Obrazowanie 3D w pomiarach guzów u dzieci i dorosłych

Techniki obrazowania 3D wspomagają radiologię kliniczną

Proces, który prowadzi do uzyskania wirtualnego obrazu 3D wyświetlanego na ekranie komputera, rozpoczyna się od tomografii komputerowej albo rezonansu magnetycznego. Wyniki tych badań są przetwarzane przez narzędzie do zaawansowanej wizualizacji obrazów Philips IntelliSpace Portal, które umożliwia radiologom importowanie obrazów 2D i 3D, ich segmentację, efektywne dokonywanie pomiarów i stawianie rozpoznań szybciej niż kiedykolwiek wcześniej.

„Do uzyskania wydruku 3D niezbędna jest zaawansowana technologia. Najpierw tomografia komputerowa albo rezonans magnetyczny na urządzeniach Philipsa, następnie obróbka danych z pomocą platformy IntelliSpace, a w tym bardzo zaawansowana technicznie segmentacja obrazu przeprowadzana w naszym Laboratorium 3D. Zabiera to trochę czasu, ale cała technologia jest w naszych rękach. Gdybyśmy nie mogli polegać na segmentacji wykonywanej dzięki IntelliSpace Portal, stalibyśmy w miejscu." mówi dr Dianna Bardo, dyrektor Zakładu Rezonansu Magnetycznego Ciała i współdyrektor Laboratorium Innowacji 3D w Szpitalu Dziecięcym w Phoenix.

Sztandarowym przykładem obiektu trudnego do zmierzenia są guzy, z uwagi na ich często nietypowe rozmiary i kształty. Obecne procedury wymagają dokonywania pomiarów guzów z uwzględnieniem wszystkich 3 wymiarów: długości, szerokości i wysokości.

„Po pierwsze, spojrzenie na płaski dwuwymiarowy obraz może nie wystarczyć, by klinicysta zyskał realistyczny, pełny wgląd w naturę patologii serca, wątroby czy złamanej kości." mówi dr Bardo.
„Poprosiliśmy 11 radiologów o wykonanie pomiarów 100 guzów u 100 różnych pacjentów. W ich obserwacjach dotyczących kształtu guza znalazły się istotne rozbieżności. Pomiary liniowe, które wykonali na podstawie tych samych obrazów, dały różne wyniki. W niektórych przypadkach różnica w szacowanej objętości guza  dochodziła do 1 litra.”

Wykorzystanie technik 3D pozwala radiologom z Phoenix dokładnie określić wymiary guza, a lekarzom prowadzącym dostrzec subtelne zmiany jego rozmiaru lub kształtu, które zachodzą z czasem lub pod wpływem leczenia. Dzięki precyzji obrazowania 3D onkologowie są w stanie wybrać optymalną terapię i ustalić, czy jej zastosowanie skutkuje zmniejszeniem guza.

„Kiedy tworzę trójwymiarowy model guza, serca albo kości w naszym laboratorium 3D, uzyskuję obraz natychmiast. Jest on czytelny dla każdego." mówi dr Bardo.
„Również dla pacjenta, który może się mu dobrze przyjrzeć, a przez to prędzej zrozumieć chorobę oraz sens proponowanej terapii. Z wiedzy tej korzystają  wszyscy: chirurdzy, radiolodzy, pozostali lekarze.”

Innowacje w przetwarzaniu obrazu oraz ewolucja od technologii 2D do 3D zapewniły większą precyzję. W Szpitalu Dziecięcym w Phoenix obrazy diagnostyczne uzyskuje się w Laboratorium Innowacji 3D. Trafiają one następnie do Kardiologicznego Laboratorium Druku 3D, które wykorzystuje zaawansowane techniki obróbki obrazu, aby tworzyć na podstawie obrazów trójwymiarowe obiekty. Powstałe w ten sposób dokładne repliki uszkodzonych serc, kończyn, innych organów wewnętrznych, a nawet guzów pomagają lekarzom przygotować się do skomplikowanych zabiegów.

Przykładowo, kardiochirurdzy mogą zobaczyć poszczególne segmenty serca z pomocą obrazu 3D albo wziąć do ręki trójwymiarowy wydruk całego organu. Jedno i drugie może im pomóc lepiej zrozumieć skomplikowanych stosunki anatomiczne przed operacją.

„Przetwarzamy obrazy w pracowni radiologii, dokonujemy rekonstrukcji i segmentacji struktur anatomicznych, a potem przesyłamy wyniki drogą elektroniczną do naszego Kardiologicznego Laboratorium Druku 3D. Jeżeli chirurg, pacjent lub jego rodzina czują potrzebę, by dokładnie poznać budowę konkretnego serca, możemy dostarczyć jego wydruk 3D. Lekarz lub członek rodziny może do rąk otrzymać wierny model serca konkretnego pacjenta." opowiada Justin Ryan, naukowiec z Kardiologicznego Laboratorium Druku 3D w Phoenix.

Modele pomagają rodzicom zrozumieć, jakie operacje przechodzą ich dzieci. Przydają się również do szkolenia studentów medycyny i rezydentów.
„Model 3D można wykorzystać na mnóstwo sposobów. Dziecko może zabrać model do szkoły i opowiedzieć o nim klasie. Można go mieć na sali podczas przygotowania do operacji albo przynieść go do przychodni, co pomoże edukować rodzinę pacjenta. Każde zastosowanie bezproblemowo wpasowuje się w życie dziecka, co odpowiada założeniom holistycznej opieki nad pacjentem. A wszystko zaczyna się od radiologii." – zauważa dr Ryan.

Obecnie szpitalom zależy na ograniczaniu strat, a obrazowanie diagnostyczne może potencjalnie zwiększyć efektywność funkcjonowania placówki. W latach 1996–2010 liczba przeprowadzanych tomografii komputerowych w Stanach Zjednoczonych wzrosła niemal trzykrotnie, od 52 do 149 badań na 1000 pacjentów. Jak mówi dr Towbin, przejście na obrazowanie 3D stwarza szansę na ograniczenie liczby powtórek badań w Szpitalu Dziecięcym w Phoenix, bo personel medyczny jest w stanie uzyskać i zrozumieć więcej informacji na podstawie każdego obrazu.

„Wszelkie technologie, czy to z zakresu informatyki, biznesu czy analizy, z których korzystamy za sprawą firmy Philips, umożliwiają nam lepszy wgląd w nasze działania i identyfikację obszarów, w których jesteśmy mało efektywni. A to pozwala nam wprowadzać zmiany, ograniczać straty i zwiększać wydajność." wylicza dr Towbin.
„3D to świetny przykład. Obecnie możemy przeprowadzać mniej badań obrazowych, bo znaleźliśmy odpowiedzi na pytania, które w czasach danych 2D pozostawały zagadką.”