Penjelasan Tentang Pencitraan Medis: Teknik, Perkembangan, dan Implikasi

Dipublikasikan oleh Muhammad Ilham Maulana

22 Maret 2024, 09.18

Sumber: en.wikipedia.org

Pencitraan medis adalah teknik dan proses untuk mencitrakan interior tubuh untuk analisis klinis dan intervensi medis, serta untuk merepresentasikan visual fungsi beberapa organ atau jaringan (fisiologi). Tujuan pencitraan medis adalah untuk mengungkap struktur internal yang tersembunyi oleh kulit dan tulang, serta untuk mendiagnosis dan mengobati penyakit. Pencitraan medis juga membentuk basis data tentang anatomi dan fisiologi normal untuk memungkinkan identifikasi kelainan. Meskipun pencitraan organ dan jaringan yang diangkat dapat dilakukan atas alasan medis, prosedur semacam itu biasanya dianggap sebagai bagian dari patologi bukan pencitraan medis.

Teknik pengukuran dan pencatatan yang tidak dirancang secara khusus untuk menghasilkan gambar, seperti elektroensefalografi (EEG), magnetoensefalografi (MEG), elektrokardiografi (EKG), dan lain-lain, merupakan teknologi lain yang menghasilkan data yang dapat direpresentasikan sebagai grafik parameter versus waktu atau peta yang berisi data tentang lokasi pengukuran. Dalam perbandingan terbatas, teknologi-teknologi ini dapat dianggap sebagai bentuk pencitraan medis dalam disiplin lain dari instrumen medis.

Pada tahun 2010, telah dilakukan sekitar 5 miliar studi pencitraan medis di seluruh dunia. Paparan radiasi dari pencitraan medis pada tahun 2006 menyumbang sekitar 50% dari total paparan radiasi ionisasi di Amerika Serikat. Peralatan pencitraan medis diproduksi menggunakan teknologi dari industri semikonduktor, termasuk sirkuit terpadu CMOS, perangkat semikonduktor daya, sensor seperti sensor gambar (terutama sensor CMOS) dan biosensor, serta prosesor seperti mikrokontroler, mikroprosesor, pemroses sinyal digital, pemroses media, dan perangkat sistem-on-chip. Pada tahun 2015, pengiriman tahunan chip pencitraan medis mencapai 46 juta unit dengan nilai $1.1 miliar.

Penggunaan istilah "noninvasif" digunakan untuk menunjukkan prosedur di mana tidak ada alat yang dimasukkan ke dalam tubuh pasien, yang merupakan kasus untuk sebagian besar teknik pencitraan yang digunakan.

Jenis Dari Pencitraan Medis

 

Dalam konteks klinis, pencitraan medis menggunakan "cahaya tak terlihat" umumnya dikaitkan dengan radiologi atau "pencitraan klinis". Sementara itu, pencitraan medis menggunakan "cahaya terlihat" melibatkan video digital atau gambar diam yang dapat dilihat tanpa peralatan khusus. Beberapa modaltas, seperti dermatologi dan perawatan luka, menggunakan gambaran cahaya terlihat. Penafsiran gambar medis umumnya dilakukan oleh seorang dokter yang mengkhususkan diri dalam radiologi yang dikenal sebagai radiolog; namun, penafsiran ini juga dapat dilakukan oleh tenaga medis lain yang terlatih dan bersertifikasi dalam evaluasi klinis radiologi.

Sebagai sebuah bidang investigasi ilmiah, pencitraan medis merupakan sub-disiplin dari teknik rekayasa biomedis, fisika medis, atau kedokteran tergantung pada konteksnya. Radiografi mendefinisikan aspek teknis pencitraan medis, khususnya dalam pemerolehan gambar medis. Radiografi memanfaatkan dua bentuk gambar radiografi yang digunakan dalam pencitraan medis, yaitu radiografi proyeksi dan fluoroskopi.

Selanjutnya, resonansi magnetik (MRI) merupakan instrumen pencitraan medis yang menggunakan magnet kuat untuk memperoleh gambar tubuh. MRI memancarkan pulsa frekuensi radio pada frekuensi resonansi atom hidrogen dalam molekul air tubuh manusia. Selain itu, kedokteran nuklir mencakup kedua pencitraan diagnostik dan pengobatan penyakit, menggunakan isotop dan partikel energik yang dipancarkan dari material radioaktif untuk mendiagnosis atau mengobati berbagai patologi.

Ultrasonografi menggunakan gelombang suara berfrekuensi tinggi yang dipantulkan oleh jaringan untuk menghasilkan gambar tubuh, sering kali dikaitkan dengan pencitraan janin pada wanita hamil. Sementara itu, elastografi merupakan modalitas pencitraan yang memetakan sifat elastis jaringan lunak, berguna dalam diagnosis medis.

Teknik pencitraan medis terus berkembang, termasuk teknik baru seperti fotoakustik imaging yang memanfaatkan efek fotoakustik untuk mendeteksi gambaran medis dalam tubuh. Demikianlah berbagai teknik pencitraan medis yang digunakan dalam diagnosis dan penanganan penyakit, masing-masing memiliki keunggulan dan aplikasi klinisnya sendiri.

Penciptaan Gambar Tiga Dimensi

Teknik rendering volume telah dikembangkan untuk memungkinkan perangkat lunak pemindaian CT, MRI, dan ultrasonografi menghasilkan gambar 3D bagi dokter. Sebelumnya, pemindaian CT dan MRI menghasilkan output statis 2D pada film. Untuk menghasilkan gambar 3D, banyak pemindaian dilakukan dan kemudian digabungkan oleh komputer untuk menghasilkan model 3D, yang kemudian dapat dimanipulasi oleh dokter. Ultrasound 3D diproduksi menggunakan teknik yang agak mirip. Dalam mendiagnosis penyakit pada visera abdomen, ultrasonografi sangat sensitif pada pencitraan saluran empedu, saluran kemih, dan organ reproduksi wanita (ovarium, tuba fallopi). Dengan kemampuan untuk memvisualisasikan struktur penting dengan detail yang besar, metode visualisasi 3D adalah sumber daya berharga untuk diagnosis dan pengobatan bedah dari banyak patologi. Ini merupakan sumber daya kunci untuk upaya terkenal, tetapi akhirnya tidak berhasil oleh ahli bedah Singapura untuk memisahkan kembar Iran Ladan dan Laleh Bijani pada tahun 2003. Peralatan 3D sebelumnya digunakan untuk operasi serupa dengan kesuksesan besar.

Teknik Lainnya yang Diusulkan atau Dikembangkan Termasuk:

  • Tomografi optik difus
  • Elastografi
  • Tomografi impedansi listrik
  • Pencitraan optoakustik
  • Oftalmologi
  • A-scan
  • B-scan
  • Topografi kornea
  • Tomografi koherensi optik
  • Oftalmoskopi laser pemindaian

Beberapa teknik ini masih dalam tahap penelitian dan belum digunakan dalam rutinitas klinis.

Pencitraan Non-Diagnostik

Neuroimaging juga telah digunakan dalam keadaan eksperimental untuk memungkinkan orang (terutama orang yang cacat) untuk mengendalikan perangkat luar, bertindak sebagai antarmuka otak komputer.

Banyak aplikasi perangkat lunak pencitraan medis digunakan untuk pencitraan non-diagnostik, khususnya karena mereka tidak memiliki persetujuan FDA dan tidak diizinkan untuk digunakan dalam penelitian klinis untuk diagnosis pasien. Perlu dicatat bahwa banyak studi penelitian klinis tidak dirancang untuk diagnosis pasien sama sekali.

Arsip dan Perekaman

Digunakan terutama dalam pencitraan ultrasonografi, menangkap gambar yang dihasilkan oleh perangkat pencitraan medis diperlukan untuk aplikasi arsip dan telemedisin. Dalam sebagian besar skenario, grabber frame digunakan untuk menangkap sinyal video dari perangkat medis dan meneruskannya ke komputer untuk pemrosesan dan operasi lebih lanjut.

DICOM

Standar Komunikasi dan Komunikasi Citra Digital (DICOM) digunakan secara global untuk menyimpan, pertukaran, dan mentransmisikan citra medis. Standar DICOM mencakup protokol untuk teknik pencitraan seperti radiografi, tomografi terkomputasi (CT), pencitraan resonansi magnetik (MRI), ultrasonografi, dan terapi radiasi.

Kompresi Citra Medis

Teknik pencitraan medis menghasilkan jumlah data yang sangat besar, terutama dari modalitas CT, MRI, dan PET. Akibatnya, penyimpanan dan komunikasi data gambar elektronik menjadi tidak memungkinkan tanpa menggunakan kompresi. Kompresi citra JPEG 2000 digunakan oleh standar DICOM untuk penyimpanan dan transmisi citra medis. Biaya dan kelayakan mengakses kumpulan data gambar besar melalui bandwidth rendah atau berbagai bandwidth lebih lanjut diatasi dengan menggunakan standar DICOM lain, yang disebut JPIP, untuk mengaktifkan streaming efisien data gambar yang terkompresi JPEG 2000.

Pencitraan Medis di Cloud

Ada kecenderungan berkembang untuk bermigrasi dari PACS on-premise ke PACS berbasis cloud. Sebuah artikel terbaru oleh Applied Radiology mengatakan, "Ketika ranah citra digital diterima di seluruh perusahaan perawatan kesehatan, transisi cepat dari terabyte ke petabyte data telah menempatkan radiologi di ambang kelebihan informasi. Komputasi awan menawarkan alat bagi departemen pencitraan masa depan untuk mengelola data dengan jauh lebih cerdas."

Penggunaan dalam Uji Klinis Farmasi

Pencitraan medis telah menjadi alat penting dalam uji klinis karena memungkinkan diagnosis cepat dengan visualisasi dan penilaian kuantitatif.

Sebuah uji klinis tipikal melalui beberapa fase dan dapat memakan waktu hingga delapan tahun. Titik akhir klinis atau hasil digunakan untuk menentukan apakah terapi aman dan efektif. Setelah seorang pasien mencapai titik akhir, ia umumnya dikecualikan dari interaksi eksperimental lebih lanjut. Uji yang bergantung hanya pada titik akhir klinis sangat mahal karena memiliki durasi yang panjang dan cenderung membutuhkan jumlah pasien yang besar.

Sebagai kontras dengan titik akhir klinis, titik akhir pengganti telah terbukti mempersingkat waktu yang diperlukan untuk memastikan apakah sebuah obat memiliki manfaat klinis. Biomarker pencitraan (karakteristik yang diukur secara objektif oleh teknik pencitraan, yang digunakan sebagai indikator respons farmakologis terhadap suatu terapi) dan titik akhir pengganti telah terbukti memfasilitasi penggunaan kelompok kecil, mendapatkan hasil dengan cepat dengan daya statistik yang baik.

Pencitraan mampu mengungkapkan perubahan halus yang menunjukkan perkembangan terapi yang mungkin terlewatkan oleh pendekatan tradisional yang lebih subjektif. Bias statistik dikurangi karena temuan dievaluasi tanpa kontak langsung dengan pasien.

Teknik pencitraan seperti tomografi emisi positron (PET) dan pencitraan resonansi magnetik (MRI) rutin digunakan dalam bidang onkologi dan neurosains. Misalnya, pengukuran penyusutan tumor adalah titik pengganti yang umum digunakan dalam evaluasi respons tumor padat. Ini memungkinkan penilaian efek obat lebih cepat dan objektif. Dalam penyakit Alzheimer, pemindaian MRI dari seluruh otak dapat menilai dengan akurat laju atrofi hipokampus, sedangkan pemindaian PET dapat mengukur aktivitas metabolisme otak dengan mengukur metabolisme glukosa regional, dan plak beta-amiloid menggunakan tracer seperti Pittsburgh compound B (PiB). Secara historis, penggunaan pencitraan medis kuantitatif kurang digunakan dalam bidang pengembangan obat lainnya meskipun minatnya sedang tumbuh.

Uji berbasis pencitraan biasanya terdiri dari tiga komponen:

  1. Protokol pencitraan yang realistis. Protokol ini adalah garis besar yang mengstandarisasi (sejauh mungkin) cara gambar diperoleh menggunakan berbagai modalitas (PET, SPECT, CT, MRI). Ini mencakup detail di mana gambar akan disimpan, diproses, dan dievaluasi.

  2. Pusat pencitraan yang bertanggung jawab atas pengumpulan gambar, melakukan kontrol kualitas, dan menyediakan alat untuk penyimpanan data, distribusi, dan analisis. Penting bagi gambar yang diperoleh pada waktu yang berbeda ditampilkan dalam format standar untuk menjaga keandalan evaluasi. Beberapa organisasi penelitian kontrak pencitraan khusus menyediakan layanan pencitraan medis dari awal hingga akhir, mulai dari desain protokol dan manajemen situs hingga jaminan kualitas data dan analisis gambar.

  3. Situs klinis yang merekrut pasien untuk menghasilkan gambar untuk dikirim kembali ke pusat pencitraan.

 

Disadur dari: en.wikipedia.org