Sie sind möglicherweise nicht in der Lage, Sie zu hören, aber Sie helfen, zu diagnostizieren und zu behandeln Patienten jeden Tag. In den vergangenen 40 Jahren Ultraschall-Bildgebung hat sich von unscharfen schwarz-weiß-Bilder, scharfe 3-D-Bilder in Echtzeit. Und die Technologie ist noch in der Entwicklung. Nun, die künstliche Intelligenz getestet wird Hilfe für die Interpretation von Ultraschallbildern.
Forscher und professor Lasse Løvstakken beginnt ein video auf seinem computer-Bildschirm. Wir sind im Auge des Sturms. Es sieht fast aus wie ein Hurrikan nähert sich einer Küstenlinie. Ist das New Orleans? Nein. Obwohl die zirkulierenden Pfeile auf dem Bildschirm sehen aus wie ein Wetter-Modell, die Sie eigentlich repräsentieren die Geschwindigkeit, mit der die Blut bewegt sich durch ein menschliches Herz.
Dies ist die neueste Visualisierung der Art und Weise Blut zirkuliert rund um das Herz. Imaging-Systeme wie diese werden genaue Messungen liefern detaillierte Zirkulation mustern, die helfen können, diagnose von Herzerkrankungen.
„Wir haben auf dieses Ziel hingearbeitet, seit 2014, und jetzt testen wir es auf den Patienten,“ Løvstakken erklärt. Er ist der Anführer der Ultraschall-Gruppe in der Abteilung von Verkehr und Medizinische Bildgebung an der NTNU.
Der nächste Schritt wird sein, das gleiche zu tun, für eine 3-D-Modell des Herzens.
Von Tagen auf Minuten
Diese Art von „sucht“ in den Herzen vorhanden ist, Dank einer einzigartigen Zusammenarbeit zwischen ärzten und Ingenieuren in Trondheim.
Vor vierzig Jahren, Ultraschall ganz anders aussah. Damals, es wurde kaum genutzt, für die Diagnose. Wenn ein patient erschien zu Herz-Probleme, es würde Tage oder Wochen dauern, um es zu erhalten geprüft. Sie hatte zu gehen, um ein spezielles Labor, und gehen Sie durch lange, riskante Verfahren, die X-Strahlen und Katheter durch die Adern.
Heute können Sie überprüfen, ob das gleiche Problem innerhalb von 30 Minuten, ohne invasive Verfahren oder die damit verbundenen Risiken.
Neben der medizinischen Diagnostik, Ultraschall kann verwendet werden für viele andere wichtige Zwecke, wie etwa die Prüfung der Schweißnähten an Edelstahl-Rohre und Materialien zu testen in der öl-und gas-Industrie.
Wird der Ultraschall immer ein limit erreichen?
Ultraschall hat viele Vorteile, so dass es eine nützliche und spannende Technologie. Es gibt die Möglichkeit, zu „sehen“ in verschiedenen Materialien ohne schneiden in Sie.
Schallwellen gesendet werden, in den Körper und reflektieren zu bilden, Bilder, Herzen, Leber, Venen und mehr. Sie können Messen die Bewegung von Herz und Blut-Zirkulation Geschwindigkeiten um ihn herum. Das sind Dinge, die nicht gemessen werden kann, wie genau mit anderen Methoden wie z.B. CT-oder MRT-scans. Ultraschall ist eine völlig sichere Methode zu betrachten, was passiert im inneren des Körpers.
Forscher entwickeln ständig neue Möglichkeiten, mit Hilfe von Ultraschall aufdecken, diagnostizieren und überwachen der Prozesse im Körper.
„Seit Jahren habe ich gedacht, jetzt haben wir erreicht die Grenzen dessen, was möglich ist mit Ultraschall“, sagt NTNU Medizintechnik professor Hans Torp.
Er ist einer der ersten Forscher in Norwegen arbeiten auf Ultraschall-Bildgebung in der Medizin. Seit 40 Jahren hat er die Entwicklung von Lösungen für die medizinische Gemeinschaft zentriert um den Klang der Wellen. Er hat eng mit ärzten, die drücken ihn neue Wege zu finden, um das zu prüfen, oder Messen, dass.
„Viele unserer Ideen stammen aus Gesprächen mit ärzten. Sie sind immer in der Notwendigkeit von neuen Werkzeugen, und uns Fragen, ob es möglich ist, zu finden, einige einfacher Weg, um zu diagnostizieren, zu interpretieren und zu überwachen Patienten mit Ultraschall. Und dass die Tendenz, um die Zahnräder zu Schleifen.“
Und es wurde noch nicht oft, dass Torp hat, aufgeben musste auf eine Idee, nur wenn die notwendige Technologie noch nicht ausgereift.
Interdisziplinäres arbeiten
Rund 200 Menschen arbeiten in der Abteilung Verkehr und Medizinische Bildgebung, mit 60-70 von Ihnen innerhalb der Ultraschall-Gruppe. Sie sind weltweit führend in Ihrem Bereich der Forschung.
„Wir sind in einer einzigartigen position in Norwegen– wirklich, in der Welt, mit uns Technologen in Büros, die im Krankenhaus mit den ärzten um uns herum. Die Wände sind voll von der Geschichte über die interdisziplinäre Arbeit zwischen ärzten, Klinikern und der Industrie, und es ist wirklich etwas besonderes.“ Dies ist, was Lasse Løvstakken denkt.
„Das ist das Geheimnis hinter unseren Fortschritten. Wir decken eine Menge von Stützpunkten, zwischen Physik -, Mathematik -, Bild-und Signalverarbeitung und digitale Visualisierung. Und wir arbeiten eng mit ärzten. Es ist wirklich verlassen, und wir bekommen schnell Ergebnisse.“
Video-Spiel-Technologie
Ultraschall vor 40 Jahren war in der Lage, um Klang zu erzeugen Signale, die hatte sachkundig interpretiert, um zu diagnostizieren, den Zustand der Patienten am Herzen. In den frühen 70er Jahren, ärzte in der Lage waren, um verschwommene Bilder von Scheiben von dem Herzen in schwarz-weiß. In den 80er Jahren, Farb-Doppler-imaging eingeführt wurde, zeigt, welchen Weg Blut zeigte in verschiedenen teilen des Herzens. Dies sorgte für noch mehr Einsicht, mit der Technologie jetzt in der Lage, zu offenbaren, Schrumpfung oder Leckagen in den verschiedenen teilen des Herzens.
Und die Technik wird weiter verbessert. Die Industrie ist fast so viel, der eine treibende Kraft für Lösungen, so die Forscher.
„Wir sind immer in der Hoffnung für eine bessere Bild-Qualität. Am Anfang, wir hatten einfach nicht genügend Rechenleistung, und die Technologie noch nicht Fortgeschritten. Es gab eine Menge Herausforderungen. Wir wussten, was wir wollten, aber einfach nicht die Werkzeuge haben, um dorthin zu gelangen, noch,“ Hans Torp erklärt. „In den vergangenen Jahren, hatten wir eine Menge Hilfe von der Videospiel-Industrie. Sie haben geschoben Verbesserungen in Bezug auf die Rechenleistung, schnelle Vernetzung und phänomenale Grafik, die unglaublich nützlich für uns. Wir konnten nicht einmal vorstellen, diese Dinge vor 30 Jahren.“
Neue Technologie und Maschinen geben die Forscher Zugriff auf Daten in neue und flexiblere Möglichkeiten. Dies kann zu bringen, um alte Ideen werden getestet, neue Methoden oder Daten ermöglichen, die mit gespielt werden, in neuen und erfinderischen Möglichkeiten, bringen Sie sich um Fortschritte in der Technologie. Fast immer in Zusammenarbeit mit den ärzten.
Doppler-Töne
Kardiologe und professor Svend Aakhus können dies bestätigen.
„Dies ist ein unglaublich nützliches Werkzeug für uns“, sagen Aakhus, wer erinnert sich noch an seine ersten Erfahrungen mit der Ultraschall als kürzlich graduierte Arzt. Es war an Hjerteposten 1987 in Trondheim Regional Hospital, jetzt bekannt als St. Olavs Hospital.
„Ich war zu Fuß durch den Flur in Richtung der Gemeinde, an dem die Untersuchungen durchgeführt wurden. Ich hörte ein Geräusch, das ich noch nie etwas gehört habe, bevor er aus der Tür des dunklen Raumes. Swoosh, swoosh, swoosh– wie es sich herausstellt, war es die charakteristischen Doppler-sound. Als ich begann zu verstehen, was der Ultraschall eingesetzt werden könnte, dachte ich, es war einfach fantastisch.“
Aus der Büchse der Pandora mit Weitsicht
Die neueste Technologie ist ein 3-D-Bild des Herzens Ventile durch die Speiseröhre. Dies geschieht vor Herz-op und ist auf einem Bildschirm während der operation als gut.
„Mit dem 3-D-Bilder, die wir heute haben, erhalten Sie eine Echtzeit-Darstellung der situation vorher, anstatt zu gehen in ein invasives Verfahren blind, mit einer Patientin, die eine mögliche Büchse der Pandora“ Aakhus erklärt.
Die ersten 3-D-Bilder wurden eingeführt in den frühen 90er Jahren mit der Duke University in den USA präsentiert die erste 3-D-Echokardiographie Maschine. Es war die Größe von vier Kühlschränke und eine Sonde von der Größe eines kilo-block von butter.
„Es dauerte mehrere Tage, um die Verarbeitung der Bilder, und das Ergebnis sah aus wie Brei“, sagte er.
Sven Aakhus, erinnert sich lächelnd.
„25 Jahre später, Ultraschall-Bilder sind praktisch wie der Blick auf die Realität selbst. Es war ein riesiger bestimmende Faktor für unseren Erfolg. Es ermöglicht uns einen völlig anderen Ansatz, das ist fantastisch. Wir wussten, was wir wollten, wir mussten nur warten, bis die Technologie und Rechenleistung, um aufzuholen.“
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– Erweiterung des arm
Der drastische Anstieg der Bildqualität gemacht hat, Ultraschall-Diagnostik unabdingbar für den klinischen Gebrauch. So benötigen die ärzte zu halten.
Heute, Ultraschall-Sonden sind praktisch eine Erweiterung der Kliniker‘ Arme. Einer der Vorteile der Ultraschall-Technologie ist, dass die Geräte gemacht werden kann, klein und handlich, so dass es den ärzten bringen die Geräte zu den Patienten. Diese Miniaturisierung bedeutet, dass die Ultraschall-sensoren sind überall verfügbar und können verwendet werden, außerhalb von Krankenhäusern.
„Wir wäre nicht in der Lage zu tun, modernen Kardiologie ohne Ultraschall,“ Aakhus Punkte aus.
Und mehr und mehr Gruppen die Einführung von Ultraschall, um Ihre Toolbox.
Es ist nicht nur die Kardiologie, die verwendet Ultraschall. X-ray-ärzte haben verwendet es seit Jahren. So haben Gynäkologen und Hebammen. Neurologie verwendet Ultraschall zum Bild Venen und Arterien in den Hals und Gehirn, und Rheumatologen begonnen haben es zu schauen, Muskeln und Gelenke. Verdauung-Spezialisten haben auch gesucht in der Ultraschall verwendet in Ihrem Bereich.
Ultraschall ist eine wichtige Orientierungshilfe für Biopsien und Drainage von Flüssigkeiten im Herzbeutel, Pleura sac und Magen-Hohlraum. Mit einer Ultraschall-imager, der Arzt ist in der Lage, um zu sehen, Ihre Nadel und stellen Sie sicher, dass es geht, in den richtigen Ort. Es ist ein gutes Werkzeug zu haben.
Künstliche Intelligenz und Ultraschall
Experimente zur künstlichen Intelligenz für die Interpretation der Ultraschallbilder sind nun im Gange, bei der NTNU.
„Wir wollen, dass computer-Technologie interpretieren können leicht erkennbarer Merkmale im Ultraschall Bilder. Maschinelles lernen kann helfen, ein Arzt mehr effektiv und präzise in Ihrer Arbeit, und vielleicht in der Lage sein zu zeigen, ob etwas falsch ist“, sagt Lasse Løvstakken. Seine Abteilung hat jetzt ein Projekt entwickelt ein Programm, das erkennen kann, Fibrose im Herzen. Dies ist nicht besonders einfach zu finden, und es ist schwer zu sehen, wie viel es ist. Hoffentlich AI wird in der Lage sein, Dinge einfacher zu machen.
„Was ist das nächste große Ding im Ultraschall?“
Løvstakken denkt für eine Sekunde.