Anatomia obrazowania medycznego: podstawowe cechy przepływu pracy DICOM

Cyfrowe obrazowanie medyczne stało się integralną częścią radiologii. Dzisiejszy radiolog musi znać techniczne aspekty obrazowania medycznego. W czołówce technologii obrazowania medycznego znajduje się standard DICOM. DICOM oznacza Obrazowanie cyfrowe i komunikacji w medycynie. Jest to zestaw standardów opracowanych przez American College of Radiology we współpracy z National Electrical Manufacturers Association. DICOM zapewnia, że obrazy medyczne spełniają standardy jakości, dzięki czemu można zachować dokładność diagnozy. Wszystkie metody obrazowania, w tym CT, MRI i USG, muszą być zgodne ze standardami DICOM. Obrazy w formacie DICOM muszą być dostępne i używane za pośrednictwem specjalnych aplikacji DICOM. Chociaż zrozumienie podstawowej koncepcji DICOM jest dość proste, proces faktycznego korzystania ze sprzętu i oprogramowania związanego z DICOM wymaga lepszego wglądu technicznego. W tym artykule omówiono poszczególne etapy obiegu pracy z obrazami medycznymi DICOM.

Obrazy medyczne DICOM przechodzą różne procesy - pozyskiwanie, przechowywanie, edycję, przetwarzanie wtórne, udostępnianie i drukowanie oraz pobieranie. Wszystkie aspekty tego przepływu pracy są zarządzane przez serwer centralny, zwany PACS.

Co to jest PACS?

Sercem całego procesu przepływu pracy DICOM jest PACS. PACS oznacza System archiwizacji obrazu i komunikacji. PACS zasadniczo działa jako host, który przechowuje dane obrazowe związane z DICOM-em i integruje funkcje związane z tymi obrazami. Należy myśleć o PACS jako o centralnym koordynatorze, w którym wiele procesów spotyka się i integruje. Idealne oprogramowanie DICOM PACS powinno być w stanie zintegrować sprzęt źródłowy, stacje robocze, sieci udostępniania, sprzęt do pobierania i drukowania.

W jaki sposób PACS pomógł ulepszyć przepływ pracy w obrazowaniu cyfrowym?

We wcześniejszych dniach, obrazy medyczne uzyskane zarówno w sposób ręczny, jak i cyfrowy były drukowane jako filmy, lub przechowywane na urządzeniach zewnętrznych, takich jak płyty CD i DVD. Rozwój PACS zaowocował szybszym i bardziej niezawodnym sposobem obsługi obrazów medycznych. Koszt radiologii zmniejszył się z powodu zmniejszonego zapotrzebowania na drukowane folie i twarde miejsce do przechowywania. Chociaż pamięć cyfrowa była kiedyś droga, koszty znacznie spadły na przestrzeni lat. Dzięki PACS radiolog może lepiej zarządzać czasem, ponieważ obrazy są dosłownie dostępne z dowolnego miejsca, w dowolnym momencie. Skrócono również czas potrzebny do śledzenia poprzednich zdjęć. Cyfrowe przechowywanie obrazów zmniejsza ryzyko nieumyślnych błędów, takich jak błędnie oznakowane pliki i uszkodzenia filmów. Czas realizacji raportowania jest również obniżony, ponieważ przepływ pracy w całości jest zwiększony. Wszystko to przyczynia się do lepszych wyników pacjentów.

Jakie są składniki PACS?

PACS zawiera szereg komponentów istotnych dla przepływu pracy DICOM. Są one opisane poniżej:

Źródło

Źródłem wszystkich obrazów medycznych jest sprzęt, który je generuje. Detektor w urządzeniu do przetwarzania obrazu rozpoznaje obraz i przesyła go w formacie cyfrowym do komputera, na którym można go obejrzeć od razu lub zapisać do oglądania w późniejszym terminie. Wszystkie obrazy są pozyskiwane i przechowywane w formacie DICOM.

Przechowywanie obrazów medycznych

Po pobraniu obrazów ze źródła należy je bezpiecznie przechowywać. Oprogramowanie serwera DICOM działa jako system archiwizacji do przechowywania wszystkich obrazów w zorganizowany sposób. Obrazy z serwera DICOM mogą być wysyłane do cyfrowej stacji roboczej w celu interpretacji lub wydrukowane. Niektóre zaawansowane aplikacje serwerowe DICOM umożliwiają również bezpośrednie przesyłanie i udostępnianie obrazów online.

Stacja robocza DICOM

Jak sama nazwa wskazuje, stacja robocza DICOM jest obszarem używanym przez radiologów do przeglądania i interpretowania obrazów. Oprogramowanie stacji roboczej DICOM jest dwojakiego rodzaju. Pierwszy typ, zwany oprogramowaniem zastrzeżonym, jest dostarczany wraz ze sprzętem źródłowym i zwykle jest tworzony przez tego samego producenta. To oprogramowanie stacji roboczej DICOM musi być koniecznie używane w tym samym miejscu co sprzęt źródłowy. Drugim rodzajem oprogramowania stacji roboczej DICOM jest oprogramowanie innych firm, które może być używane w lokalizacji zdalnej od sprzętu źródłowego. Ten rodzaj oprogramowania jest szczególnie przydatny w szpitalach, które mają wysoki napływ pacjentów przychodzących na badania obrazowe. Obrazy można szybko uzyskać dla każdego pacjenta, i mogą być dostępne i interpretowane przez radiologa w późniejszym terminie. Aplikacja DICOM innej firmy musi mieć możliwość odbierania obrazów DICOM z serwera PACS. Dlatego wymagałoby to wbudowania oprogramowania odbiornika DICOM w aplikacji. Oprogramowanie odbiornika DICOM umożliwia radiologowi dostęp do obrazów z serwera PACS lub z napędów zewnętrznych, takich jak napędy CD/DVD.

Oprogramowanie stacji roboczej DICOM, oprócz możliwości otwierania i odbierania, może mieć dodatkowe funkcje, które mogą pomóc radiologowi poprawić dokładność diagnostyczną i śledzić postęp chorób. Niektóre z tych funkcji obejmują

• Ulepszanieobrazu: oprogramowanie stacji roboczych DICOM umożliwia radiologom poprawę jakości obrazów poprzez zmianę parametrów, takich jak jasność, kolor i kontrast. Ta funkcja jest zwykle dostępna nawet w najbardziej podstawowych przeglądarkach DICOM.

• Zmianai rekonstrukcja obrazu: Zaawansowane oprogramowanie stacji roboczej DICOM umożliwia użytkownikom manipulowanie pierwotnie pozyskiwanych obrazami, dzięki czemu można uzyskać nowe informacje z obrazów medycznych. Na przykład obrazy określonego obszaru anatomicznego, które zostały wykonane w trzech płaszczyznach (osiowej, koronalnej i strzałkowej), można łączyć, tworząc trójwymiarowy zrekonstruowany obraz. Daje to radiologowi lepszą orientację anatomiczną. Zrekonstruowany obraz można również pokroić ponownie, pod różnymi płaszczyznami i kątami w porównaniu z pierwotnie uzyskanymi obrazami. Technika ta jest określana jako Multiplanar Reconstruction (MPR).

• Lokalizowanieobszaru zainteresowania: obszary, które pochłaniają maksymalną lub minimalną ilość energii, można określić jako prognozy maksymalnej intensywności (MIP) i Projekcje minimalnej intensywności (MINIP). Identyfikacja tych obszarów może pomóc radiologowi szybko dostrzec nieprawidłowości.

• Generowanieraportów: Kilku widzów pozwala nawet radiologom generować raporty na podstawie ich ustaleń i eksportować je do edytorów tekstu.

Udostępnianie plików DICOM

• Eksportowanieplików: Obrazy medyczne mogą być wykorzystywane do celów dydaktycznych i edukacyjnych. Czasami obrazy medyczne mogą być również używane w publikacjach książkowych i czasopism. Obrazy medyczne w formacie DICOM są ogromne i często nie można ich używać bezpośrednio. Konieczne jest skompresowanie pliku i przekonwertowanie go na inny format obrazowania. Dostępnych jest kilka formatów plików obrazowania. Format JPEG jest najczęściej używany, a pliki DICOM można skompresować do bardzo małego rozmiaru za pomocą tego formatu. Kompresja JPEG umożliwia jednak utratę danych i nie można odzyskać oryginalnego pliku DICOM. Inne formaty plików, takie jak TIFF i PNG, umożliwiają odzyskanie oryginalnego pliku, ale mogą kompresować pliki tylko w ograniczonym zakresie. JPEG jest przydatny, gdy chce się używać obrazów w nauczaniu, prezentacje przypadków, lub przedstawić sprawy w Internecie. Formaty TIFF i PNG lepiej nadają się do publikacji książek i czasopism.

• Plikianonimizujące: Jeśli obrazy medyczne są przeznaczone do badań lub mają być publikowane na otwartym forum, takim jak strona internetowa, etycznie konieczne jest anonimizowanie plików, aby obraz medyczny nie mógł być powiązany z konkretnym pacjentem. Niektóre aplikacje DICOM umożliwiają anonimizację poprzez usunięcie informacji o pacjencie z nagłówka pliku.

Oprogramowanie drukarki DICOM

Chociaż drukowanie obrazów medycznych DICOM jest powoli wycofywane, nadal istnieją przypadki, w których drukowane folie mogą być przydatne. Na przykład, gdy zabiegi chirurgiczne wykonywane są w odległych lokalizacjach (gdzie kompleks operacyjny nie ma dostępu do serwera PACS), pomocne może być wyświetlanie filmów. W takich przypadkach oprogramowanie drukarki DICOM może być używane do drukowania filmów z zapisanych obrazów DICOM. Oprócz oprogramowania do drukowania DICOM może być również wymagana drukarka zdolna do drukowania obrazów DICOM.

Jakie są ostatnie zmiany w PACS?

• 1. PACS oparty na sieci Web

• Wraz z pojawieniem się pamięci masowej opartej na chmurze, internetowy PACS stał się rzeczywistością. PACS nie musi ograniczać się do konkretnego szpitala lub kliniki. Wszystkie obrazy medyczne, które są pozyskiwane u źródła, można przesłać do Internetu i przechowywać w chmurze. Doprowadziło to do opracowania nowego odgałęzienia radiologii - teleradiologii. Teleradiologia umożliwia radiologom przeglądanie obrazów i diagnozowanie w odległych ośrodkach.

• 2. Integracja innych systemów informatycznych z PACS

• Oprócz PACS istnieje kilka innych systemów informatycznych, które są używane w szpitalach. System Informacji Radiologicznej (RIS) jest przeznaczony do przyjmowania zamówień na obrazowanie medyczne, generowanie rachunków za to samo, i dostarczyć raport końcowy zgodnie z interpretacją radiologa. Szpitalny system informacyjny (HIS) zazwyczaj zawiera pełną elektroniczną dokumentację medyczną pacjenta i informacje rozliczeniowe. Bardziej zaawansowane systemy oprogramowania umożliwiają integrację wszystkich powyższych systemów informatycznych z PACS. Pozwala to na przechowywanie i udostępnianie lekarzowi pełnego zapisu informacji o pacjencie, który może następnie podejmować lepiej świadome decyzje dotyczące opieki medycznej nad pacjentem.

Odpowiednie oprogramowanie dla całego procesu roboczego DICOM-PACS

Aby odpowiednio pokryć cały przepływ pracy DICOM PACS, potrzebujesz oprogramowania, które pomoże Ci odbierać obrazy DICOM ze źródła (oprogramowanie odbiornika DICOM), oprogramowanie, które pomoże Ci przeglądać i edytować obrazy (przeglądarka DICOM), oprogramowanie, które pomoże Ci przechowywać wszystkie dane obrazu i pobierać je do woli (DICOM viewer) oprogramowanie serwerowe) oraz oprogramowanie ułatwiające udostępnianie i drukowanie obrazów medycznych (oprogramowanie eksportujące DICOM i oprogramowanie do drukowania DICOM). Zamiast używać wielu aplikacji do tych celów, istnieją programy, które spełniają dwie lub więcej z powyższych potrzeb. Istnieją, ogólnie rzecz biorąc, dwa rodzaje aplikacji, które wszyscy radiolodzy muszą uzyskać:

Oprogramowanie do przeglądania DICOM

To oprogramowanie pozwala przede wszystkim użytkownikom przeglądać obrazy DICOM, które zostały nabyte. Zwykle jest wyposażony w funkcje pobierania i drukowania, a niektórzy widzowie obsługują również eksportowanie plików. Zaawansowane przeglądarki DICOM mają dodatkowe funkcje stacji roboczej, które umożliwiają edycję i rekonstrukcję obrazów. Kilka popularnych widzów DICOM dostępnych obecnie to

• Horos: Horos to otwarta przeglądarka DICOM, która współpracuje z systemem Mac OS. Oprogramowanie umożliwia nie tylko oglądanie, ale także zaawansowaną diagnozę za pomocą MPR, MIP i renderowania głośności. Posiada również narzędzia do manipulowania obrazami i wykonywania pomiarów. Horos ma również wtyczkę, która umożliwia przesyłanie zdjęć do radiopedii, zasobu internetowego z dużą liczbą przypadków referencyjnych i artykułów. Horos nie może jednak zintegrować się z PACS bezpłatnie. Jest dobry dla studentów i mieszkańców. Radiolodzy mogą korzystać z komercyjnej wersji o nazwie Osirix MD.

• RadiAnt: Przeglądarka obrazów Radiant DICOM to prosta, szybka platforma kompatybilna z systemem Windows. Posiada wiele funkcji, w tym MPR, MIP i fuzję obrazu. Obrazy można eksportować do formatu JPEG, PNG i innych formatów graficznych. Można je również kopiować i wklejać bezpośrednio do prezentacji i dokumentów tekstowych. Aplikacja jest tylko przeglądarką i nie oferuje miejsca do przechowywania. Jest to jednak przydatne dla studentów i mieszkańców, do studiowania i badań.

Oprogramowanie serwerowe DICOM

Jest również nazywany oprogramowaniem DICOM-PACS i jak sama nazwa wskazuje, ma zdolność do przechowywania i pobierania plików DICOM. Oprogramowanie DICOM-PACS może mieć własną przeglądarkę lub może być zintegrowane z innymi przeglądarkami DICOM. Kilka przykładów darmowych przeglądarek DICOM PACS to

• Dicoogle: Dicoogle to archiwum PACS typu open source, które obsługuje przechowywanie i pobieranie plików DICOM. Posiada silnik indeksowania/zapytań, który pozwala użytkownikom wyszukiwać i pobierać badania DICOM. Może pracować na wielu platformach, w tym Windows, Linux i Mac OS.

• Orthanc: Orthanc to kolejna, lekka aplikacja DICOM typu open source. Działa na wielu platformach, w tym Windows, Mac OS i Linux, i może zamienić dowolny komputer za pomocą jednego z tych systemów operacyjnych w mini serwer PACS. Może również eksportować dane DICOM do formatu PNG.

• SonicDiCom: Jest to oprogramowanie serwera DICOM, które jest również wyposażone w przeglądarkę internetową DICOM. Można go również zintegrować z innymi przeglądarkami DICOM. Darmowa wersja jest wersją próbną i umożliwia zapisanie do trzydziestu badań, z nie więcej niż pięcioma połączeniami internetowymi lub DICOM jednocześnie. Jest kompatybilny z systemem operacyjnym Windows.

Warto zauważyć, że istnieje kilka bardzo przydatnych aplikacji, które łączą zarówno przeglądarkę DICOM, jak i PACS w jedno oprogramowanie. Tych, PostDICOM plasuje się w czołówce. Posiada potężną, łatwą w użyciu przeglądarkę DICOM, która oferuje wszystkie zaawansowane funkcje obrazowania, w tym MPR, MIP, MINIP i renderowanie woluminowe. PostDICOM jest jedną z pierwszych aplikacji oferujących internetowy PACS do przechowywania obrazów DICOM. Umożliwia eksportowanie do wielu formatów, a udostępnianie obrazów jest łatwiejsze dzięki przechowywaniu w chmurze. Więc jeśli chcesz uprościć przepływ pracy DICOM, wypróbuj PostDICOM!