Anatomi av medicinsk avbildning: Viktiga funktioner i DICOM-arbetsflödet

Digital medicinsk avbildning har blivit en integrerad del av radiologi. Dagens radiolog måste känna till de tekniska aspekterna av medicinsk avbildning. I spetsen för medicinsk bildteknik är DICOM-standarden. DICOM står för Digital bildbehandling och kommunikation inom medicin. Detta är en uppsättning standarder inramade av American College of Radiology i samarbete med National Electrical Manufacturers Association. DICOM säkerställer att medicinska bilder uppfyller kvalitetsstandarder, så att diagnosens noggrannhet kan bevaras. Alla avbildningsmetoder, inklusive CT, MR och ultraljud måste överensstämma med DICOM-standarderna. Bilder som är i DICOM-format måste nås och användas via speciella DICOM-applikationer. Att förstå det grundläggande konceptet DICOM är enkelt nog, processen att faktiskt använda DICOM-relaterad hårdvara och mjukvara behöver större teknisk insikt. Den här artikeln utforskar de olika stadierna i DICOMs medicinska bildarbetsflöde.

DICOM-medicinska bilder går igenom olika processer - förvärv, lagring, redigering, sekundär bearbetning, delning och utskrift, och hämtning. Alla aspekter av detta arbetsflöde hanteras av en central server, kallad PACS.

Vad är PACS?

Kärnan i hela DICOM-arbetsflödesprocessen är PACS. PACS står för Bild arkivering och kommunikationssystem. PACS fungerar i princip som en värd som lagrar DICOM-relaterade bilddata och integrerar funktioner relaterade till dessa bilder. Du måste tänka på PACS som den centrala koordinator där flera processer möts och integreras. En idealisk DICOM PACS-programvara bör kunna integrera källutrustning, arbetsstationer, dela nätverk, hämta och skriva ut utrustning.

Hur har PACS bidragit till att förbättra Digital Imaging Workflow?

Tidigare dagar, medicinska bilder som förvärvats med både manuella och digitala medel skrevs ut som filmer, eller annars lagras på externa enheter som CD-skivor och DVD-skivor. Utvecklingen av PACS har resulterat i ett snabbare och mer tillförlitligt sätt att hantera medicinska bilder. Kostnaden för radiologi har minskat på grund av det minskade behovet av tryckta filmer och hårt lagringsutrymme. Även om digital lagring en gång var dyr, kostnaden har sjunkit avsevärt under åren. Med PACS, radiologen kan hantera tiden bättre, eftersom bilder bokstavligen kan nås var som helst, vid en viss tidpunkt. Tiden det tar att spåra tidigare bilder minskar också. Digital lagring av bilder minskar risken för oavsiktliga fel som felmärkta filer och skador på filmer. Handläggningstiden till rapportering sänks också eftersom arbetsflödet i stort sett förbättras. Allt detta bidrar till bättre patientresultat.

Vad är komponenterna i PACS?

PACS består av ett antal komponenter som är väsentliga för DICOM-arbetsflödet. Dessa beskrivs nedan:

Källan

Källan till alla medicinska bilder är hårdvaruutrustningen som genererar dem. Detektorn i bildutrustningen känner igen bilden och överför den i ett digitaliserat format till datorn där den antingen kan ses på en gång eller lagras för visning vid ett senare tillfälle. Alla bilder förvärvas och lagras i DICOM-formatet.

Förvaring av medicinska bilder

När bilderna har förvärvats från källan måste de lagras säkert. DICOM-serverprogramvaran fungerar som ett arkiveringssystem för att lagra alla bilder på ett organiserat sätt. Bilder från DICOM-servern kan antingen skickas till den digitala arbetsstationen för tolkning eller kan skrivas ut. Vissa avancerade DICOM-serverprogram tillåter också direktuppladdning och delning av bilder online.

DICOM-arbetsstationen

Som namnet antyder, DICOM-arbetsstationen är det område som radiologer använder för att visa och tolka bilder. DICOM-arbetsstationsprogramvaran är av två typer. Den första typen, kallad proprietär programvara, kommer tillsammans med källutrustningen och skapas vanligtvis av samma tillverkare. Denna DICOM-arbetsstationsprogramvara måste nödvändigtvis användas på samma plats som källutrustningen. Den andra typen av DICOM-arbetsstationsprogramvara är programvara från tredje part, som kan användas på en plats som är avlägsen till källutrustningen. Denna typ av programvara är särskilt användbar på sjukhus som har ett högt inflöde av patienter som kommer in för medicinska bildundersökningar. Bilder kan snabbt förvärvas för varje patient, och kan nås och tolkas av radiologen vid ett senare tillfälle. Ett DICOM-program från tredje part måste kunna ta emot DICOM-avbildningar från PACS-servern. Därför skulle detta kräva att DICOM-mottagarprogramvara byggs in i applikationen. DICOM-mottagarprogramvara gör det möjligt för radiologen att komma åt bilder från antingen PACS-servern eller från externa enheter som CD/DVD-enheter.

En DICOM-arbetsstationsprogramvara, förutom att öppna och ta emot funktioner, kan ha ytterligare funktioner som kan hjälpa radiologen att förbättra diagnostisk noggrannhet och spåra sjukdomsprogression. Några av dessa funktioner inkluderar

• Bildförbättring: DICOM-arbetsstationsprogramvara kan göra det möjligt för radiologer att förbättra kvaliteten på bilderna genom att ändra parametrar som ljusstyrka, färg och kontrast. Den här funktionen är vanligtvis tillgänglig på även de mest grundläggande DICOM-tittarna.

• Bildförändringoch rekonstruktion: Avancerad DICOM-arbetsstationsprogramvara gör det möjligt för användare att manipulera de bilder som ursprungligen har förvärvats, så att ny information kan fås från de medicinska bilderna. Till exempel kan bilderna av en viss anatomisk region som har tagits i tre plan (axiell, koronal och sagittal) kombineras för att bilda en tredimensionell rekonstruerad bild. Detta ger radiologen bättre anatomisk orientering. Den rekonstruerade bilden kan också skivas igen, i olika plan och vinklar jämfört med de ursprungligen förvärvade bilderna. Denna teknik kallas Multiplanar Rekonstruktion (MPR).

• Lokaliseringav intresseområdet: Områden som absorberar maximal eller minsta mängd energi kan identifieras som maximiintensitetsprognoser (MIP) och Minimum Intensity Projections (MINIP). Att identifiera dessa områden kan hjälpa radiologen att se avvikelser snabbt.

• Genererarapporter: Några tittare tillåter till och med radiologer att generera rapporter baserat på deras resultat och exportera dem till ordbehandlare.

Dela DICOM-filer

• Exporterafiler: Medicinska bilder kan användas för undervisnings- och inlärningsändamål. Ibland kan medicinska bilder också användas i bok- och tidskriftspublikationer. Medicinska bilder i DICOM-formatet är enorma och kan ofta inte användas direkt. Det är nödvändigt att komprimera filen och konvertera den till ett annat bildformat. Det finns flera bildfilformat tillgängliga. JPEG-formatet används oftast, och DICOM-filer kan komprimeras till en mycket liten storlek med detta format. JPEG-komprimering tillåter dock att data går förlorade och den ursprungliga DICOM-filen kan inte återställas. Andra filformat, som TIFF och PNG, tillåter återställning av originalfilen, men de kan komprimera filer i begränsad utsträckning. JPEG är användbart när man vill använda bilder i undervisningen, fallpresentationer eller för att presentera ärenden på internet. TIFF- och PNG-formaten är bättre lämpade för bok- och tidskriftspublikationer.

• Anonymiserafiler: Om de medicinska bilderna är avsedda för forskning eller ska publiceras på ett öppet forum som en webbplats, är det etiskt nödvändigt att anonymisera filerna så att den medicinska bilden inte kan kopplas till en specifik patient. Vissa DICOM-program tillåter anonymisering genom att ta bort patientinformation från filens rubrik.

DICOM-skrivarprogramvara

Även om utskrift av DICOM-medicinska bilder långsamt fasas ut, det finns fortfarande fall där tryckta filmer kan vara användbara. Till exempel, när kirurgiska ingrepp utförs på avlägsna platser (där driftskomplexet inte har tillgång till PACS-servern), kan det vara till hjälp att visa filmerna. I dessa fall kan en DICOM-skrivarprogramvara användas för att hjälpa till att skriva ut filmer från lagrade DICOM-bilder. Förutom DICOM-utskriftsprogramvaran kan en skrivare som kan skriva ut DICOM-bilder också krävas.

Vad är några senaste utvecklingar för PACS?

• 1. Webbaserade PACS

• Med tillkomsten av molnbaserad lagring har webbaserade PACS blivit verklighet. PACS behöver inte begränsas till ett visst sjukhus eller klinik. Alla medicinska bilder som förvärvas vid källan kan laddas upp på internet och lagras i molnet. Detta har lett till utvecklingen av en ny off-shoot av radiologi - teleradiologi. Teleradiologi gör det möjligt för radiologer att visa bilder och tillhandahålla diagnoser på avlägsna centra.

• 2. Integrering av andra informationssystem med PACS

• Förutom PACS finns det flera andra informationssystem som används på sjukhus. Radiologiinformationssystemet (RIS) är utformat för att ta emot beställningar för medicinsk avbildning, generera räkningar för samma, och att leverera slutrapporten som tolkas av radiologen. Sjukhusinformationssystemet (HIS) innehåller vanligtvis patientens fullständiga elektroniska journaler och faktureringsinformation. Mer avancerade mjukvarusystem möjliggör integration av alla ovanstående informationssystem med PACS. Detta gör att en fullständig registrering av patientinformation kan lagras och göras tillgänglig för klinikern, som sedan kan fatta bättre informerade beslut om patientens medicinska vård.

Lämplig programvara för hela DICOM-PACS-arbetsflödet

För att täcka hela DICOM-PACS-arbetsflödet på ett adekvat sätt behöver du programvara som hjälper dig att ta emot DICOM-bilderna från källan (DICOM-mottagarprogramvara), programvara som hjälper dig att visa och redigera bilderna (DICOM-visaren), programvara som hjälper dig att lagra all bilddata och hämta den efter behaga (DICOM viewer), programvara som hjälper dig att lagra all bilddata och hämta den efter behaga (DICOM Viewer) serverprogramvara), och programvara som hjälper dig att dela och skriva ut dina medicinska bilder (DICOM-exporterande programvara och DICOM-utskriftsprogram). Snarare än att använda en mängd program för dessa ändamål, det finns program som uppfyller två eller flera av ovanstående behov. Det finns i stort sett två typer av program som alla radiologer måste få:

DICOM-visningsprogram

Denna programvara tillåter främst användare att visa DICOM-bilder som har förvärvats. Det kommer vanligtvis med hämtnings- och utskriftsfunktioner, och vissa tittare stöder också export av filer. Avancerade DICOM-tittare har ytterligare arbetsstationsfunktioner som tillåter redigering och rekonstruktion av bilder. Några av de populära DICOM-tittarna som finns tillgängliga idag inkluderar

• Horos: Horos är en öppen källkod DICOM-tittare som fungerar med Mac OS. Programvaran tillåter inte bara visning utan också avancerad diagnos med MPR, MIP och volymrendering. Det har också verktyg för att manipulera bilder och göra mätningar. Horos har också ett plugin-program som gör det möjligt att ladda upp bilder till radiopedia, en online-resurs med ett stort antal referensfall och artiklar. Horos kan inte, i alla fall, integrera till PACS utan kostnad. Det är bra för studenter och boende. Radiologer kan använda den kommersiella versionen som heter Osirix MD.

• Radiant: Radiant DICOM-bildvisaren är en enkel, snabb plattform som är kompatibel med Windows. Den har flera funktioner, inklusive MPR, MIP och bildfusion. Bilder kan exporteras till JPEG, PNG och andra bildformat. De kan också kopieras klistras in direkt i presentationer och orddokument. Applikationen är bara en tittare och erbjuder inte lagringsutrymme. Det är dock användbart för studenter och invånare, för studier såväl som forskning.

DICOM-serverprogramvara

Det kallas också DICOM-PACS-programvara och som namnet antyder har den kapacitet att lagra och hämta DICOM-filer. En DICOM-PACS-programvara kan ha en egen tittare eller den kan integreras med andra DICOM-tittare. Några exempel på gratis DICOM PACS-tittare är

• Dicoogle: Dicoogle är ett PACS-arkiv med öppen källkod som stöder lagring och hämtning av DICOM-filer. Den har en indexerings-/frågemotor som tillåter användare att söka efter och hämta DICOM-studier. Det kan fungera på flera plattformar, inklusive Windows, Linux och Mac OS.

• Orthanc: Orthanc är en annan öppen källkod, lätt DICOM-applikation. Det fungerar på flera plattformar inklusive Windows, Mac OS och Linux, och kan förvandla vilken dator som helst som använder ett av dessa operativsystem till en mini PACS-server. Det kan också exportera DICOM-data till PNG-format.

• SonicDicom: Detta är en DICOM-serverprogramvara som också levereras med en webbaserad DICOM-tittare. Det kan också integreras med andra DICOM-tittare. Den fria versionen är en testversion och gör att upp till trettio studier kan sparas, med högst fem webb- eller DICOM-anslutningar åt gången. Den är kompatibel med Windows OS.

Observera att det finns några mycket praktiska applikationer som kombinerar både en DICOM-tittare och PACS till en enda programvara. Av dessa rankas PostDICOM bland de bästa. Den har en kraftfull, lättanvänd DICOM-tittare som erbjuder alla avancerade bildfunktioner, inklusive MPR, MIP, MINIP och volymrendering. PostDICOM är bland de första applikationerna som erbjuder webbaserade PACS för lagring av DICOM-bilder. Det gör det möjligt att exportera till flera format och dela bilder är enklare genom molnlagring. Så om du vill förenkla ditt DICOM-arbetsflöde, prova PostDICOM!