Matrox Imaging per le apparecchiature radiografiche
La scoperta dei raggi X è stata riportata per la prima volta alla fine del 1895, quando Wilhelm Conrad Röntgen stava conducendo esperimenti con cariche elettrostatiche e tubi catodici. Nel 2008, le tecnologie di imaging medico quali la tomografia computerizzata (TAC), la risonanza magnetica (RMN) o la topografia ad emissione di positroni (PET), possono sembrare antiquate. Ma non lo sono.
L’angiografia è una tecnica di elaborazione delle immagini mediche basata sui raggi X che mostra i tessuti molli quali arterie, vene e organi. Durante una procedura, al paziente viene iniettato un agente di radiocontrasto che viene assorbito dai raggi X per evidenziare le strutture vascolari. L’immagine acquisita, cioè l’angiogramma, comprende tuttavia anche le strutture circostanti, come ossa e organi. Ove sia necessario vedere i vasi sanguigni di un paziente, le ossa e gli organi possono ostruire la vista del medico.
Il metodo di imaging chiamato angiografia a sottrazione digitale rimuove le strutture indesiderate. Con l’angiografia digitale a sottrazione, il tecnico acquisisce prima un’immagine senza il mezzo di contrasto nel sangue del paziente, poi la sottrae dall’immagine con il mezzo di contrasto. L’immagine risultante evidenzia il flusso sanguigno e mostra altre strutture sullo sfondo con un contrasto molto basso. L’angiografia digitale a sottrazione, quindi, è molto utile per diagnosticare condizioni quali occlusioni arteriose e venose e aneurismi cerebrali.
Un produttore di apparecchiature mediche in Argentina voleva migliorare i sistemi di angiografia a raggi X esistenti e ha così contattato il Dott. Guillermo Sentoni dell’UADE, Universidad Argentina de la Empresa. “Volevano incorporare moduli di acquisizione ed elaborazione digitale nelle loro macchine”, spiega quest’ultimo. “Grazie all’utilizzo di componenti pronti all’uso, siamo stati in grado di portare sul mercato un prodotto a prezzi accessibili entro due anni dalla sua introduzione”.
Il sistema
PimaxScan è un sistema ibrido analogico/digitale. Il modulo di radiologia analogica produce l’immagine radiografica che viene poi resa visibile all’occhio con un intensificatore. L’immagine “radiografica” visibile viene quindi acquisita da una telecamera digitale ad alta risoluzione e trasferita al modulo di elaborazione delle immagini, dove può essere elaborata con un software. Infine, c’è un modulo che controlla la stampa e la memorizzazione delle immagini. “L’aggiunta dell’intensificatore ci permette di convertire un sistema analogico in digitale”, afferma Sentoni. “Abbiamo usato il circuito analogico esistente per collegare i nuovi componenti digitali”. Continua dicendo che il costo del sistema ibrido è equivalente a quello del sistema analogico originale, e ciò rende le apparecchiature mediche digitali un’opzione accessibile anche per i paesi in via di sviluppo. “Se le apparecchiature mediche esistenti possono essere dotate di nuovi componenti, i paesi in via di sviluppo saranno in grado di offrire ai pazienti le più recenti tecnologie”.
I componenti digitali di PimaxScan includono una telecamera Uniqvision UP930 Camera Link, un frame grabber Matrox Helios XCL e un PC integrato dotato di una scheda madre basata su Intel 915 e di un processore Intel Pentium 4. Il sistema funziona con Windows XP Embedded. Tutto il software è stato progettato in C++ e costruito sulla base del sistema Matrox Imaging Library (MIL). Non solo il software controlla l’acquisizione, la visualizzazione e l’archiviazione delle immagini, ma anche l’elaborazione delle immagini. “MIL fornisce tutti gli algoritmi e le funzioni per l’elaborazione. In particolare abbiamo utilizzato il modulo Edge Finder per il rilevamento dei margini, oltre a filtri passa-basso, filtri ricorsivi, rotazioni e la sottrazione digitale”, spiega Sentoni. “Abbiamo anche usato alcune LUT per migliorare le immagini per la visualizzazione su terminali a doppio schermo”.
Superare gli ostacoli della compressione
La sfida più grande per Sentoni è stata quella di trovare componenti a prezzi accessibili che potessero supportare la larghezza di banda senza comprimere i dati. In Argentina e in altri paesi, le autorità di regolamentazione medica vietano la compressione delle immagini a causa della possibilità di perdere dati vitali delle immagini. “Il cuore del sistema acquisisce, elabora, memorizza e visualizza 1024 x 1024 immagini a 30 fps. In questo modo si generano 300 Mbps di informazioni, che utilizzano una buona parte della larghezza di banda PCI pratica disponibile”, afferma. “La nostra intenzione era quella di sviluppare un dispositivo medico a prezzi accessibili, e ciò poteva essere realizzato solo con un hardware pronto all’uso”. Ma non tutte le combinazioni di hardware erano uguali. Infatti, il Dott. Sentoni ha scoperto che la visualizzazione, una caratteristica essenziale di un sistema di imaging medico, poteva essere ottenuta solo con una scheda madre basata su Intel 915 e il chipset Pentium 4.
Successo garantito!
Il Dott. Sentoni attribuisce gran parte del lavoro al suo ex studente che ha realizzato il progetto sotto la sua guida. Leonardo Seminara ha assunto l’incarico del progetto come studente universitario e, dopo la laurea, ha avviato la propria azienda, Xineus Technology. Oggi Xineus è responsabile del prodotto PimaxScan e dei quindici sistemi impiegati negli ospedali e nelle strutture sanitarie argentine, come ad esempio le cliniche diagnostiche. Il produttore prevede inoltre di esportare il sistema in altri paesi dell’America Latina non appena le autorità sanitarie locali stabiliranno che PimaxScan è conforme alle normative in vigore. Il team di Sentoni sta inoltre sviluppando ulteriori funzionalità per aiutare i medici nella diagnosi, oltre ad adattare la tecnologia attuale al mercato dell’ecografia.
Rispetto alla concorrenza, PimaxScan è uno strumento diagnostico di alta qualità e a bassissimo costo, grazie al PC integrato e all’hardware pronto all’uso. “Ciò facilita anche la manutenzione e l’aggiornamento del sistema”, osserva Sentoni.
Il Dott. Sentoni ritiene che i prodotti hardware e software di Matrox Imaging abbiano giocato un ruolo chiave nel successo del progetto. “La pratica API MIL e la favolosa integrazione software-hardware con Matrox [Helios] potrebbero essere facilmente integrate con altri componenti. Queste sono state le ragioni principali per scegliere i prodotti Matrox”. Una volta avviato lo sviluppo, Sentoni ha proposto la combinazione di un’API facile da usare. La semplicità di integrazione dei componenti hardware e “l’eccellente assistenza clienti” hanno dimostrato che questa è la scelta giusta.
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