En kraschkurs om hantering av DICOM Medical Imaging Data

När tekniken hittar sin väg in i alla aspekter av medicin, stora framsteg har gjorts inom radiologi. Radiologi berodde en gång på enkla tvådimensionella bilder som behövde utvecklas och fixas manuellt före visning. Nu, nästan alla former av medicinsk avbildning har digitaliserats och radiologins spektrum inkluderar inte bara digitala röntgenbilder utan också CT-skanningar, MRI, ultraljud, och kärnkraftsavbildning. För att upprätthålla standarder såväl som enhetlighet mellan de olika typerna av medicinska avbildningsmetoder, begreppet DICOM introducerades.

Som medicinstudent eller till och med en fullfjädrad radiolog, utsikterna att hantera så mycket teknik kan verka ganska skrämmande. Den här artikeln förklarar helt enkelt hur du kan hantera DICOM-filer och utnyttja deras fulla potential.

Vad är DICOM i medicinsk bildbehandling?

DICOM står för Digital bildbehandling och kommunikation inom medicin. Det är en standard, internationellt accepterat format för att visa, Lagra, hämta och dela medicinska bilder. DICOM överensstämmer med fastställda protokoll för att upprätthålla riktigheten av information som vidarebefordras genom medicinska bilder.

Varför behöver jag lära mig mer om DICOM-filer?

Som student eller praktiserande radiolog, alla medicinska bilder som du ser kommer sannolikt att vara i DICOM-format. DICOM medicinsk bilddata kan inte öppnas med vanlig bildprogramvara som finns på operativsystem som Windows eller Mac OS. En speciell medicinsk DICOM-tittare måste installeras för att hämta, visa, och få tillgång till DICOM-medicinska bildfiler. Därför är det viktigt att veta hur man använder detta format, vad är några relevanta applikationer och hur man får tillgång till informationen och funktionerna i.

Vad innehåller en DICOM Medical Image-fil?

Varje DICOM-medicinsk bild består av två delar - en rubrik och själva bilden. Rubriken består av data som beskriver bilden, den viktigaste är patientdata. Detta inkluderar patientens demografiska information som patientens namn, ålder, kön, och födelsedatum. Rubriken kan också ge information om bildegenskaper som anskaffningsparametrar, pixelintensitet, matrisstorlek, och dimensioner på bilden. När en filutforskare öppnas för att visa DICOM-medicinska bilddata kan rubriken ge patient- och bildinformation. Rubriken är vanligtvis kodad till bilden så att patienten som bilden tillhör lätt kan identifieras. Rubriken kan dock ibland gå förlorad om DICOM-filen exporteras till andra format, till exempel JPEG. Ibland, du kanske vill avsiktligt förlora rubrikdata, vanligtvis för anonymisering i forskningsfall. Detta kan endast göras med specifika programvarufunktioner.

Var kan jag komma åt DICOM-filer?

Detta beror på vilket syfte du vill ha filerna för. Om du är patient och har tagit skanningar, du skulle förmodligen få en CD eller DVD med bilder på den. Om du är medicinstudent och vill se DICOM-bilder för lärande och studier, du kan ladda ner sådana bilder från online-resurser. Om du är radiolog och behöver komma åt filer för att tolka dem och identifiera diagnoser, du måste använda en PACS-server.

• CD/DVD: Generellt sett, när medicinsk avbildning görs, får patienten vanligtvis en kopia av bildfilerna på en CD eller DVD. På sådana CD-skivor, det finns vanligtvis en DICOM-medicinsk bildvisare inkluderad som kan hjälpa dig att se bilderna. Vissa CD-skivor kanske inte har en faktisk applikation, men kan ge dig en internetlänk för att ladda ner en lämplig medicinsk DICOM-tittare.

• Online-resurser: Om du är student och letar efter medicinska bilder att lära av, det finns flera online-resurser som kan hjälpa dig. Några bra inkluderar Dicom-biblioteket, Osirix bildbibliotek, och cancer Imaging Arkiv.

• 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 uppta mycket utrymme. Varje sjukhus har vanligtvis sin egen PACS-server. Varje medicinsk bild som tas på ett sjukhus lagras automatiskt på den PACS-servern.

För att en radiolog ska få tillgång till DICOM-medicinska bildfiler för diagnos och tolkning, en DICOM-arbetsstation måste finnas tillgänglig. Detta är vanligtvis ett program som kan fullständig integration 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 igen till PACS-servern.

Hur visar jag en DICOM-fil?

Att visa DICOM-medicinska bilder kräver speciell programvara. Det finns i princip två typer av programvara för visning av DICOM-medicinsk bilddata—proprietär programvara och programvara från tredje part. Proprietärprogramvara levereras tillsammans med hårdvaran för medicinsk avbildning och skapas vanligtvis av samma tillverkare. När CT- eller MR-skanningen har förvärvats av maskinen kan bilderna ses på samma arbetsstation via DICOM-bildvisaren. Proprietär programvara tillåter användare att dynamiskt visa sekventiella bilder och tillåter också rekonstruktion av dessa bilder. En stor nackdel är att dessa bildfiler endast kan ses 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 har exporterats går möjligheten att visa och redigera originalbilden vanligtvis förlorad.

Programvarafrån tredje part för DICOM-bildvisning blir allt vanligare. Dessa är fristående program som kan öppna DICOM-filer från valfri källa - internet, en CD eller DVD eller en PACS-server. Marknaden idag är översvämmad med DICOM-visningsapplikationer, med både gratis och betalda alternativ tillgängliga. Varje DICOM-medicinsk bildvisare har sin egen uppsättning funktioner och du kan välja bland dem beroende på dina specifika krav.

Vad kan jag göra för en DICOM-fil förutom att bara titta på bilden?

Dagens DICOM-tittare för medicinsk bildbehandling kan göra mer än att bara hjälpa dig att visa DICOM-bilder. Vissa applikationer är sofistikerade nog för att förbättra bildkvaliteten samt generera ytterligare data från de förvärvade bilderna som kan hjälpa till vid diagnos. Några av de funktioner som du kan utföra, förutom att du bara tittar på bilden, inkluderar

• Förbättrabildkvaliteten: Du kan öka eller minska bildens ljusstyrka. Genom att ändra kontrasten kan du bättre skilja mellan radiodense och radiolucenta områden i en bild. Du kan också zooma in på intresseområdet. En speciell metod för att förbättra bildkvaliteten inom intresseområdet innebär maximal och minsta intensitetsprognoser. Detta hjälper till att isolera områden som har absorberat maximal eller minimal strålning, vilket skiljer dem från omgivande områden.

• Rekonstruerabilder: Den ursprungliga DICOM-datauppsättningen innehåller en serie tvådimensionella bilder, tagna i alla tre planen - axiell, koronal, och sagittal. Dessa bilder kan rekonstrueras för att ge en tredimensionell bild av det anatomiska området. Detta kallas 3D-rendering. En annan teknik, kallad Multiplanar Reconstruction (MPR), innebär att man gör färska skivor från de 3D-rekonstruerade bilderna. Detta gör det möjligt för radiologen att se olika anatomiska nivåer eller vinklar från skivorna som ursprungligen förvärvades.

• Göramätningar: Vissa medicinska DICOM-tittare låter dig göra linjära eller till och med volymetriska mätningar av anatomiska strukturer. Detta kan vara användbart vid planering av behandling och bedömning av effekten av behandlingen. Till exempel, i fall av traumatisk skada på benbanan, volymetrisk analys och jämförelse av den skadade banan med den opåverkade kan man hjälpa till att planera omloppsrekonstruktion.

• Jämföraoch kombinera medicinska bilder: DICOM-medicinska tillämpningar gör det möjligt för radiologen att jämföra två olika bilder samtidigt. Detta är användbart när man vill bedöma sjukdomsutvecklingen över tid eller effekten av behandlingen. Två olika medicinska avbildningsmetoder kan också kombineras med vissa DICOM-applikationer. Till exempel kan kombination av PET- och CT-bilder säkerställa att områden med hög metabolisk aktivitet (lokaliserad med PET) kartläggs till specifika anatomiska platser (med hjälp av datortomografi). Detta gör det möjligt för läkaren att extrahera fördelarna med båda typerna av bildmetoder samtidigt.

Hur delar jag och exporterar DICOM-filer?

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

Det finns två sätt på vilka filer kan komprimeras - förlustfria och förstörande. I förlustfri komprimering, även om själva filen är komprimerad, finns det ingen förlust av information. Därför kan originalfilen återställas när som helst. Denna typ av komprimering kräver dock mycket bearbetning och så förlustfria filer är långsamma att öppna och långsamma att spara. Man kan inte uppnå en betydande mängd kompression med denna metod. Å andra sidan tillåter förlustkomprimering minskning av filstorleken genom att ta bort faktiska data. Vanligtvis tas endast redundanta data bort. Ibland dock, om överdriven komprimering görs, bildkvaliteten kan påverkas negativt. Med den här metoden 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-format.

• JPEG(Joint Photographic Experts Group): JPEG-formatet stöder både förlustfri och förstörande komprimering. Standard JPEG använder förstörande komprimering. Operatören kan ange hur mycket komprimering som ska tillämpas och kan därför 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 ”intressanta regioner”. Enbart 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. Den kan användas för att ladda upp bilder på webbplatser och för vanliga PowerPoint-presentationer. På den negativa sidan, kvaliteten på bilderna kanske inte är tillräckligt bra för papperspublikationer.

• TIFF(Tagged Image File Format): TIFF-formatet kan också stödja både förstörande och förlustfri komprimering. 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 styras. En fördel med PNG är att bilderna kan taggas med metadata, liknande rubriken 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 mycket idag. Den har begränsade funktioner och komprimeringen är ineffektiv. Den stöder förlustfri typ av komprimering och används till stor del för webbplatser.

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

Det bästa sättet att använda din DICOM-medicinska bildkunskap är att gå hands-on. 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 applikation som passar alla som passar alla som är precis rätt för nybörjaren. Den är kompatibel med de vanligaste operativsystemen, inklusive Windows, Mac OS, Linux och Android-plattformar. Det är snabbt och har ett lättanvänt gränssnitt som är bra för människor som bara lär sig grunderna för att hantera DICOM-bilder. Och samtidigt, med avancerade funktioner inklusive MPR, MP, MINIP och volymrendering, kan radiologer använda applikationen för förbättrade diagnostiska funktioner. PostDICOM levereras med en unik molnbaserad PACS som låter dig lagra DICOM-filer online och komma åt dem var som helst, när som helst. Du kan prova, PostDICOM medicinsk bildprogramvara gratis! Genom ett enda tillgängligt konto kan du lagra bilderna till molnbaserade PACS. Om du känner att du behöver mer lagringsutrymme eller fler användarkonton finns alternativ för att uppgradera tillgängliga. Testa PostDICOM idag!