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3D影像技术推动放射科临床进程

诊断影像技术不断进步,不再是低分辨率的人体解剖学影像,后期处理时间也不再长达几天。1999年,CT扫描后需要五天1时间才能获得CT影像。

 

而今,放射科医师可在几秒内扫描婴儿的重要器官,观看3D重建影像。还可通过这些影像的3D打印模型,全方位观察患者的心脏。

 

过去30年间,影像技术推动了儿科放射学的转型。随着简易度、速度和精度的提高,工作流程得到改进,测量变得更加准确,临床决策所需时间缩短。然而,从2D影像转向3D影像所带来的新机遇是其他技术无法比拟的。

 

凤凰城儿童医院在几年前就开始使用3D影像技术,并将其纳入患者护理的若干领域中,例如术前规划、研究和教育,以及患者(包括儿科患者)和家庭支持。

 

“放射科开展了大量工作,以便更好地为信息使用者提供影像数据。”凤凰城儿童医院放射科主任Richard Towbin博士表示,“一旦我们接收到数字数据,就会将其转换为3D格式,用3D方式呈现,并利用我们的资料和独家数据作出决策,以提高临床治疗效果。”

从2D转向3D

如需获得电脑屏幕中显示的可视化3D影像,首先需要进行CT或MR扫描,接着利用飞利浦IntelliSpace Portal高级可视化软件处理影像,为放射科医师提供2D和3D分块影像,使其能够迅速采取措施,更快地进行诊断。

 

“3D打印需要多种技术支撑。首先是飞利浦CT或MRI扫描,接着通过IntelliSpace Portal进行处理,进行若干次技术性很强的影像分割,供3D实验室处理。这需要花费一点时间,但是值得。成功的3D影像打印离不开IntelliSpace Portal的影像分割技术。”凤凰城儿童医院全身核磁共振与3D创新实验室联合主任Dianna Bardo博士表示。

 

例如,肿瘤的大小和形状一直难以测量。目前,一般用长度、宽度和高度数据测量肿瘤。

 

“首先,临床医师可能无法利用2D影像得出准确的结论,判定病情发展到了哪一步,无论病灶是在心脏、肝脏或骨折部位。”Bardo博士表示,“我们请11名放射科医师诊断了100名不同患者的100个肿瘤,每个人对肿瘤形状的判断都不同,而且差别很大。他们的线性测量结果也大不相同,有时得出的肿瘤体积大小甚至相差1升,尽管他们使用的是同一影像。”

医学3D打印技术在放射科的应用

凤凰城儿童医院的放射科医师利用3D技术可以判断肿瘤的确切大小,内科医师也能识别肿瘤大小和形状的微小变化并进行相应治疗。3D影像的准确度使得肿瘤科医师能够制定最可行的治疗进程,并确定治疗是否使患者肿瘤有所缩小。

 

“当我在3D实验室中对肿瘤、心脏或骨骼进行3D建模时,能立刻生成所有人都能看懂的图片”,Bardo博士说,“患者能看懂这张图片,他们的家人也能看懂,从而能更清楚地了解病情,更好地理解医生建议采用的疗法。为病人提供护理的内科医师、进行修复手术的外科医师以及放射科医师均认同这一点。”

 

影像处理领域的创新以及从2D到3D的革新使得图像精度大幅提高。凤凰城儿童医院的3D创新实验室生成影像,并由医院的心脏3D打印实验室利用先进的后期处理技术进行解读。通过生成心脏缺陷、肢缺陷、受损内脏甚至肿瘤的准确模型,可以帮助医师应对复杂的治疗程序。

 

例如,心脏外科医师可以利用3D影像观察心脏的各个独立部分,或将心脏的3D打印模型拿在手中。这两种方式都能让他们在手术前更好地了解患者心脏的复杂结构。

 

“我们在放射科处理影像,重建器官结构并进行分割,随后将电子版送至心脏3D打印实验室。如果外科医师或患者及其家属需要进一步了解器官结构,我们可以制作心脏的3D打印影像,甚至能让医师或患者家属将心脏模型拿在手中。”凤凰城儿童医院心脏3D打印实验室科学研究员 Justin Ryan表示。

 

3D模型还能让家属了解婴儿的手术情况,帮助培训医学院学生和住院医师。“这些3D打印模型的用处十分广泛。孩子们可以把它带到学校进行展示和讲解,医生可在手术室中用模型进行术前规划,或者在诊所中用作模型进行家庭教育。从整体护理的角度而言,3D模型可以充分融入儿童的生活。而这一切都始于放射科。”Ryan博士说道。

提高医院效率,减少浪费

各大医院正在试图减少运营中的浪费情况,而诊断影像正是有可能提高效率的领域之一。美国境内的CT扫描数从1996年的每1000名患者开展52次扫描激增至2010年的每1000名患者开展149次扫描,增长了近两倍。Towbin博士表示,从2D到3D的升级意味着护理提供者可从扫描影像中获取更多信息,更好地分析病情。正因为如此,凤凰城儿童医院有可能降低重复扫描数。

 

“飞利浦为我们提供的所有技术,包括信息技术、商业技术和分析技术,让我们能够更好地审视本院的运营和流程,确定效率低下的领域,从而有机会改进流程,减少浪费或低效活动。”Towbin博士表示,“3D就是一个很好的例子,因为我们现在能利用3D影像回答2D数据无法解释的问题,从而降低所需的影像数量。”

了解凤凰城儿童医院如何

打破儿科放射学的壁垒

3D打印需要多种技术支撑。首先是飞利浦CT或MR扫描,接着通过IntelliSpace Portal进行处理。”

 

凤凰城儿童医院放射科主任

Richard Towbin博士

飞利浦IntelliSpace Portal高级可视化平台

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注:

1 《放射影像学》,《现代医疗保健中的放射学专业化》,医学博士Anastasia L. Hryhorczuk,医学博士Kate Hanneman,医学博士和法律博士Ronald L. Eisenberg,注册护士和博士Elaine C. Meyer,医学博士Stephen D. Brown