Imagen médica

Las imágenes médicas son la técnica y el proceso de obtención de imágenes del interior de un cuerpo para el análisis clínico y la intervención médica, así como la representación visual de la función de algunos órganos o tejidos (fisiología). Las imágenes médicas buscan revelar estructuras internas ocultas por la piel y los huesos, así como diagnosticar y tratar enfermedades. Las imágenes médicas también establecen una base de datos de anatomía y fisiología normales para que sea posible identificar anomalías. Aunque la obtención de imágenes de órganos y tejidos extirpados se puede realizar por razones médicas, tales procedimientos generalmente se consideran parte de la patología en lugar de imágenes médicas.

Las técnicas de medición y registro que no están diseñadas principalmente para producir imágenes, como la electroencefalografía (EEG), la magnetoencefalografía (MEG), la electrocardiografía (ECG) y otras, representan otras tecnologías que producen datos susceptibles de representación como un gráfico de parámetros frente al tiempo o mapas. que contienen datos sobre las ubicaciones de medición. En una comparación limitada, estas tecnologías pueden considerarse formas de imágenes médicas en otra disciplina.

A partir de 2010, se han realizado 5 mil millones de estudios de imágenes médicas en todo el mundo. La exposición a la radiación de imágenes médicas en 2006 representó aproximadamente el 50% de la exposición total a la radiación ionizante en los Estados Unidos. Los equipos de imágenes médicas se fabrican utilizando tecnología de la industria de los semiconductores, incluidos chips de circuitos integrados CMOS, dispositivos semiconductores de potencia, sensores como sensores de imagen (en particular, sensores CMOS) y biosensores, y procesadores como microcontroladores, microprocesadores, procesadores de señales digitales, procesadores de medios y dispositivos de sistema en chip. A partir de 2015, los envíos anuales de chips de imágenes médicas ascienden a 46 millones de unidades y 1100 millones de dólares.

Las imágenes médicas a menudo se perciben como el conjunto de técnicas que producen imágenes no invasivas del aspecto interno del cuerpo. En este sentido restringido, las imágenes médicas pueden verse como la solución de problemas matemáticos inversos. Esto significa que la causa (las propiedades del tejido vivo) se infiere del efecto (la señal observada). En el caso de la ecografía médica, la sonda consta de ondas de presión ultrasónica y ecos que se introducen en el tejido para mostrar la estructura interna. En el caso de la radiografía de proyección, la sonda utiliza radiación de rayos X, que es absorbida a diferentes velocidades por diferentes tipos de tejido, como hueso, músculo y grasa.

El término "no invasivo" se utiliza para indicar un procedimiento en el que no se introduce ningún instrumento en el cuerpo del paciente, como ocurre con la mayoría de las técnicas de imagen utilizadas.

Tipos

En el contexto clínico, las imágenes médicas de "luz invisible" generalmente se equiparan con la radiología o las "imágenes clínicas". Las imágenes médicas de "luz visible" involucran videos digitales o imágenes fijas que se pueden ver sin equipo especial. La dermatología y el cuidado de heridas son dos modalidades que utilizan imágenes de luz visible. La interpretación de imágenes médicas generalmente la realiza un médico especializado en radiología conocido como radiólogo.; sin embargo, esto puede ser realizado por cualquier profesional de la salud que esté capacitado y certificado en evaluación clínica radiológica. Cada vez más, la interpretación está siendo realizada por personas que no son médicos, por ejemplo, los radiólogos frecuentemente se capacitan en interpretación como parte de la práctica ampliada. La radiografía de diagnóstico designa los aspectos técnicos de las imágenes médicas y, en particular, la adquisición de imágenes médicas. El radiógrafo (también conocido como tecnólogo radiológico) suele ser responsable de adquirir imágenes médicas de calidad diagnóstica; aunque otros profesionales pueden formarse en esta área, cabe destacar que algunas intervenciones radiológicas realizadas por radiólogos se realizan sin radiógrafo.

Como campo de investigación científica, las imágenes médicas constituyen una subdisciplina de la ingeniería biomédica, la física médica o la medicina según el contexto: la investigación y el desarrollo en el área de instrumentación, adquisición de imágenes (p. ej., radiografía), modelado y cuantificación suelen ser las reserva de ingeniería biomédica, física médica e informática; La investigación sobre la aplicación e interpretación de imágenes médicas suele ser exclusiva de la radiología y la subdisciplina médica relevante para la condición médica o el área de la ciencia médica (neurociencia, cardiología, psiquiatría, psicología, etc.) bajo investigación. Muchas de las técnicas desarrolladas para la imagen médica también tienen aplicaciones científicas e industriales.

Radiografía

En la formación de imágenes médicas se utilizan dos formas de imágenes radiográficas. Radiografía de proyección y fluoroscopia, siendo esta última útil para la guía del catéter. Estas técnicas 2D todavía se utilizan ampliamente a pesar del avance de la tomografía 3D debido al bajo costo, la alta resolución y, según la aplicación, las dosis de radiación más bajas con la técnica 2D. Esta modalidad de imagen utiliza un amplio haz de rayos X para la adquisición de imágenes y es la primera técnica de imagen disponible en la medicina moderna.

• La fluoroscopia produce imágenes en tiempo real de las estructuras internas del cuerpo de manera similar a la radiografía, pero emplea una entrada constante de rayos X, a una tasa de dosis más baja. Los medios de contraste, como el bario, el yodo y el aire, se utilizan para visualizar los órganos internos mientras funcionan. La fluoroscopia también se usa en procedimientos guiados por imágenes cuando se requiere una retroalimentación constante durante un procedimiento. Se requiere un receptor de imagen para convertir la radiación en una imagen después de que haya pasado por el área de interés. Al principio, esto era una pantalla fluorescente, que dio paso a un amplificador de imagen (IA), que era un gran tubo de vacío que tenía el extremo receptor cubierto con yoduro de cesio y un espejo en el extremo opuesto. Finalmente, el espejo fue reemplazado por una cámara de televisión.
• Las radiografías de proyección, más comúnmente conocidas como rayos X, se utilizan a menudo para determinar el tipo y la extensión de una fractura, así como para detectar cambios patológicos en los pulmones. Con el uso de medios de contraste radiopacos, como el bario, también se pueden usar para visualizar la estructura del estómago y los intestinos; esto puede ayudar a diagnosticar úlceras o ciertos tipos de cáncer de colon.

Imagen de resonancia magnética

Un instrumento de imágenes de resonancia magnética (escáner MRI), o escáner de "imágenes de resonancia magnética nuclear (RMN)", como se lo conocía originalmente, utiliza imanes potentes para polarizar y excitar los núcleos de hidrógeno (es decir, protones individuales) de las moléculas de agua en el tejido humano, produciendo una señal detectable que está codificada espacialmente, lo que da como resultado imágenes del cuerpo.La máquina de resonancia magnética emite un pulso de radiofrecuencia (RF) a la frecuencia resonante de los átomos de hidrógeno en las moléculas de agua. Las antenas de radiofrecuencia ("bobinas de RF") envían el pulso al área del cuerpo que se va a examinar. El pulso de RF es absorbido por los protones, lo que hace que cambie su dirección con respecto al campo magnético primario. Cuando se desactiva el pulso de RF, los protones se "relajarán" para volver a alinearse con el imán primario y emitir ondas de radio en el proceso. Esta emisión de radiofrecuencia de los átomos de hidrógeno en el agua es lo que se detecta y reconstruye en una imagen. La frecuencia resonante de un dipolo magnético giratorio (del cual los protones son un ejemplo) se denomina frecuencia de Larmor y está determinada por la fuerza del campo magnético principal y el entorno químico de los núcleos de interés. La resonancia magnética utiliza tres campos electromagnéticos: un campo magnético estático muy fuerte (normalmente de 1,5 a 3 teslas) para polarizar los núcleos de hidrógeno, llamado campo primario; campos de gradiente que pueden modificarse para variar en el espacio y el tiempo (del orden de 1 kHz) para la codificación espacial, a menudo llamados simplemente gradientes; y un campo de radiofrecuencia (RF) espacialmente homogéneo para la manipulación de los núcleos de hidrógeno para producir señales medibles, recopiladas a través de una antena de RF.

Al igual que la tomografía computarizada, la resonancia magnética tradicionalmente crea una imagen bidimensional de una "rebanada" delgada del cuerpo y, por lo tanto, se considera una técnica de imagen tomográfica. Los instrumentos de resonancia magnética modernos son capaces de producir imágenes en forma de bloques 3D, lo que puede considerarse una generalización del concepto tomográfico de corte único. A diferencia de la TC, la RM no implica el uso de radiación ionizante y, por lo tanto, no está asociada con los mismos peligros para la salud. Por ejemplo, debido a que la resonancia magnética solo ha estado en uso desde principios de la década de 1980, no se conocen efectos a largo plazo de la exposición a campos estáticos intensos (este es un tema de debate; consulte "Seguridad" en la resonancia magnética) y, por lo tanto, no hay límite al número de exploraciones a las que se puede someter a un individuo, en contraste con la radiografía y la tomografía computarizada. Sin embargo, existen riesgos para la salud bien identificados asociados con el calentamiento de los tejidos debido a la exposición al campo de RF y la presencia de dispositivos implantados en el cuerpo, como marcapasos. Estos riesgos están estrictamente controlados como parte del diseño del instrumento y los protocolos de escaneo utilizados.

Debido a que la TC y la RM son sensibles a diferentes propiedades de los tejidos, la apariencia de las imágenes obtenidas con las dos técnicas difiere notablemente. En la TC, los rayos X deben estar bloqueados por alguna forma de tejido denso para crear una imagen, por lo que la calidad de la imagen al observar los tejidos blandos será deficiente. En la resonancia magnética, aunque se puede utilizar cualquier núcleo con un espín nuclear neto, el protón del átomo de hidrógeno sigue siendo el más utilizado, especialmente en el entorno clínico, porque es muy ubicuo y devuelve una gran señal. Este núcleo, presente en las moléculas de agua, permite el excelente contraste de tejidos blandos que se puede lograr con la resonancia magnética.

Se pueden usar varias secuencias de pulso diferentes para imágenes de diagnóstico de MRI específicas (MRI multiparamétrica o mpMRI). Es posible diferenciar las características de los tejidos mediante la combinación de dos o más de las siguientes secuencias de imágenes, según la información que se busque: imágenes ponderadas en T1 (T1-MRI), ponderadas en T2 (T2-MRI), imágenes ponderadas por difusión (DWI-MRI), realce de contraste dinámico (DCE-MRI) y espectroscopia (MRI-S). Por ejemplo, la obtención de imágenes de tumores de próstata se logra mejor con T2-MRI y DWI-MRI que con imágenes ponderadas en T2 solas. El número de aplicaciones de mpMRI para detectar enfermedades en varios órganos continúa expandiéndose, incluidos estudios hepáticos, tumores de mama, tumores pancreáticos y la evaluación de los efectos de los agentes de disrupción vascular en tumores cancerosos.

Medicina Nuclear

La medicina nuclear abarca tanto el diagnóstico por imagen como el tratamiento de enfermedades, y también puede denominarse medicina molecular o imagen molecular y terapéutica. La medicina nuclear utiliza ciertas propiedades de los isótopos y las partículas energéticas emitidas por el material radiactivo para diagnosticar o tratar diversas patologías. A diferencia del concepto típico de radiología anatómica, la medicina nuclear permite la evaluación de la fisiología. Este enfoque basado en funciones para la evaluación médica tiene aplicaciones útiles en la mayoría de las subespecialidades, especialmente en oncología, neurología y cardiología. Cámaras gamma y escáneres PETse utilizan, por ejemplo, en gammagrafía, SPECT y PET para detectar regiones de actividad biológica que pueden estar asociadas con una enfermedad. Se administra al paciente un isótopo de vida relativamente corta, como Tc. Los isótopos suelen ser absorbidos preferentemente por el tejido biológicamente activo del cuerpo y pueden utilizarse para identificar tumores o puntos de fractura en los huesos. Las imágenes se adquieren después de que los fotones colimados son detectados por un cristal que emite una señal de luz, que a su vez se amplifica y se convierte en datos de conteo.

• La gammagrafía ("scint") es una forma de prueba de diagnóstico en la que los radioisótopos se toman internamente, por ejemplo, por vía intravenosa u oral. Luego, las cámaras gamma capturan y forman imágenes bidimensionales a partir de la radiación emitida por los radiofármacos.
• SPECT es una técnica tomográfica 3D que utiliza datos de cámaras gamma de muchas proyecciones y puede reconstruirse en diferentes planos. Una cámara gamma con cabezal detector dual combinada con un escáner CT, que proporciona localización de datos SPECT funcionales, se denomina cámara SPECT-CT y ha demostrado su utilidad en el avance del campo de la imagen molecular. En la mayoría de las otras modalidades de imágenes médicas, la energía pasa a través del cuerpo y los detectores leen la reacción o el resultado. En las imágenes de SPECT, se inyecta al paciente un radioisótopo, más comúnmente talio 201TI, tecnecio 99mTC, yodo 123I y galio 67Ga.Los rayos gamma radiactivos se emiten a través del cuerpo a medida que se lleva a cabo el proceso natural de descomposición de estos isótopos. Las emisiones de rayos gamma son captadas por detectores que rodean el cuerpo. Básicamente, esto significa que el ser humano es ahora la fuente de la radiactividad, en lugar de los dispositivos de imágenes médicas como los rayos X o la tomografía computarizada.
• Tomografía de emisión de positrones(PET) utiliza la detección de coincidencias para generar imágenes de procesos funcionales. El isótopo emisor de positrones de vida corta, como el F, se incorpora con una sustancia orgánica como la glucosa, creando F18-fluorodesoxiglucosa, que se puede utilizar como marcador de la utilización metabólica. Las imágenes de la distribución de la actividad por todo el cuerpo pueden mostrar un tejido que crece rápidamente, como un tumor, una metástasis o una infección. Las imágenes PET se pueden ver en comparación con las tomografías computarizadas para determinar una correlación anatómica. Los escáneres modernos pueden integrar PET, lo que permite que PET-CT o PET-MRI optimicen la reconstrucción de imágenes involucrada con imágenes de positrones. Esto se realiza en el mismo equipo sin sacar físicamente al paciente del pórtico. El híbrido resultante de información de imágenes anatómicas y funcionales es una herramienta útil en el diagnóstico no invasivo y el manejo del paciente.

Los marcadores fiduciarios se utilizan en una amplia gama de aplicaciones de imágenes médicas. Las imágenes del mismo sujeto producidas con dos sistemas de imágenes diferentes se pueden correlacionar (lo que se denomina registro de imágenes) colocando un marcador fiduciario en el área de la que ambos sistemas obtienen imágenes. En este caso, se debe utilizar un marcador que sea visible en las imágenes producidas por ambas modalidades de imagen. Mediante este método, la información funcional de la SPECT o la tomografía por emisión de positrones se puede relacionar con la información anatómica proporcionada por la resonancia magnética nuclear (RMN). De manera similar, los puntos de referencia establecidos durante la resonancia magnética se pueden correlacionar con imágenes cerebrales generadas por magnetoencefalografía para localizar la fuente de actividad cerebral.

Ultrasonido

El ultrasonido médico utiliza ondas de sonido de banda ancha de alta frecuencia en el rango de megahercios que se reflejan en el tejido en diversos grados para producir imágenes (hasta 3D). Esto se asocia comúnmente con la obtención de imágenes del feto en mujeres embarazadas. Sin embargo, los usos del ultrasonido son mucho más amplios. Otros usos importantes incluyen la obtención de imágenes de los órganos abdominales, el corazón, las mamas, los músculos, los tendones, las arterias y las venas. Si bien puede proporcionar menos detalles anatómicos que técnicas como la tomografía computarizada o la resonancia magnética, tiene varias ventajas que la hacen ideal en numerosas situaciones, en particular, que estudia la función de las estructuras en movimiento en tiempo real, no emite radiación ionizante y contiene motas. que se puede utilizar en elastografía. El ultrasonido también se utiliza como una herramienta de investigación popular para capturar datos sin procesar, que pueden estar disponibles a través de una interfaz de investigación de ultrasonido, con el propósito de caracterización de tejidos e implementación de nuevas técnicas de procesamiento de imágenes. Los conceptos de ultrasonido difieren de otras modalidades de imágenes médicas en el hecho de que funciona mediante la transmisión y recepción de ondas de sonido. Las ondas sonoras de alta frecuencia se envían al tejido y, dependiendo de la composición de los diferentes tejidos; la señal será atenuada y devuelta a intervalos separados. Una ruta de ondas de sonido reflejadas en una estructura multicapa puede definirse mediante una impedancia acústica de entrada (onda de sonido de ultrasonido) y los coeficientes de reflexión y transmisión de las estructuras relativas. Los conceptos de ultrasonido difieren de otras modalidades de imágenes médicas en el hecho de que funciona mediante la transmisión y recepción de ondas de sonido. Las ondas sonoras de alta frecuencia se envían al tejido y, dependiendo de la composición de los diferentes tejidos; la señal será atenuada y devuelta a intervalos separados. Una ruta de ondas de sonido reflejadas en una estructura multicapa puede definirse mediante una impedancia acústica de entrada (onda de sonido de ultrasonido) y los coeficientes de reflexión y transmisión de las estructuras relativas. Los conceptos de ultrasonido difieren de otras modalidades de imágenes médicas en el hecho de que funciona mediante la transmisión y recepción de ondas de sonido. Las ondas sonoras de alta frecuencia se envían al tejido y, dependiendo de la composición de los diferentes tejidos; la señal será atenuada y devuelta a intervalos separados. Una ruta de ondas de sonido reflejadas en una estructura multicapa puede definirse mediante una impedancia acústica de entrada (onda de sonido de ultrasonido) y los coeficientes de reflexión y transmisión de las estructuras relativas.Es muy seguro de usar y no parece causar ningún efecto adverso. También es relativamente económico y rápido de realizar. Los escáneres de ultrasonido se pueden llevar a pacientes críticos en unidades de cuidados intensivos, evitando el peligro que se genera al trasladar al paciente al departamento de radiología. La imagen en movimiento en tiempo real obtenida se puede utilizar para guiar los procedimientos de drenaje y biopsia. Las capacidades Doppler de los escáneres modernos permiten evaluar el flujo sanguíneo en arterias y venas.

Elastografía

La elastografía es una modalidad de imagen relativamente nueva que mapea las propiedades elásticas del tejido blando. Esta modalidad surgió en las últimas dos décadas. La elastografía es útil en los diagnósticos médicos, ya que la elasticidad puede distinguir el tejido sano del no sano para órganos/crecimientos específicos. Por ejemplo, los tumores cancerosos suelen ser más duros que el tejido circundante y los hígados enfermos son más rígidos que los sanos.Existen varias técnicas elastográficas basadas en el uso de ultrasonido, resonancia magnética e imagen táctil. El amplio uso clínico de la elastografía por ultrasonido es el resultado de la implementación de la tecnología en las máquinas de ultrasonido clínico. Las ramas principales de la elastografía por ultrasonido incluyen elastografía cuasiestática/imágenes de tensión, imágenes de elasticidad de onda de corte (SWEI), imágenes de impulso de fuerza de radiación acústica (ARFI), imágenes de corte supersónico (SSI) y elastografía transitoria. En la última década se observa un aumento constante de las actividades en el campo de la elastografía, lo que demuestra la aplicación exitosa de la tecnología en diversas áreas de diagnóstico médico y seguimiento del tratamiento.

Imágenes fotoacústicas

La imagen fotoacústica es una modalidad de imagen biomédica híbrida desarrollada recientemente basada en el efecto fotoacústico. Combina las ventajas del contraste de absorción óptica con una resolución espacial ultrasónica para imágenes profundas en régimen (óptico) difusivo o cuasi-difusivo. Estudios recientes han demostrado que la imagen fotoacústica se puede utilizar in vivo para el control de la angiogénesis tumoral, el mapeo de la oxigenación de la sangre, la imagen funcional del cerebro y la detección de melanomas en la piel, etc.

Tomografía

La tomografía es la obtención de imágenes por secciones o seccionamiento. Los principales métodos de este tipo en imágenes médicas son:

• La tomografía computarizada (TC) de rayos X, o tomografía axial computarizada (TAC), es una técnica de tomografía helicoidal (última generación), que tradicionalmente produce una imagen 2D de las estructuras en una sección delgada del cuerpo. En la TC, un haz de rayos X gira alrededor de un objeto que se está examinando y es recogido por detectores de radiación sensibles después de haber penetrado en el objeto desde múltiples ángulos. Luego, una computadora analiza la información recibida de los detectores del escáner y construye una imagen detallada del objeto y su contenido utilizando los principios matemáticos establecidos en la transformada de Radon. Tiene una mayor carga de dosis de radiación ionizante que la radiografía de proyección; los escaneos repetidos deben limitarse para evitar efectos en la salud. La TC se basa en los mismos principios que las proyecciones de rayos X, pero en este caso,(geometría del escáner CT de rayos X de cuarta generación). Anteriormente, en los escáneres de generaciones anteriores, el haz de rayos X se combinaba con una fuente de traducción y un detector. La tomografía computarizada ha reemplazado casi por completo a la tomografía de plano focal en las imágenes de tomografía de rayos X.
• La tomografía por emisión de positrones (PET) también se usa junto con la tomografía computarizada, PET-CT y resonancia magnética nuclear PET-MRI.
• La resonancia magnética nuclear (RMN) comúnmente produce imágenes tomográficas de secciones transversales del cuerpo. (Consulte la sección separada de MRI en este artículo).

Ecocardiografía

Cuando se usa ultrasonido para obtener imágenes del corazón, se lo denomina ecocardiograma. La ecocardiografía permite ver estructuras detalladas del corazón, incluido el tamaño de la cámara, la función cardíaca, las válvulas del corazón y el pericardio (el saco que rodea el corazón). La ecocardiografía utiliza imágenes 2D, 3D y Doppler para crear imágenes del corazón y visualizar la sangre que fluye a través de cada una de las cuatro válvulas cardíacas. La ecocardiografía se usa ampliamente en una variedad de pacientes que van desde aquellos que experimentan síntomas, como dificultad para respirar o dolor en el pecho, hasta aquellos que se someten a tratamientos contra el cáncer. Se ha demostrado que el ultrasonido transtorácico es seguro para pacientes de todas las edades, desde bebés hasta ancianos, sin riesgo de efectos secundarios dañinos o radiación, lo que lo diferencia de otras modalidades de imágenes. La ecocardiografía es una de las modalidades de imagen más utilizadas en el mundo debido a su portabilidad y uso en una variedad de aplicaciones. En situaciones de emergencia, la ecocardiografía es rápida, de fácil acceso y se puede realizar al lado de la cama, lo que la convierte en la modalidad elegida por muchos médicos.

Espectroscopia funcional de infrarrojo cercano

FNIR es una técnica de imagen no invasiva relativamente nueva. NIRS (espectroscopía de infrarrojo cercano) se utiliza con el propósito de obtener imágenes neurológicas funcionales y ha sido ampliamente aceptada como una técnica de imágenes cerebrales.

Imágenes de partículas magnéticas

Usando nanopartículas de óxido de hierro superparamagnético, la imagen de partículas magnéticas (MPI) es una técnica de diagnóstico por imágenes en desarrollo que se utiliza para rastrear nanopartículas de óxido de hierro superparamagnético. La principal ventaja es la alta sensibilidad y especificidad, junto con la falta de disminución de la señal con la profundidad del tejido. MPI se ha utilizado en la investigación médica para obtener imágenes del rendimiento cardiovascular, la neuroperfusión y el seguimiento celular.

En el embarazo

Las imágenes médicas pueden estar indicadas en el embarazo debido a complicaciones del embarazo, una enfermedad preexistente o una enfermedad adquirida durante el embarazo o la atención prenatal de rutina. La resonancia magnética (RM) sin agentes de contraste para RM, así como la ultrasonografía obstétrica, no están asociadas con ningún riesgo para la madre o el feto, y son las técnicas de imagen de elección para las mujeres embarazadas. La radiografía proyectada, la tomografía computarizada y las imágenes de medicina nuclear dan como resultado cierto grado de exposición a la radiación ionizante, pero, con algunas excepciones, tienen dosis absorbidas mucho más bajas que las asociadas con daño fetal. En dosis más altas, los efectos pueden incluir aborto espontáneo, defectos de nacimiento y discapacidad intelectual.

Maximizar el uso del procedimiento de imágenes

La cantidad de datos obtenidos en una sola resonancia magnética o tomografía computarizada es muy extensa. Algunos de los datos que descartan los radiólogos podrían ahorrar tiempo y dinero a los pacientes, al tiempo que reducen su exposición a la radiación y el riesgo de complicaciones de los procedimientos invasivos. Otro enfoque para hacer que los procedimientos sean más eficientes se basa en utilizar restricciones adicionales, por ejemplo, en algunas modalidades de imágenes médicas se puede mejorar la eficiencia de la adquisición de datos teniendo en cuenta el hecho de que la densidad reconstruida es positiva.

Creación de imágenes tridimensionales.

Se han desarrollado técnicas de renderizado de volumen para permitir que el software de escaneo de CT, MRI y ultrasonido produzca imágenes en 3D para el médico.Tradicionalmente, las tomografías computarizadas y las resonancias magnéticas producían una salida estática 2D en una película. Para producir imágenes en 3D, se realizan muchos escaneos y luego las computadoras los combinan para producir un modelo en 3D, que luego puede ser manipulado por el médico. Los ultrasonidos 3D se producen usando una técnica algo similar. En el diagnóstico de enfermedades de las vísceras del abdomen, el ultrasonido es particularmente sensible en la obtención de imágenes del tracto biliar, el tracto urinario y los órganos reproductores femeninos (ovario, trompas de Falopio). Como por ejemplo, diagnóstico de cálculos biliares por dilatación del colédoco y cálculo en el colédoco. Con la capacidad de visualizar estructuras importantes con gran detalle, los métodos de visualización 3D son un recurso valioso para el diagnóstico y tratamiento quirúrgico de muchas patologías. Era un recurso clave para los famosos,

Otras técnicas propuestas o desarrolladas incluyen:

• Tomografía óptica difusa
• elastografía
• Tomografía de impedancia eléctrica
• Imágenes optoacústicas
• Oftalmología
  • escaneo A
  • exploración B
  • topografía corneal
  • La tomografía de coherencia óptica
  • Oftalmoscopia láser de barrido

Algunas de estas técnicas aún se encuentran en etapa de investigación y aún no se utilizan en la rutina clínica.

Imágenes no diagnósticas

La neuroimagen también se ha utilizado en circunstancias experimentales para permitir que las personas (especialmente las personas discapacitadas) controlen dispositivos externos, actuando como una interfaz cerebro-computadora.

Muchas aplicaciones de software de imágenes médicas se utilizan para imágenes no diagnósticas, específicamente porque no cuentan con la aprobación de la FDA y no se permite su uso en investigaciones clínicas para el diagnóstico de pacientes. Tenga en cuenta que, de todos modos, muchos estudios de investigación clínica no están diseñados para el diagnóstico del paciente.

Archivado y grabación

Utilizado principalmente en imágenes de ultrasonido, se requiere capturar la imagen producida por un dispositivo de imágenes médicas para aplicaciones de archivo y telemedicina. En la mayoría de los escenarios, se utiliza un capturador de fotogramas para capturar la señal de video del dispositivo médico y transmitirla a una computadora para su posterior procesamiento y operaciones.

DICOM

El estándar de imágenes digitales y comunicación en medicina (DICOM) se utiliza en todo el mundo para almacenar, intercambiar y transmitir imágenes médicas. El estándar DICOM incorpora protocolos para técnicas de imagen como radiografía, tomografía computarizada (TC), resonancia magnética nuclear (RMN), ultrasonido y radioterapia.

Compresión de imágenes médicas

Las técnicas de imágenes médicas producen una gran cantidad de datos, especialmente de las modalidades de TC, RM y PET. Como resultado, el almacenamiento y las comunicaciones de datos de imágenes electrónicas son prohibitivos sin el uso de compresión. El estándar DICOM utiliza la compresión de imágenes JPEG 2000 para el almacenamiento y la transmisión de imágenes médicas. El costo y la viabilidad de acceder a grandes conjuntos de datos de imágenes en anchos de banda bajos o variados se abordan aún más mediante el uso de otro estándar DICOM, llamado JPIP, para permitir la transmisión eficiente de los datos de imágenes comprimidos JPEG 2000.

Imágenes médicas en la nube

Ha habido una tendencia creciente a migrar de un PACS local a un PACS basado en la nube. Un artículo reciente de Applied Radiology dijo: "A medida que el ámbito de la imagen digital se adopta en toda la empresa de atención médica, la rápida transición de terabytes a petabytes de datos ha puesto a la radiología al borde de la sobrecarga de información. La computación en la nube ofrece el departamento de imágenes del futuro. las herramientas para gestionar los datos de forma mucho más inteligente".

Uso en ensayos clínicos farmacéuticos

Las imágenes médicas se han convertido en una herramienta importante en los ensayos clínicos, ya que permiten un diagnóstico rápido con visualización y evaluación cuantitativa.

Un ensayo clínico típico pasa por múltiples fases y puede durar hasta ocho años. Los criterios de valoración clínicos o los resultados se utilizan para determinar si la terapia es segura y eficaz. Una vez que un paciente alcanza el punto final, generalmente se lo excluye de una mayor interacción experimental. Los ensayos que se basan únicamente en criterios de valoración clínicos son muy costosos, ya que tienen una duración prolongada y tienden a necesitar un gran número de pacientes.

A diferencia de los criterios de valoración clínicos, se ha demostrado que los criterios de valoración sustitutos reducen el tiempo necesario para confirmar si un fármaco tiene beneficios clínicos. Se ha demostrado que los biomarcadores de imagen (una característica que se mide objetivamente mediante una técnica de imagen, que se utiliza como indicador de la respuesta farmacológica a una terapia) y los criterios de valoración sustitutos facilitan el uso de grupos pequeños, obteniendo resultados rápidos con buena potencia estadística.

Las imágenes pueden revelar cambios sutiles que son indicativos de la progresión de la terapia que pueden pasar desapercibidos por enfoques más subjetivos y tradicionales. El sesgo estadístico se reduce ya que los hallazgos se evalúan sin ningún contacto directo con el paciente.

Las técnicas de imagen como la tomografía por emisión de positrones (PET) y la resonancia magnética nuclear (RMN) se utilizan de forma rutinaria en las áreas de oncología y neurociencia. Por ejemplo, la medición de la reducción del tumor es un criterio de valoración sustituto comúnmente utilizado en la evaluación de la respuesta de tumores sólidos. Esto permite una evaluación más rápida y objetiva de los efectos de los medicamentos contra el cáncer. En la enfermedad de Alzheimer, las resonancias magnéticas de todo el cerebro pueden evaluar con precisión la tasa de atrofia del hipocampo, mientras que las exploraciones PET pueden medir la actividad metabólica del cerebro midiendo el metabolismo regional de la glucosa y las placas de beta-amiloide utilizando marcadores como el compuesto B de Pittsburgh (PiB). Históricamente, se ha hecho menos uso de imágenes médicas cuantitativas en otras áreas de desarrollo de fármacos, aunque el interés va en aumento.

Un ensayo basado en imágenes por lo general se compone de tres componentes:

1. Un protocolo de imagen realista. El protocolo es un esquema que estandariza (en la medida de lo posible) la forma en que se adquieren las imágenes utilizando las diversas modalidades (PET, SPECT, CT, MRI). Cubre los detalles en los que las imágenes se almacenarán, procesarán y evaluarán.
2. Un centro de imágenes que se encarga de recopilar las imágenes, realizar el control de calidad y proporcionar herramientas para el almacenamiento, distribución y análisis de datos. Es importante que las imágenes adquiridas en diferentes momentos se muestren en un formato estandarizado para mantener la confiabilidad de la evaluación. Ciertas organizaciones de investigación por contrato de imágenes especializadas brindan servicios de imágenes médicas de extremo a extremo, desde el diseño de protocolos y la administración del sitio hasta la garantía de calidad de datos y el análisis de imágenes.
3. Sitios clínicos que reclutan pacientes para generar las imágenes y enviarlas al centro de imágenes.

Blindaje

El plomo es el principal material utilizado para el blindaje radiográfico contra los rayos X dispersos.

En las imágenes por resonancia magnética, existe un blindaje de RF MRI, así como un blindaje magnético para evitar perturbaciones externas en la calidad de la imagen.

Protección de la privacidad

Las imágenes médicas generalmente están cubiertas por las leyes de privacidad médica. Por ejemplo, en los Estados Unidos, la Ley de Portabilidad y Responsabilidad de Seguros Médicos (HIPAA, por sus siglas en inglés) establece restricciones para los proveedores de atención médica sobre el uso de información médica protegida, que es cualquier información identificable individualmente relacionada con la salud física o mental pasada, presente o futura de cualquier individual. Si bien no ha habido ninguna decisión legal definitiva sobre el asunto, al menos un estudio ha indicado que las imágenes médicas pueden contener información biométrica que puede identificar de manera única a una persona y, por lo tanto, puede calificar como PHI.

Las pautas éticas del Consejo Médico General del Reino Unido indican que el Consejo no requiere consentimiento antes de usos secundarios de imágenes de rayos X.

Industria

Las organizaciones en la industria de imágenes médicas incluyen fabricantes de equipos de imágenes, instalaciones de radiología independientes y hospitales.

El mercado global de dispositivos fabricados se estimó en $5 mil millones en 2018. Los fabricantes notables a partir de 2012 incluyeron a Fujifilm, GE, Siemens Healthineers, Philips, Shimadzu, Toshiba, Carestream Health, Hitachi, Hologic y Esaote. En 2016, la industria manufacturera se caracterizó por ser oligopólica y madura; nuevos participantes incluidos en Samsung y Neusoft Medical.

En los Estados Unidos, una estimación a partir de 2015 sitúa el mercado estadounidense de escaneos de imágenes en alrededor de $ 100 mil millones, con el 60% en hospitales y el 40% en clínicas independientes, como la cadena RadNet.

Derechos de autor

Estados Unidos

Según el capítulo 300 del Compendio de Prácticas de la Oficina de Derechos de Autor de EE. UU., "la Oficina no registrará obras producidas por una máquina o un mero proceso mecánico que opere de forma aleatoria o automática sin ningún aporte creativo o intervención de un autor humano", incluidas "imágenes médicas producidas por rayos X, ultrasonidos, imágenes por resonancia magnética u otros equipos de diagnóstico". Esta posición difiere de las amplias protecciones de derechos de autor otorgadas a las fotografías. Si bien el Compendio de derechos de autor es una interpretación legal de la agencia y no es legalmente vinculante, es probable que los tribunales le den deferencia si lo consideran razonable. Sin embargo, no existe una jurisprudencia federal de EE. UU. que aborde directamente el tema de la propiedad intelectual de las imágenes de rayos X.

Derivados

La Ley de derechos de autor de los Estados Unidos ofrece una definición amplia del término trabajo derivado en 17 USC § 101:

Una "obra derivada" es una obra basada en una o más obras preexistentes, como una traducción... una reproducción de arte, un compendio, una condensación o cualquier otra forma en la que una obra pueda ser refundida, transformada o adaptada. Una obra que consiste en revisiones editoriales, anotaciones, elaboraciones u otras modificaciones que, en su conjunto, representan una obra original de autoría, es una "obra derivada".

17 USC § 103(b) establece:

Los derechos de autor de una obra compilada o derivada se extienden únicamente al material aportado por el autor de dicha obra, a diferencia del material preexistente empleado en la obra, y no implica ningún derecho exclusivo sobre el material preexistente. Los derechos de autor de dicho trabajo son independientes y no afectan ni amplían el alcance, la duración, la propiedad o la subsistencia de cualquier protección de derechos de autor en el material preexistente.

Alemania

En Alemania, las imágenes de rayos X, así como las imágenes de MRI, ultrasonido médico, PET y escintigrafía están protegidas por derechos relacionados (similares a los derechos de autor) o derechos conexos. Esta protección no requiere creatividad (como sería necesaria para la protección regular de los derechos de autor) y dura solo 50 años después de la creación de la imagen, si no se publica dentro de los 50 años, o 50 años después de la primera publicación legítima. La letra de la ley otorga este derecho al "Lichtbildner", es decir, a la persona que creó la imagen. La literatura parece considerar uniformemente al médico, al dentista o al médico veterinario como titular de los derechos, lo que puede resultar de la circunstancia de que en Alemania muchas radiografías se realizan en entornos ambulatorios.

Reino Unido

Las imágenes médicas creadas en el Reino Unido normalmente estarán protegidas por derechos de autor debido al "alto nivel de habilidad, trabajo y juicio requerido para producir una radiografía de buena calidad, particularmente para mostrar el contraste entre los huesos y varios tejidos blandos".La Sociedad de Radiógrafos cree que estos derechos de autor son propiedad del empleador (a menos que el radiólogo trabaje por cuenta propia, aunque incluso en ese caso su contrato podría exigirles que transfieran la propiedad al hospital). Este propietario de los derechos de autor puede otorgar ciertos permisos a quien desee, sin renunciar a la propiedad de los derechos de autor. Por lo que se le dará permiso al hospital ya sus empleados para utilizar tales imágenes radiográficas para los diversos fines que requieran para la atención médica. Los médicos empleados en el hospital tendrán, en sus contratos, el derecho de publicar la información del paciente en artículos de revistas o libros que escriban (siempre que sean anónimos). También se puede conceder permiso a los pacientes para "hacer lo que quieran con" sus propias imágenes.

Suecia

La Ley Cibernética de Suecia establece: "Las imágenes pueden protegerse como obras fotográficas o como imágenes fotográficas. Las primeras requieren un mayor nivel de originalidad; las segundas protegen todo tipo de fotografías, también las tomadas por aficionados, o dentro de la medicina o la ciencia. La protección requiere el uso de algún tipo de técnica fotográfica, que incluye tanto cámaras digitales como hologramas creados con técnica láser.La diferencia entre los dos tipos de obras es el plazo de protección, que asciende a setenta años después de la muerte del autor de la obra. una obra fotográfica a diferencia de cincuenta años, a partir del año en que se tomó la fotografía”.

Es posible que las imágenes médicas se incluyan en el ámbito de la "fotografía", de manera similar a una declaración de los EE. UU. de que "las imágenes de resonancia magnética, las tomografías computarizadas y similares son análogas a la fotografía".