Wiley. ISBN 978-1-118-63397-7.
  6. ^ "SpinTech MRI объявляет о получении разрешения FDA 510(k) и доступности STAGE 2.0 с функцией подавления шума CROWN для более быстрого сканирования мозга и большей четкости изображений". PRWeb . Получено 06.01.2023 .
  7. ^ Sperling, MD, D. «Сочетание параметров МРТ лучше, чем только взвешивание T2». sperlingprostatecenter.com . Sperling Prostate Center . Получено 31 марта 2016 г. .
  8. ^ Banerjee R, Pavlides M, Tunnicliffe EM, Piechnik SK, Sarania N, Philips R, Collier JD, Booth JC, Schneider JE, Wang LM, Delaney DW, Fleming KA, Robson MD, Barnes E, Neubauer S (январь 2014 г.). «Многопараметрический магнитный резонанс для неинвазивной диагностики заболеваний печени». Журнал гепатологии . 60 (1): 69–77. doi :10.1016/j.jhep.2013.09.002. PMC 3865797. PMID  24036007 . 
  9. ^ Rahbar H, Partridge SC (февраль 2016 г.). «Мультипараметрическая магнитно-резонансная томография рака молочной железы». Клиники магнитно-резонансной томографии Северной Америки . 24 (1): 223–238. doi :10.1016/j.mric.2015.08.012. PMC 4672390. PMID  26613883 . 
  10. ^ Скиалпи М., Реджинелли А., Д'Андреа А., Граванте С., Фальконе Дж., Баккари П., Манганаро Л., Палумбо Б., Каппабьянка С. (апрель 2016 г.). «Визуализация опухолей поджелудочной железы: обновленная информация» (PDF) . Международный журнал хирургии . 28 (Приложение 1): С142-55. дои : 10.1016/j.ijsu.2015.12.053 . hdl : 11573/908479. ПМИД  26777740.
  11. ^ "Общество ядерной медицины и молекулярной визуализации (SNMMI)". Snm.org. Архивировано из оригинала 2013-08-14 . Получено 2013-08-16 .
  12. ^ "сцинтиграфия – определение сцинтиграфии в Медицинском словаре". Medical-dictionary.thefreedictionary.com . Получено 2013-08-16 .
  13. ^ abc Dhawan, Atam P. (2003). Анализ медицинских изображений . Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-45131-0.[ нужна страница ]
  14. ^ Erickson BJ, Jack CR (май 1993). «Корреляция данных однофотонной эмиссионной КТ с данными МРТ-изображения с использованием доверительных маркеров». AJNR. Американский журнал нейрорадиологии . 14 (3): 713–20. PMC 8333382. PMID  8517364 . 
  15. ^ Уэллс П. Н., Лян HD (ноябрь 2011 г.). «Медицинский ультразвук: визуализация деформации и эластичности мягких тканей». Журнал Королевского общества, Интерфейс . 8 (64): 1521–49. doi :10.1098/rsif.2011.0054. PMC 3177611. PMID  21680780 . 
  16. ^ ab Sarvazyan A, Hall TJ, Urban MW, Fatemi M, Aglyamov SR, Garra BS (ноябрь 2011 г.). «Обзор эластографии – развивающейся отрасли медицинской визуализации». Current Medical Imaging Reviews . 7 (4): 255–282. doi :10.2174/157340511798038684. PMC 3269947 . PMID  22308105. 
  17. ^ Ophir J, Céspedes I, Ponnekanti H, Yazdi Y, Li X (апрель 1991 г.). «Эластография: количественный метод визуализации эластичности биологических тканей». Ultrasonic Imaging . 13 (2): 111–34. doi :10.1016/0161-7346(91)90079-W. PMID  1858217.
  18. ^ Паркер К. Дж., Дойли М. М., Рубенс Д. Дж. (2011). «Визуализация упругих свойств ткани: перспектива 20 лет». Физика в медицине и биологии . 56 (2): R1–R29. Bibcode : 2012PMB....57.5359P. doi : 10.1088/0031-9155/57/16/5359 . PMID  21119234.
  19. ^ Виллрингер А., Чанс Б. (октябрь 1997 г.). «Неинвазивная оптическая спектроскопия и визуализация функций человеческого мозга». Trends in Neurosciences . 20 (10): 435–42. doi : 10.1016/s0166-2236(97)01132-6 . PMID  9347608. S2CID  18077839.
  20. ^ abc «Руководство по диагностической визуализации во время беременности и лактации». Американский конгресс акушеров и гинекологов .Февраль 2016 г.
  21. ^ Фрайхерр Г. Не тратьте впустую, не желайте: извлечение максимальной пользы из процедур визуализации. Архивировано 2 апреля 2012 г. в Wayback Machine . Диагностическая визуализация. 19 марта 2010 г.
  22. ^ Немировски Дж., Шимрон Э. (2015). «Использование теоремы Бохнера для ограниченной оценки отсутствующих данных Фурье». arXiv : 1506.03300 [physics.med-ph].
  23. ^ Perera Molligoda Arachchige, Arosh S.; Svet, Afanasy (2021-09-10). «Интеграция искусственного интеллекта в практику радиологии: точка зрения студентов-бакалавриатов». European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging . 48 (13): 4133–4135. doi :10.1007/s00259-021-05558-y. ISSN  1619-7089. PMID  34505175. S2CID  237459138.
  24. ^ Udupa JK , Herman GT (2000). 3D-визуализация в медицине (2-е изд.). CRC Press. ISBN 978-0-8493-3179-4.
  25. ^ FDA: Одобрения и разрешения на устройства, [1]. Получено 2012-31-08.
  26. ^ "FDA: Статистическое руководство по клиническим испытаниям недиагностических медицинских устройств". Fda.gov . Получено 31 августа 2012 г.
  27. ^ Колата, Джина (25 августа 2012 г.). «Гены теперь рассказывают врачам секреты, которые они не могут вымолвить». The New York Times . Получено 31 августа 2012 г.
  28. ^ "Лечение медицинских заболеваний в реальном времени с помощью Epiphan DVI2USB | Решения | Системы Epiphan". Epiphan.com. Архивировано из оригинала 2011-02-14 . Получено 2013-08-16 .
  29. ^ Кан CE, Каррино JA, Флинн MJ, Пек DJ, Хории SC (сентябрь 2007 г.). «DICOM и радиология: прошлое, настоящее и будущее». Журнал Американского колледжа радиологии . 4 (9): 652–7. doi :10.1016/j.jacr.2007.06.004. ПМИД  17845973.
  30. ^ Нагорнов, Николай Н.; Ляхов, Павел А.; Валуева, Мария В.; Бергерман, Максим В. (2022). "RNS-Based FPGA Accelerators for High-Quality 3D Medical Image Wavelet Processing Using Scaled Filter Coefficients". IEEE Access . 10 : 19215–19231. Bibcode : 2022IEEEA..1019215N. doi : 10.1109/ACCESS.2022.3151361 . ISSN  2169-3536. S2CID  246895876. Медицинские системы визуализации создают все более точные изображения с улучшенным качеством, используя более высокие пространственные разрешения и цветовую битовую глубину. Такие улучшения увеличивают объем информации, которую необходимо хранить, обрабатывать и передавать.
  31. ^ Dhouib, D.; Naït-Ali, A.; Olivier, C.; Naceur, MS (июнь 2021 г.). «Стратегия сжатия на основе ROI наборов данных 3D МРТ мозга для беспроводной связи». IRBM . 42 (3): 146–153. doi :10.1016/j.irbm.2020.05.001. S2CID  219437400. Из-за большого объема данных медицинских изображений процесс передачи усложняется в приложениях телемедицины. Таким образом, для адаптации потоков битов данных к ограничениям, связанным с ограничением полосы пропускания, необходимо уменьшить размер данных путем сжатия изображений.
  32. ^ Shrestha RB (май 2011 г.). «Визуализация в облаке» (PDF) . Прикладная радиология . 40 (5): 8–12. doi :10.37549/AR1820. S2CID  247970009.
  33. ^ ab Hajnal JV, Hill DL (июнь 2001 г.). Медицинская регистрация изображений . CRC press. ISBN 978-1-4200-4247-4.
  34. ^ Hargreaves RJ (февраль 2008 г.). «Роль молекулярной визуализации в открытии и разработке лекарств». Клиническая фармакология и терапия . 83 (2): 349–53. doi :10.1038/sj.clpt.6100467. PMID  18167503. S2CID  35516906.
  35. ^ Willmann JK, van Bruggen N, Dinkelborg LM, Gambhir SS (июль 2008 г.). «Молекулярная визуализация в разработке лекарств». Nature Reviews. Drug Discovery . 7 (7): 591–607. doi :10.1038/nrd2290. PMID  18591980. S2CID  37571813.
  36. ^ McCarthy TJ (август 2009). «Роль визуализации в разработке лекарств». The Quarterly Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging . 53 (4): 382–6. PMID  19834447.
  37. ^ Мэтьюз ПМ, Рабинер И, Ганн Р. (октябрь 2011 г.). «Неинвазивная визуализация в экспериментальной медицине для разработки лекарств». Current Opinion in Pharmacology . 11 (5): 501–7. doi :10.1016/j.coph.2011.04.009. PMID  21570913.
  38. ^ Садек, Ровайда А. (май 2012 г.). «Улучшенная сегментация МРТ для оценки атрофии». Международный журнал по вопросам компьютерных наук (IJCSI) . 9 (3): 569–74. CiteSeerX 10.1.1.402.1227 . 
  39. ^ Ровайда, А. Садек (февраль 2013 г.). «Анализ региональной атрофии МРТ для раннего выявления болезни Альцгеймера». Международный журнал обработки сигналов, обработки изображений и распознавания образов . 6 (1): 49–53.
  40. ^ Comley RA, Kallend D (февраль 2013 г.). «Визуализация в области сердечно-сосудистых и метаболических заболеваний». Drug Discovery Today . 18 (3–4): 185–92. doi :10.1016/j.drudis.2012.09.008. PMID  23032726.
  41. ^ Эммерсон, Бенджамин; Янг, Майкл (2023), «Безопасность и коммуникация пациентов радиологического отделения», StatPearls , Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, PMID  33620790 , получено 24.11.2023
  42. ^ Winkler SA, Schmitt F, Landes H, de Bever J, Wade T, Alejski A, Rutt BK (март 2018 г.). «Градиентные и шим-технологии для сверхвысокопольной МРТ». NeuroImage . 168 : 59–70. doi :10.1016/j.neuroimage.2016.11.033. PMC 5591082 . PMID  27915120. 
  43. ^ HIPAA 45 CFR Часть 160.103 (2013). Доступно по адресу https://www.hhs.gov/ocr/privacy/hipaa/administrative/combined/hipaa-simplification-201303.pdf Архивировано 12 июня 2015 г. на Wayback Machine , доступ получен 17 сентября 2014 г.
  44. ^ Шамир Л., Линг С., Рахими С., Ферруччи Л., Голдберг И.Г. (январь 2009 г.). «Биометрическая идентификация с использованием рентгеновских снимков колена». Международный журнал биометрии . 1 (3): 365–370. doi :10.1504/IJBM.2009.024279. PMC 2748324. PMID  20046910 . 
  45. ^ Записи, для которых не требуется отдельное согласие, Генеральный медицинский совет , доступно по адресу http://www.gmc-uk.org/guidance/ethical_guidance/7840.asp, дата обращения 1 октября 2014 г. Ни один из вышеупомянутых источников не является юридически обязательным, и судебные решения могут отличаться.
  46. ^ Кинкейд, Элли. «Хотите картошку фри? Краткая история медицинской МРТ, начиная с Макдоналдса». Forbes . Получено 25.05.2019 .
  47. ^ Рассел, Бобби. "Медицинская визуализация" . Получено 2 декабря 2023 г.
  48. ^ "Десять крупнейших производителей диагностических устройств визуализации". Verdict Hospital . 2012-10-30 . Получено 2019-05-25 .
  49. ^ «Рынок диагностической визуализации стоимостью 32 млрд евро на перепутье». healthcare-in-europe.com . Получено 25.05.2019 .
  50. ^ "Будущее диагностических центров визуализации в Китае". Pulse . Получено 25.05.2019 .
  51. ^ Сборник практик Бюро по авторским правам США
  52. ^ Craigslist Inc. против 3Taps Inc. , 942 F.Supp.2d 962, 976 (ND Cal. 2013) («Толкование закона об авторском праве в Компендиуме II «имеет право на судебное уважение, если это разумно » . »). Доступно здесь; по состоянию на 25 сентября 2014 г.
  53. ^ Согласно §72 UrhG [2] как «простые изображения» (Lichtbild)
  54. ^ * Научная юридическая литература: (Шульце, в: Dreier/Schulze, 2013, §72 Rdnr. 6 со ссылкой на Шрикера/Фогеля §72 Rdnr. 18 и Wandtke/Bullinger/Thum §72 Rdnr. 10 [3] и Thum , в: Wandtke/Bullinger, UrhG, 32009, §72, Rn.)
    • Юридические комментарии: К. Хартунг, Э. Людевиг, Б. Телльхельм: Röntgenuntersuruchung in der Tierarztpraxis. Enke, 2010 [4] или T. Hillegeist: Rechtliche Issuee der elektronischen Langzeitarchivierung wissenschaftlicher Primärdaten. Universitätsverlag Göttingen, 2012 [5] или SC Linnemann: Veröffentlichung «anonymisierter» Röntgenbilder. Дент Имплантол 17, 2, 132-134 (2013)[6]
    • Косвенно, постановлением немецкого суда 2-й инстанции: (LG Aachen, Urteil v. 16. Oktober 1985, Az. 7 S 90/85 [7]), в котором упоминается авторское право на рентгеновские снимки, и Röntgenverordnung Германии, федеральным постановлением о защите от ущерба, причиненного рентгеновскими лучами, в котором в §28 Abs. 5 дважды упоминается "Urheber" (автор/создатель) рентгеновских снимков [8]. Архивировано 22.12.2014 на Wayback Machine
  55. ^ "§ 72 UrhG - Einzelnorm".
  56. ^ Михалос, Кристина (2004). Закон фотографии и цифровых изображений . Sweet & Maxwell. ISBN 978-0-421-76470-5.[ нужна страница ]
  57. ^ Киберправо в Швеции [ постоянная мертвая ссылка ] . стр. 96.
  58. ^ "Лазерные кости: вопросы авторского права, поднятые при использовании информационных технологий в археологии" (PDF) . Harvard Journal of Law & Technology . 10 (2). 1997.(стр. 296)

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Медицинская визуализация» .