L'anatomia dell'imaging medico: Caratteristiche essenziali del flusso di lavoro DICOM

L'imaging medico digitale è diventato parte integrante della radiologia. Il radiologo di oggi deve avere familiarità con gli aspetti tecnici dell'imaging medico. In prima linea nella tecnologia di imaging medico c'è lo standard DICOM. DICOM sta per Digital Imaging and Communications in Medicine. Si tratta di una serie di standard elaborati dall'American College of Radiology in associazione con la National Electrical Manufacturers Association. DICOM garantisce che le immagini mediche soddisfino gli standard di qualità, in modo da preservare l'accuratezza della diagnosi. Tutte le modalità di imaging, incluse TC, risonanza magnetica ed ecografia, devono essere conformi agli standard DICOM. Le immagini in formato DICOM devono essere accessibili e utilizzate tramite apposite applicazioni DICOM. Sebbene cogliere il concetto di base di DICOM sia abbastanza semplice, il processo di utilizzo effettivo dell'hardware e del software relativi a DICOM richiede una maggiore conoscenza tecnica. Questo articolo esplora le varie fasi del flusso di lavoro delle immagini mediche DICOM.

Le immagini mediche DICOM attraversano diversi processi: acquisizione, archiviazione, modifica, elaborazione secondaria, condivisione e stampa, e recupero. Tutti gli aspetti di questo flusso di lavoro sono gestiti da un server centrale, denominato PACS.

Cos'è il PACS?

Al centro dell'intero processo del flusso di lavoro DICOM c'è il PACS. PACS sta per Picture Archiving and Communications System (Sistema di archiviazione e trasmissione di immagini). Il PACS funge sostanzialmente da host che archivia i dati di imaging relativi a DICOM e integra le funzioni relative a queste immagini. Bisogna pensare al PACS come al coordinatore centrale in cui più processi si incontrano e si integrano. Un software PACS DICOM ideale dovrebbe essere in grado di integrare l'attrezzatura sorgente, le workstation, le reti di condivisione, le attrezzature di recupero e stampa.

Come ha contribuito il PACS a migliorare il flusso di lavoro dell'imaging digitale?

In passato, le immagini mediche acquisite sia con mezzi manuali che digitali venivano stampate come pellicole o archiviate su dispositivi esterni come CD e DVD. Lo sviluppo del PACS ha portato a un modo più veloce e affidabile di gestire le immagini mediche. Il costo della radiologia è diminuito grazie alla ridotta necessità di pellicole stampate e di spazio fisico per l'archiviazione. Sebbene l'archiviazione digitale fosse un tempo costosa, il costo è diminuito considerevolmente nel corso degli anni. Con il PACS, il radiologo può gestire meglio il tempo, poiché le immagini possono essere letteralmente accessibili da qualsiasi luogo, in qualsiasi momento. Anche il tempo impiegato per rintracciare le immagini precedenti è ridotto. L'archiviazione digitale delle immagini riduce le possibilità di errori involontari come file etichettati in modo errato e danni alle pellicole. Anche il tempo di consegna dei referti è ridotto perché il flusso di lavoro nel complesso è migliorato. Tutto ciò contribuisce a migliori risultati per i pazienti.

Quali sono i componenti del PACS?

Il PACS comprende una serie di componenti essenziali per il flusso di lavoro DICOM. Questi sono descritti di seguito:

La sorgente

La fonte di tutte le immagini mediche è l'attrezzatura hardware che le genera. Il rilevatore all'interno dell'apparecchiatura di imaging riconosce l'immagine e la trasmette in formato digitalizzato al computer su cui può essere visualizzata immediatamente o archiviata per la visualizzazione in un secondo momento. Tutte le immagini vengono acquisite e archiviate in formato DICOM.

Archiviazione delle immagini mediche

Una volta acquisite le immagini dalla sorgente, devono essere archiviate in modo sicuro. Il software server DICOM funge da sistema di archiviazione per conservare tutte le immagini in modo organizzato. Le immagini dal server DICOM possono essere inviate alla workstation digitale per l'interpretazione o possono essere stampate. Alcune applicazioni software server DICOM avanzate consentono anche il caricamento diretto e la condivisione online delle immagini.

La workstation DICOM

Come suggerisce il nome, la workstation DICOM è l'area che i radiologi utilizzano per visualizzare e interpretare le immagini. Il software della workstation DICOM è di due tipi. Il primo tipo, chiamato software proprietario, viene fornito insieme all'apparecchiatura sorgente ed è solitamente creato dallo stesso produttore. Questo software per workstation DICOM deve essere necessariamente utilizzato nella stessa posizione dell'apparecchiatura sorgente. Il secondo tipo di software per workstation DICOM è un software di terze parti, che può essere utilizzato in una posizione remota rispetto all'apparecchiatura sorgente. Questo tipo di software è particolarmente utile negli ospedali che hanno un elevato afflusso di pazienti per esami di imaging medico. Le immagini possono essere acquisite rapidamente per ogni paziente e possono essere consultate e interpretate dal radiologo in un secondo momento. Un'applicazione DICOM di terze parti deve essere in grado di ricevere immagini DICOM dal server PACS. Pertanto, ciò richiederebbe l'integrazione di un software ricevitore DICOM nell'applicazione. Il software ricevitore DICOM consentirà al radiologo di accedere alle immagini dal server PACS o da unità esterne come unità CD/DVD.

Un software per workstation DICOM, oltre alle capacità di apertura e ricezione, può avere funzionalità aggiuntive che possono aiutare il radiologo a migliorare l'accuratezza diagnostica e monitorare la progressione delle malattie. Alcune di queste funzionalità includono:

• Miglioramento dell'immagine: il software della workstation DICOM può consentire ai radiologi di migliorare la qualità delle immagini modificando parametri come luminosità, colore e contrasto. Questa funzione è solitamente disponibile anche nei visualizzatori DICOM più basilari.

• Modifica e ricostruzione dell'immagine: il software avanzato per workstation DICOM consente agli utenti di manipolare le immagini originariamente acquisite, in modo da poter ottenere nuove informazioni dalle immagini mediche. Ad esempio, le immagini di una particolare regione anatomica che sono state prese in tre piani (assiale, coronale e sagittale) possono essere combinate per formare un'immagine ricostruita tridimensionale. Ciò offre al radiologo un migliore orientamento anatomico. L'immagine ricostruita può anche essere sezionata di nuovo, su piani e angoli diversi rispetto alle immagini acquisite originariamente. Questa tecnica è nota come Ricostruzione Multiplanare (MPR).

• Localizzazione della regione di interesse: le aree che assorbono la quantità massima o minima di energia possono essere identificate come proiezioni di massima intensità (MIP) e proiezioni di minima intensità (MINIP). L'identificazione di queste aree può aiutare il radiologo a vedere rapidamente le anomalie.

• Generazione di referti: alcuni visualizzatori consentono persino ai radiologi di generare referti basati sulle loro scoperte ed esportarli in elaboratori di testo.

Condivisione di file DICOM

• Esportazione file: le immagini mediche possono essere utilizzate per scopi di insegnamento e apprendimento. A volte le immagini mediche possono essere utilizzate anche in pubblicazioni di libri e riviste. Le immagini mediche in formato DICOM sono enormi e spesso non possono essere utilizzate direttamente. È necessario comprimere il file e convertirlo in un altro formato di immagine. Sono disponibili diversi formati di file immagine. Il formato JPEG è il più comunemente usato e i file DICOM possono essere compressi a dimensioni molto ridotte utilizzando questo formato. Tuttavia, la compressione JPEG comporta la perdita di dati e il file DICOM originale non può essere recuperato. Altri formati di file, come TIFF e PNG, consentono il recupero del file originale, ma possono comprimere i file solo in misura limitata. Il formato JPEG è utile quando si desidera utilizzare le immagini nell'insegnamento, nelle presentazioni di casi o per presentare casi su Internet. I formati TIFF e PNG sono più adatti per le pubblicazioni di libri e riviste.

• Anonimizzazione file: se le immagini mediche sono destinate alla ricerca o devono essere pubblicate su un forum aperto come un sito web, è eticamente necessario anonimizzare i file in modo che l'immagine medica non possa essere collegata a un paziente specifico. Alcune applicazioni DICOM consentono l'anonimizzazione rimuovendo le informazioni del paziente dall'intestazione del file.

Software per stampanti DICOM

Sebbene la stampa di immagini mediche DICOM stia lentamente scomparendo, ci sono ancora casi in cui le pellicole stampate possono essere utili. Ad esempio, quando le procedure chirurgiche vengono eseguite in luoghi remoti (dove il complesso operatorio non ha accesso al server PACS), può essere utile avere le pellicole in esposizione. In questi casi, è possibile utilizzare un software per stampanti DICOM per facilitare la stampa di pellicole da immagini DICOM archiviate. Oltre al software di stampa DICOM, potrebbe essere richiesta anche una stampante in grado di stampare immagini DICOM.

Quali sono alcuni recenti sviluppi per il PACS?

• 1. PACS basato sul web

• Con l'avvento dell'archiviazione basata su cloud, il PACS basato sul web è diventato una realtà. Il PACS non deve essere limitato a un particolare ospedale o clinica. Tutte le immagini mediche acquisite alla fonte possono essere caricate su Internet e archiviate nel cloud. Ciò ha portato allo sviluppo di una nuova branca della radiologia: la teleradiologia. La teleradiologia consente ai radiologi di visualizzare le immagini e fornire diagnosi presso centri remoti.

• 2. Integrazione di altri sistemi informativi con PACS

• Oltre al PACS, ci sono molti altri sistemi informativi in uso negli ospedali. Il Sistema Informativo Radiologico (RIS) è progettato per ricevere ordini per imaging medico, generare fatture per gli stessi e consegnare il referto finale interpretato dal radiologo. Il Sistema Informativo Ospedaliero (HIS) contiene solitamente le cartelle cliniche elettroniche complete del paziente e le informazioni di fatturazione. Sistemi software più avanzati consentono l'integrazione di tutti i sistemi informativi sopra citati con il PACS. Ciò consente di archiviare un record completo delle informazioni del paziente e renderlo accessibile al clinico, che può quindi prendere decisioni più informate in merito all'assistenza medica di un paziente.

Software idoneo per l'intero flusso di lavoro DICOM-PACS

Per coprire adeguatamente l'intero flusso di lavoro DICOM-PACS, è necessario un software che ti aiuti a ricevere le immagini DICOM dalla fonte (software ricevitore DICOM), un software che ti aiuti a visualizzare e modificare le immagini (visualizzatore DICOM), un software che ti aiuti ad archiviare tutti i dati delle immagini e recuperarli a piacimento (software server DICOM) e un software che ti aiuti a condividere e stampare le tue immagini mediche (software di esportazione DICOM e software di stampa DICOM). Piuttosto che utilizzare una moltitudine di applicazioni software per questi scopi, esistono programmi che soddisfano due o più delle suddette esigenze. Esistono, in linea di massima, due tipi di applicazioni software che tutti i radiologi devono ottenere:

Software di visualizzazione DICOM

Questo software consente principalmente agli utenti di visualizzare le immagini DICOM che sono state acquisite. Di solito è dotato di funzionalità di recupero e stampa, e alcuni visualizzatori supportano anche l'esportazione dei file. I visualizzatori DICOM avanzati dispongono di funzionalità aggiuntive per workstation che consentono la modifica e la ricostruzione delle immagini. Alcuni dei visualizzatori DICOM popolari disponibili oggi includono:

• Horos: Horos è un visualizzatore DICOM open source che funziona con Mac OS. Il software non consente solo la visualizzazione ma anche la diagnosi avanzata utilizzando MPR, MIP e rendering volumetrico. Dispone inoltre di strumenti per manipolare le immagini ed effettuare misurazioni. Horos ha anche un plug-in che consente il caricamento di immagini su radiopedia, una risorsa online con un gran numero di casi di riferimento e articoli. Horos non può, tuttavia, integrarsi al PACS gratuitamente. È buono per studenti e specializzandi. I radiologi possono utilizzare la versione commerciale chiamata Osirix MD.

• RadiANT: Il visualizzatore di immagini DICOM RadiANT è una piattaforma semplice e veloce compatibile con Windows. Ha molteplici funzionalità, tra cui MPR, MIP e fusione di immagini. Le immagini possono essere esportate in JPEG, PNG e altri formati immagine. Possono anche essere copiate e incollate direttamente in presentazioni e documenti Word. L'applicazione è solo un visualizzatore e non offre spazio di archiviazione. Tuttavia, è utile per studenti e specializzandi, sia per lo studio che per la ricerca.

Software server DICOM

È anche chiamato software DICOM-PACS e, come suggerisce il nome, ha la capacità di archiviare e recuperare file DICOM. Un software DICOM-PACS può avere il proprio visualizzatore o può essere integrato ad altri visualizzatori DICOM. Alcuni esempi di visualizzatori PACS DICOM gratuiti sono:

• Dicoogle: Dicoogle è un archivio PACS open source che supporta l'archiviazione e il recupero di file DICOM. Ha un motore di indicizzazione/query che consente agli utenti di cercare e recuperare studi DICOM. Può funzionare su più piattaforme, tra cui Windows, Linux e Mac OS.

• Orthanc: Orthanc è un'altra applicazione DICOM leggera e open source. Funziona su più piattaforme tra cui Windows, Mac OS e Linux e può trasformare qualsiasi computer che utilizza uno di questi sistemi operativi in un mini server PACS. Può anche esportare i dati DICOM nel formato PNG.

• SonicDICOM: Questo è un software server DICOM che viene fornito anche con un visualizzatore DICOM basato sul web. Può essere integrato anche ad altri visualizzatori DICOM. La versione gratuita è una versione di prova e consente di salvare fino a trenta studi, con non più di cinque connessioni web o DICOM alla volta. È compatibile con il sistema operativo Windows.

Da notare, ci sono alcune applicazioni molto pratiche che combinano sia un visualizzatore DICOM che un PACS in un unico software. Tra queste, PostDICOM si colloca tra i migliori. Ha un visualizzatore DICOM potente e facile da usare che offre tutte le funzionalità di imaging avanzate, tra cui MPR, MIP, MINIP e rendering volumetrico. PostDICOM è tra le prime applicazioni a offrire PACS basato sul web per l'archiviazione di immagini DICOM. Consente l'esportazione in più formati e la condivisione delle immagini è più semplice tramite l'archiviazione cloud. Quindi, se stai cercando di semplificare il tuo flusso di lavoro DICOM, prova PostDICOM!