С переднего края: тренды и инновации в КТ
В прошлом году издание Kalorama Information, занимающееся исследованием рынков, предсказало, что глобальный рынок КТ, который уже тогда оценивался почти в 5 млрд долларов, будет самым быстро растущим среди систем медицинской визуализации.
Новые сканеры, появляющиеся на рынке, отличаются более высокой скоростью сканирования и качеством изображения, – в ответ на спрос кардиологических и онкологических отделений. Эти системы “напичканы” новыми и усовершенствованными приложениями для облегчения процесса сканирования и технологией оптимизации дозы облучения ради повышения безопасности пациентов.
«Большинство КТ сканирований локальных зон проходят буквально за секунды, а снимок всего тела занимает около получаса, – сказал Брюс Карлсон, издатель Kalorama Information. – КТ может сканировать кости, мягкие ткани и кровяные сосуды одновременно – в этом состоит ее преимущество по сравнению со стандартными рентгеновскими лучами».
По мере того, как искусственный интеллект (ИИ) занимает все более прочные позиции в секторе медицинской визуализации, КТ системы становятся все более эффективными и менее затратными. Для Карлсона слияние машинного обучения с КТ является одной из тем, связанных с ИИ, которые он планирует изучить более тщательно.
«Благодаря цифровому и описательному «компьютерному» характеру КТ, т.е. , тому факту, что это не простое изображение, а изображение, фактически созданное в процессе визуализации, компьютерная томография поддается математической интерпретации, – сказал он. – В конце концов, изображение создается математикой, поэтому логично предположить, что компьютер сможет читать его не хуже, чем человеческий глаз».
Анализ результатов при помощи ИИ
Aidoc – одна из компаний, которые давно и успешно работают над внедрением ИИ в КТ. Этот стартап с головным офисом в Израиле в феврале 2018 года выпустил первое в мире решение на базе ИИ для компьютерного томографа. Этот инструмент поможет радиологам выявлять существенные патологии в теле пациента, включая голову, шейный отдел позвоночника и брюшную полость.
В отличие от других решений, применяемых по необходимости, система Aidoc всегда готова к работе над неотложными случаями. «Наш ИИ всегда работает в фоновом режиме, чтобы радиологи могли получать необходимые данные на своем рабочем интерфэйсе, – сказал Элад Валах, главный исполнительный директор Aidoc. – Радиологи действительно чувствуют себя спокойнее, зная, что мы рядом с ними».
Решение для визуализации всего тела Aidoc Full Body Solution уже поступило более чем в 50 больниц по всему миру. Валах сказал, что через два дня после начала работы в университетской больнице в США эта система выявила пациента с внутричерепным кровотечением, которому требовалась срочная помощь.
«Больного уже собирались отравить домой и обследовать только на следующий день из-за перегруженного графика приема, – сказал Валах. – Однако радиологи смогли вовремя выявить патологию и оказать ему немедленную помощь».
Aidoc – не единственная компания, работающая в этой области. Например, команда исследователей ИИ из медицинской школы Icahn School of Medicine при Mount Sinai в Нью-Йорке разработала ПО для КТ, которое может идентифицировать инсульт, кровотечение и другие неврологические проблемы за 1.2 секунды. Еще одна команда из исследовательского центра университета Флориды University of Central Florida’s Computer Vision Research Center разработала ИИ решение, которое обнаруживает мельчайшие новообразования рака легких на КТ снимках, и это только вершина айсберга.
С появлением этих компьютерных алгоритмов, улучшающих качество интерпретации снимков, активизировались разговоры о том, как в будущем ИИ повлияет на роль радиологов. Большинство экспертов сходятся во мнении, что медицинские учреждения, предоставляющие услуги визуализации, не должны опасаться наступления ИИ, а, напротив, – осваивать все возможности новой технологии, которая поможет более эффективно выполнять работу.
«Радиология – это область медицины, которая работает с самым большим объемом данных, и большинство радиологов, с которыми я общаюсь, понимают, что ИИ предназначен для помощи им, – сказал Валах. – Он может просеивать большие объемы данных и помогать радиологам принимать решения быстрее и точнее».
Опыт одного медицинского центра в проведении низкодозового КТ сканирования рака легких
Учитывая, что, по оценке Американского общества изучения рака, в этом году в США будут диагностированы 200 000 новых случаев рака легких, низкодозовое КТ сканирование очень важно для пациентов с большим стажем курения. К сожалению, доступность этого метода обследования и осведомленность населения о необходимости проведения скрининга очень сильно хромают.
Медицинская школа University of Michigan Medicine запустила программу низкодозового КТ скрининга в начале 2000-х, но только за последние несколько лет она получила действительно широкое распространение. В настоящее время по этой программе проходят обследование около 100 пациентов в месяц.
На фото: Эти КТ снимки были получены при помощи КТ системы Canon для проведения процедуры TAVR.
В декабре 2013 года USPSTF (Медицинская группа по профилактике заболеваний в США) рекомендовала ежегодно проводить низкодозовый КТ скрининг для пациентов с раком легких в возрасте от 55 до 80 лет, выкуривающим 30 пачек в год, которые продолжают курить сейчас или бросили в последние 15 лет. В феврале 2015 года Страховая система Medicaid последовала этому примеру и приняла решение предоставлять страховое покрытие на эти обследования.
«Пациенты очень выиграли от этого, – сказала д-р Элла Казерони, руководитель отдела обслуживания в отделении диагностической радиологии медицинской школы University of Michigan Medicine. – От этой болезни в США и других странах мира умирает больше всего людей, а скрининг для ее выявления стал проводиться только в последнее время».
Она также добавила, что, хотя многие люди уже знакомы со скринингом рака груди и толстой кишки, им не всегда известно о существовании аналогичных услуг для выявления рака легких.
Когда у пациента диагностируется рак легких, ее отделение работает в тесном контакте с отделением легочной медицины, чтобы онкологи смогли получить КТ снимки пациентов через 3 – 6 месяцев после начала лечения. Она также отметила, что необходимо, чтобы ни один пациент не ускользнул от их внимания.
Казерони подчеркнула, что финансовый аспект скрининга рака легких является гораздо менее важным, чем медицинская целесообразность обследований: она считает, что затраты не должны останавливать другие медицинские организации от реализации собственных программ.
«Если какое-нибудь медицинское учреждение изучит экономическую составляющую скрининга, она убедиться: затраты вполне посильны даже с учетом инвестиций в необходимый вспомогательный персонал и оборудование, – сказала она. – Я считаю, что медицинские организации не должны рассматривать экономическую сторону вопроса, как препятствие на пути внедрения этой практики».
Несмотря на все преимущества низкодозового КТ скрининга рака легких, анализ показывает, что КТ сканирование грешит высоким процентом ложноположительных результатов. Для решения этой проблемы онкологический центр Fox Chase Cancer Center в Филадельфии получил в августе грант в размере 673 000 долларов от Министерства обороны США, который будет направлен на разработку теста, способного обнаруживать рак легких на ранней стадии, и будет служить в качестве второго метода скрининга для пациентов с КТ снимками, не позволяющими принять однозначное решение. Центры Fox Chase и Philadelphia VA Medical Center планируют провести набор пациентов для участия в исследовании, чтобы оценить эффективность нового теста.
КТ груди … без облучения?
Хотя считается, что КТ невозможна без облучения, Лихонг Ванг, профессор медицинского и электрического инжиниринга в технологическом институте California Institute of Technology (Caltech)и уверен, что компьютерная томография не должна восприниматься только таким образом.
Он и его команда исследователей в Caltech разработали лазерный ультразвуковой сканер, который использует фотоакустическую КТ (photoacoustic CT – PACT), позволяющую обнаруживать раковые опухоли груди всего за 15 минут без необходимости облучения пациента.
PACT использует два типа энергии – свет и звук. В ткань подается световой импульс, который преобразуется в звуковой сигнал внутри тела, а врач получает этот сигнал за пределами ткани.
«Мы совместили преимущества света и звука для проведения визуализации, – сказал Ванг. – Свет и звук абсолютно безопасны для людей в отличие от рентгеновских лучей, которые могут повреждать ДНК клеток».
Кроме того, РАСТ показывает молекулярную информацию, что рентгеновская КТ делать не может.
В настоящее время разрабатывается прототип устройства компанией CalPACT из Пасадены. Ванг, описывая систему, сказал, что она будет похожа на кровать с отверстием посередине. Пациент будет ложиться на стол лицом вниз и помещать по очереди каждую грудь в углубление, имеющее 512 крошечных ультразвуковых датчиков. Снизу в грудь лазером будет испускаться световой импульс ближнего ИК диапазона, который будет рассеиваться в ткани и поглощаться молекулами гемоглобина, переносящими кислород в красные кровяные тельца пациента.
Ванг со своей командой протестировал эту технологию в пилотном исследовании и выявил восемь из девяти опухолей, имевшихся в молочных железах участников эксперимента.
Когда у него спросили, сможет ли РАСТ со временем заменить маммографию как стандартный метод скрининга рака груди, он ответил, что очень надеется на это. Хотя признает, что маммография относительно быстрая, эффективная и доступная по цене, но нельзя забывать об ионизирующем облучении, о высоком проценте ложно положительных результатов и о проблемах с визуализацией молодых девушек. В этих моментах новая технология будет иметь преимущества.
«Я надеюсь, что мы может показать гораздо более высокие результаты, – сказал Ванг. – Даже несмотря на то, что наша система будет дороже стандартной маммографии, у нас будет гораздо больше преимуществ».
«Труднее всего выполнять визуализацию мозга взрослого пациента, потому что приходится иметь дело с толстым человеческим черепом, – сказал Лихонг. – Ультразвуковые волны сильно искажаются, проходя через череп. Сейчас мы работаем над различными методами для решения этой проблемы».
КТ сходит с экрана
С развитием технологии 3D печати радиологи имеют возможность получать изображение в виде реальной 3D модели, которую можно подержать в руках.
“Для одних процедур это будет излишеством, но для других – очень полезной новацией. Например, для хирургов, особенно в сложных случаях, таких как врожденная болезнь сердца”, – сказал д-р Гари Дантон, заместитель руководителя по учебной части и директор программы ординатуры по радиологии в больнице Jackson Memorial Hospital в Майами.
Его больница применяет КТ системы Canon CT для получения снимков сердца, которые затем используются для 3D печати моделей для планирования хирургических операций. «Это можно делать по-разному. У нас есть хирург, который сам печатает 3D модель для каждого случая. Или можно отправить данные в сторонние компании, которые напечатают 3D модели для вас», – объясняет Дантон.
К сожалению, добавляет он, эта технология является довольно дорогой, и, так как клинике нелегко получить возмещение затрат за проделанную работу, используется только в особых случаях.
Печать таких моделей требует серьезных вложений, включая стоимость принтера, затраты на оператора, расходные материалы, а также время, необходимое для разработки модели. Нельзя просто взять данные КТ, нажать на кнопку «печать» и получить готовую модель, – для этого нужен хорошо обученный человек, который должен провести большой объем подготовительных манипуляций и работу по реконструкции модели.
«Если государство или страховые организации решат оплатить что-нибудь, они должны будут знать, что это имеет какую-то дополнительную пользу, а не делается просто для развлечения или из любопытства, – сказал Дантон. – Это должно дать лучшие результаты».
Лучшие результаты могут проявляться по-разному. Модели позволят хирургам проводить менее инвазивные операции, они разгрузят операционные комнаты, так как врач сможет продумать свои действия еще до начала операции, а также повысят уверенность хирурга в ходе самой операции.
“Трудно назвать какую-то специфическую меру измерения, которая продемонстрирует пользу этой технологии, но это не означает, что у нее нет никаких преимуществ и что она бесполезна”, – сказал Дантон.
Сейчас ведется множество исследований по этому вопросу, но пройдет еще много времени, пока будут получены убедительные результаты.
«Я думаю, что для каких-то процедур эта технология будет очень полезной, а для других, возможно, не очень, но нужно время, чтобы отделить одно от другого», – сказал Дантон.
Лорен Дубински
На фото: Брюс Карлсон; Элла Казерони; Лихонг Ванг; Гарри Дантон.
