En snabbkurs i hantering av DICOM medicinsk bilddata

I takt med att tekniken letar sig in i varje aspekt av medicinen har stora framsteg gjorts inom radiologin. Radiologi var en gång beroende av enkla tvådimensionella bilder som behövde framkallas och fixeras manuellt innan de kunde granskas. Nu har nästan alla former av medicinsk bildbehandling digitaliserats och radiologins spektrum omfattar inte bara digitala röntgenbilder utan även DT-undersökningar, MR, ultraljud och nukleär bildbehandling. För att upprätthålla standarder och enhetlighet över de olika typerna av medicinska bildmodaliteter introducerades konceptet DICOM.

Som läkarstudent eller till och med färdigutbildad radiolog kan utsikten att hantera så mycket teknik verka ganska skrämmande. Denna artikel förklarar enkelt hur du kan hantera DICOM-filer och utnyttja deras fulla potential.

Vad är DICOM inom medicinsk bildbehandling?

DICOM står för Digital Imaging and Communications in Medicine. Det är ett standardiserat, internationellt accepterat format för att visa, lagra, hämta och dela medicinska bilder. DICOM följer fastställda protokoll för att bibehålla noggrannheten i informationen som förmedlas genom medicinska bilder.

Varför behöver jag lära mig om DICOM-filer?

Som student eller praktiserande radiolog kommer sannolikt alla medicinska bilder du ser att vara i DICOM-formatet. Medicinsk DICOM-bilddata kan inte öppnas med vanlig bildprogramvara som finns i operativsystem som Windows eller Mac OS. Ett speciellt medicinskt DICOM-visningsprogram måste installeras för att hämta, visa och komma åt medicinska DICOM-bildfiler. Därför är det viktigt att veta hur man använder detta format, vilka relevanta applikationer som finns och hur man får tillgång till informationen och funktionerna i det.

Vad innehåller en medicinsk DICOM-bildfil?

Varje medicinsk DICOM-bild består av två delar – en header och själva bilden. Headern består av data som beskriver bilden, där det viktigaste är patientdata. Detta inkluderar patientens demografiska information såsom patientens namn, ålder, kön och födelsedatum. Headern kan också ge information om bildens egenskaper såsom förvärvsparametrar, pixelintensitet, matrisstorlek och bildens dimensioner. När en filutforskare öppnas för att visa medicinsk DICOM-bilddata kan headern ge information om patient och bild. Headern är vanligtvis kodad till bilden så att patienten som bilden tillhör lätt kan identifieras. Ibland kan dock headern gå förlorad om DICOM-filen exporteras till andra format, till exempel JPEG. Ibland kanske du avsiktligt vill ta bort header-data, vanligtvis i syfte att anonymisera för forskningsfall. Detta kan endast göras med hjälp av specifika programvarufunktioner.

Var kan jag komma åt DICOM-filer?

Detta beror på syftet med filerna. Om du är patient och har genomgått undersökningar får du förmodligen en CD eller DVD med bilder på. Om du är läkarstudent och vill titta på DICOM-bilder för inlärning och studier kan du ladda ner sådana bilder från online-resurser. Om du är radiolog och behöver komma åt filer för att tolka dem och ställa diagnos måste du använda en PACS-server.

• CD/DVD-skivor: Generellt sett, när medicinsk bildtagning görs, får patienten vanligtvis en kopia av bildfilerna på en CD eller DVD. På sådana skivor inkluderas vanligtvis ett medicinskt DICOM-visningsprogram som kan hjälpa dig att se bilderna. Vissa skivor kanske inte har en faktisk applikation, men kan ge dig en internetlänk för att ladda ner ett lämpligt medicinskt DICOM-visningsprogram.

• Online-resurser: Om du är student och letar efter medicinska bilder att lära dig av finns det flera online-resurser som kan hjälpa dig. Några bra exempel inkluderar Dicom library, Osirix Image library och Cancer Imaging Archives.

• PACS-server: PACS står för Picture Archiving and Communications System. Detta är i grunden en databas där alla medicinska bilder lagras. En PACS-server måste ha gott om lagringsutrymme, eftersom DICOM-filer, som är av hög kvalitet, tenderar att ta mycket plats. Varje sjukhus har vanligtvis sin egen PACS-server. Varje medicinsk bild som tas inom ett sjukhus lagras automatiskt på den PACS-servern.

För att en radiolog ska kunna komma åt medicinska DICOM-bildfiler i syfte att ställa diagnos och tolka måste en DICOM-arbetsstation finnas tillgänglig. Detta är vanligtvis en programvara som kan integreras helt med PACS-servern: applikationen måste kunna komma åt och hämta DICOM-bilder från PACS-servern samt tillåta visning och redigering och sedan lagra redigerade bilder tillbaka till PACS-servern.

Hur visar jag en DICOM-fil?

Att visa medicinska DICOM-bilder kräver speciell programvara. Det finns i princip två typer av programvara för att visa medicinsk DICOM-bilddata – proprietär programvara och tredjepartsprogramvara. Proprietär programvara följer med hårdvaran för medicinsk bildtagning och skapas vanligtvis av samma tillverkare. När DT- eller MR-undersökningen är genomförd av maskinen kan bilderna visas på samma arbetsstation via det medicinska DICOM-visningsprogrammet. Proprietär programvara tillåter användare att dynamiskt visa sekventiella bilder och tillåter även rekonstruktion av dessa bilder. En stor nackdel är att dessa bildfiler endast kan visas på samma plats som hårdvaran. Bilderna kan överföras till bärbara lagringsenheter eller till andra datorer i nätverket endast genom att komprimera bilderna (beskrivs i avsnittet nedan). Men när bilder exporteras går vanligtvis möjligheten att visa och redigera originalbilden förlorad.

Tredjepartsprogramvara för DICOM-bildvisning blir allt vanligare. Dessa är fristående applikationer som kan öppna DICOM-filer från vilken källa som helst – internet, en CD eller DVD, eller en PACS-server. Marknaden idag är översvämmad med DICOM-visningsapplikationer, med både gratis och betalda alternativ tillgängliga. Varje medicinskt DICOM-visningsprogram har sin egen uppsättning funktioner och du kan välja bland dem beroende på dina specifika krav.

Vad kan jag göra med en DICOM-fil utöver att bara visa bilden?

Dagens medicinska DICOM-visningsprogram kan göra mer än att bara hjälpa dig att se DICOM-bilder. Vissa applikationer är avancerade nog att förbättra bildkvaliteten samt generera ytterligare data från de förvärvade bilderna som kan hjälpa vid diagnos. Några av de funktioner som du kan utföra, utöver att bara visa bilden, inkluderar:

• Förbättra bildkvaliteten: Du kan öka eller minska bildens ljusstyrka. Genom att ändra kontrasten kan du bättre skilja mellan röntgentäta och strålgenomsläppliga områden i en bild. Du kan också zooma in på intresseområdet. En speciell metod för att förbättra bildkvaliteten i intresseområdet involverar maximum- och minimumintensitetsprojektioner. Detta hjälper till att isolera områden som har absorberat maximal eller minimal strålning och skilja dem från omgivande områden.

• Rekonstruera bilder: Den ursprungliga DICOM-datauppsättningen innehåller en serie tvådimensionella bilder, tagna i alla tre plan – axiella, koronala och sagittala. Dessa bilder kan rekonstrueras för att ge en tredimensionell vy av det anatomiska området. Detta kallas 3D-rendering. En annan teknik, kallad Multiplanär rekonstruktion (MPR), innebär att man gör nya snitt från de 3D-rekonstruerade bilderna. Detta gör att radiologen kan se olika anatomiska nivåer eller vinklar från snitten som ursprungligen förvärvades.

• Göra mätningar: Vissa medicinska DICOM-visningsprogram låter dig göra linjära eller till och med volymetriska mätningar av anatomiska strukturer. Detta kan vara användbart vid planering av behandling och bedömning av behandlingens effekt. Till exempel, i fall av traumatiska skador på den beniga orbitan (ögonhålan), kan volymetrisk analys och jämförelse av den skadade orbitan med den opåverkade hjälpa till vid planering av orbital rekonstruktion.

• Jämföra och kombinera medicinska bilder: Medicinska DICOM-applikationer tillåter radiologen att jämföra två olika bilder samtidigt. Detta är användbart när man vill bedöma sjukdomsförloppet över tid eller behandlingens effekt. Två olika medicinska bildmodaliteter kan också kombineras med hjälp av vissa DICOM-applikationer. Till exempel kan kombination av PET- och DT-bilder säkerställa att områden med hög metabolisk aktivitet (lokaliserade med PET) mappas till specifika anatomiska platser (med DT-undersökning). Detta gör att läkaren kan utnyttja fördelarna med båda typerna av bildmodaliteter samtidigt.

Hur delar och exporterar jag DICOM-filer?

Den medicinska DICOM-filen för en enskild patient består av flera bilder, som alla är av hög upplösning. Därför kan filstorleken vara ganska stor (till exempel kan en enda DT-undersökning uppgå till 35 MB). Dessa filer måste därför komprimeras innan de kan delas och överföras.

Det finns två sätt som filer kan komprimeras på – förlustfri och förstörande (lossy). Vid förlustfri komprimering, även om själva filen komprimeras, sker ingen informationsförlust. Därför kan originalfilen återställas när som helst. Denna typ av komprimering kräver dock mycket bearbetning och därför är förlustfria filer långsamma att öppna och spara. Man kan inte uppnå en betydande mängd komprimering med denna metod. Å andra sidan tillåter förstörande komprimering minskning av filstorleken genom att ta bort faktisk data. Vanligtvis tas endast redundant data bort. Ibland dock, om överdriven komprimering görs, kan bildkvaliteten påverkas negativt. Med denna metod kan filer komprimeras till mycket mindre storlekar än originalfilen.

Den komprimerade filen kan exporteras till olika format. Några av de vanligaste bildformaten inkluderar JPEG, TIFF, PNG och GIF.

• JPEG (Joint Photographic Experts Group): JPEG-formatet stöder både förlustfri och förstörande komprimering. Standard-JPEG använder förstörande komprimering. Operatören kan specificera hur mycket komprimering som ska tillämpas och därmed styra hur mycket data som går förlorad. En annan version, JPEG 2000, stöder förlustfri komprimering. Med denna applikation kan operatörer identifiera vissa områden i bilden som "intresseområden". Endast dessa områden kommer att genomgå förlustfri komprimering, medan andra delar av bilden kommer att genomgå förstörande komprimering. JPEG är användbart för att enkelt dela bilder mellan datorer. Det kan användas för att ladda upp bilder på webbplatser och för vanliga PowerPoint-presentationer. På minussidan kanske bildkvaliteten inte är tillräckligt bra för publikationer i tidskrifter.

• TIFF (Tagged Image File Format): TIFF-formatet kan också stödja både förstörande och förlustfria komprimeringar. TIFF levererar bilder av högre kvalitet och är därför det föredragna formatet för flera tidskrifter för publicering. Filstorleken är dock större och detta kanske inte är lämpligt för användning i presentationer eller på internet.

• PNG (Portable Network Graphics format): Detta stöder förlustfri typ av komprimering. Med PNG kan bildfunktioner som ljusstyrka och transparens kontrolleras. En fördel med PNG är att bilderna kan taggas med metadata, liknande headern i en DICOM-fil. Detta mångsidiga format är lämpligt för publikationer, presentationer och internet.

• GIF (Graphics Interchange format): Detta var ett av de tidigaste bildformaten som introducerades och används inte så mycket idag. Det har begränsade funktioner och komprimeringen är ineffektiv. Det stöder förlustfri typ av komprimering och används till stor del för webbplatser.

Nu när jag har lärt mig om DICOM-programvara, vad är nästa steg?

Det bästa sättet att använda din kunskap om medicinsk DICOM-bildbehandling är att testa praktiskt. Det första steget är att ladda ner en DICOM-applikation som passar dina behov och börja använda den. Det finns flera gratisapplikationer som du kan använda för att få erfarenhet. De mest populära inkluderar PostDICOM, Horos, RadiANT, Miele LXIV och Navegatium.

PostDICOM är en universallösning som är precis rätt för nybörjaren. Den är kompatibel med de flesta vanligt förekommande operativsystem, inklusive Windows, Mac OS, Linux och Android-plattformar. Den är snabb och har ett lättanvänt gränssnitt som är utmärkt för personer som precis håller på att lära sig grunderna i att hantera DICOM-bilder. Samtidigt, med avancerade funktioner inklusive MPR, MP, MINIP och volymrendering, kan radiologer använda applikationen för förbättrade diagnostiska möjligheter. PostDICOM levereras med ett unikt molnbaserat PACS som låter dig lagra DICOM-filer online och komma åt dem var som helst, när som helst. Du kan prova PostDICOM medicinsk bildprogramvara kostnadsfritt! Genom ett enda tillgängligt konto kan du lagra bilderna i det molnbaserade PACS-systemet. Om du känner att du behöver mer lagringsutrymme eller fler användarkonton finns alternativ för uppgradering tillgängliga. Prova PostDICOM idag!