Anatomien til medisinsk bildebehandling: Viktige funksjoner i DICOM-arbeidsflyten

Digital medisinsk bildebehandling har blitt en integrert del av radiologien. Dagens radiolog må være kjent med de tekniske aspektene ved medisinsk bildebehandling. I forkant av medisinsk bildebehandlingsteknologi er DICOM-standarden. DICOM står for Digital bildebehandling og kommunikasjon i medisin. Dette er et sett med standarder innrammet av American College of Radiology i samarbeid med National Electrical Manufacturers Association. DICOM sørger for at medisinske bilder oppfyller kvalitetsstandarder, slik at nøyaktigheten av diagnosen kan bevares. Alle bildemodaliteter, inkludert CT, MR og ultralyd, må være i samsvar med DICOM-standardene. Bilder som er i DICOM-formatet må nås og brukes gjennom spesielle DICOM-applikasjoner. Selv om det grunnleggende konseptet med DICOM er enkelt nok, prosessen med å faktisk bruke DICOM-relatert maskinvare og programvare trenger større teknisk innsikt. Denne artikkelen utforsker de ulike stadiene av DICOMs medisinske bildearbeidsflyt.

DICOM-medisinske bilder går gjennom forskjellige prosesser - anskaffelse, lagring, redigering, sekundær prosessering, deling og utskrift, og henting. Alle aspekter av denne arbeidsflyten administreres av en sentral server, referert til som PACS.

Hva er PACS?

Kjernen i hele DICOM-arbeidsflytprosessen er PACS. PACS står for Bilde arkivering og kommunikasjonssystem. PACS fungerer i utgangspunktet som en vert som lagrer DICOM-relaterte bildedata og integrerer funksjoner relatert til disse bildene. Du må tenke på PACS som den sentrale koordinatoren der flere prosesser møtes og integreres. En ideell DICOM PACS-programvare skal kunne integrere kildeutstyret, arbeidsstasjonene, dele nettverk, hente og skrive ut utstyr.

Hvordan har PACS bidratt til å forbedre Digital Imaging Workflow?

I tidligere dager, medisinske bilder anskaffet med både manuelle og digitale midler ble skrevet ut som filmer, ellers lagret på eksterne enheter som CD-er og DVD-er. Utviklingen av PACS har resultert i en raskere og mer pålitelig måte å håndtere medisinske bilder på. Kostnadene for radiologi er redusert på grunn av det reduserte behovet for trykte filmer og hard lagringsplass. Selv om digital lagring en gang var dyr, kostnadene har kommet betydelig ned gjennom årene. Med PACS kan radiologen klare tiden bedre, ettersom bilder bokstavelig talt kan nås hvor som helst, til enhver tid. Tiden det tar å spore tidligere bilder reduseres også. Digital lagring av bilder reduserer sjansene for utilsiktede feil som feilmerkede filer og skade på filmer. Omløpstiden til rapportering senkes også fordi arbeidsflyten i det hele tatt forbedres. Alt dette bidrar til bedre pasientresultater.

Hva er komponentene i PACS?

PACS består av en rekke komponenter som er essensielle for DICOM-arbeidsflyten. Disse er beskrevet nedenfor:

Kilden

Kilden til alle medisinske bilder er maskinvareutstyret som genererer dem. Detektoren i avbildningsutstyret gjenkjenner bildet og sender det i et digitalisert format til datamaskinen på hvilken det enten kan sees på en gang eller lagres for visning på et senere tidspunkt. Alle bilder anskaffes og lagres i DICOM-formatet.

Lagring av medisinske bilder

Når bildene er anskaffet fra kilden, må de lagres trygt. DICOM-serverprogramvaren fungerer som et arkiveringssystem for å lagre alle bilder på en organisert måte. Bilder fra DICOM-serveren kan enten sendes til den digitale arbeidsstasjonen for tolkning eller kan skrives ut. Noen avanserte DICOM-serverprogrammer tillater også direkte opplasting og deling av bilder på nettet.

DICOM-arbeidsstasjonen

Som navnet antyder, er DICOM-arbeidsstasjonen det området radiologer bruker for å se og tolke bilder. DICOM-arbeidsstasjonsprogramvaren er av to typer. Den første typen, kalt proprietær programvare, kommer sammen med kildeutstyret og er vanligvis laget av samme produsent. Denne DICOM-arbeidsstasjonsprogramvaren må nødvendigvis brukes på samme sted som kildeutstyret. Den andre typen DICOM-arbeidsstasjonsprogramvare er tredjeparts programvare, som kan brukes på et sted som er fjernt til kildeutstyret. Denne typen programvare er spesielt nyttig på sykehus som har en høy tilstrømning av pasienter som kommer inn for medisinske bildeundersøkelser. Bilder kan raskt anskaffes for hver pasient, og kan nås og tolkes av radiologen på et senere tidspunkt. Et tredjeparts DICOM-program må være i stand til å motta DICOM-bilder fra PACS-serveren. Derfor vil dette kreve at DICOM-mottakerprogramvare bygges inn i applikasjonen. DICOM-mottakerprogramvare vil tillate radiologen å få tilgang til bilder fra enten PACS-serveren eller fra eksterne stasjoner som CD/DVD-stasjoner.

En DICOM-arbeidsstasjonsprogramvare, i tillegg til å åpne og motta evner, kan ha tilleggsfunksjoner som kan hjelpe radiologen til å forbedre diagnostisk nøyaktighet og spore sykdomsprogresjon. Noen av disse funksjonene inkluderer

• Bildeforbedring: DICOM-arbeidsstasjonsprogramvare kan tillate radiologer å forbedre kvaliteten på bildene ved å endre parametere som lysstyrke, farge og kontrast. Denne funksjonen er vanligvis tilgjengelig på selv de mest grunnleggende DICOM-seerne.

• Bildeendringog gjenoppbygging: Avansert DICOM-arbeidsstasjonsprogramvare lar brukerne manipulere bildene som opprinnelig ble anskaffet, slik at ny informasjon kan hentes fra de medisinske bildene. For eksempel kan bildene av en bestemt anatomisk region som er tatt i tre plan (aksial, koronal og sagittal) kombineres for å danne et tredimensjonalt rekonstruert bilde. Dette gir radiologen bedre anatomisk orientering. Det rekonstruerte bildet kan også skjæres igjen, ved forskjellige plan og vinkler sammenlignet med de opprinnelig ervervede bilder. Denne teknikken er referert til som Multiplanar Reconstruction (MPR).

• Lokaliseringav interesseområdet: Områder som absorberer maksimal eller minimumsmengde energi kan identifiseres som maksimum intensitetsprojeksjoner (MIP) og Minimum Intensity Projections (MINIP). Å identifisere disse områdene kan hjelpe radiologen til å se abnormiteter raskt.

• Generererrapporter: Noen få seere tillater til og med radiologer å generere rapporter basert på funnene deres og eksportere dem til tekstbehandlere.

Dele DICOM-filer

• Eksporterefiler: Medisinske bilder kan brukes til undervisnings- og læringsformål. Noen ganger kan medisinske bilder også brukes i bok- og tidsskriftpublikasjoner. Medisinske bilder i DICOM-formatet er enorme og kan ofte ikke brukes direkte. Det er nødvendig å komprimere filen og konvertere den til et annet bildeformat. Det er flere bildefilformater tilgjengelig. JPEG-formatet brukes mest, og DICOM-filer kan komprimeres til en veldig liten størrelse ved hjelp av dette formatet. JPEG-komprimering tillater imidlertid at data går tapt, og den opprinnelige DICOM-filen kan ikke gjenopprettes. Andre filformater, som TIFF og PNG, tillater gjenoppretting av den opprinnelige filen, men de kan komprimere filer i begrenset grad. JPEG er nyttig når man ønsker å bruke bilder i undervisning, sakspresentasjoner, eller for å presentere saker på internett. TIFF- og PNG-formatene er bedre egnet for bok- og journalpublikasjoner.

• Anonymiserendefiler: Hvis de medisinske bildene er ment for forskning eller skal publiseres på et åpent forum, for eksempel et nettsted, er det etisk nødvendig å anonymisere filene slik at det medisinske bildet ikke kan knyttes til en bestemt pasient. Noen DICOM-programmer tillater anonymisering ved å fjerne pasientinformasjon fra overskriften til filen.

DICOM-skriverprogramvare

Selv om utskrift av DICOM-medisinske bilder sakte fases ut, er det fortsatt tilfeller der trykte filmer kan være nyttige. For eksempel, når kirurgiske prosedyrer utføres på fjerntliggende steder (hvor operasjonskomplekset ikke har tilgang til PACS-serveren), kan det være nyttig å ha filmene utstilt. I disse tilfellene kan en DICOM-skriverprogramvare brukes til å hjelpe til med å skrive ut filmer fra lagrede DICOM-bilder. Bortsett fra DICOM-utskriftsprogramvaren, kan det også være nødvendig med en skriver som er i stand til å skrive ut DICOM-bilder.

Hva er noen nyere utviklinger for PACS?

• 1. Nettbasert PACS

• Med bruk av skybasert lagring har nettbasert PACS blitt en realitet. PACS behøver ikke være begrenset til et bestemt sykehus eller klinikk. Alle medisinske bilder som er anskaffet ved kilden, kan lastes opp på internett og lagres i skyen. Dette har ført til utviklingen av en ny off-shoot av radiologi - teleradiologi. Teleradiologi gjør det mulig for radiologer å se bilder og gi diagnoser på eksterne sentre.

• 2. Integrering av andre informasjonssystemer med PACS

• Bortsett fra PACS er det flere andre informasjonssystemer som er i bruk på sykehus. Radiology Information System (RIS) er designet for å motta bestillinger for medisinsk bildebehandling, generere regninger for det samme, og for å levere den endelige rapporten som tolket av radiologen. Sykehusinformasjonssystemet (HIS) inneholder vanligvis pasientens komplette elektroniske medisinske journaler og faktureringsinformasjon. Mer avanserte programvaresystemer muliggjør integrering av alle ovennevnte informasjonssystemer med PACS. Dette gjør at en fullstendig oversikt over pasientinformasjon kan lagres og gjøres tilgjengelig for klinikeren, som deretter kan ta bedre informerte beslutninger angående medisinsk behandling av en pasient.

Egnet programvare for hele DICOM-PACS-arbeidsflyten

For å dekke hele DICOM-PACS-arbeidsflyten tilstrekkelig, trenger du programvare som hjelper deg med å motta DICOM-bildene fra kilden (DICOM-mottakerprogramvare), programvare som hjelper deg med å se og redigere bildene (DICOM viewer), programvare som vil hjelpe deg med å lagre alle bildedataene og hente dem etter ønske (DICOM serverprogramvare), og programvare som vil hjelpe deg med å dele og skrive ut medisinske bilder (DICOM eksporterer programvare og DICOM-utskriftsprogramvare). I stedet for å bruke en rekke programvareapplikasjoner til disse formålene, det er programmer som oppfyller to eller flere av de ovennevnte behovene. Det er stort sett to typer programvare som alle radiologer må skaffe seg:

DICOM visning programvare

Denne programvaren lar brukerne først og fremst vise DICOM-bilder som er anskaffet. Det kommer vanligvis med hente- og utskriftsfunksjoner, og noen seere støtter også eksport av filer. Avanserte DICOM-visere har flere arbeidsstasjonsfunksjoner som tillater redigering og rekonstruksjon av bilder. Noen av de populære DICOM-seerne som er tilgjengelige i dag inkluderer

• Horos: Horos er en åpen kildekode DICOM-visningsprogram som fungerer med Mac OS. Programvaren tillater ikke bare visning, men også avansert diagnose ved hjelp av MPR, MIP og volumgjengivelse. Den har også verktøy for å manipulere bilder og gjøre målinger. Horos har også en plug-in som gjør det mulig å laste opp bilder til radiopedia, en online ressurs med et stort antall referansesaker og artikler. Horos kan ikke, men, integreres gratis til PACS. Det er bra for studenter og beboere. Radiologer kan bruke den kommersielle versjonen kalt Osirix MD.

• RadiAnt: RadiAnt DICOM-bildeviseren er en enkel, rask plattform som er kompatibel med Windows. Den har flere funksjoner, inkludert MPR, MIP og bildefusjon. Bilder kan eksporteres til JPEG, PNG og andre bildeformater. De kan også kopieres inn direkte i presentasjoner og orddokumenter. Søknaden er bare en seer og tilbyr ikke lagringsplass. Det er imidlertid nyttig for studenter og beboere, for å studere så vel som forskning.

DICOM server programvare

Det kalles også DICOM-PACS-programvare, og som navnet antyder, har den kapasitet til å lagre og hente DICOM-filer. En DICOM-PACS-programvare kan ha sin egen seer, eller den kan integreres med andre DICOM-seere. Noen få eksempler på gratis DICOM PACS-seere er

• Dicoogle: Dicoogle er et PACS-arkiv med åpen kildekode som støtter lagring og henting av DICOM-filer. Den har en indeksering/spørringsmotor som lar brukerne søke etter og hente DICOM-studier. Det kan fungere på tvers av flere plattformer, inkludert Windows, Linux og Mac OS.

• Orthanc: Orthanc er en annen åpen kildekode, lett DICOM-applikasjon. Det fungerer på tvers av flere plattformer, inkludert Windows, Mac OS og Linux, og kan gjøre hvilken som helst datamaskin som bruker et av disse operativsystemene til en mini PACS-server. Det kan også eksportere DICOM-data til PNG-format.

• SonicDicom: Dette er en DICOM-serverprogramvare som også kommer med en nettbasert DICOM-visningsprogram. Den kan også integreres med andre DICOM-seere. Den gratis versjonen er en prøveversjon og lar opptil tretti studier lagres, med ikke mer enn fem nett- eller DICOM-tilkoblinger om gangen. Den er kompatibel med Windows OS.

Merk at det er noen veldig nyttige applikasjoner som kombinerer både en DICOM-visning og PACS til en enkelt programvare. Av disse rangerer PostDICOM blant de beste. Den har en kraftig, brukervennlig DICOM-visning som tilbyr alle avanserte bildefunksjoner, inkludert MPR, MIP, MINIP og volumgjengivelse. PostDICOM er blant de første applikasjonene som tilbyr nettbasert PACS for lagring av DICOM-bilder. Det gjør det mulig å eksportere til flere formater og deling av bilder er enklere gjennom skylagring. Så hvis du ønsker å forenkle DICOM-arbeidsflyten, kan du prøve PostDiCom!