Die Zukunft der medizinischen Bildgebung: Jenseits von CT-Scans

Zu den traditionellen medizinischen Bildgebungssystemen gehören in erster Linie Sensoren für Scan-Geräte. Doch heute hat sich die Branche zu KI-basierten Lösungen entwickelt. Dank moderner 3D-Visualisierungstools, Bildgebungssoftwarelösungen und AR/VR ist der Fortschritt in der medizinischen Bildgebungstechnologie grenzenlos. Diese digitalen Technologien tragen zu einer besseren Bildkomprimierung und schnelleren Ergebnissen bei. Darüber hinaus spielen Cloud-Technologien eine Rolle bei der Speicherung medizinischer Daten. Wie andere Branchen auch, macht der Gesundheitssektor Fortschritte bei der Übernahme der besten verfügbaren Technologien.

Künstliche Intelligenz ist außerdem für Durchbrüche in der Diagnose verantwortlich, indem sie verdächtige Befunde hervorhebt und potenzielle Problembereiche identifiziert, die normalerweise unbemerkt bleiben. Mit hochauflösenden Bildern und algorithmischer Unterstützung können Ärzte nun Details erkennen, die normalerweise nur schwer zu entdecken wären.

Technologien, die den Sektor der medizinischen Bildgebung umgestalten

Cloud-Technologie

Für die Verwaltung von Rohdaten im Bereich der medizinischen Bildgebung ist das Cloud Computing von Vorteil.

Je nach Art der medizinischen Bildgebungslösungen und dem Entwicklungsstand der Branche sind Cloud-Technologien für unterschiedliche Szenarien geeignet.

• Bildarchivierung in der Cloud, Speicherung umfangreicher Bilddaten, Notfallwiederherstellung medizinischer Bilder aus der Ferne
• Cloud-basierte Softwareanwendungen, wie 3D-Bildanwendungen für das Gesundheitswesen, Bildgebungszentren und mobiles Bildlesen
• Chirurgie live übertragen
• Fernüberwachung der Gesundheit und bildgestützte Online-Konsultation

Cloud-basierte Lösungen sind für Radiologen hilfreich, um Probleme zu erkennen und Krankheiten zu verstehen.

3D-Bildgebung

Die moderne Technologie der 3D-Visualisierung erzeugt hochwertige Bilder mit mehrdimensionaler Darstellung. Sie umfasst verschiedene Scanebenen und ergibt ein vielseitiges Bild. Die Möglichkeiten zur Visualisierung von 3D-Bildern haben mehrere Anwendungen.

So müssen beispielsweise einige Teile unseres Körpers genau analysiert werden. Deshalb können mehrere Bildgebungsschichten erforderlich sein, um eine korrekte Beurteilung zu gewährleisten. Die dreidimensionale kinematische Darstellung umfasst MRT- und CT-Scanverfahren mit volumetrischer Visualisierung. Die Verwendung von 3D-Bildgebungstechnologien für den Scan hilft bei der Diagnose von Tumoren und Weichteilgewebe.

Auch im Bereich der Tomosynthese findet eine Abkehr von der herkömmlichen 2D-Mammographie statt. Radiologen nehmen Bilder aus verschiedenen Blickwinkeln auf und prüfen das Gewebe gründlich. Mit Hilfe des 3D-Datensatzes können sie sich ein Bild machen. Außerdem können die 3D-Ultraschalltechniker bessere Bilder aufnehmen, bevor sie sich an die Radiologen wenden. Die Auswirkungen der 3D-Visualisierungstechnologien auf die CT-Angiografie ermöglichen es den Ärzten außerdem, Blutungen und Aneurysmen zu untersuchen.

Periphere Zeigegeräte können mit dem 3D-Bild interagieren. Das Bild kann gedreht und von Fachärzten in Querschnitte zerlegt werden. Es wird zur besseren Visualisierung und Planung vor dem Eingriff verwendet. Die Ärzte können diese Bilder sogar mit einem 3D-Drucker ausdrucken.

AR/VR

Die Integration von AR/VR-Technologien bei der Verwendung von radiologischen Verarbeitungswerkzeugen liefert bessere digitale Inhalte. AR/VR-fähige Bildgebung erleichtert die Kommunikation und führt zu besseren Prozessen in der Patientenversorgung.

Außerdem werden in den letzten Jahren zunehmend kopfgetragene Geräte eingesetzt. AR/VR-Geräte bieten eine intuitive Steuerung und Schnittstelle. So können Ärzte beispielsweise mithilfe von AR-Technologien ein 3D-Bild eines MRT erstellen. Sie können dann eine 3D-Brille oder ein Virtual-Reality-Headset verwenden, um das Bild zu untersuchen. Moderne kopfgetragene Geräte erkennen Kopfbewegungen und ermöglichen gleichzeitig virtuelle Bilder. So ermöglicht die AR/VR-Technologie den Radiologen, anatomische Details auf einer virtuellen Oberfläche zu betrachten. Die mit der AR/VR-Technologie erzeugten 3D-Bilder können gedreht und gezoomt werden, um eine bessere Ansicht zu erhalten.

Das auf AR basierende präoperative Planungssystem nutzt beispielsweise ein virtuelles Werkzeug. Das Tool stellt ein 3D-Hologramm auf dem Körper des Patienten dar. Dies wiederum ermöglicht es den Chirurgen, die Ziele einfach und schnell zu lokalisieren.

Künstliche Intelligenz

KI ist eines der vielversprechendsten Instrumente zur Förderung der medizinischen Bildgebungsindustrie. Der globale Markt für KI in der medizinischen Diagnostik wird voraussichtlich von 505 Mio. USD im Jahr 2020 auf 3.868 Mio. USD im Jahr 2025 ansteigen, mit einer CAGR von 50,2 % während des Prognosezeitraums.

Radiologen können den Untersuchungsprozess mithilfe von KI beschleunigen. Durch die gleichzeitige Verarbeitung mehrerer Scans kann die ML-Technologie Muster finden, die helfen, Entscheidungen schneller zu treffen. Darüber hinaus können mit Hilfe von KI-fähiger Software wichtige Daten aus dem Radiologie-Informationssystem (RIS) und dem Bildarchivierungs- und Kommunikationssystem (PACS) generiert, gemeldet und analysiert werden.

Um Mediziner bei der Behandlung von Patienten zu unterstützen, verbessert Edge Computing mit einem Grafikprozessor die Bildqualität, beschleunigt die Bilderzeugung und führt Bildanalysen durch. Mit den Entwicklungen der NVIDIA- und Qualcomm-Plattformen in der GPU-Technologie können Signale in 2D- oder 3D-Bilder umgewandelt werden, was eine Reihe von komplizierten Berechnungen erfordert. GPU-Computing kann die medizinische Bildgebung beschleunigen und verbessern, damit Mediziner bessere und schnellere Entscheidungen treffen können.

Ab Juni 2020, so ein neuer Bericht des Teams von Johns Hopkins Medicine, zeigt die KI ihre Fähigkeit, Röntgenaufnahmen des Brustkorbs abzubilden und große Datenmengen zu nutzen, um schnell Lösungen für die Erkennung, Prävention und Behandlung von COVID-19 zu finden. Das Team fand auch heraus, dass KI dazu beitragen könnte, die Risikoklassifizierung zu verbessern, indem Patienten nach der Art der Behandlung eingestuft werden, die sie wegen einer COVID-19-Infektion erhalten. Darüber hinaus haben die National Institutes of Health (NIH) im August 2020 das Medical Imaging and Data Center (MIDRC) gegründet, das KI und medizinische Bildgebungstechnologie einsetzt, um die Erkennung und Behandlung von COVID-19 zu verbessern.

Digitale Zwillinge

Unter dem Begriff "digitale Zwillingstechnologie" versteht man die Erstellung einer 3D-Visualisierung eines Gegenstands, um zu untersuchen, wie sich eine bestimmte Behandlung oder Therapie auf das Gewebe, den Tumor oder ein Organ auswirken könnte, ohne dass diese tatsächlich am Patienten getestet wird. Auf diese Weise können Kliniker wichtige Anpassungen und Behandlungen testen, bevor sie sie am Patienten anwenden. Bislang hat sich die Technologie als eine gute Testumgebung erwiesen, die dazu beigetragen hat, die Genauigkeit der Diagnose zu verbessern und die Wirksamkeit der Behandlung vorherzusagen, ähnlich wie die KI-Technologie.

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Bei eInfochips verfügen wir über mehr als 25 Jahre Erfahrung in der Produktentwicklung und im Design, der Entwicklung, dem Einsatz und der Verwaltung von Geräten der FDA-Klassen II und III für die Gesundheitsüberwachung, Diagnostik (bildgebend und nicht bildgebend) und telemedizinische Anwendungen. Wir nutzen unsere strategischen Partnerschaften mit NVIDIA, NXP, Qualcomm, Azure, AWS und unsere starke Expertise bei der Entwicklung von KI-Lösungen der nächsten Generation und bieten schlüsselfertige F&E-, projektbasierte Beratungs-, Implementierungs- und Ressourcenerweiterungsdienste. Wir unterstützen unsere Kunden aus dem Gesundheitswesen bei der Erweiterung ihrer Technologielandschaft mit produkttechnischen Dienstleistungen wie Designberatung (Optik/Sensor, ISP/SoC-Auswahl), Bildoptimierung (Nutzung des hauseigenen Labors, CoE), 3D-Visualisierung und High-Performance-Computing für die medizinische Bildgebung.

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