DICOM — Какая печать нужна медицине?
В настоящее время медицинские учреждения в России стремятся использовать самые современные технологии для успешной диагностики и лечения. Некоторые изменения происходят и в сфере диагностических аппаратов, появляются 3D снимки, полноцветные рентгены, мониторы для просмотра снимков и т.д. Но эти технологии только увеличивают стоимость процесса. Однако в медицине, как и в любом бизнесе требуются инновации для уменьшения расходов. Возможность применения обычных принтеров для визуализации данных со снимков рентгенографии или томографии позволяет добиться такой экономии на пленках, а также быстрее получать результаты исследований.
В прошедшем году компания OKI представила несколько новых моделей принтеров, поддерживающих DICOM, которые отличаются от базовых моделей приставкой «DM», а также ценой и исключительно поддержкой данной технологии. И здесь возникает вопрос, действительно ли DICOM так востребована и может принести пользу медицинским учреждениям или это скорее маркетинговый трюк?
Как например этот:
Что такое DICOM?
Обычно введение новых стандартов и технологий воспринимается ИТ-специалистами «в штыки», ведь никто не хочет отказываться от существующих и привычных форматов и уже известных принципов работы. («Работает — не трогай!»). Однако в случае с DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine), дела обстоят совершенно иначе. Дело в том, что стандарт DICOM используется для сбора и хранения информации о пациенте на современном медицинском оборудовании. Формат файлов DICOM четко регламентирует принципы хранения результатов исследований, а сетевой протокол — взаимодействие между различными устройствами (включая хранилища и терминалы), обеспечивая облегченный поиск в сети и на отдельном устройстве всех данных, связанных с конкретным пациентом.
Так выглядит стандартная программа для работы с протоколом
DICOM против обычных принтеров
Что касается возможностей печати, стандартные принтеры, уже много лет успешно применяющиеся в медицине в качестве вспомогательных элементов системы визуализации, обладают сразу двумя недостатками:
• во-первых, большинство принтеров требуют наличия промежуточного элемента для коммуникации с медицинскими системами — персонального компьютера;
• во-вторых, использование 8-битного интерфейса печати не позволяет отобразить все «тонкости» диагностической инфорамции.
Первая неприятность диктует медицинскому учреждению необходимость обслуживания дополнительно еще одного рабочего места, обновления компонентов компьютера, настройки экспорта изображений с томографов и систем моделирования и так далее. А это значит, что функция печати будет доступна не всегда, для ее обслуживания периодически нужен ИТ-специалист, а значит… мы опять возвращаемся к пленкам, по крайней мере, в большинстве случаев.
Второй нюанс значительно ограничивает возможности диагностики без применения пленочных носителей. Дело в том, что неполная передача информации, которую удалось извлечь из данных магнитного резонанса или, например, прохождения рентгеновских лучей через ткани организма, может привести к неверной диагностике и навредить пациенту… да и просто приводит в бешенство врачей, которые в итоге предпочитают получать пленочные результаты исследований.
Протокол DICOM призван решить обе проблемы. Двенадцатибитный интерфейс делает отпечатки более полезными, а возможность печати без использования компьютера упрощает процедуру визуализации, исключает необходимость наличия дополнительного компьютера с операционной системой и драйверами, а также освобождает ИТ-персонал от лишних задач. Задания на печать могут быть отправлены непосредственно из системы визуализации, управления МРТ или других медицинских устройств.
примеры отпечатков
Отказ от пленки?
Конечно, печать на принтере проще, дешевле и быстрее, чем вывод изображений на пленку, но рассчитывать на полный отказ от пленки было бы глупо. Это связано не только с традициями в медицине, но и с исключительным разрешением пленочных диагностических материалов.
Высокая ценность принтеров с интерфейсом DICOM может проявиться при печати трехмерных изображений, полученных в результате томографии или составленных по итогам других медицинских исследований. Таким образом, принтеры могут быть использованы скорее как дополнение к пленочным носителям, но при этом медицинским руководителям необходимо знать: чем больше персонал использует функцию печати вместо экспозиции на пленке, тем больше дополнительных материальных средств высвобождается в отделении. И хотя распечатки исследований далеко не всегда оказываются полезными в диагностике, их всегда можно отдать клиентам, подготовить для страховых компаний и использовать для предварительной оценки ракурса снимка.
Причин экономии существует сразу несколько:
• во-первых, стоимость самого отпечатка на принтере в 5-10 раз меньше, чем экспозиция изображения на пленку — в среднем примерно 10 рублей против 70 рублей;
• во-вторых, временные трудозатраты на проявление пленки составляют 10-15 минут, в то время как печать страницы А4 на светодиодных принтерах составляет менее минуты;
• в-третьих, высокая нагрузка на проявочные машины приводит к их износу и преждевременной замене, а стоимость такого оборудования исчисляется десятками тысяч долларов.
Место DiCOM принтера в инфраструктуре
Принтер c интерфейсом DICOM является не только элементом медицинской системы, но также полноценной системой печати, как правило, с возможностью передачи широкого спектра цветов. Такой принтер может быть подключен непосредственно к системе диагностики, а также к компьютерной сети Ethernet, используя данные с медицинских PACS-серверов. Но при этом не исключается возможность использования того же принтера для решения офисных задач печати — создания больничных листов, распечатки эпикризов и многого другого. При этом наличие минимального запаса расходных материалов гарантирует доступность сервисов печати как для лечащих врачей, так и для специалистов в области диагностики. Однако не стоит забывать, что не всегда можно использовать полученные таким способом отпечатки для лечебной диагностики, прежде всего, такие технологии позволяют сократить расходы на необходимые бюрократические процедуры.
Как открыть диск с МРТ или КТ снимками?
О формате файлов КТ И МРТ
Файлы КТ или МРТ исследования на диске записаны в специальном формате DICOM, и он не открывается обычными программами просмотра картинок. DICOM — это формат медицинских изображений, где в каждый файл помимо собственно картинки «вшита» другая информация — имя пациента, его возраст, номер снимка, обозначения режимов сканирования и т.п.
Программы для открытия файлов КТ и МРТ
Чтобы открыть снимки с CD диска, Вам понадобится специальная программа — DICOM-вьюер. Таких программ много, платных и бесплатных. Самая удобная из бесплатных программ — Radiant DICOM Viewer. Скачать ее можно здесь. Эта программа умеет открывать совершенно любые медицинские снимки в формате DICOM, например МРТ, КТ, ПЭТ-КТ, рентген, маммографию, ангиографию и т.д.
Чтобы открыть снимки программой Radiant, нужно скопировать все содержимое диска в папку на компьютере, затем зайти в программу, нажать в левом верхнем углу кнопку Scan folder for DICOM files и выбрать эту папку. Подробнее про работу программы можно почитать здесь.
Лучшая из программ для MAC-OS — это Osirix. Скачать бесплатную версию для настольного компьютера можно здесь. Версия Osirix для iPhone и iPad продается в Apple Store или здесь.
Часто МРТ или КТ записывается на диск уже с программой-вьюером. В таком случае не нужно отключать автозапуск на своем компьютере, и программа просмотра запустится автоматически. К недостатку таких программ относится то, что ими, как правило, не очень удобно пользоваться. Поэтому советуем Вам все же установить Radiant.
Помните, что даже идеально выполненное исследование не исключает врачебной ошибки, ведь достоверность диагностики напрямую зависит от умения врача расшифровать снимки. Поэтому при сомнениях в диагнозе врачи рекомендуют получить Второе мнение — расшифровку МРТ или КТ у рентгенолога экспертного уровня с целью подтверждения или опровержения диагноза, а также более точного и детального описания снимков. В России действует Национальная телерадиологическая сеть — служба дистанционных консультаций, с помощью которой любой человек может обратиться к ведущим диагностам из Москвы или Санкт-Петербурга, отправить им файлы исследования и получить квалифицированное описание. Особенное значение такая консультация имеет при онкологических, неврологических и других сложных заболеваниях.
Также вы можете отправить файлы МРТ или КТ с диска вашему лечащему врачу. Как это сделать, можно почитать здесь.
Что такое dicom и как им пользоваться
Универсальные компьютерные сетевые технологии не обладают возможностями подключения различного медицинского оборудования. Поэтому его производители были вынуждены разрабатывать собственные коммуникационные интерфейсы. Однако, в связи с широким спектром используемого медицинского оборудования различных производителей, возникла необходимость в коммуникационных стандартах.
В настоящее время в мире используются различные медицинские коммуникационные стандарты: HL7, IEEE/Medix, X12, ASTM, NCPDP и другие [1]. Они охватывают широких круг задач, от интерфейса с лабораторным оборудованием до обмена информацией между отдельными клиниками. Для обеспечения взаимной совместимости этих стандартов при комитете HISPP (Health Informatics Standards Planning Panel) ANSI был создан подкомитет MSDS (Message Standards Developers Subcommittee). Область медицинской коммуникации была разделена на функциональные задачи, каждой из которых стала заниматься своя рабочая группа, представляющая комитеты по соответствующим стандартам: модель данных – IEEE/Medix, межорганизационный обмен – X12N, внутриорганизационная администрация и заключения – HL7, клинические результаты – ASTM, фармакология – NCPDP, изображения – ACR/NEMA (American College of Radiology / National Electrical Manufactures Association). Для минимального изменения существующих стандартов предполагается на основе общей модели данных специфицировать области, в которых предпочтительно использовать тот или иной стандарт. Так стандарт HL7 предполагается использовать для обеспечения интерактивного обмена данными в госпитальной инфраструктуре, X12 – для работы с медицинской информацией по коммутируемым линиям. В настоящее время ASTM и HL7 уже имеют общий формат для клинических данных, а X12N разрабатывает формат включения сообщений HL7 для внедрения детальных клинических данных в формат X12.
Для передачи изображений наиболее широко используется стандарт DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine), разработанный Американской коллегией радиологии и Национальной ассоциацией производителей электроники (ACR/NEMA). Кроме того, другие коммуникационные стандарты (HL7, X12) используют формат стандарта DICOM для передачи изображений.
1. Возможности стандарта DICOM
На основе стандарта DICOM и типовых сетевых решений, как один из вариантов, рекомендуется 3–х уровневое интеграционное решение, изображенное на рис 1.
Первый уровень охватывает инфраструктуру отдельного отделения, например радиологического. Он связывает различное медицинское оборудование в единую систему. DICOM обеспечивает интеграцию как совместимого с ним оборудования, так и ранних моделей оборудования без коммуникационных возможностей с использованием DICOM–конверторов. Конвертор обеспечивает перевод команд и данных оборудования в формат стандарта, и наоборот. Он может реализовываться на базе универсального компьютера или специализированного микроконтроллера. Оборудование, совместимое со стандартом DICOM, просто подключается к сети. На этом уровне также располагаются различные станции диагностики и анализа. Целесообразно применения отдельного DICOM–сервера для принтера и дигитайзера (сканера).
Второй уровень управляет изображениями, охватывая несколько отделений. Администратор изображений выполняет работу по управлению подчиненными архивами. На данном уровне могут также подключаться различное оборудование и серверы.
Третий уровень служит для управления всей информацией, распределения времени использования оборудования, и т.д. Он обеспечивает выход в радиологическую информационную систему, а через нее и в госпитальную информационную систему.
Остановимся на следующих моментах интеграции – ввод, передача, визуализация и архивация.
1.1. Ввод
1.2. Передача
Для организации передачи данных во внутренней инфраструктуре отделения на основе локальной сети (LAN) предпочтительно использование Ehternet, или более высокоскоростные технологии (Fast Ehternet, ATM, FDDI). Применение в стандарте модели ISO/OSI и протокола TCP/IP обеспечивает подключение практически любых типов платформ: DOS/Windows, Unix, Mac, и т.д.
При соединении удаленных клиник и исследовательских центров через глобальные сети (WAN) ключевыми моментами являются скорость и стоимость. Всеобщее распространение Internet позволяет организовать передачу данных практически в любую точку планеты и добиться требуемого соотношения цена/скорость посредством выбора способа доступа (модем, коммутируемые линии, прямое подключение).
1.3. Визуализация.
1.4. Архивация.
2. Стандарт DICOM версии 3.0
2.1 История создания.
В 1983 году ACR/NEMA сформировала объединенный комитет, поставив себе задачи обеспечения обмена цифровой информацией между медицинским оборудованием различных производителей, разработки принципов работы систем архивации изображений и взаимодействия с другими госпитальными системами.
Первая версия стандарта была опубликована в 1985 году [2]. Она определяла аппаратный интерфейс, минимальный набор команд, правила кодирования и передачи данных, и была применима только для среды с выделенным каналом – для операций в сетевом окружении требовался интерфейсный модуль. В 1988 году вышла версия 2.0 [3], которая уже включала командную поддержку дисплейных устройств, вводила новую иерархическую схему для идентификации изображений и дополняла элементы данных для более детального описания изображений.
2.2 Содержание стандарта.
DICOM v3.0 имеет технологию для уникальной идентификации любой информации при сетевом взаимодействии, а также применяет сжатие изображений по стандарту JPEG [8]. Далее в статье описана третья версия стандарта.
2.2.1 Информационные объекты.
2.2.2 Сервисные классы.
В стандарте SOP–классы подразделяются на нормализованные и смешанные. Нормализованные классы предназначены для выполнения операций над конкретным IOD, в то время как смешанные – над логически связанным набором разнотипных IODs.
2.2.3 Структура сообщений, форматы команд и данных, сервис передачи сообщений DIMSE (DICOM Message Service Element).
Команды служат для спецификации выполняемых операций и установления соединения. Последовательность команд строится из командных элементов, определяемых протоколом элемента DIMSE, аналогично последовательности данных. Командные элементы не имеют поля типа (VR) и передаются в порядке увеличения номера тега, сначала идут младшие байты.
В стандарте зарегистрированы все элементы DICOM–сообщений и уникальные идентификаторы для синтаксиса передачи и SOP–классов. Для элементов определены теги, типы данных и список предопределенных значений (если необходим).
2.2.4 Взаимодействие с моделью OSI и используемые протоколы.
2.2.5. Интерфейс с медицинским оборудованием.
В стандарте определен коммуникационный протокол с выделенным соединением на основе семиуровневой модели ISO/OSI. Он выделяет 3 уровня, перекрывающие модель OSI: физический, канальный и сессии/транспорта/сети (STN) уровни. На физическом уровне данный протокол использует свой собственный 50–ти жильный кабель. Для него определены управляющие сигналы, прерывания, диаграммы состояния, временные параметры и нумерация контактов. На канальном уровне поддерживаются потоки данных, он также следит за статусом интерфейса и ошибками. На уровне STN поддерживаются виртуальные каналы и конвейеризация сообщений по интерфейсу. C введением в DICOM v3.0 поддержки модели OSI и протокола TCP/IP данный интерфейс утратил свою актуальность и используется для подключения DICOM–оборудования 1 и 2 версий стандарта.
2.3 Дополнения к стандарту.
DICOM поддерживает различные форматы физических носителей: дискеты 1.44М, магнитооптические диски емкостью 128М, 650М и 1.2G, а также 120мм записываемые оптические диски (CD–R). В качестве файловой системы используется FAT, совместимая с DOS версии 4.0 и выше.
3. Результаты
Разработана технология поддержки стандарта DICOM в программном обеспечении (ПО). Спецификация стандарта DICOM объединяет информацию и функциональность логическими блоками, поэтому был выбран объектно–ориентированный поход при разработке ПО поддержки DICOM. Основные свойства ООП – инкапсуляция, наследование и полиморфизм, обеспечивают большую структурированность и абстрактность, чем традиционное программирование, и хорошо вписываются в стандарт DICOM. Вся входящая и выходящая информация представляется в виде потоков, что обеспечивает должный уровень абстрагирования от способа получения информации (из сети, с локального диска или оборудования). Минимальной единицей информации в стандарте являются элементы данных, которые реализуют различные типы данных DICOM – текстовые, строковые, двоичные и др. Они реализованы полиморфно и происходят от одного предка, который “умеет” только читать и записывать данные в поток, а также проверять правильность своих данных. Из этих минимальных объектов строятся более крупные – IODs. Они также реализованы полиморфно, т.е. являются наследниками от абстрактного IOD, который уже “умеет” высокоуровнево читать и записывать данные в поток, отображать и вводить данные, и т.д. Наследование позволяет легко расширять функциональность стандартных объектов DICOM и вводить собственные специфичные классы объектов.
В данной реализации содержимое DICOM–файлов и сетевых сообщений представляется классом потока. Методы SOP–классов и соответствующая рабочая информация инкапсулированы в специальные классы, что обеспечивает простоту создания приложений различного назначения. Все объекты являются динамическими, т.е. создаются и уничтожаются на этапе выполнения программ, что позволяет минимизировать затраты памяти и работать с любым количеством экземпляров объекта.
На основе принципов ООП выполнен “словарь” данных (специфицированный в части 6 – Data Dictionry стандарта), являющийся неотъемлемой частью любого ПО для работы с DICOM и позволяющий обеспечить кодирование / декодирование содержимого файлов или сообщений в формате стандарта. Словарь имеет следующие методы – поиск по заданному тегу названия, типа данных, числа возможных значений, предопределенных значений для DICOM–элемента, он также поддерживает добавление новых элементов.
В соответствии с требованиями стандарта реализован DICOM–сервис верхнего уровня для протокола TCP/IP на основе стека РС/ТСР 3.0 для DOS фирмы FTP Software. Ведется перенос данного сервиса на базе спецификации WinSocket в среду Windows.
Создано ПО (для среды DOS) редактирования и просмотра файлов в формате DICOM c простым графическим интерфейсом, работающее как в реальном, так и в защищенном (DPMI) режиме. Частично данное ПО реализовано и для Windows.
Для обеспечения независимости от конкретной платформы ведется работа по переносу технологии работы с DICOM–информацией на язык Java.
4. Выводы.
Совершенно очевидно, что на сегодняшний день DICOM является хорошо проработанным стандартом, на который имеет смысл ориентироваться российским разработчикам. Начиная с создания простейших DICOM–конверторов, а также серверов архивации и печати, постепенно переходя к полноценным DICOM–решениям. Работы в этом направлении ведутся в Московском Государственном Институте Электронной Техники.
Файлы формата DICOM (Photoshop Extended)
Видеоролик о файлах DICOM см. по адресу www.adobe.com/go/vid0028_ru.
Стандарт DICOM (сокращенное название Digital Imaging and Communications in Medicine (формирование, передача и хранение медицинских изображений)) является наиболее распространенным стандартом данных медицинских сканирований. Photoshop Extended позволяет открывать файлы стандарта DICOM (с расширением DC3, DCM, DIC или без расширения) и работать с ними. Файлы DICOM могут содержать несколько «фрагментов» или кадров, которые соответствуют различным слоям изображения.
Photoshop считывает все кадры из файла стандарта DICOM и преобразует их в слои Photoshop. Photoshop также способен располагать все кадры в формате DICOM в сетке одного слоя или преобразовывать их в 3D-объем, который можно вращать в 3D-пространстве. Программа Photoshop может считывать 8‑, 10‑, 12‑ или 16‑битные файлы DICOM. Программа Photoshop преобразует 10‑ и 12‑битные файлы в 16‑битные файлы.
После открытия файла стандарта DICOM в программе Photoshop можно использовать любой инструмент Photoshop для настройки изображения, нанесения меток или добавления аннотации к файлу. Например, для добавления комментария к файлу используйте инструмент «Комментарий», для пометки определенной области изображения используйте инструмент «Карандаш», для удаления с изображения пыли и царапин используйте фильтр «Пыль и царапины». Для измерения содержимого изображения используйте «Линейку» или инструменты выделения.
Каждая шкала изменений, присутствующая в файле DICOM, автоматически импортируется вместе с файлом. Если шкала отсутствует, то добавляется пользовательская шкала с масштабом по умолчанию (1 пиксель = 1 мм). См. раздел «Настройка масштаба измерений (Photoshop Extended)».
8-битные файлы DICOM можно сохранять в файл с любым форматом, поддерживаемым Photoshop (16-битные файлы должны сохраняться в файлах формата DICOM, Large Document Format, Photoshop, Photoshop PDF, Photoshop Raw, PNG или TIFF).
При сохранении файла в формате DICOM все стили слоев, настройки, режимы наложения и маски сохранены не будут.
Открытие файла DICOM (Photoshop Extended)
Перед открытием файла формата DICOM необходимо задать вариант открытия кадров DICOM (в качестве слоев, в сетке, как 3D-объем), а также установить параметры (в диалоговом окне «Импорт файла формата DICOM»), сделав анонимными метаданные пациента и отобразив перекрытия. Во время импорта можно выполнять панорамирование, увеличение, а также регулировать окна.
Диалоговое окно импорта файлов формата DICOM также содержит заголовки DICOM — текстовую информацию о файле (размеры, данные о разрешении и сведения о сжатии данных).
С помощью команды «Новый видеослой из файла» можно импортировать последовательность из нескольких однокадровых файлов формата DICOM в один файл Photoshop с несколькими слоями. См. раздел «Импорт последовательностей изображений (Photoshop Extended)».
Файлы формата DICOM
Важно! 
3D-функции Photoshop будут удалены в будущих обновлениях. Пользователям, работающим с 3D-функциями, рекомендуется ознакомиться с новой коллекцией Adobe Substance 3D, которая представляет собой новое поколение 3D-инструментов от Adobe.
Дополнительную информацию о прекращении поддержки 3D-функций Photoshop можно найти здесь: Photoshop 3D | Распространенные вопросы об упраздненных 3D-функциях.
В Photoshop CS6 функциональные возможности 3D были доступны в Photoshop Extended. Все возможности Photoshop Extended доступны в Photoshop. Photoshop не имеет специальной версии Extended.
Сведения о файлах формата DICOM
Стандарт DICOM (сокращенное название Digital Imaging and Communications in Medicine (формирование, передача и хранение медицинских изображений)) является наиболее распространенным стандартом данных медицинских сканирований. Photoshop позволяет открывать файлы стандарта DICOM (с расширением DC3, DCM, DIC или без расширения) и работать с ними. Файлы DICOM могут содержать несколько «фрагментов» или кадров, которые соответствуют различным слоям изображения.
Photoshop считывает все кадры из файла стандарта DICOM и преобразует их в слои Photoshop. Photoshop также способен располагать все кадры в формате DICOM в сетке одного слоя или преобразовывать их в 3D-объем, который можно вращать в 3D-пространстве. Программа Photoshop может считывать 8‑, 10‑, 12‑ или 16‑битные файлы DICOM. Программа Photoshop преобразует 10‑ и 12‑битные файлы в 16‑битные файлы.
После открытия файла стандарта DICOM в программе Photoshop можно использовать любой инструмент Photoshop для настройки изображения, нанесения меток или добавления аннотации к файлу. Например, для добавления комментария к файлу используйте инструмент «Комментарий», для пометки определенной области изображения используйте инструмент «Карандаш», для удаления с изображения пыли и царапин используйте фильтр «Пыль и царапины». Для измерения содержимого изображения используйте «Линейку» или инструменты выделения.
Каждая шкала изменений, присутствующая в файле DICOM, автоматически импортируется вместе с файлом. Если шкала отсутствует, то добавляется пользовательская шкала с масштабом по умолчанию (1 пиксель = 1 мм). См. раздел Задание шкалы измерений.
8-битные файлы DICOM можно сохранять в файл с любым форматом, поддерживаемым Photoshop (16‑битные файлы должны сохраняться в файлах формата DICOM, Large Document Format, Photoshop, Photoshop PDF, Photoshop Raw, PNG или TIFF).
При сохранении файла в формате DICOM все стили слоев, настройки, режимы наложения и маски сохранены не будут.
Открытие файла DICOM
Перед открытием файла формата DICOM необходимо задать вариант открытия кадров DICOM (в качестве слоев, в сетке, как 3D-объем), а также установить параметры (в диалоговом окне «Импорт файла формата DICOM»), сделав анонимными метаданные пациента и отобразив перекрытия. Во время импорта можно выполнять панорамирование, увеличение, а также регулировать окна.
Диалоговое окно импорта файлов формата DICOM также содержит заголовки DICOM — текстовую информацию о файле (размеры, данные о разрешении и сведения о сжатии данных).
С помощью команды «Новый видеослой из файла» можно импортировать последовательность из нескольких однокадровых файлов формата DICOM в один файл Photoshop с несколькими слоями. См. раздел Импорт последовательностей изображений.
