Przyspieszony kurs obsługi danych obrazowania medycznego DICOM

Ponieważ technologia znajduje zastosowanie w każdym aspekcie medycyny, w dziedzinie radiologii dokonano ogromnych postępów. Radiologia polegała niegdyś na prostych dwuwymiarowych obrazach, które wymagały ręcznego wywoływania i utrwalania przed obejrzeniem. Obecnie prawie wszystkie formy obrazowania medycznego zostały zdigitalizowane, a spektrum radiologii obejmuje nie tylko cyfrowe zdjęcia rentgenowskie, ale także tomografię komputerową (TK), rezonans magnetyczny (MRI), ultrasonografię (USG) i obrazowanie nuklearne. Aby zachować standardy i jednolitość w różnych typach modalności obrazowania medycznego, wprowadzono koncepcję DICOM.

Dla studenta medycyny, a nawet w pełni wykwalifikowanego radiologa, perspektywa radzenia sobie z tak dużą ilością technologii może wydawać się przytłaczająca. Ten artykuł w prosty sposób wyjaśni, jak mogą Państwo obsługiwać pliki DICOM i wykorzystać ich pełny potencjał.

Czym jest DICOM w obrazowaniu medycznym?

DICOM to skrót od Digital Imaging and Communications in Medicine (Cyfrowe Obrazowanie i Wymiana Obrazów w Medycynie). Jest to standardowy, międzynarodowo akceptowany format do przeglądania, przechowywania, pobierania i udostępniania obrazów medycznych. DICOM jest zgodny z ustalonymi protokołami, aby zachować dokładność informacji przekazywanych za pomocą obrazów medycznych.

Dlaczego warto poznać pliki DICOM?

Jako studenci lub praktykujący radiolodzy, prawdopodobnie spotkają się Państwo z obrazami medycznymi w formacie DICOM. Dane obrazowania medycznego DICOM nie mogą być otwierane przez zwykłe oprogramowanie do przeglądania obrazów obecne w systemach operacyjnych, takich jak Windows czy Mac OS. Aby pobierać, przeglądać i uzyskiwać dostęp do plików obrazów medycznych DICOM, należy zainstalować specjalną medyczną przeglądarkę DICOM. Dlatego ważne jest, aby wiedzieć, jak korzystać z tego formatu, jakie są odpowiednie aplikacje oraz jak uzyskać dostęp do zawartych w nim informacji i funkcji.

Co zawiera plik obrazu medycznego DICOM?

Każdy obraz medyczny DICOM składa się z dwóch części — nagłówka i właściwego obrazu. Nagłówek zawiera dane opisujące obraz, z których najważniejsze są dane pacjenta. Obejmuje to informacje demograficzne pacjenta, takie jak imię i nazwisko, wiek, płeć i data urodzenia. Nagłówek może również podawać informacje o cechach obrazu, takich jak parametry akwizycji, intensywność pikseli, rozmiar macierzy i wymiary obrazu. Po otwarciu eksploratora plików w celu przeglądania danych obrazowania medycznego DICOM nagłówek może dostarczyć informacji o pacjencie i obrazie. Nagłówek jest zwykle zakodowany w obrazie, dzięki czemu można łatwo zidentyfikować pacjenta, do którego należy obraz. Czasami jednak nagłówek może zostać utracony, jeśli plik DICOM zostanie wyeksportowany do innych formatów, takich jak JPEG. Czasami mogą Państwo chcieć celowo usunąć dane nagłówka, zwykle w celu anonimizacji w przypadkach badawczych. Można to zrobić tylko za pomocą określonych funkcji oprogramowania.

Gdzie mogę uzyskać dostęp do plików DICOM?

Zależy to od celu, w jakim potrzebują Państwo plików. Jeśli są Państwo pacjentem i wykonano u Państwa skany, prawdopodobnie otrzymają Państwo płytę CD lub DVD z obrazami. Jeśli są Państwo studentem medycyny i chcą przeglądać obrazy DICOM w celach edukacyjnych, mogą je Państwo pobrać z zasobów internetowych. Jeśli są Państwo radiologiem i potrzebują dostępu do plików w celu ich interpretacji i postawienia diagnozy, konieczne będzie skorzystanie z serwera PACS.

• Płyty CD/DVD: Ogólnie rzecz biorąc, po wykonaniu obrazowania medycznego pacjent zwykle otrzymuje kopię plików obrazów na płycie CD lub DVD. Na takich płytach zwykle znajduje się przeglądarka obrazów medycznych DICOM, która pomaga w przeglądaniu obrazów. Niektóre płyty mogą nie zawierać samej aplikacji, ale mogą udostępniać łącze internetowe do pobrania odpowiedniej medycznej przeglądarki DICOM.

• Zasoby internetowe: Jeśli są Państwo studentem i szukają obrazów medycznych do nauki, istnieje kilka zasobów internetowych, które mogą pomóc. Do dobrych należą Dicom library, Osirix Image library oraz Cancer Imaging Archives.

• Serwer PACS: PACS to skrót od Picture Archiving and Communications System (System Archiwizacji i Przesyłania Obrazów). Jest to w zasadzie baza danych, w której przechowywane są wszystkie obrazy medyczne. Serwer PACS musi mieć dużą pojemność pamięci masowej, ponieważ pliki DICOM, będąc wysokiej jakości, zajmują dużo miejsca. Każdy szpital ma zazwyczaj własny serwer PACS. Każdy obraz medyczny wykonany w szpitalu jest automatycznie zapisywany na tym serwerze PACS.

Aby radiolog mógł uzyskać dostęp do plików obrazów medycznych DICOM w celu diagnozy i interpretacji, musi być dostępna stacja robocza DICOM. Jest to zazwyczaj aplikacja oprogramowania, która jest zdolna do pełnej integracji z serwerem PACS: aplikacja musi mieć możliwość dostępu i pobierania obrazów DICOM z serwera PACS, a także umożliwiać przeglądanie, edycję, a następnie zapisywanie edytowanych obrazów z powrotem na serwerze PACS.

Jak przeglądać plik DICOM?

Przeglądanie obrazów medycznych DICOM wymaga specjalnego oprogramowania. Istnieją zasadniczo dwa rodzaje oprogramowania do przeglądania danych obrazowania medycznego DICOM — oprogramowanie zastrzeżone i oprogramowanie firm trzecich. Oprogramowanie zastrzeżone (proprietary) jest dostarczane wraz ze sprzętem do obrazowania medycznego i jest zwykle tworzone przez tego samego producenta. Po uzyskaniu skanu TK lub MRI przez maszynę, obrazy można przeglądać na tej samej stacji roboczej za pośrednictwem medycznej przeglądarki DICOM. Oprogramowanie zastrzeżone pozwala użytkownikom dynamicznie przeglądać sekwencyjne obrazy, a także umożliwia ich rekonstrukcję. Jedną z głównych wad jest to, że te pliki obrazów można przeglądać tylko w tej samej lokalizacji, co sprzęt. Obrazy można przenosić na przenośne urządzenia pamięci masowej lub na inne komputery w sieci tylko poprzez kompresję obrazów (opisaną w sekcji poniżej). Jednak po wyeksportowaniu obrazów możliwość przeglądania i edycji oryginalnego obrazu jest zwykle tracona.

Oprogramowanie firm trzecich do przeglądania obrazów DICOM staje się coraz bardziej powszechne. Są to samodzielne aplikacje, które mogą otwierać pliki DICOM z dowolnego źródła — internetu, płyty CD lub DVD czy serwera PACS. Dzisiejszy rynek jest zalany aplikacjami do przeglądania DICOM, dostępnymi zarówno w opcjach darmowych, jak i płatnych. Każda medyczna przeglądarka DICOM ma swój własny zestaw funkcji, spośród których mogą Państwo wybierać w zależności od swoich konkretnych wymagań.

Co mogę zrobić z plikiem DICOM oprócz prostego przeglądania obrazu?

Dzisiejsze medyczne przeglądarki DICOM potrafią więcej niż tylko pomóc w przeglądaniu obrazów DICOM. Niektóre aplikacje są na tyle zaawansowane, że poprawiają jakość obrazu, a także generują dodatkowe dane z uzyskanych obrazów, co może pomóc w diagnozie. Niektóre z funkcji, które mogą Państwo wykonać oprócz prostego przeglądania obrazu, obejmują:

• Poprawa jakości obrazu: Mogą Państwo zwiększyć lub zmniejszyć jasność obrazu. Zmieniając kontrast, można lepiej odróżnić obszary radiocieniujące od radioprzeziernych (przepuszczalnych dla promieniowania) na obrazie. Można również powiększyć obszar zainteresowania. Specjalna metoda poprawy jakości obrazu w obszarze zainteresowania obejmuje projekcje maksymalnej i minimalnej intensywności (MIP/MinIP). Pomaga to wyizolować obszary, które pochłonęły maksymalne lub minimalne promieniowanie, odróżniając je od obszarów otaczających.

• Rekonstrukcja obrazów: Początkowy zestaw danych DICOM zawiera serię dwuwymiarowych obrazów wykonanych we wszystkich trzech płaszczyznach — osiowej, czołowej i strzałkowej. Te obrazy można zrekonstruować, aby uzyskać trójwymiarowy widok obszaru anatomicznego. Nazywa się to renderowaniem 3D. Inna technika, zwana Rekonstrukcją Wielopłaszczyznową (MPR), polega na tworzeniu nowych warstw (przekrojów) z obrazów zrekonstruowanych w 3D. Pozwala to radiologowi na oglądanie różnych poziomów anatomicznych lub kątów z warstw, które zostały pierwotnie pozyskane.

• Wykonywanie pomiarów: Niektóre medyczne przeglądarki DICOM pozwalają na wykonywanie liniowych, a nawet objętościowych pomiarów struktur anatomicznych. Może to być przydatne w planowaniu leczenia i ocenie jego skuteczności. Na przykład w przypadkach urazów oczodołu kostnego, analiza objętościowa i porównanie uszkodzonego oczodołu z nienaruszonym może pomóc w planowaniu rekonstrukcji oczodołu.

• Porównywanie i łączenie obrazów medycznych: Aplikacje medyczne DICOM pozwalają radiologowi na porównanie dwóch różnych obrazów w tym samym czasie. Jest to przydatne, gdy chce się ocenić postęp choroby w czasie lub skuteczność leczenia. Dwie różne modalności obrazowania medycznego można również połączyć za pomocą niektórych aplikacji DICOM. Na przykład połączenie obrazów PET i CT może zapewnić, że obszary o wysokiej aktywności metabolicznej (zlokalizowane za pomocą PET) zostaną zmapowane do określonych miejsc anatomicznych (za pomocą tomografii komputerowej). Pozwala to lekarzowi czerpać korzyści z obu typów modalności obrazowania jednocześnie.

Jak udostępniać i eksportować pliki DICOM?

Medyczny plik DICOM pojedynczego pacjenta składa się z wielu obrazów, z których wszystkie są wysokiej rozdzielczości. Dlatego rozmiar pliku może być dość duży (na przykład pojedynczy skan TK może zajmować do 35 MB). Pliki te muszą zatem zostać skompresowane przed udostępnieniem i przesłaniem.

Istnieją dwa sposoby kompresji plików — bezstratna i stratna. W kompresji bezstratnej, mimo że sam plik jest kompresowany, nie następuje utrata informacji. Dlatego oryginalny plik można odzyskać w dowolnym momencie. Jednak ten rodzaj kompresji wymaga dużego przetwarzania, więc pliki bezstratne otwierają się i zapisują powoli. Nie można osiągnąć znacznego stopnia kompresji tą metodą. Z drugiej strony, kompresja stratna pozwala na zmniejszenie rozmiaru pliku poprzez usunięcie rzeczywistych danych. Zazwyczaj usuwane są tylko dane nadmiarowe. Czasami jednak, jeśli zastosowana zostanie nadmierna kompresja, jakość obrazu może ulec pogorszeniu. Dzięki tej metodzie pliki można skompresować do znacznie mniejszych rozmiarów niż plik oryginalny.

Skompresowany plik można wyeksportować do różnych formatów. Niektóre z najczęstszych formatów obrazów to JPEG, TIFF, PNG i GIF.

• JPEG (Joint Photographic Experts Group): Format JPEG obsługuje zarówno kompresję bezstratną, jak i stratną. Standardowy JPEG wykorzystuje kompresję stratną. Operator może określić stopień kompresji, a tym samym kontrolować, ile danych zostanie utraconych. Inna wersja, JPEG 2000, obsługuje kompresję bezstratną. Dzięki tej aplikacji operatorzy mogą zidentyfikować określone obszary obrazu jako „obszary zainteresowania” (ROI). Tylko te obszary zostaną poddane kompresji bezstratnej, podczas gdy inne części obrazu zostaną poddane kompresji stratnej. JPEG jest przydatny do łatwego udostępniania obrazów między komputerami. Może być używany do przesyłania obrazów na strony internetowe i do standardowych prezentacji PowerPoint. Wadą jest to, że jakość obrazów może nie być wystarczająco dobra dla publikacji papierowych.

• TIFF (Tagged Image File Format): Format TIFF może również obsługiwać zarówno kompresje stratne, jak i bezstratne. TIFF dostarcza obrazy o wyższej jakości i jest dlatego preferowanym formatem wielu czasopism do publikacji. Jednak rozmiar pliku jest większy i może nie być odpowiedni do wykorzystania w prezentacjach lub w internecie.

• PNG (Portable Network Graphics format): Obsługuje typ kompresji bezstratnej. Używając PNG, można kontrolować cechy obrazu, takie jak jasność i przezroczystość. Jedną z zalet PNG jest to, że obrazy można tagować za pomocą metadanych, podobnie jak nagłówek pliku DICOM. Ten wszechstronny format jest odpowiedni dla publikacji, prezentacji i internetu.

• GIF (Graphics Interchange format): Był to jeden z najwcześniejszych wprowadzonych formatów obrazowania i obecnie nie jest powszechnie używany. Ma ograniczone funkcje, a kompresja jest nieefektywna. Obsługuje typ kompresji bezstratnej i jest głównie używany na stronach internetowych.

Teraz, gdy poznałem oprogramowanie DICOM, jaki jest następny krok?

Najlepszym sposobem na wykorzystanie wiedzy o obrazowaniu medycznym DICOM jest praktyka. Pierwszym krokiem jest pobranie aplikacji DICOM, która odpowiada Państwa potrzebom, i rozpoczęcie korzystania z niej. Istnieje kilka darmowych aplikacji, których mogą Państwo użyć, aby zdobyć doświadczenie. Do najpopularniejszych należą PostDICOM, Horos, RadiANT, Miele LXIV i Navegatium.

PostDICOM to uniwersalna aplikacja, która jest idealna dla początkujących. Jest kompatybilna z najczęściej używanymi systemami operacyjnymi, w tym platformami Windows, Mac OS, Linux i Android. Jest szybka i ma łatwy w użyciu interfejs, który jest świetny dla osób, które dopiero uczą się podstaw obsługi obrazów DICOM. Jednocześnie, dzięki zaawansowanym funkcjom, takim jak MPR, MP, MINIP i renderowanie objętościowe, radiolodzy mogą korzystać z aplikacji w celu poprawy możliwości diagnostycznych. PostDICOM jest dostarczany z unikalnym systemem PACS opartym na chmurze, który pozwala przechowywać pliki DICOM online i uzyskiwać do nich dostęp z dowolnego miejsca i o każdej porze. Mogą Państwo wypróbować oprogramowanie do obrazowania medycznego PostDICOM bezpłatnie! Za pośrednictwem jednego dostępnego konta mogą Państwo zapisywać obrazy w systemie PACS w chmurze. Jeśli uznają Państwo, że potrzebują więcej miejsca na dysku lub więcej kont użytkowników, dostępne są opcje rozbudowy. Prosimy wypróbować PostDICOM już dziś!