L'anatomia dell'imaging medico: caratteristiche essenziali del flusso di lavoro DICOM

L'imaging medicale digitale è diventato parte integrante della radiologia. Il radiologo di oggi deve avere familiarità con gli aspetti tecnici dell'imaging medico. All'avanguardia della tecnologia di imaging medicale è lo standard DICOM. DICOM sta per Digital Imaging and Communications in Medicine. Questo è un insieme di standard definiti dall'American College of Radiology in associazione con la National Electrical Manufacturers Association. DICOM garantisce che le immagini mediche soddisfino gli standard di qualità, in modo da preservare l'accuratezza della diagnosi. Tutte le modalità di imaging, tra cui TC, RM ed ecografia devono essere conformi agli standard DICOM. Le immagini in formato DICOM devono essere accessibili e utilizzate tramite speciali applicazioni DICOM. Sebbene comprendere il concetto di base di DICOM sia abbastanza semplice, il processo di utilizzo effettivo di hardware e software relativi a DICOM richiede maggiori informazioni tecniche. Questo articolo esplora le varie fasi del flusso di lavoro delle immagini medicali DICOM.

Le immagini medicali DICOM sono sottoposte a diversi processi: acquisizione, archiviazione, modifica, elaborazione secondaria, condivisione e stampa e recupero. Tutti gli aspetti di questo flusso di lavoro sono gestiti da un server centrale, denominato PACS.

Che cos'è il PACS?

Il cuore dell'intero processo del flusso di lavoro DICOM è il PACS. PACS sta per Picture Archiving and Communications System. PACS agisce fondamentalmente come un host che memorizza i dati di imaging relativi a DICOM e integra le funzioni relative a queste immagini. È necessario pensare al PACS come al coordinatore centrale in cui più processi si incontrano e si integrano. Un software DICOM PACS ideale dovrebbe essere in grado di integrare le apparecchiature di origine, le stazioni di lavoro, le reti di condivisione, le apparecchiature di recupero e stampa.

In che modo PACS ha contribuito a migliorare il flusso di lavoro delle immagini

In passato, le immagini mediche acquisite sia con mezzi manuali che digitali venivano stampate come film, oppure archiviate su dispositivi esterni come CD e DVD. Lo sviluppo di PACS ha portato a un modo più rapido e affidabile di gestire le immagini mediche. Il costo della radiologia è diminuito a causa della ridotta necessità di pellicole stampate e di spazio di archiviazione rigido. Sebbene l'archiviazione digitale fosse un tempo costosa, il costo è diminuito considerevolmente nel corso degli anni. Con il PACS, il radiologo può gestire meglio il tempo, poiché le immagini possono essere letteralmente accessibili da qualsiasi luogo, in un dato momento. Anche il tempo impiegato per tracciare le immagini precedenti è ridotto. L'archiviazione digitale delle immagini riduce le possibilità di errori involontari come file etichettati in modo errato e danni alle pellicole. Anche il tempo di risposta alla reportistica è ridotto perché il flusso di lavoro nel suo complesso è migliorato. Tutto ciò contribuisce a migliorare i risultati dei pazienti.

Quali sono i componenti del PACS?

PACS comprende una serie di componenti essenziali per il flusso di lavoro DICOM. Questi sono descritti di seguito:

La fonte

La fonte di tutte le immagini mediche è l'attrezzatura hardware che le genera. Il rilevatore all'interno dell'apparecchiatura di imaging riconosce l'immagine e la trasmette in un formato digitalizzato al computer su cui può essere visualizzata contemporaneamente o memorizzata per la visualizzazione in un secondo momento. Tutte le immagini vengono acquisite e archiviate nel formato DICOM.

Conservazione di immagini mediche

Una volta che le immagini sono state acquisite dalla fonte, devono essere archiviate in modo sicuro. Il software server DICOM funge da sistema di archiviazione per archiviare tutte le immagini in modo organizzato. Le immagini dal server DICOM possono essere inviate alla workstation digitale per l'interpretazione o possono essere stampate. Alcune applicazioni software server DICOM avanzate consentono anche il caricamento diretto e la condivisione online di immagini.

La workstation DICOM

Come suggerisce il nome, la workstation DICOM è l'area utilizzata dai radiologi per visualizzare e interpretare le immagini. Il software per workstation DICOM è di due tipi. Il primo tipo, chiamato software proprietario, viene fornito con l'attrezzatura sorgente e di solito viene creato dallo stesso produttore. Questo software per workstation DICOM deve essere necessariamente utilizzato nella stessa posizione dell'apparecchiatura di origine. Il secondo tipo di software per workstation DICOM è un software di terze parti, che può essere utilizzato in una posizione remota rispetto all'apparecchiatura sorgente. Questo tipo di software è particolarmente utile negli ospedali che hanno un elevato afflusso di pazienti che arrivano per esami di imaging medico. Le immagini possono essere acquisite rapidamente per ogni paziente e possono essere consultate e interpretate dal radiologo in un secondo momento. Un'applicazione DICOM di terze parti deve essere in grado di ricevere immagini DICOM dal server PACS. Pertanto, ciò richiederebbe che il software del ricevitore DICOM sia integrato nell'applicazione. Il software del ricevitore DICOM consentirà al radiologo di accedere alle immagini dal server PACS o da unità esterne come le unità CD/DVD.

Un software per workstation DICOM, oltre alle funzionalità di apertura e ricezione, può avere funzionalità aggiuntive che possono aiutare il radiologo a migliorare l'accuratezza diagnostica e monitorare la progressione delle malattie. Alcune di queste funzionalità includono

• Miglioramento dell'immagine: il software per workstation DICOM può consentire ai radiologi di migliorare la qualità delle immagini modificando parametri quali luminosità, colore e contrasto. Questa funzione è generalmente disponibile anche sui visualizzatori DICOM più elementari.

• Modifica e ricostruzione delle immagini: il software avanzato per workstation DICOM consente agli utenti di manipolare le immagini originariamente acquisite, in modo da ottenere nuove informazioni dalle immagini mediche. Ad esempio, le immagini di una particolare regione anatomica che sono state scattate su tre piani (assiale, coronale e sagittale) possono essere combinate per formare un'immagine ricostruita tridimensionale. Ciò conferisce al radiologo un migliore orientamento anatomico. L'immagine ricostruita può anche essere tagliata di nuovo, a diversi piani e angoli rispetto alle immagini acquisite originariamente. Questa tecnica è denominata ricostruzione multiplanare (MPR).

• Localizzazione della regione di interesse: Le aree che assorbono la quantità massima o minima di energia possono essere identificate come proiezioni di massima intensità (MIP) e proiezioni di intensità minima (MINIP). L'identificazione di queste aree può aiutare il radiologo a vedere rapidamente le anomalie.

• Generazione di report: alcuni visualizzatori consentono persino ai radiologi di generare report basati sui loro risultati ed esportarli in elaboratori di testi.

Condivisione di file DICOM

• Esportazione di file: le immagini mediche possono essere utilizzate per scopi didattici e di apprendimento. A volte le immagini mediche possono essere utilizzate anche in pubblicazioni di libri e riviste. Le immagini mediche in formato DICOM sono enormi e spesso non possono essere utilizzate direttamente. È necessario comprimere il file e convertirlo in un altro formato di immagine. Sono disponibili diversi formati di file di immagini. Il formato JPEG è il più comunemente utilizzato e i file DICOM possono essere compressi in dimensioni molto ridotte utilizzando questo formato. Tuttavia, la compressione JPEG consente di perdere i dati e il file DICOM originale non può essere recuperato. Altri formati di file, come TIFF e PNG, consentono il recupero del file originale, ma possono comprimere i file solo in misura limitata. JPEG è utile quando si desidera utilizzare immagini nell'insegnamento, nella presentazione di casi o per presentare casi su Internet. I formati TIFF e PNG sono più adatti per pubblicazioni di libri e riviste.

• Anonimizzazione dei file: se le immagini mediche sono destinate alla ricerca o devono essere pubblicate su un forum aperto come un sito Web, è eticamente necessario anonimizzare i file in modo che l'immagine medica non possa essere collegata a un paziente specifico. Alcune applicazioni DICOM consentono l'anonimizzazione rimuovendo le informazioni sul paziente dall'intestazione del file.

Software per stampanti DICOM

Sebbene la stampa di immagini medicali DICOM venga lentamente eliminata, ci sono ancora casi in cui le pellicole stampate possono essere utili. Ad esempio, quando le procedure chirurgiche vengono eseguite in postazioni remote (dove il complesso operativo non ha accesso al server PACS), può essere utile avere le pellicole in mostra. In questi casi, è possibile utilizzare un software di stampa DICOM per facilitare la stampa di pellicole da immagini DICOM memorizzate. Oltre al software di stampa DICOM, potrebbe essere necessaria anche una stampante in grado di stampare immagini DICOM.

Quali sono alcuni sviluppi recenti per il PACS?

• 1. PACS basato sul Web

• Con l'avvento dello storage basato su cloud, il PACS basato sul web è diventato una realtà. Il PACS non deve essere limitato a un particolare ospedale o clinica. Tutte le immagini mediche acquisite alla fonte possono essere caricate su Internet e archiviate in cloud. Ciò ha portato allo sviluppo di un nuovo ramo della radiologia: la teleradiologia. La teleradiologia consente ai radiologi di visualizzare immagini e fornire diagnosi presso centri remoti.

• 2. Integrazione di altri sistemi informativi con PACS

• Oltre al PACS, ci sono molti altri sistemi informativi che sono in uso negli ospedali. Il Radiology Information System (RIS) è progettato per ricevere ordini per immagini mediche, generare fatture per lo stesso e consegnare il rapporto finale come interpretato dal radiologo. Il sistema informativo ospedaliero (HIS) di solito contiene le cartelle cliniche elettroniche complete del paziente e le informazioni di fatturazione. I sistemi software più avanzati consentono l'integrazione di tutti i sistemi informativi di cui sopra con PACS. Ciò consente di archiviare e rendere accessibile al medico una registrazione completa delle informazioni sul paziente, che può quindi prendere decisioni più informate in merito alle cure mediche di un paziente.

Software adatto per l'intero flusso di lavoro DICOM-PACS

Per coprire adeguatamente l'intero flusso di lavoro DICOM-PACS, è necessario un software che ti aiuti a ricevere le immagini DICOM dall'origine (software del ricevitore DICOM), un software che ti aiuti a visualizzare e modificare le immagini (visualizzatore DICOM), un software che ti aiuti a memorizzare tutti i dati delle immagini e recuperarli a piacimento (DICOM software server) e software che consentono di condividere e stampare le immagini mediche (software di esportazione DICOM e software di stampa DICOM). Invece di utilizzare una moltitudine di applicazioni software per questi scopi, esistono programmi che soddisfano due o più delle esigenze di cui sopra. Esistono, in linea di massima, due tipi di applicazioni software che tutti i radiologi devono ottenere:

Software di visualizzazione DICOM

Questo software consente principalmente agli utenti di visualizzare le immagini DICOM che sono state acquisite. Di solito viene fornito con funzionalità di recupero e stampa e alcuni visualizzatori supportano anche l'esportazione di file. I visualizzatori DICOM avanzati dispongono di funzionalità aggiuntive per workstation che consentono la modifica e la ricostruzione delle immagini. Alcuni dei più popolari visualizzatori DICOM disponibili oggi includono

• Horos: Horos è un visualizzatore DICOM open source che funziona con Mac OS. Il software non solo consente la visualizzazione ma anche la diagnosi avanzata utilizzando MPR, MIP e rendering del volume. Dispone anche di strumenti per manipolare immagini ed effettuare misurazioni. Horos ha anche un plug-in che consente il caricamento di immagini su radiopedia, una risorsa online con un gran numero di casi e articoli di riferimento. Horos, tuttavia, non può integrarsi a PACS gratuitamente. È buono per studenti e residenti. I radiologi possono utilizzare la versione commerciale chiamata Osirix MD.

• RadiAnt: Il visualizzatore di immagini DICOM di RadiAnt è una piattaforma semplice e veloce compatibile con Windows. Ha molteplici funzionalità, tra cui MPR, MIP e fusione di immagini. Le immagini possono essere esportate in JPEG, PNG e altri formati di immagine. Possono anche essere copiati direttamente in presentazioni e documenti Word. L'applicazione è solo un visualizzatore e non offre spazio di archiviazione. Tuttavia, è utile per studenti e residenti, per lo studio e la ricerca.

Software server DICOM

È anche chiamato software DICOM-PACS e, come suggerisce il nome, ha la capacità di archiviare e recuperare file DICOM. Un software DICOM-PACS può avere un proprio visualizzatore o può essere integrato con altri visualizzatori DICOM. Alcuni esempi di visualizzatori DICOM PACS gratuiti sono

• Dicoogle: Dicoogle è un archivio PACS open source che supporta l'archiviazione e il recupero di file DICOM. Ha un motore di indicizzazione/query che consente agli utenti di cercare e recuperare studi DICOM. Può funzionare su più piattaforme, tra cui Windows, Linux e Mac OS.

• Orthanc: Orthanc è un'altra applicazione DICOM leggera e open source. Funziona su più piattaforme tra cui Windows, Mac OS e Linux e può trasformare qualsiasi computer che utilizza uno di questi sistemi operativi in un mini server PACS. Può anche esportare dati DICOM in formato PNG.

• SonicDICOM: si tratta di un software server DICOM fornito anche con un visualizzatore DICOM basato sul Web. Può essere integrato anche con altri visualizzatori DICOM. La versione gratuita è una versione di prova e consente di salvare fino a trenta studi, con non più di cinque connessioni Web o DICOM alla volta. È compatibile con il sistema operativo Windows.

Da notare, ci sono alcune applicazioni molto utili che combinano sia un visualizzatore DICOM che PACS in un unico software. Di questi, PostDICOM si colloca tra i primi. Ha un visualizzatore DICOM potente e facile da usare che offre tutte le funzionalità di imaging avanzate, tra cui MPR, MIP, MINIP e rendering del volume. PostDICOM è tra le prime applicazioni a offrire PACS basati sul web per la memorizzazione di immagini DICOM. Consente l'esportazione in più formati e la condivisione di immagini è più semplice tramite l'archiviazione cloud. Quindi, se stai cercando di semplificare il tuo flusso di lavoro DICOM, prova PostDICOM!