Anatomien bag medicinsk billeddannelse: Væsentlige funktioner i DICOM-workflowet

Digital medicinsk billeddannelse er blevet en integreret del af radiologi. Nutidens radiolog skal være fortrolig med de tekniske aspekter af medicinsk billeddannelse. I spidsen for teknologien inden for medicinsk billeddannelse står DICOM-standarden. DICOM står for "Digital Imaging and Communications in Medicine". Dette er et sæt standarder, der er udarbejdet af American College of Radiology i samarbejde med National Electrical Manufacturers Association. DICOM sikrer, at medicinske billeder opfylder kvalitetsstandarder, så diagnosens nøjagtighed kan bevares. Alle billeddiagnostiske modaliteter, herunder CT, MR og ultralyd, skal overholde DICOM-standarderne. Billeder, der er i DICOM-formatet, skal tilgås og bruges via specielle DICOM-applikationer. Mens det grundlæggende koncept for DICOM er enkelt nok, kræver processen med rent faktisk at bruge DICOM-relateret hardware og software større teknisk indsigt. Denne artikel udforsker de forskellige stadier af DICOM-workflowet for medicinske billeder.

Medicinske DICOM-billeder gennemgår forskellige processer — optagelse, lagring, redigering, sekundær behandling, deling og udskrivning samt hentning. Alle aspekter af dette workflow styres af en central server, der benævnes PACS.

Hvad er PACS?

I hjertet af hele DICOM-workflowprocessen ligger PACS. PACS står for "Picture Archiving and Communications System". PACS fungerer grundlæggende som en vært, der gemmer DICOM-relaterede billeddata og integrerer funktioner relateret til disse billeder. Du skal tænke på PACS som den centrale koordinator, hvor flere processer mødes og integreres. En ideel DICOM PACS-software bør være i stand til at integrere kildeudstyr, arbejdsstationer, delingsnetværk samt hente- og udskrivningsudstyr.

Hvordan har PACS forbedret workflowet for digital billeddannelse?

Tidligere blev medicinske billeder, erhvervet både manuelt og digitalt, udskrevet som film eller gemt på eksterne enheder som CD'er og DVD'er. Udviklingen af PACS har resulteret i en hurtigere og mere pålidelig måde at håndtere medicinske billeder på. Omkostningerne ved radiologi er faldet på grund af det reducerede behov for trykte film og fysisk lagerplads. Selvom digital lagring engang var dyr, er prisen faldet betydeligt gennem årene. Med PACS kan radiologen styre tiden bedre, da billeder bogstaveligt talt kan tilgås hvorfra som helst, på et hvilket som helst tidspunkt. Tiden, det tager at spore tidligere billeder, er også reduceret. Digital lagring af billeder reducerer risikoen for utilsigtede fejl såsom forkert mærkede filer og beskadigelse af film. Ekspeditionstiden for rapportering sænkes også, fordi workflowet som helhed forbedres. Alt dette bidrager til bedre resultater for patienterne.

Hvad er komponenterne i PACS?

PACS består af en række komponenter, der er væsentlige for DICOM-workflowet. Disse beskrives nedenfor:

Kilden

Kilden til alle medicinske billeder er hardwareudstyret, der genererer dem. Detektoren i billedbehandlingsudstyret genkender billedet og sender det i et digitaliseret format til computeren, hvor det enten kan ses med det samme eller gemmes til visning på et senere tidspunkt. Alle billeder optages og gemmes i DICOM-formatet.

Lagring af medicinske billeder

Når billederne er erhvervet fra kilden, skal de opbevares sikkert. DICOM-serversoftwaren fungerer som et arkiveringssystem til at gemme alle billeder på en organiseret måde. Billeder fra DICOM-serveren kan enten sendes til den digitale arbejdsstation til tolkning eller kan udskrives. Nogle avancerede DICOM-serversoftwareapplikationer tillader også direkte upload og online deling af billeder.

DICOM-arbejdsstationen

Som navnet antyder, er DICOM-arbejdsstationen det område, som radiologer bruger til at se og tolke billeder. DICOM-arbejdsstationssoftware er af to typer. Den første type, kaldet proprietær software, følger med kildeudstyret og er normalt oprettet af samme producent. Denne DICOM-arbejdsstationssoftware skal nødvendigvis bruges på samme placering som kildeudstyret. Den anden type DICOM-arbejdsstationssoftware er tredjepartssoftware, som kan bruges på en placering fjernt fra kildeudstyret. Denne type software er især nyttig på hospitaler, som har en høj tilstrømning af patienter, der kommer ind til medicinske billeddiagnostiske undersøgelser. Billeder kan hurtigt erhverves for hver patient og kan tilgås og tolkes af radiologen på et senere tidspunkt. En tredjeparts DICOM-applikation skal være i stand til at modtage DICOM-billeder fra PACS-serveren. Derfor kræver dette, at DICOM-modtagersoftware er indbygget i applikationen. DICOM-modtagersoftware vil tillade radiologen at få adgang til billeder fra enten PACS-serveren eller fra eksterne drev såsom CD/DVD-drev.

En DICOM-arbejdsstationssoftware kan, ud over åbnings- og modtagekapaciteter, have yderligere funktioner, der kan hjælpe radiologen med at forbedre diagnostisk nøjagtighed og spore sygdomsprogression. Nogle af disse funktioner inkluderer

• Billedforbedring: DICOM-arbejdsstationssoftware kan give radiologer mulighed for at forbedre kvaliteten af billederne ved at ændre parametre som lysstyrke, farve og kontrast. Denne funktion er normalt tilgængelig selv på de mest basale DICOM-viewere.

• Billedændring og rekonstruktion: Avanceret DICOM-arbejdsstationssoftware giver brugerne mulighed for at manipulere de billeder, der oprindeligt er optaget, så ny information kan udledes af de medicinske billeder. For eksempel kan billederne af en bestemt anatomisk region, der er taget i tre planer (aksial, koronal og sagittal), kombineres for at danne et tredimensionelt rekonstrueret billede. Dette giver radiologen bedre anatomisk orientering. Det rekonstruerede billede kan også opdeles i snit igen, i forskellige planer og vinkler sammenlignet med de oprindeligt optagne billeder. Denne teknik betegnes som Multiplanar Rekonstruktion (MPR).

• Lokalisering af interesseområdet: Områder, der absorberer maksimal eller minimal mængde energi, kan identificeres som Maksimum Intensitetsprojektioner (MIP) og Minimum Intensitetsprojektioner (MINIP). Identificering af disse områder kan hjælpe radiologen med hurtigt at se abnormiteter.

• Generering af rapporter: Nogle få viewere giver endda radiologer mulighed for at generere rapporter baseret på deres fund og eksportere dem til tekstbehandlingsprogrammer.

Deling af DICOM-filer

• Eksport af filer: Medicinske billeder kan bruges til undervisnings- og læringsformål. Nogle gange kan medicinske billeder også bruges i bog- og tidsskriftudgivelser. Medicinske billeder i DICOM-formatet er enorme og kan ofte ikke bruges direkte. Det er nødvendigt at komprimere filen og konvertere den til et andet billedformat. Der findes flere tilgængelige billedfilformater. JPEG-formatet er det mest anvendte, og DICOM-filer kan komprimeres til en meget lille størrelse ved hjælp af dette format. JPEG-komprimering medfører dog tab af data, og den oprindelige DICOM-fil kan ikke gendannes. Andre filformater, som TIFF og PNG, tillader gendannelse af den oprindelige fil, men de kan kun komprimere filer i begrænset omfang. JPEG er nyttigt, når man ønsker at bruge billeder i undervisning, case-præsentationer eller til at præsentere cases på internettet. TIFF- og PNG-formaterne er bedre egnet til bog- og tidsskriftudgivelser.

• Anonymisering af filer: Hvis de medicinske billeder er beregnet til forskning eller skal offentliggøres på et åbent forum som en hjemmeside, er det etisk nødvendigt at anonymisere filerne, så det medicinske billede ikke kan linkes til en specifik patient. Nogle DICOM-applikationer tillader anonymisering ved at fjerne patientinformation fra filens header.

DICOM-printersoftware

Selvom udskrivning af medicinske DICOM-billeder langsomt udfases, er der stadig tilfælde, hvor trykte film kan være nyttige. For eksempel, når kirurgiske indgreb udføres på fjerntliggende steder (hvor operationskomplekset ikke har adgang til PACS-serveren), kan det være nyttigt at have filmene til visning. I disse tilfælde kan en DICOM-printersoftware bruges til at hjælpe med udskrivning af film fra gemte DICOM-billeder. Ud over DICOM-printersoftwaren kan en printer, der er i stand til at udskrive DICOM-billeder, også være påkrævet.

Hvad er den seneste udvikling inden for PACS?

• 1. Webbaseret PACS

• Med fremkomsten af cloud-baseret lagring er webbaseret PACS blevet en realitet. PACS behøver ikke at være begrænset til et bestemt hospital eller en klinik. Alle medicinske billeder, der erhverves ved kilden, kan uploades til internettet og gemmes i skyen. Dette har ført til udviklingen af en ny gren af radiologi — teleradiologi. Teleradiologi giver radiologer mulighed for at se billeder og stille diagnoser på fjerntliggende centre.

• 2. Integration af andre informationssystemer med PACS

• Ud over PACS er der flere andre informationssystemer i brug på hospitaler. Radiologi-informationssystemet (RIS) er designet til at modtage bestillinger på medicinsk billeddiagnostik, generere regninger for det samme og levere den endelige rapport som tolket af radiologen. Hospitals-informationssystemet (HIS) indeholder normalt patientens komplette elektroniske journaler og faktureringsoplysninger. Mere avancerede softwaresystemer muliggør integration af alle ovenstående informationssystemer med PACS. Dette giver mulighed for at gemme en komplet fortegnelse over patientoplysninger og gøre dem tilgængelige for klinikeren, som derefter kan træffe bedre informerede beslutninger vedrørende patientens medicinske behandling.

Egnet software til hele DICOM-PACS-workflowet

For at dække hele DICOM-PACS-workflowet tilstrækkeligt har du brug for software, der hjælper dig med at modtage DICOM-billederne fra kilden (DICOM-modtagersoftware), software, der hjælper dig med at se og redigere billederne (DICOM viewer), software, der hjælper dig med at gemme alle billeddata og hente dem efter ønske (DICOM-serversoftware), og software, der hjælper dig med at dele og udskrive dine medicinske billeder (DICOM-eksportsoftware og DICOM-printersoftware). I stedet for at bruge en mængde forskellige softwareapplikationer til disse formål findes der programmer, der opfylder to eller flere af ovenstående behov. Der er i det store og hele to typer softwareapplikationer, som alle radiologer bør anskaffe:

DICOM-visningssoftware

Denne software giver primært brugerne mulighed for at se DICOM-billeder, der er blevet erhvervet. Den kommer normalt med hente- og udskrivningsfunktioner, og nogle viewere understøtter også eksport af filer. Avancerede DICOM-viewere har yderligere arbejdsstationsfunktioner, der tillader redigering og rekonstruktion af billeder. Et par af de populære DICOM-viewere, der er tilgængelige i dag, inkluderer

• Horos: Horos er en open source DICOM viewer, der fungerer med Mac OS. Softwaren tillader ikke kun visning, men også avanceret diagnose ved hjælp af MPR, MIP og volumenrendering. Den har også værktøjer til at manipulere billeder og foretage målinger. Horos har også et plug-in, der tillader upload af billeder til radiopedia, en onlineressource med et stort antal referencecases og artikler. Horos kan dog ikke integreres gratis med PACS. Den er god til studerende og turnuslæger. Radiologer kan bruge den kommercielle version kaldet Osirix MD.

• RadiANT: RadiANT DICOM-billedfremviseren er en enkel, hurtig platform, der er kompatibel med Windows. Den har flere funktioner, herunder MPR, MIP og billedfusion. Billeder kan eksporteres til JPEG, PNG og andre billedformater. De kan også kopieres og indsættes direkte i præsentationer og Word-dokumenter. Applikationen er kun en viewer og tilbyder ikke lagerplads. Den er dog nyttig for studerende og turnuslæger, både til studier og forskning.

DICOM-serversoftware

Det kaldes også DICOM-PACS-software, og som navnet antyder, har det kapacitet til at gemme og hente DICOM-filer. En DICOM-PACS-software kan have sin egen viewer, eller den kan integreres med andre DICOM-viewere. Et par eksempler på gratis DICOM PACS-viewere er

• Dicoogle: Dicoogle er et open source PACS-arkiv, der understøtter lagring og hentning af DICOM-filer. Det har en indekserings-/forespørgselsmotor, der giver brugerne mulighed for at søge efter og hente DICOM-undersøgelser. Det kan fungere på tværs af flere platforme, herunder Windows, Linux og Mac OS.

• Orthanc: Orthanc er en anden open source, letvægts DICOM-applikation. Den fungerer på tværs af flere platforme, herunder Windows, Mac OS og Linux, og kan omdanne enhver computer, der bruger et af disse operativsystemer, til en mini PACS-server. Den kan også eksportere DICOM-data til PNG-formatet.

• SonicDICOM: Dette er en DICOM-serversoftware, der også leveres med en webbaseret DICOM viewer. Den kan også integreres med andre DICOM-viewere. Den gratis version er en prøveversion og tillader op til tredive undersøgelser at blive gemt, med ikke mere end fem web- eller DICOM-forbindelser ad gangen. Den er kompatibel med Windows OS.

Det er værd at bemærke, at der findes nogle meget praktiske applikationer, der kombinerer både en DICOM viewer og PACS i en enkelt software. Blandt disse rangerer PostDICOM i toppen. Den har en kraftfuld, brugervenlig DICOM viewer, der tilbyder alle avancerede billeddiagnostiske funktioner, herunder MPR, MIP, MINIP og volumenrendering. PostDICOM er blandt de første applikationer, der tilbyder webbaseret PACS til lagring af DICOM-billeder. Den tillader eksport til flere formater, og deling af billeder er lettere via cloud-lagring. Så hvis du ønsker at forenkle dit DICOM-workflow, så giv PostDICOM et forsøg!