Anatomi af medicinsk billeddannelse: Væsentlige funktioner i DICOM-arbejdsgangen

Digital medicinsk billeddannelse er blevet en integreret del af radiologi. Dagens radiolog skal være bekendt med de tekniske aspekter af medicinsk billeddannelse. I spidsen for medicinsk billedteknologi er DICOM-standarden. DICOM står for Digital billeddannelse og kommunikation i medicin. Dette er et sæt standarder indrammet af American College of Radiology i samarbejde med National Electrical Manufacturers Association. DICOM sikrer, at medicinske billeder opfylder kvalitetsstandarder, så nøjagtigheden af diagnosen kan bevares. Alle billeddannelsesmetoder, inklusive CT, MR og ultralyd, skal være i overensstemmelse med DICOM-standarderne. Billeder, der er i DICOM-formatet, skal tilgås og bruges via specielle DICOM-applikationer. Mens det er simpelt nok at forstå det grundlæggende koncept for DICOM, processen med faktisk at bruge DICOM-relateret hardware og software har brug for større teknisk indsigt. Denne artikel udforsker de forskellige faser af DICOM-arbejdsgangen til medicinsk billede.

DICOM-medicinske billeder gennemgår forskellige processer - erhvervelse, opbevaring, redigering, sekundær behandling, deling og udskrivning, og hentning. Alle aspekter af denne arbejdsgang administreres af en central server, kaldet PACS.

Hvad er PACS?

Kernen i hele DICOM-workflow-processen er PACS. PACS står for Billede arkivering og kommunikationssystem. PACS fungerer dybest set som en vært, der gemmer DICOM-relaterede billeddannelsesdata og integrerer funktioner relateret til disse billeder. Du skal tænke på PACS som den centrale koordinator, hvor flere processer mødes og integreres. En ideel DICOM PACS-software skal kunne integrere kildeudstyr, arbejdsstationer, delingsnetværk, hentnings- og udskrivningsudstyr.

Hvordan har PACS hjulpet med at forbedre Digital Imaging Workflow?

I tidligere dage, medicinske billeder erhvervet med både manuelle og digitale midler blev udskrevet som film, ellers gemt på eksterne enheder såsom cd"er og dvd"er. Udviklingen af PACS har resulteret i en hurtigere og mere pålidelig måde at håndtere medicinske billeder på. Omkostningerne ved radiologi er faldet på grund af det reducerede behov for trykte film og hård lagerplads. Selvom digital lagring engang var dyrt, omkostningerne er faldet betydeligt gennem årene. Med PACS kan radiologen styre tiden bedre, da billeder bogstaveligt talt kan fås adgang fra hvor som helst, på et givet tidspunkt. Den tid, det tager at spore tidligere billeder, reduceres også. Digital lagring af billeder reducerer risikoen for utilsigtede fejl såsom forkert mærkede filer og beskadigelse af film. Leveringstiden til rapportering sænkes også, fordi arbejdsgangen i det hele taget forbedres. Alt dette bidrager til bedre patientresultater.

Hvad er komponenterne i PACS?

PACS består af en række komponenter, der er essentielle for DICOM-arbejdsgangen. Disse er beskrevet nedenfor:

Kilden

Kilden til alle medicinske billeder er hardwareudstyret, der genererer dem. Detektoren i billedbehandlingsudstyret genkender billedet og transmitterer det i et digitaliseret format til computeren, hvor det enten kan ses på én gang eller gemmes til visning på et senere tidspunkt. Alle billeder erhverves og gemmes i DICOM-format.

Opbevaring af medicinske billeder

Når billederne er erhvervet fra kilden, skal de opbevares sikkert. DICOM-serversoftwaren fungerer som et arkivsystem til at gemme alle billeder på en organiseret måde. Billeder fra DICOM-serveren kan enten sendes til den digitale arbejdsstation til fortolkning eller kan udskrives. Nogle avancerede DICOM-serversoftwareapplikationer tillader også direkte upload og online deling af billeder.

DICOM-arbejdsstationen

Som navnet antyder, er DICOM-arbejdsstationen det område, som radiologer bruger til at se og fortolke billeder. DICOM-arbejdsstationssoftwaren er af to typer. Den første type, kaldet proprietær software, kommer sammen med kildeudstyret og oprettes normalt af den samme producent. Denne DICOM-arbejdsstationssoftware skal nødvendigvis bruges på samme sted som kildeudstyret. Den anden slags DICOM-arbejdsstationssoftware er tredjepartssoftware, som kan bruges på et sted fjernt til kildeudstyret. Denne form for software er især nyttig på hospitaler, der har en høj tilstrømning af patienter, der kommer ind til medicinske billeddannelsesundersøgelser. Billeder kan hurtigt erhverves for hver patient, og kan tilgås og fortolkes af radiologen på et senere tidspunkt. En tredjeparts DICOM-applikation skal kunne modtage DICOM-billeder fra PACS-serveren. Derfor ville dette kræve, at DICOM-modtagersoftware skal indbygges i applikationen. DICOM-modtagersoftware giver radiologen mulighed for at få adgang til billeder fra enten PACS-serveren eller fra eksterne drev som f.eks. CD/DVD-drev.

En DICOM-arbejdsstationssoftware, ud over at åbne og modtage kapaciteter, kan have yderligere funktioner, der kan hjælpe radiologen med at forbedre diagnostisk nøjagtighed og spore sygdomsprogression. Nogle af disse funktioner inkluderer

• Billedforbedring: DICOM-arbejdsstationssoftware kan give radiologer mulighed for at forbedre kvaliteten af billederne ved at ændre parametre som lysstyrke, farve og kontrast. Denne funktion er normalt tilgængelig på selv de mest basale DICOM-seere.

• Billedændringog genopbygning: Avanceret DICOM-arbejdsstationssoftware giver brugerne mulighed for at manipulere de billeder, der oprindeligt er erhvervet, så nye oplysninger kan hentes fra de medicinske billeder. For eksempel kan billederne af en bestemt anatomisk region, der er taget i tre planer (aksial, koronal og sagittal) kombineres for at danne et tredimensionelt rekonstrueret billede. Dette giver radiologen bedre anatomisk orientering. Det rekonstruerede billede kan også skæres igen, i forskellige planer og vinkler sammenlignet med de oprindeligt erhvervede billeder. Denne teknik kaldes Multiplanar Rekonstruktion (MPR).

• Lokaliseringaf det interesseområde: Områder, der absorberer maksimal eller minimal mængde energi, kan identificeres som fremskrivninger af maksimal intensitet (MIP) og Minimum Intensity Projections (MINIP). Identificering af disse områder kan hjælpe radiologen med at se abnormiteter hurtigt.

• Genereringaf rapporter: Et par seere tillader endda radiologer at generere rapporter baseret på deres fund og eksportere dem til tekstbehandlere.

Deling af DICOM-filer

• Eksportaf filer: Medicinske billeder kan bruges til undervisnings- og læringsformål. Nogle gange kan medicinske billeder også bruges i bog- og tidsskriftspublikationer. Medicinske billeder i DICOM-format er enorme og kan ofte ikke bruges direkte. Det er nødvendigt at komprimere filen og konvertere den til et andet billedformat. Der er flere billeddannelsesfilformater tilgængelige. JPEG-formatet bruges mest, og DICOM-filer kan komprimeres til en meget lille størrelse ved hjælp af dette format. JPEG-komprimering tillader dog, at data går tabt, og den originale DICOM-fil kan ikke gendannes. Andre filformater, som TIFF og PNG, tillader gendannelse af den oprindelige fil, men de kan kun komprimere filer i begrænset omfang. JPEG er nyttigt, når man ønsker at bruge billeder i undervisningen, sagspræsentationer, eller til at præsentere sager på internettet. TIFF- og PNG-formaterne er bedre egnet til bog- og tidsskriftspublikationer.

• Anonymiseringaf filer: Hvis de medicinske billeder er beregnet til forskning eller skal offentliggøres på et åbent forum såsom et websted, det er etisk nødvendigt at anonymisere filerne, så det medicinske billede ikke kan knyttes til en bestemt patient. Nogle DICOM-applikationer tillader anonymisering ved at fjerne patientoplysninger fra filens overskrift.

DICOM-printersoftware

Selvom udskrivning af DICOM-medicinske billeder langsomt udfases, er der stadig tilfælde, hvor trykte film kan være nyttige. For eksempel, når kirurgiske procedurer udføres på fjerntliggende steder (hvor driftskomplekset ikke har adgang til PACS-serveren), kan det være nyttigt at have filmene udstillet. I disse tilfælde kan en DICOM-printersoftware bruges til at hjælpe med at udskrive film fra gemte DICOM-billeder. Bortset fra DICOM-udskrivningssoftwaren kan en printer, der er i stand til at udskrive DICOM-billeder, også være påkrævet.

Hvad er nogle seneste udviklinger for PACS?

• 1. Web-baserede PACS

• Med fremkomsten af skybaseret opbevaring er webbaseret PACS blevet en realitet. PACS behøver ikke være begrænset til et bestemt hospital eller klinik. Alle medicinske billeder, der erhverves ved kilden, kan uploades til internettet og gemmes i skyen. Dette har ført til udviklingen af en ny off-shoot af radiologi - teleradiologi. Teleradiologi giver radiologer mulighed for at se billeder og give diagnoser på fjerncentre.

• 2. Integration af andre informationssystemer med PACS

• Bortset fra PACS er der flere andre informationssystemer, der er i brug på hospitaler. Radiology Information System (RIS) er designet til at modtage ordrer til medicinsk billeddannelse, generere regninger for det samme, og at levere den endelige rapport som fortolket af radiologen. Hospitalets informationssystem (HIS) indeholder normalt patientens komplette elektroniske medicinske journaler og faktureringsoplysninger. Mere avancerede softwaresystemer muliggør integration af alle ovennævnte informationssystemer med PACS. Dette gør det muligt at opbevare en komplet registrering af patientinformation og gøres tilgængelig for klinikeren, der derefter kan træffe bedre informerede beslutninger vedrørende lægebehandling af en patient.

Egnet software til hele DICOM-PACS Workflow

For at dække hele DICOM-PACS-arbejdsgangen tilstrækkeligt har du brug for software, der hjælper dig med at modtage DICOM-billederne fra kilden (DICOM-modtagersoftware), software, der hjælper dig med at se og redigere billederne (DICOM-fremviser), software, der hjælper dig med at gemme alle billeddata og hente dem efter ønske (DICOM viewer), software, der hjælper dig med at gemme alle billeddata og hente dem efter ønske (DICOM serversoftware) og software, der hjælper dig med at dele og udskrive dine medicinske billeder (DICOM-eksporterende software og DICOM-udskrivningssoftware). I stedet for at bruge en lang række softwareapplikationer til disse formål, der er programmer, der opfylder to eller flere af ovenstående behov. Der er stort set to slags softwareapplikationer, som alle radiologer skal få:

DICOM-visningssoftware

Denne software giver primært brugerne mulighed for at se DICOM-billeder, der er erhvervet. Det kommer normalt med hentnings- og udskrivningsfunktioner, og nogle seere understøtter også eksport af filer. Avancerede DICOM-seere har yderligere arbejdsstationsfunktioner, der tillader redigering og rekonstruktion af billeder. Et par af de populære DICOM-seere, der findes i dag, inkluderer

• Horos: Horos er en open source DICOM-fremviser, der fungerer med Mac OS. Softwaren tillader ikke kun visning, men også avanceret diagnose ved hjælp af MPR, MIP og volumengengivelse. Det har også værktøjer til at manipulere billeder og foretage målinger. Horos har også et plug-in, der tillader upload af billeder til radiopedia, en online ressource med et stort antal referencesager og artikler. Horos kan ikke, imidlertid, integreres gratis i PACS. Det er godt for studerende og beboere. Radiologer kan bruge den kommercielle version kaldet Osirix MD.

• Radiant: Radiant DICOM-billedfremviseren er en enkel, hurtig platform, der er kompatibel med Windows. Det har flere funktioner, herunder MPR, MIP og billedfusion. Billeder kan eksporteres til JPEG, PNG og andre billedformater. De kan også kopieres direkte i præsentationer og orddokumenter. Applikationen er bare en seer og tilbyder ikke lagerplads. Det er dog nyttigt for studerende og beboere, til studier såvel som forskning.

DICOM-serversoftware

Det kaldes også DICOM-PACS software og som navnet antyder, det har kapacitet til at gemme og hente DICOM-filer. En DICOM-PACS-software kan have sin egen fremviser, eller den kan integreres med andre DICOM-seere. Et par eksempler på gratis DICOM PACS-seere er

• Dicoogle: Dicoogle er et open source PACS-arkiv, der understøtter opbevaring og hentning af DICOM-filer. Det har en indeksering/forespørgsel motor, der giver brugerne mulighed for at søge efter og hente DICOM-studier. Det kan fungere på tværs af flere platforme, herunder Windows, Linux og Mac OS.

• Orthanc: Orthanc er en anden open source, letvægts DICOM-applikation. Det fungerer på tværs af flere platforme, herunder Windows, Mac OS og Linux, og kan forvandle enhver computer ved hjælp af et af disse operativsystemer til en mini PACS-server. Det kan også eksportere DICOM-data til PNG-format.

• SonicDicom: Dette er en DICOM-serversoftware, der også leveres med en webbaseret DICOM-fremviser. Det kan også integreres med andre DICOM-seere. Den gratis version er en prøveversion og giver mulighed for at gemme op til tredive undersøgelser, med højst fem web- eller DICOM-forbindelser ad gangen. Det er kompatibelt med Windows OS.

Bemærk, at der er nogle meget praktiske applikationer, der kombinerer både en DICOM-fremviser og PACS i en enkelt software. Af disse, PostDICOM rangerer blandt de øverste. Det har en kraftfuld, brugervenlig DICOM-fremviser, der tilbyder alle avancerede billedbehandlingsfunktioner, herunder MPR, MIP, MINIP og volumengengivelse. PostDICOM er blandt de første applikationer, der tilbyder webbaserede PACS til lagring af DICOM-billeder. Det gør det muligt at eksportere til flere formater, og deling af billeder er lettere gennem skylagring. Så hvis du ønsker at forenkle din DICOM-arbejdsgang, så prøv PostDICOM!