Lääketieteellisen kuvantamisen anatomia: DICOM-työnkulun keskeiset ominaisuudet

Digitaalisesta lääketieteellisestä kuvantamisesta on tullut olennainen osa radiologiaa. Nykypäivän radiologin on tunnettava lääketieteellisen kuvantamisen tekniset näkökohdat. Lääketieteellisen kuvantamistekniikan eturintamassa on DICOM-standardi. DICOM sanoista Digitaalisen kuvantamisen ja viestinnän lääketieteen. Tämä on joukko standardeja, jotka American College of Radiology on laatanut yhdessä National Electrical Manufacturers Associationin kanssa. DICOM varmistaa, että lääketieteelliset kuvat täyttävät laatuvaatimukset, jotta diagnoosin tarkkuus voidaan säilyttää. Kaikkien kuvantamistapojen, mukaan lukien CT, MRI ja ultraääni, on oltava DICOM-standardien mukaisia. DICOM-muodossa olevia kuvia on käytettävä ja niitä on käytettävä erityisten DICOM-sovellusten kautta. Vaikka DICOMin peruskonseptin ymmärtäminen on riittävän yksinkertaista, DICOM-laitteiston ja ohjelmiston tosiasiallinen käyttö vaatii suurempaa teknistä näkemystä. Tässä artikkelissa tarkastellaan DICOM-lääketieteellisen kuvankulun eri vaiheita.

DICOM-lääketieteelliset kuvat käyvät läpi erilaisia prosesseja: hankinta, tallennus, editointi, toissijainen käsittely, jakaminen ja tulostaminen sekä haku. Tämän työnkulun kaikkia näkökohtia hallinnoi keskuspalvelin, jota kutsutaan PACS-nimiseksi.

Mikä on PACS?

Koko DICOM-työnkulkuprosessin ytimessä on PACS. PACS sanoista Kuva arkistointi ja viestintäjärjestelmä. PACS toimii periaatteessa isäntänä, joka tallentaa DICOMiin liittyviä kuvantamistietoja ja integroi näihin kuviin liittyvät toiminnot. Sinun on ajateltava PACS: ää keskuskoordinaattorina, jossa useat prosessit kohtaavat ja integroituvat. Ihanteellisen DICOM PACS -ohjelmiston pitäisi pystyä integroimaan lähdelaitteet, työasemat, jakamisverkot, nouto- ja tulostuslaitteet.

Kuinka PACS on auttanut parantamaan digitaalisen kuvantamisen työnkulkua?

Aikaisempina päivinä, sekä manuaalisella että digitaalisella tavalla hankitut lääketieteelliset kuvat tulostettiin elokuvina, tai muuten tallennettu ulkoisille laitteille, kuten CD- ja DVD-levyille. PACS: n kehittäminen on johtanut nopeampaan ja luotettavampaan tapaan käsitellä lääketieteellisiä kuvia. Radiologian kustannukset ovat laskeneet, koska painettujen elokuvien ja kovan säilytystilan tarve on vähentynyt. Vaikka digitaalinen tallennus oli aikoinaan kallista, kustannukset ovat laskenneet huomattavasti vuosien varrella. PACS: n kanssa, radiologi pystyy hallitsemaan aikaa paremmin, koska kuvia voidaan kirjaimellisesti käyttää mistä tahansa, milloin tahansa. Myös aiempien kuvien jäljittämiseen kuluva aika lyhenee. Kuvien digitaalinen tallennus vähentää tahattomien virheiden, kuten väärin merkittyjen tiedostojen ja elokuvien vahingoittumisen, mahdollisuutta. Raportoinnin läpimenoaikaa lyhennetään myös siksi, että työnkulku kokonaisuudessaan paranee. Kaikki tämä auttaa parantamaan potilastuloksia.

Mitkä ovat PACS: n komponentit?

PACS sisältää useita DICOM-työnkulun kannalta välttämättömiä komponentteja. Näitä kuvataan alla:

Lähde

Kaikkien lääketieteellisten kuvien lähde on laitteisto, joka tuottaa niitä. Kuvantamislaitteiston ilmaisin tunnistaa kuvan ja lähettää sen digitoidussa muodossa tietokoneelle, jolla sitä voidaan joko katsella kerralla tai tallentaa katseltavaksi myöhemmin. Kaikki kuvat hankitaan ja tallennetaan DICOM-muodossa.

Lääketieteellisten kuvien varastointi

Kun kuvat on hankittu lähteestä, ne on säilytettävä turvallisesti. DICOM-palvelinohjelmisto toimii arkistointijärjestelmänä kaikkien kuvien tallentamiseen organisoidusti. DICOM-palvelimen kuvat voidaan joko lähettää digitaaliseen työasemaan tulkintaa varten tai ne voidaan tulostaa. Jotkin edistyneet DICOM-palvelinohjelmistosovellukset mahdollistavat myös kuvien suoran lataamisen ja jakamisen verkossa.

DICOM-työasema

Kuten nimestä voi päätellä, DICOM-työasema on alue, jota radiologit käyttävät kuvien katseluun ja tulkitsemiseen. DICOM-työasemaohjelmistoa on kahta tyyppiä. Ensimmäinen tyyppi, jota kutsutaan patentoiduksi ohjelmistoksi, tulee lähteen mukana, ja sen luo yleensä sama valmistaja. Tätä DICOM-työasemaohjelmistoa on välttämättä käytettävä samassa paikassa kuin lähdelaitteita. Toinen DICOM-työasemaohjelmisto on kolmannen osapuolen ohjelmisto, jota voidaan käyttää lähde-laitteisiin etäisessä paikassa. Tällainen ohjelmisto on erityisen hyödyllinen sairaaloissa, joissa on suuri määrä potilaita, jotka tulevat lääketieteellisiin kuvantamistutkimuksiin. Kuvia voidaan nopeasti hankkia jokaiselle potilaalle, ja radiologi voi käyttää ja tulkita niitä myöhemmin. Kolmannen osapuolen DICOM-sovelluksen on kyettävä vastaanottamaan DICOM-kuvia PACS-palvelimelta. Siksi tämä edellyttäisi DICOM-vastaanottimen ohjelmiston sisäänrakennettua sovellukseen. DICOM-vastaanotinohjelmiston avulla radiologi voi käyttää kuvia joko PACS-palvelimelta tai ulkoisista asemista, kuten CD/DVD-asemista.

DICOM-työasemaohjelmistossa voi avaus-ja vastaanotto-ominaisuuksien lisäksi olla lisäominaisuuksia, jotka auttavat radiologia parantamaan diagnostiikkatarkkuutta ja seuraamaan sairauksien etenemistä. Joitakin näistä ominaisuuksista ovat

• Kuvanparannus: DICOM-työasemaohjelmiston avulla radiologit voivat parantaa kuvien laatua muuttamalla parametreja, kuten kirkkautta, väriä ja kontrastia. Tämä ominaisuus on yleensä käytettävissä jopa kaikkein yksinkertaisimmilla DICOM-katsojilla.

• Kuvienmuuttaminen ja jälleenrakentaminen: Advanced DICOM -työasemaohjelmiston avulla käyttäjät voivat manipuloida alun perin hankittuja kuvia, jotta lääketieteellisistä kuvista voidaan saada uutta tietoa. Esimerkiksi tietyn anatomisen alueen kuvat, jotka on otettu kolmessa tasossa (aksiaalinen, koronaalinen ja sagittaalinen), voidaan yhdistää kolmiulotteisen rekonstruoidun kuvan muodostamiseksi. Tämä antaa radiologille paremman anatomisen suuntautumisen. Rekonstruoitu kuva voidaan myös viipaloi uudelleen, eri tasoilla ja kulmissa verrattuna alun perin hankittuihin kuviin. Tätä tekniikkaa kutsutaan monitasoiseksi jälleenrakennukseksi (MPR).

• Kiinnostavanalueen lokalisointi: Alueet, jotka absorboivat enimmäis- tai vähimmäismäärän energiaa, voidaan tunnistaa enimmäisintensiteetin ennusteiksi (MIP) ja Minim-intensiteetin ennusteiksi (MINIP). Näiden alueiden tunnistaminen voi auttaa radiologia näkemään poikkeavuudet nopeasti.

• Raporttienluominen: Muutama katsoja antaa radiologien jopa luoda raportteja havaintojensa perusteella ja viedä ne tekstinkäsittelyohjelmiin.

DICOM-tiedostojen jakaminen

• Tiedostojenvieminen: Lääketieteellisiä kuvia voidaan käyttää opetus- ja oppimistarkoituksiin. Joskus lääketieteellisiä kuvia voidaan käyttää myös kirja- ja aikakausjulkaisuissa. DICOM-muodossa olevat lääketieteelliset kuvat ovat valtavia, eikä niitä usein voida käyttää suoraan. Tiedosto on pakattava ja muunnettava se toiseen kuvantamismuotoon. Saatavilla on useita kuvantamistiedostomuotoja. JPEG-muotoa käytetään yleisimmin, ja DICOM-tiedostot voidaan pakata hyvin pienikokoisiksi tässä muodossa. JPEG-pakkaus mahdollistaa kuitenkin tietojen kadottamisen, eikä alkuperäistä DICOM-tiedostoa voi palauttaa. Muut tiedostomuodot, kuten TIFF ja PNG, mahdollistavat alkuperäisen tiedoston palauttamisen, mutta ne voivat pakata tiedostoja vain rajoitetusti. JPEG on hyödyllinen, kun halutaan käyttää kuvia opetuksessa, tapausesittelyt, tai esitellä tapauksia Internetissä. TIFF- ja PNG-muodot soveltuvat paremmin kirja- ja aikakausjulkaisuihin.

• Tiedostojennimettömyys: Jos lääketieteelliset kuvat on tarkoitettu tutkimukseen tai ne on tarkoitus julkaista avoimella foorumilla, kuten verkkosivustolla, on eettisesti tarpeen anonymisoida tiedostot, jotta lääketieteellistä kuvaa ei voida yhdistää tiettyyn potilaaseen. Jotkin DICOM-sovellukset mahdollistavat anonymisoinnin poistamalla potilastiedot tiedoston otsikosta.

DICOM-tulostinohjelmisto

Vaikka DICOM-lääketieteellisten kuvien tulostaminen lopetetaan hitaasti, on edelleen tapauksia, joissa painetuista elokuvista voi olla hyötyä. Esimerkiksi, kun kirurgisia toimenpiteitä tehdään syrjäisissä paikoissa (joissa käyttökompleksilla ei ole pääsyä PACS-palvelimeen), voi olla hyödyllistä, että elokuvat ovat esillä. Näissä tapauksissa DICOM-tulostinohjelmistoa voidaan käyttää tukemaan elokuvien tulostamista tallennetuista DICOM-kuvista. DICOM-tulostusohjelmiston lisäksi voidaan tarvita myös tulostin, joka pystyy tulostamaan DICOM-kuvia.

Mitkä ovat PACS: n viimeaikaiset kehitykset?

• 1. Web-pohjainen PACS

• Pilvipohjaisen tallennustilan myötä verkkopohjaisesta PACS: stä on tullut todellisuutta. PACS: ää ei tarvitse rajoittaa tiettyyn sairaalaan tai klinikkaan. Kaikki lähteestä hankitut lääketieteelliset kuvat voidaan ladata Internetiin ja tallentaa pilveen. Tämä on johtanut uuden radiologian off-shoot - teleradiologian - kehittämiseen. Teleradiologian avulla radiologit voivat katsella kuvia ja antaa diagnooseja etäkeskuksissa.

• 2. Muiden tietojärjestelmien integrointi PACS-järjestelmään

• Paitsi PACS, on olemassa useita muita tietojärjestelmiä, jotka ovat käytössä sairaaloissa. Radiologian tietojärjestelmä (RIS) on suunniteltu vastaanottamaan tilauksia lääketieteellisestä kuvantamisesta, tuottaa laskuja samasta, ja toimittaa loppuraportti radiologin tulkitsemalla tavalla. Sairaalan tietojärjestelmä (HIS) sisältää yleensä potilaan täydelliset sähköiset potilastiedot ja laskutustiedot. Kehittyneemmät ohjelmistojärjestelmät mahdollistavat kaikkien edellä mainittujen tietojärjestelmien integroinnin PACS-järjestelmään. Tämän avulla potilastietojen täydellinen tietue voidaan tallentaa ja asettaa lääkärin saataville, kuka voi sitten tehdä paremmin tietoon perustuvia päätöksiä potilaan lääketieteellisestä hoidosta.

Sopiva ohjelmisto koko DICOM-PACS -työnkulkuun

Jotta koko DICOM-PACS -työnkulku voidaan kattaa riittävästi, tarvitset ohjelmiston, joka auttaa sinua vastaanottamaan DICOM-kuvat lähteestä (DICOM-vastaanotinohjelmisto), ohjelmiston, jonka avulla voit katsella ja muokata kuvia (DICOM-katseluohjelma), ohjelmiston, jonka avulla voit tallentaa kaikki kuvatiedot ja noutaa ne haluamallasi tavalla (DICOM Viewer) palvelinohjelmisto) ja ohjelmistot, joiden avulla voit jakaa ja tulostaa lääketieteellisiä kuvia (DICOM-vientiohjelmisto ja DICOM-tulostusohjelmisto). Sen sijaan, että käyttäisit lukuisia ohjelmistosovelluksia näihin tarkoituksiin, on olemassa ohjelmia, jotka täyttävät kaksi tai useampia edellä mainituista tarpeista. On olemassa, yleensä, kahdenlaisia ohjelmistosovelluksia, jotka kaikkien radiologien on hankittava:

DICOM-katseluohjelma

Tämä ohjelmisto ensisijaisesti avulla käyttäjät voivat katsella DICOM kuvia, jotka on hankittu. Sen mukana tulee yleensä haku- ja tulostusominaisuudet, ja jotkut katsojat tukevat myös tiedostojen vientiä. Edistyneillä DICOM-katsojilla on muita työasemaominaisuuksia, jotka mahdollistavat kuvien muokkaamisen ja rekonstruoinnin. Muutamia suosittuja DICOM-katsojia, jotka ovat saatavilla tänään, sisältävät

• Horos: Horos on avoimen lähdekoodin DICOM-katseluohjelma, joka toimii Mac OS: n kanssa. Ohjelmisto mahdollistaa katselun lisäksi myös edistyneen diagnoosin MPR: n, MIP: n ja äänenvoimakkuuden renderoinnin avulla. Siinä on myös työkaluja kuvien manipulointiin ja mittausten tekemiseen. Horosilla on myös laajennus, joka mahdollistaa kuvien lataamisen radiopediaan, online-resurssiin, jossa on paljon vertailutapauksia ja artikkeleita. Horos ei kuitenkaan voi integroitua PACS-järjestelmään maksutta. Se on hyvä opiskelijoille ja asukkaille. Radiologit voivat käyttää kaupallista versiota nimeltä Osirix MD.

• RadiAnt: RadiAnt DICOM -kuvankatseluohjelma on yksinkertainen, nopea alusta, joka on yhteensopiva Windowsin kanssa. Siinä on useita ominaisuuksia, kuten MPR, MIP ja kuvan fuusio. Kuvia voidaan viedä JPEG-, PNG- ja muihin kuvamuotoihin. Ne voidaan myös kopioida suoraan esityksiin ja sana-asiakirjoihin. Sovellus on vain katsoja eikä tarjoa tallennustilaa. Se on kuitenkin hyödyllinen opiskelijoille ja asukkaille, opiskeluun sekä tutkimukseen.

DICOM-palvelinohjelmisto

Sitä kutsutaan myös DICOM-PACS ohjelmisto ja kuten nimestä voi päätellä, se on kyky tallentaa ja hakea DICOM tiedostoja. DICOM-PACS -ohjelmistolla voi olla oma katseluohjelma tai se voidaan integroida muihin DICOM-katsojiin. Muutamia esimerkkejä ilmaisista DICOM PACS -katsojista ovat

• Dicoogle: Dicoogle on avoimen lähdekoodin PACS-arkisto, joka tukee DICOM-tiedostojen tallennusta ja hakua. Siinä on indeksointi/kyselymoottori, jonka avulla käyttäjät voivat etsiä ja hakea DICOM-tutkimuksia. Se voi toimia useilla alustoilla, kuten Windows, Linux ja Mac OS.

• Orthanc: Orthanc on toinen avoimen lähdekoodin, kevyt DICOM-sovellus. Se toimii useilla alustoilla, kuten Windows, Mac OS ja Linux, ja voi muuttaa minkä tahansa tietokoneen jollakin näistä käyttöjärjestelmistä mini-PACS-palvelimeksi. Se voi myös viedä DICOM-tietoja PNG-muotoon.

• SonicDICOM: Tämä on DICOM-palvelinohjelmisto, joka tulee myös verkkopohjaisen DICOM-katseluohjelman mukana. Se voidaan integroida myös muihin DICOM-katsojiin. Ilmainen versio on kokeiluversio, jonka avulla voidaan tallentaa jopa kolmekymmentä tutkimusta, enintään viisi verkko- tai DICOM-yhteyttä kerrallaan. Se on yhteensopiva Windows-käyttöjärjestelmän kanssa.

On huomattava, että on joitain erittäin käteviä sovelluksia, jotka yhdistävät sekä DICOM-katseluohjelman että PACS: n yhdeksi ohjelmistoksi. Näistä PostDICOM on kärjessä. Siinä on tehokas, helppokäyttöinen DICOM-katseluohjelma, joka tarjoaa kaikki edistyneet kuvantamisominaisuudet, kuten MPR, MIP, MINIP ja äänenvoimakkuuden renderointi. PostDICOM on ensimmäisten joukossa sovelluksia, jotka tarjoavat verkkopohjaisia PACS-ohjelmia DICOM-kuvien tallentamiseen. Sen avulla vieminen useisiin muotoihin ja kuvien jakaminen on helpompaa pilvitallennuksen avulla. Joten jos haluat yksinkertaistaa DICOM-työnkulkua, kokeile PostDicomia!