Pikakurssi DICOM-kuvantamistietojen käsittelyyn

Teknologian löytäessä tiensä lääketieteen jokaiseen osa-alueeseen, radiologian alalla on otettu suuria edistysaskeleita. Radiologia oli aikoinaan riippuvainen yksinkertaisista kaksiulotteisista kuvista, jotka täytyi kehittää ja kiinnittää käsin ennen katselua. Nykyään lähes kaikki lääketieteellisen kuvantamisen muodot on digitalisoitu, ja radiologian kirjo kattaa digitaalisten röntgenkuvien lisäksi myös TT-kuvaukset, magneettikuvaukset, ultraäänet ja isotooppikuvantamisen. Jotta standardit ja yhtenäisyys säilyisivät erilaisten lääketieteellisten kuvantamismodaliteettien välillä, otettiin käyttöön käsite DICOM.

Lääketieteen opiskelijana tai jopa valmiina radiologina näin suuren teknologiamäärän käsittely voi tuntua melko pelottavalta. Tämä artikkeli selittää yksinkertaisesti, kuinka voit käsitellä DICOM-tiedostoja ja hyödyntää niiden täyden potentiaalin.

Mitä on DICOM lääketieteellisessä kuvantamisessa?

DICOM tulee sanoista Digital Imaging and Communications in Medicine (Lääketieteellinen digitaalinen kuvantaminen ja viestintä). Se on standardi, kansainvälisesti hyväksytty muoto lääketieteellisten kuvien katseluun, tallennukseen, hakuun ja jakamiseen. DICOM noudattaa asetettuja protokollia säilyttääkseen lääketieteellisten kuvien välittämien tietojen tarkkuuden.

Miksi minun täytyy oppia DICOM-tiedostoista?

Opiskelijana tai harjoittavana radiologina kaikki näkemäsi lääketieteelliset kuvat ovat todennäköisesti DICOM-muodossa. DICOM-kuvantamistietoja ei voi avata tavallisilla kuvankäsittelyohjelmilla, joita on käyttöjärjestelmissä kuten Windows tai Mac OS. Erityinen lääketieteellinen DICOM-katseluohjelma on asennettava DICOM-kuvatiedostojen hakemiseksi, katsomiseksi ja käyttämiseksi. Siksi on tärkeää tietää, kuinka tätä muotoa käytetään, mitkä ovat olennaisia sovelluksia ja kuinka päästä käsiksi sen sisältämiin tietoihin ja ominaisuuksiin.

Mitä lääketieteellinen DICOM-kuvatiedosto sisältää?

Mikä tahansa lääketieteellinen DICOM-kuva koostuu kahdesta osasta – otsaketiedoista (header) ja itse kuvasta. Otsaketiedot koostuvat kuvaa kuvaavasta datasta, joista tärkein on potilastieto. Tämä sisältää potilaan demografiset tiedot, kuten nimen, iän, sukupuolen ja syntymäajan. Otsaketiedot voivat myös antaa tietoa kuvan ominaisuuksista, kuten hankintaparametreista, pikselin intensiteetistä, matriisikoosta ja kuvan mitoista. Kun tiedostoselain avataan DICOM-kuvantamistietojen katselua varten, otsaketiedot voivat antaa potilas- ja kuvatietoja. Otsaketiedot on yleensä koodattu kuvaan, jotta potilas, jolle kuva kuuluu, voidaan helposti tunnistaa. Otsaketiedot voivat kuitenkin joskus kadota, jos DICOM-tiedosto viedään muihin muotoihin, kuten JPEG. Joskus saatat haluta tarkoituksella poistaa otsaketiedot, yleensä anonymisointitarkoituksessa tutkimustapauksissa. Tämä voidaan tehdä vain käyttämällä erityisiä ohjelmistotoimintoja.

Mistä voin saada DICOM-tiedostoja?

Tämä riippuu tarkoituksesta, johon haluat tiedostot. Jos olet potilas ja sinusta on otettu kuvia, saat todennäköisesti CD:n tai DVD:n, jossa kuvat ovat. Jos olet lääketieteen opiskelijana ja haluat katsella DICOM-kuvia oppimista ja opiskelua varten, voit ladata tällaisia kuvia verkkoresursseista. Jos olet radiologi ja sinun on päästävä käsiksi tiedostoihin tulkitaksesi niitä ja tunnistaaksesi diagnooseja, sinun on käytettävä PACS-palvelinta.

• CD:t/DVD:t: Yleisesti ottaen, kun lääketieteellistä kuvantamista tehdään, potilas saa yleensä kopion kuvatiedostoista CD:llä tai DVD:llä. Tällaisilla levyillä on yleensä mukana lääketieteellinen DICOM-katseluohjelma, joka auttaa kuvien katselussa. Joillakin levyillä ei välttämättä ole varsinaista sovellusta, mutta ne saattavat tarjota internet-linkin sopivan lääketieteellisen DICOM-katseluohjelman lataamiseen.

• Verkkoresurssit: Jos olet opiskelija ja etsit lääketieteellisiä kuvia opiskeltavaksi, on olemassa useita verkkoresursseja, jotka voivat auttaa sinua. Joitakin hyviä ovat Dicom library, Osirix Image library ja Cancer Imaging Archives.

• PACS-palvelin: PACS tulee sanoista Picture Archiving and Communications System (Kuva-arkistointi- ja kommunikaatiojärjestelmä). Tämä on pohjimmiltaan tietokanta, johon kaikki lääketieteelliset kuvat tallennetaan. PACS-palvelimella on oltava runsaasti tallennustilaa, sillä korkealaatuiset DICOM-tiedostot vievät yleensä paljon tilaa. Jokaisella sairaalalla on yleensä oma PACS-palvelin. Mikä tahansa sairaalassa otettu lääketieteellinen kuva tallennetaan automaattisesti kyseiseen PACS-palvelimeen.

Jotta radiologi pääsee käsiksi lääketieteellisiin DICOM-kuvatiedostoihin diagnoosia ja tulkintaa varten, käytettävissä on oltava DICOM-työasema. Tämä on yleensä ohjelmistosovellus, joka kykenee täydelliseen integraatioon PACS-palvelimen kanssa: sovelluksen on pystyttävä käyttämään ja hakemaan DICOM-kuvia PACS-palvelimelta sekä mahdollistamaan kuvien katselu, muokkaus ja muokattujen kuvien tallennus takaisin PACS-palvelimelle.

Miten katselen DICOM-tiedostoa?

Lääketieteellisten DICOM-kuvien katselu vaatii erityisohjelmiston. DICOM-kuvantamistietojen katseluun on periaatteessa kahdenlaisia ohjelmistoja – valmistajakohtaisia ohjelmistoja ja kolmannen osapuolen ohjelmistoja. Valmistajakohtainen ohjelmisto toimitetaan lääketieteellisen kuvantamislaitteiston mukana, ja sen on yleensä luonut sama valmistaja. Kun TT- tai magneettikuva on otettu laitteella, kuvia voidaan katsella samalla työasemalla lääketieteellisen DICOM-katseluohjelman kautta. Valmistajakohtainen ohjelmisto antaa käyttäjille mahdollisuuden katsella dynaamisesti peräkkäisiä kuvia ja mahdollistaa myös näiden kuvien rekonstruktion. Yksi suuri haittapuoli on, että näitä kuvatiedostoja voidaan katsella vain samassa paikassa kuin laitteistoa. Kuvat voidaan siirtää kannettaville tallennuslaitteille tai muille verkon tietokoneille vain pakkaamalla kuvat (kuvattu alla olevassa osiossa). Kuitenkin, kun kuvat on viety, kyky katsella ja muokata alkuperäistä kuvaa yleensä menetetään.

Kolmannen osapuolen ohjelmistot DICOM-kuvien katseluun ovat yleistymässä. Nämä ovat itsenäisiä sovelluksia, jotka voivat avata DICOM-tiedostoja mistä tahansa lähteestä – internetistä, CD:ltä tai DVD:ltä tai PACS-palvelimelta. Markkinat ovat nykyään täynnä DICOM-katselusovelluksia, ja saatavilla on sekä ilmaisia että maksullisia vaihtoehtoja. Jokaisella lääketieteellisellä DICOM-katseluohjelmalla on omat ominaisuutensa, ja voit valita niistä tarpeidesi mukaan.

Mitä voin tehdä DICOM-tiedostolle pelkän katselun lisäksi?

Nykyiset lääketieteelliset DICOM-katseluohjelmat pystyvät tekemään enemmän kuin vain auttamaan DICOM-kuvien katselussa. Jotkut sovellukset ovat tarpeeksi kehittyneitä parantamaan kuvanlaatua sekä tuottamaan lisätietoa hankituista kuvista, mikä voi auttaa diagnoosissa. Joitakin toimintoja, joita voit suorittaa pelkän kuvan katselun lisäksi, ovat:

• Kuvanlaadun parantaminen: Voit lisätä tai vähentää kuvan kirkkautta. Muuttamalla kontrastia voit erottaa paremmin kuvan radiotiiviit ja radioläpäisevät alueet. Voit myös zoomata kiinnostavaan alueeseen. Erityinen menetelmä kuvanlaadun parantamiseksi kiinnostavalla alueella sisältää maksimi- ja minimi-intensiteettiprojektiot (MIP/MinIP). Tämä auttaa eristämään alueet, jotka ovat absorboineet eniten tai vähiten säteilyä, erottaen ne ympäröivistä alueista.

• Kuvien rekonstruktio: Alkuperäinen DICOM-aineisto sisältää sarjan kaksiulotteisia kuvia, jotka on otettu kaikissa kolmessa tasossa – aksiaali-, koronaali- ja sagittaalitasossa. Nämä kuvat voidaan rekonstruoida antamaan kolmiulotteinen näkymä anatomisesta alueesta. Tätä kutsutaan 3D-mallinnukseksi (renderöinti). Toinen tekniikka, nimeltään Monitasorekonstruktio (MPR), sisältää uusien leikkeiden tekemisen 3D-rekonstruoiduista kuvista. Tämä antaa radiologille mahdollisuuden tarkastella eri anatomisia tasoja tai kulmia alkuperäisistä leikkeistä poiketen.

• Mittausten tekeminen: Jotkut lääketieteelliset DICOM-katseluohjelmat antavat sinun tehdä lineaarisia tai jopa tilavuusmittauksia anatomisista rakenteista. Tämä voi olla hyödyllistä hoidon suunnittelussa ja hoidon tehon arvioinnissa. Esimerkiksi silmäkuopan luun vauriotapauksissa vaurioituneen silmäkuopan tilavuusanalyysi ja vertailu vahingoittumattomaan voi auttaa silmäkuopan rekonstruktion suunnittelussa.

• Lääketieteellisten kuvien vertailu ja yhdistäminen: DICOM-lääketieteelliset sovellukset antavat radiologille mahdollisuuden vertailla kahta eri kuvaa samanaikaisesti. Tämä on hyödyllistä, kun halutaan arvioida sairauden etenemistä ajan myötä tai hoidon tehokkuutta. Kaksi eri lääketieteellistä kuvantamismodaliteettia voidaan myös yhdistää käyttämällä tiettyjä DICOM-sovelluksia. Esimerkiksi PET- ja TT-kuvien yhdistäminen voi varmistaa, että korkean metabolisen aktiivisuuden alueet (paikannettu PET:llä) kartoitetaan tiettyihin anatomisiin kohtiin (käyttäen TT-kuvausta). Tämä antaa lääkärille mahdollisuuden hyödyntää molempien kuvantamismodaliteettien edut samanaikaisesti.

Miten jaan ja vien DICOM-tiedostoja?

Yhden potilaan lääketieteellinen DICOM-tiedosto koostuu useista kuvista, joista kaikki ovat korkearesoluutioisia. Siksi tiedostokoko voi olla melko suuri (esimerkiksi yksi TT-kuvaus voi olla kooltaan jopa 35 Mt). Nämä tiedostot on siksi pakattava ennen kuin niitä voidaan jakaa ja siirtää.

Tiedostoja voidaan pakata kahdella tavalla – häviöttömästi ja häviöllisesti. Häviöttömässä pakkauksessa, vaikka itse tiedosto pakataan, tietoa ei menetetä. Siksi alkuperäinen tiedosto voidaan palauttaa milloin tahansa. Tämäntyyppinen pakkaus vaatii kuitenkin paljon prosessointia, joten häviöttömät tiedostot ovat hitaita avata ja tallentaa. Tällä menetelmällä ei voida saavuttaa merkittävää pakkausta. Toisaalta häviöllinen pakkaus mahdollistaa tiedostokoon pienentämisen poistamalla varsinaista dataa. Yleensä poistetaan vain redundanttia tietoa. Joskus kuitenkin, jos pakkausta tehdään liikaa, kuvanlaatu voi heikentyä haitallisesti. Tällä menetelmällä tiedostoja voidaan pakata paljon alkuperäistä tiedostoa pienemmiksi.

Pakattu tiedosto voidaan viedä eri muotoihin. Joitakin yleisimpiä kuvamuotoja ovat JPEG, TIFF, PNG ja GIF.

• JPEG (Joint Photographic Experts Group): JPEG-muoto tukee sekä häviötöntä että häviöllistä pakkausta. Standardi JPEG käyttää häviöllistä pakkausta. Käyttäjä voi määrittää, kuinka paljon pakkausta sovelletaan, ja siten hallita, kuinka paljon dataa menetetään. Toinen versio, JPEG 2000, tukee häviötöntä pakkausta. Tällä sovelluksella käyttäjät voivat tunnistaa tiettyjä kuvan alueita "kiinnostuksen kohteiksi". Ainoastaan näille alueille tehdään häviötön pakkaus, kun taas muut kuvan osat pakataan häviöllisesti. JPEG on hyödyllinen kuvien helppoon jakamiseen tietokoneiden välillä. Sitä voidaan käyttää kuvien lataamiseen verkkosivustoille ja tavallisiin PowerPoint-esityksiin. Varjopuolena on, että kuvanlaatu ei välttämättä riitä paperijulkaisuihin.

• TIFF (Tagged Image File Format): TIFF-muoto voi myös tukea sekä häviöllistä että häviötöntä pakkausta. TIFF tuottaa korkealaatuisempia kuvia ja on siksi useiden julkaisujen suosima muoto. Tiedostokoko on kuitenkin suurempi, eikä tämä välttämättä sovellu käytettäväksi esityksissä tai internetissä.

• PNG (Portable Network Graphics format): Tämä tukee häviötöntä pakkaustyyppiä. PNG:n avulla voidaan hallita kuvan ominaisuuksia, kuten kirkkautta ja läpinäkyvyyttä. Yksi PNG:n etu on, että kuvat voidaan merkitä metatiedoilla, samoin kuin DICOM-tiedoston otsaketiedot. Tämä monipuolinen muoto sopii julkaisuihin, esityksiin ja internetiin.

• GIF (Graphics Interchange format): Tämä oli yksi varhaisimmista käyttöön otetuista kuvamuodoista, eikä se ole nykyään paljoa käytössä. Sillä on rajalliset ominaisuudet ja pakkaus on tehotonta. Se tukee häviötöntä pakkaustyyppiä ja sitä käytetään pääasiassa verkkosivustoilla.

Nyt kun olen oppinut DICOM-ohjelmistoista, mikä on seuraava askel?

Paras tapa hyödyntää lääketieteellistä DICOM-kuvantamistietämystäsi on ryhtyä käytännön toimiin. Ensimmäinen askel on ladata tarpeisiisi sopiva DICOM-sovellus ja aloittaa sen käyttö. On olemassa useita ilmaisia sovelluksia, joita voit käyttää kokemuksen saamiseksi. Suosituimpia ovat PostDICOM, Horos, RadiANT, Miele LXIV ja Navegatium.

PostDICOM on kaikkiin tarpeisiin sopiva sovellus, joka on juuri oikea aloittelijalle. Se on yhteensopiva useimpien yleisesti käytettyjen käyttöjärjestelmien kanssa, mukaan lukien Windows, Mac OS, Linux ja Android-alustat. Se on nopea ja siinä on helppokäyttöinen käyttöliittymä, joka sopii erinomaisesti ihmisille, jotka vasta opettelevat DICOM-kuvien käsittelyn perusteita. Samaan aikaan edistyneillä ominaisuuksilla, kuten MPR, MP, MINIP ja tilavuusrenderöinti, radiologit voivat käyttää sovellusta parannettuihin diagnostisiin valmiuksiin. PostDICOMin mukana tulee ainutlaatuinen pilvipohjainen PACS, jonka avulla voit tallentaa DICOM-tiedostoja verkkoon ja käyttää niitä mistä tahansa, milloin tahansa. Voit kokeilla PostDICOMin lääketieteellistä kuvantamisohjelmistoa ilmaiseksi! Yhden helppokäyttöisen tilin kautta voit tallentaa kuvat pilvipohjaiseen PACSiin. Jos tunnet tarvitsevasi enemmän tallennustilaa tai useampia käyttäjätilejä, päivitysvaihtoehtoja on saatavilla. Kokeile PostDICOMia tänään!