X-Rays: топ передовых решений в области рентгенологии

Согласно прогнозу DelveInsight, рынок рентгеновских устройств будет увеличиваться со среднегодовым темпом в 8,36% и к 2026 году достигнет 15,70 млрд долларов. Этому будет способствовать большое количество инновационных решений, появляющихся в отрасли. Среди них интеграция искусственного интеллекта (ИИ), более прочные детекторные пластины без стекла, а также технологии, позволяющие получать больше диагностических данных из рентгеновских изображений.

Мировой рынок

По оценке DelveInsight, в ближайшие годы рынок рентгеновских аппаратов значительно вырастет прежде всего из-за увеличения распространенности сердечно-сосудистых, онкологических и ортопедических заболеваний. Карантинные ограничения, нежелание пациентов посещать больницы и клиники, логистические ограничения, недоступность медицинских устройств будут выступать сдерживающими факторами.

Ожидается, что Северная Америка будет доминировать на мировом рынке. На ее долю будет приходится самая большая часть доходов. Это объясняется еще и тем, что в этом регионе базируются ключевые игроки мирового рынка рентген-оборудования. Но не стоит недооценивать европейский рынок. Ему аналитики прочат хорошие перспективы.

Сегмент цифрового оборудования будет занимать большую часть мирового рынка рентгеновских устройств. 

Основные игроки: Hologic, Inc., Shenzhen Sontu Medical Imaging Equipment Co., Ltd., Bracco Imaging SPA, Fujifilm Holdings Corp, GE Healthcare, KUB Technologies, Inc., Philips Healthcare, Shimadzu. Corp, Siemens Healthcare, Agfa-Gevaert NV, Canon, Inc., Konica Minolta, Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Varex Imaging Corporation, MinXray, ACTEON, Carestream Health, Samsung Medison, Source-Ray, Inc и KaVo Dental.

Монохроматическая рентгеновская визуализация

Согласно обзору исследований, опубликованному в Европейском журнале радиологии, технология, называемая монохроматической рентгеновской визуализацией, может снизить дозу облучения на маммограмму в 5-10 раз.

Майкл Фишман из Бостонского университета и Мадан Рехани из Массачусетской больницы общего профиля предположили, что цифровая маммография с контрастным усилением с монохроматическими рентгеновскими лучами обеспечивает более простой и эффективный метод визуализации при существенно меньшей дозе облучения.

Уменьшение дозы облучения в 5-10 раз при сохранении качества изображения подразумевает значительное снижение общего облучения при скрининге рака молочной железы и значительно меньший риск радиационно-индуцированных раковых заболеваний у женщин из группы риска, говорят авторы исследования.

Современные рентгеновские системы в значительной степени основаны на рентгеновской трубке с горячим катодом, впервые разработанной Уильямом Кулиджем в 1913 году, и эта технология остается общепринятым методом выявления рака молочной железы благодаря ее широкой доступности, низкой стоимости и повторяемости, продолжают авторы.

Однако излучение, получаемое с помощью этого метода, является предметом дискуссий относительно возможного риска развития рака, связанного со скринингом молочной железы. В то время как обычные рентгенографические системы используют многоволновое рентгеновское излучение, распространяющееся в широком диапазоне энергий, монохроматические рентгеновские лучи используют два процесса рентгеновского излучения для генерации монохроматических рентгеновских лучей. Первый луч аналогичен обычному рентгеновскому излучению, поскольку электроны высокой энергии бомбардируют металлическую мишень, испуская широкополосные энергии рентгеновского излучения.

Второй процесс излучения включает концентрацию рентгеновских лучей на небольшой металлической мишени из тонкой фольги. Эта мишень испускает монохроматические рентгеновские лучи посредством флуоресценции, и ее элементный состав можно определить по ее энергии.

“Это особенно важно для исследования плотной ткани молочной железы, где качество изображения часто является неоптимальным и ограниченным по чувствительности”, — пишут исследователи.

Компания Imagine Scientific занимается разработкой монохроматической рентгеновской трубки второго поколения, которая обладает, как минимум, в десять раз большей мощностью для сокращения времени экспозиции. Image Scientific планирует спонсировать серию клинических исследований в ведущих медицинских центрах. Они включают пилотное исследование, сравнивающее обычную и монохроматическую маммографию женщин с плотной грудью. После этого в 2022 году будет проведено крупное клиническое исследование с участием нескольких медицинских учреждений.

Глубокое обучение

Снизить дозу облучения во время рентген обследований стремится и Carestream, чей новый инструмент одобрило Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.

“Эта улучшенная способность оптимизировать дозу облучения будет особенно ценна при диагностической визуализации новорожденных и детей”, — заявил Рон Мускоски, менеджер по международной линейке продуктов.

Компания Carestream заявила, что ее “новаторский” продукт Smart Noise Cancellation также может улучшить качество диагностики, сохранить мелкие детали и обеспечить лучшее соотношение контрастности и шума для изображений, полученных при номинальной экспозиции. Согласно февральскому сообщению, разрешение 510(k) было предоставлено после недавнего исследования с участием интернет-пользователей, в котором сравнивались парные изображения, сделанные с использованием обычной дозы и уменьшенной дозы с применением шумоподавления. В основе Smart Noise Cancellation лежит технология сверточной нейронной сети. 

Искусственный интеллект

Согласно исследованию, проведенному учеными из Медицинской школы Бостонского университета, искусственный интеллект может помочь клиницистам в обнаружении переломов на рентгеновских снимках. 

“Наш алгоритм ИИ может быстро и автоматически обнаруживать рентгеновские снимки, которые дают положительный результат на переломы, и помечать эти исследования в системе, чтобы радиологи могли отдавать приоритет чтению именно этих снимков”, — рассказал заведующий рентгенологическим отделением VA Boston Healthcare System и профессор радиологии Али Гермази. 

Еще система выделяет интересующие области с ограничивающими рамками вокруг областей, в которых подозреваются переломы. Это потенциально может способствовать более быстрой постановке диагноза и сокращению времени ожидания пациентом в больнице. 

По словам исследователей, ошибки интерпретации переломов составляют около 24% всех диагностических ошибок, наблюдаемых в отделении неотложной помощи. Несоответствия в рентгенологической диагностике переломов чаще встречаются в вечерние и ночные часы. 

Алгоритм ИИ был обучен на большом наборе рентгеновских данных из нескольких учреждений для выявления переломов конечностей, таза, поясничного отдела позвоночника и грудной клетки. Эксперты определили золотой стандарт и сравнили производительность людей, пользующихся ИИ и не имеющих ИИ в своем арсенале. Для имитации реальных сценариев “прочесть” снимки предложили не только рентгенологам, но и хирургам-ортопедам, врачам скорой помощи, фельдшерам, ревматологам и семейным врачам. Помощь ИИ способствовала уменьшению числа “пропущенных” переломов на 29%. 

А компания Philips заключила соглашение о сотрудничестве с Cydar Medical, чтобы добавить ИИ и 3D-картографирование на мобильную рентгеновскую платформу.

Флагманский продукт Cydar, программное обеспечение Cydar EV Maps, одобренное FDA 510 (k) и имеющее маркировку CE, использует ИИ, чтобы помочь хирургам подготовиться к операции, создавая трехмерную карту. Она накладывается на рентгеновский снимок, полученный при помощи мобильного аппарата С-дуги, и использует технологию компьютерного зрения, чтобы автоматически оставаться в пределах двух миллиметров от живого изображения во время его движения. Все это ради того, чтобы помочь врачам придерживаться разработанного заранее хирургического маршрута.

Кроме того, программное обеспечение Cydar адаптируется в режиме реального времени к изменениям во время процедуры. Например, если какой-то инструмент давит на кровеносный сосуд, деформируя его, хирургическая бригада может быстро обновить карту с помощью ИИ, чтобы она соответствовала новой анатомии.

Британская компания заявляет, что ее технология значительно повышает эффективность операций, сокращая их длительность примерно на 20%. Это, в свою очередь, приводит к снижению лучевой нагрузки на 50%, значительному сокращению времени рентгеноскопии и количества контрастного вещества, необходимого для каждой процедуры.

“Преимущества этого комбинированного решения с интегрированным и улучшенным планированием и визуализацией процедур включают более короткое и более предсказуемое время процедуры, меньшее воздействие рентгеновского излучения на пациентов и персонал и меньшее количество инъекций йодного красителя — основной причины внутрибольничной почечной недостаточности”, — сказал генеральный директор Cydar Пол Массенден.

Контрастные вещества

Внедрение искусственного интеллекта в рентгенологию улучшило реконструкцию изображений и позволило количественно оценить биомаркеры неинвазивной визуализации. Эксперты прогнозируют, что такие разработки существенно повлияют на спрос на химические агенты. Например, исследование, проведенное Стэнфордским университетом, показало, что использование реконструкции изображений на основе ИИ может уменьшить и/или устранить потребность в контрастных веществах на основе гадолиния (GBCA).

Инновационные продукты, такие как безшприцевые инъекторы и инновационная упаковка, тоже помогают повысить точность введения нужной дозы контрастного вещества, сократить его расход.

Например, в августе 2020 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило пакет Gadavist Imaging Bulk Package, который позволяет проводить дозирование на основе веса и для нескольких пациентов. Ожидается, что одобрение такой инновационной упаковки повысит спрос на химическое вещество.

По прогнозам аналитиков, что к 2028 году объем мирового рынка контрастных сред достигнет 7,2 млрд долларов, а среднегодовой темп роста вплоть до 2028 года составит 8,6%.

Инновационные детекторы

Российские малые инновационные предприятия «Иксдайкон» (Xdicon) и «Арсенид — Галлиевые сенсоры» (АГС), входящие в холдинг «Экипаж» и созданные Томским государственным университетом, создали новый тип рентгеновского детектора на базе высокорезистивного арсенида галлия, компенсированного хромом (HR — GaAs:Cr).

Томский детектор обеспечивает на порядок более высокое, чем в традиционной рентгенографии, пространственное и плоскостное разрешение, что делает возможным получать данные о качественном и количественном элементном составе исследуемого объекта. Это повышает возможности рентгенографии при диагностике, например, рака легких, рака груди, других заболеваний и травм.

По последней информации вуза, коллектив занимается доработкой детекторов до промышленных образцов.

Корреспондент МВ и ФВ Екатерина Погонцева специально для evercare.ru