F ORMÁT DICOM

Objevením počítačové tomografie, různých dalších digitálních diagnostických zobrazovacích metod v 70. letech 20. století a s rostoucím použitím počítačů v medicíně vznikala potřeba standardizovat metody pro přenos digitálního obrazu a přidruženou informaci mezi zařízeními vyráběnými různými výrobci.

a) b) c)

Americká vysoká škola radiologie (ACR) a Národní sdružení elektrotechnických výrobců (NEMA) vytvořili v roce 1983 výbor pro vyvinutí standardu [18]. Mezi hlavními body byla podpora komunikace digitální obrazové informace bez ohledu na výrobce zařízení, dále pak usnadnění vývoje a rozšíření archivace digitálního obrazu. Ale také vývoj komunikačních systémů, které mají rozhraní pro komunikaci s dalšími nemocničními zařízením a umožnění vzniku diagnostických databází, které mohou být přístupné z široké škály zařízení.

V roce 1985 vznikla první verze standardu DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine), který umožnil digitální komunikaci mezi diagnostickým a léčebným vybavením a systémy různých výrobců. Je tak zajištěna kompatibilita všech radiologických zařízeních napříč všemi zeměpisnými regiony. Pracovní stanice, CT a MR snímací zařízení, zařízení pro digitalizaci obrazu, sdílené archivy, tiskárny, atd. mohou spolu komunikovat pomocí standardu DICOM napříč systémem sítí.

Následkem toho jsou CT a MR snímky vytvořeny a předány rychleji, lékaři tak mohou stanovit diagnózu a terapii dříve.

DICOM standard usnadňuje součinnost lékařského zobrazovacího zařízení specifikující [18]:

• Síťovou komunikaci – sadu protokolů používaných zařízeními pro síťovou komunikaci.

• Syntaxi a sémantiku příkazů a přidružené informace pro výměnu dat.

• Prostředky pro komunikaci – prostředky pro uložení služeb (ukládání na vyměnitelná média, atd.), formát souborů a adresářovou strukturu.

• Informace potvrzující shodu se standardem, která musí být dodána s realizovaným zařízením od dodavatele.

DICOM standard nespecifikuje[18]:

• Nárok shody se standardem v provedení detailů vlastností každé součásti.

• Nárok na shodu se standardem všech vlastností a funkcí zrealizovaného systému integrovaném ve skupině zařízení.

• Shodu provedení se standardem pomocí testování nebo jinými ověřovacími procedurami.

Pro potřeby mé diplomové práce jsem se seznámil pouze s prostředky pro uložení služeb, zejména formátu souborů. Formát souborů DICOM umožňuje ukládat dva typy dat, podobně jako u běžné digitální fotografie. Jedná se o textová data, tzv. metadata, kde jsou uloženy informace o pacientovi, identifikační číslo pacienta (rodné číslo), poloha pacienta, dále také informace o snímacím zařízení, vzdálenosti snímků, číslo snímku, jeho rozlišení, atd. Druhým typem jsou obrazová data, která obsahují jeden či více snímků v jednom souboru. Jelikož v prostředí Matlab^® jsou již naprogramovány funkce pro načítání z DICOM souborů, jejich zápis a získávání metadata informací, nemusel jsem tento standard příliš podrobně studovat. Kompletní popis standardu DICOM je přiložen na CD (Příloha C.1).

Snímky, které jsem získal pro mou diplomovou práci z Krajské nemocnice Liberec, a.s. byly uloženy ve formátu DICOM. Každý snímek byl uložen v samostatném souboru, měl 12bitovou barevnou hloubku a jednalo se o šedotónové snímky s rozlišením 512×512 pixelů. Soubor se snímkem neměl příponu, obsahoval pouze název. V sadě snímků bylo od 100 do 550 řezů pacienta. Z důvodu ochrany osobních údajů byly informace o pacientech před předáním odstraněny.

3.3.1 Zobrazení DICOM snímků

Pro zobrazení snímků jsem použil program MxLiteView verze 1.24 od Philips Medical Systéme Inc., který byl přiložen na CD u získaných snímků. Tento program umožňuje načtení snímků, jejich prohlížení, zobrazení metadata informací, měření rozměrů objektů na snímku, export souborů do obrazového formátu BMP, atd. Hodnoty jasů snímků v tomto programu se pohybovaly od –1024 až po 3071, celkem tedy 4096 hodnot jasů. V prostředí Matlab^® jsem pracoval s hodnoty jasů od 0 do 4096, záporné hodnoty neexistují. Záporné hodnoty jasů v programu MxLiteView mají zřejmě souvislost s Hounsfieldovým číslem, jelikož jde o program pro účely medicíny.

Aby bylo možné CT snímek zobrazit na obrazovce počítače, musíme ho transformovat z 12bitové do 8bitové hloubky (256 jasů šedi). To provedeme vytvořením tzv. LUT tabulky (LookUp Table), pomocí které transformujeme hodnoty jasů jednotlivých pixelů. Výsledný obrázek má již 8bitovou hloubku. Převodní LUT tabulka má dva řádky. V prvním řádku je hodnota jasu pixelu v původním 12bitovém snímku a v druhém řádku je odpovídající hodnota jasu pixelu ve výstupním 8bitovém snímku.

Dochází tak ke ztrátě informace, ale pro zobrazení snímku je to dostačující.

Pro medicínské účely se používají různě převodní LUT tabulky. Například pro zobrazení plic, mozku, kostí, atd. Jako parametr převodu je zde zadána šířka a střed

okna. Tím jsou dány dvě hodnoty jasů, neboli prahy. Pixely mající hodnotu jasu nižší než první práh jsou černé a pixely mající hodnotu jasu větší než druhý práh budou na výsledném snímku bílé. Hodnoty jasů mezi prahy budou lineárně rozloženy do 0 až 255 jasů šedi. Pro zobrazení kostí je v programech pro medicínské účely nastavena šířka okna na 1800 hodnot jasů a střed okna na 600. jas. Odpovídající prahy jsou tedy –300 a 1500. Pro zobrazení plic je šířka okna 1600 hodnot jasů a střed okna –600. jas. Prahy jsou v tomto případě –1024 a 200. Dále existují parametry pro zobrazení páteře, mozku, tuku atd. Grafické zobrazení LUT tabulky pro zobrazení kostí a plic je zobrazeno na obrázku 3.2.

Obrázek 3.2: Grafické zobrazení LUT a) pro zobrazení kostí b) pro zobrazení plic v programu MxLiteView verze 1.24