VISUALIZACIÓN DE IMÁGENES MÉDICAS CON ezdicom. Estándar DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine)

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1 UNIVERSIDAD CATOLICA ANDRES BELLO ESCUELA DE INGENIERIA EN TELECOMUNICACIONES TOPICOS EN TELEMEDICINA TALLER DE INTRODUCCION A LA TELERADIOLOGIA VISUALIZACIÓN DE IMÁGENES MÉDICAS CON ezdicom Estándar en Telecomunicaciones Estándar DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) Programa de visualización de imágenes médicas: ezdicom Características Instalación Funciones Referencias electrónicas: Estándar DICOM ezdicom Visualización de Imágenes Médicas en dispositivos móviles icat Medical Software para iphone, ipod touch, ipad MRGE/251113

2 UNIVERSIDAD CATOLICA ANDRES BELLO ESCUELA DE INGENIERIA EN TELECOMUNICACIONES TOPICOS EN TELEMEDICINA TALLER DE INTRODUCCION A LA TELERADIOLOGIA VISUALIZACIÓN DE IMÁGENES MÉDICAS CON ezdicom ESTANDARES EN TELECOMUNICACIONES Los estándares según el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE, 2011) son documentos publicados que establecen especificaciones y procedimientos diseñados para asegurar la confiabilidad de los materiales, productos, métodos y/o servicios que las personas utilizan cada día. En redes de comunicaciones (Forouzan, 2007) los estándares son esenciales para: a) Crear y mantener un mercado abierto y competitivo entre los fabricantes de los equipos. b) Garantizar la interoperabilidad nacional e internacional de los datos, la tecnología y los procesos de telecomunicaciones. c) Proporcionar guías a los fabricantes, vendedores, agencias del gobierno y otros proveedores de servicios y así asegurar el tipo de interconectividad necesario en los mercados actuales y en las comunicaciones internacionales. Se entiende por Interoperabilidad la capacidad de conectar personas, datos, sistemas y aplicaciones entre sí con el fin de intercambiar información y optimizar su gestión (Microsoft, 2009). Los estándares relacionados con transmisión de datos se clasifican en dos categorías: a) Estándares de facto: son aquellos que no han sido aprobados por un cuerpo organizado, pero tienen una gran difusión y aceptación en el mercado. Generalmente son establecidos en un principio por los fabricantes, que buscan definir la funcionalidad de un producto o de una tecnología nueva. b) Estándares de jure (u oficial): son los que han sido aprobados por grupos u organizaciones oficiales tales como la ISO (International Organization for Standardization), ANSI (American National Standards Institute), entre otras. Como ejemplos de estándares (Martínez, 2011) se tiene el formato de las tarjetas de crédito, tarjetas telefónicas, formato de videos (VHS, Beta), tamaño de los CDs, características eléctricas, electrónicas y mecánicas de interfaces como el enchufe de los aparatos eléctricos, telefónicos, audio, (RCA Jack, RS-232C, 10Base-T, RJ-45, BNC), software (HTMLv2.0, UNIX V), servicios y procesos (ISO 9000), Industria (DICOM). ESTANDAR DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) DICOM es un estándar de la industria para la conexión y la comunicación entre dispositivos relacionados con imágenes médicas.

3 Antecedentes Con la introducción de la Tomografía Computarizada (Computed Tomography, CT) junto con otras modalidades de diagnóstico digital de imágenes en la década de los setenta del siglo pasado y el incremento del uso del computador en aplicaciones clínicas, el Colegio Americano de Radiología (American College of Radiology, ACR) y la Asociación Nacional de Manufactureros Eléctricos (National Electrical Manufacturers Association, NEMA) reconocieron la necesidad de un método estándar para transferir imágenes e información asociada entre dispositivos fabricados por distintas compañías (Estándar DICOM, 2010). Estos dispositivos producían una variedad de formatos de imagen digital. El ACR junto con NEMA formaron un Comité en 1983 para desarrollar un estándar con el fin de: a) Promover la comunicación de información sobre imágenes digitales de diferentes fabricantes. b) Facilitar el desarrollo y la expansión de los sistemas PACS (Picture Archiving and Communication Systems) que podían interconectarse con otros Sistemas de Información Hospitalaria (Hospital Information System, HIS). c) Permitir la creación de bases de datos de información sobre diagnósticos que puedan ser consultadas por una amplia variedad de equipos distribuidos geográficamente. Una primera versión del estándar se publicó en 1985, seguida por dos revisiones en 1986 y en enero de 1988; en ese mismo año, se publicó la segunda versión, ACR-NEMA Standards Publication No Incluía la versión 1, las revisiones y nuevo material que proporcionaba comandos para visualizar dispositivos, introducir un nuevo esquema jerárquico para identificar imágenes y agregar elementos de datos para incrementar las especificaciones cuando se describía una imagen. El estándar DICOM fue publicado por primera vez en 1993 como DICOM 3.0 por el comité DICOM (los fabricantes de equipos de diagnóstico: General Electric, Siemens, Phillips, Kodak, 3M, Agfa, Hitachi, etc, se unieron al ACR NEMA y formaron el comité) Esta versión agrupa un número de ampliaciones a la versión previa del estándar ACR-NEMA, con el fin de facilitar la interoperabilidad de equipos que procesan imágenes médicas. Este estándar ha sido desarrollado con énfasis en imágenes de diagnóstico médico, utilizado en radiología, cardiología y disciplinas relacionadas; sin embargo es aplicable a un amplio rango de información intercambiable en ambientes clínicos y otros de tipo médico. Un resumen de los acontecimientos previos a su aparición en el ambiente informático de la salud, se puede observar en la Tabla 1. (fuente: elaboración propia, 2011 y del Estándar DICOM, 2010). AÑO Década de los 70 ACONTECIMIENTO Introducción de la CT e incremento del uso de las computadoras en aplicaciones clínicas. ACR y NEMA reconocen la necesidad de un método estándar para transferir imágenes e información asociada ACR y NEMA forman un comité para desarrollar un estándar Se publica la primera versión del estándar Se hacen dos revisiones de la primera versión Se publica la segunda versión del estándar para transferir imágenes e información asociada ACR-NEMA Standars Publication Se publica por primera vez el estándar DICOM. Tabla 1. Resumen de los antecedentes al inicio del estándar DICOM.

4 Inicialmente se pensó su uso para imágenes médicas o para curvas sobrepuestas a las imágenes. Hoy día ha permitido incorporar (Organismo Andino de la Salud, 2006) otro tipo de información médica como son distintas formas de onda tales como las señales de electrocardiograma ECG y las señales de electroencefalograma ECG. Estas señales pueden ser transmitidas y almacenadas como se hace con las imágenes anatómicas. Por otro lado el estándar no contemplaba inicialmente la compresión de imágenes, pero actualmente se permite usar compresión JPEG Estructura DICOM esta estructurado por 16 partes pero no todas hay que implementarlas para cumplir con el estándar. Tampoco es necesario implementar la totalidad de cada parte. Cada fabricante expide un Certificado de Conformidad en el cual manifiesta cuáles partes del estándar ha implementado (Organismo Andino de la Salud, 2006). Alcance El estándar DICOM (DICOM@OFFIS, 2011) define: a) Estructuras de datos (formatos) para imágenes médicas y data relacionada. b) Servicios orientados a red, esto es: Transmisión de imágenes. Impresión de imágenes. Modalidad de integración de los Sistemas RIS-PACS (Radiology Information System, RIS) c) Formatos para almacenamiento e intercambio. d) Requerimientos para conformar dispositivos y programas. Imagen DICOM Una imagen DICOM (DICOM@OFFIS, 2011) consiste de un conjunto de elementos de datos que contienen una variedad de información (Figura 1): Información del paciente (nombre, sexo, edad, número de identificación). Información sobre la modalidad y procedimiento de obtención de la imagen (parámetros del dispositivo, calibración, dosis de la radiación, contraste). Información de la imagen (Resolución). Se llama modalidad a cada uno de los métodos (Chavarría, 2011) por medio de los cuales se obtienen las imágenes diagnósticas del paciente. Estos métodos dependen tanto del fenómeno físico en el que se basan (RX, Ultrasonido, Resonancia Magnética, Emisión de fotones), como del pre proceso utilizado (Tomografía Computarizada TC, Angiografía por Sustracción Digital ASD, digitalización de película) Para cada modalidad, DICOM (DICOM@OFFIS, 2011) define: i) de manera exacta los elementos de datos que son requeridos.

5 ii) de manera opcional, (puede ser omitido) o requerido bajo ciertas circunstancias (por ejemplo solo si el contraste medio fue utilizado). Esta flexibilidad, es al mismo tiempo, sin embargo, una debilidad, debido a que experiencias prácticas muestran que los objetos imagen están frecuentemente incompletos. En tales objetos, los campos requeridos están perdidos o contienen valores incorrectos. Estas fallas pueden producir problemas subsecuentes cuando se intercambian los datos. Figura 1: Concepto de imagen médica según el estándar DICOM VISUALIZACIÓN DE IMÁGENES MÉDICAS CON ezdicom Existen diversos programas o software para visualizar imágenes médicas, por ejemplo el ezdicom y el ImageJ que permiten además, otras operaciones, como salvar imágenes BMP o JPEG y realizar animaciones en tres dimensiones. ezdicom ezdicom es un programa que permite visualizar imágenes de Resonancia Magnética (MR), Tomografía Computarizada (CT) y de Ultrasonido (US). Este software puede correr con Windows y requiere de por lo menos 1MB de espacio para su instalación. Algunas de sus características son:

6 a) Puede leer imágenes desde formatos Analyze, DICOM, GE Genesis, Interfile, Siemens Magnetom, Siemens Somatom y NEMA. (ezdicom,2010). b) Guarda imágenes BMPs y JPEGs. c) Se pueden ver imágenes en tonos grisáceos o con otros tonos como el color observado cuando una herradura está caliente (hot iron o hot metal), un ejemplo se muestra en la Figura 2: Figura 2: Imagen ezdicom con tono hot metal. (Fuente: elaboración propia). Formatos de archivos de imágenes Al captar una imagen a través de una cámara digital o a través de cualquier otro dispositivo como un escáner o un equipo médico con captura de imágenes digitales se obtiene una imagen digital en dígitos binarios. Actualmente existen muchos formatos para guardar imágenes (DigitalFotored, 2011) como son: a) TIFF (Tagged Image File Format) b) RAW (Raw Image File) c) BMP (Bitmap Image File) d) EPS (Encapsulated Post Script) e) PSD (Photoshop Document)

7 f) PDF (Portable Document Format) g) JPEG (Joint Photographer Experts Group) h) GIF (Graphics Interchange Format) i) PNG (Portable Network Graphics) Los formatos de archivos digitales almacenan la información codificando toda la imagen, cada píxel de forma individual, esto ocasiona que el archivo pese mucho, tenga un gran tamaño, ocupando mucho espacio en MB (mega byte) de la PC (computadora personal) para que no se pierda ninguna clase de información. Existen dos alternativas para guardar imágenes digitales: 1. Se utiliza un formato que mantiene el archivo de la imagen en su estado virgen en el cual no se realiza ninguna clase de compresión y el archivo se mantiene en su máxima calidad igual que en el momento que se captó la imagen. 2. Se realiza una forma de compresión del archivo para reducir el tamaño del mismo, eliminar lo que carece de valor y una vez que se visualiza de nuevo la imagen, el proceso de compresión se invierte. Según Haykin (2008) hay dos formas de compresión de datos: La compresión sin pérdida: elimina la información redundante contenida en los datos de interés, Se dice que la compresión es sin pérdida debido a que es completamente reversible, porque es posible reconstruir en forma exacta los datos originales. La compresión con pérdida: implica la pérdida de información de una manera controlada, en consecuencia la compresión no es completamente reversible. Sin embargo este tipo de compresión es capaz de alcanzar una razón de compresión superior a la que se obtiene con los métodos sin perdida. La compresión con perdida suele ser el método mas utilizado. Es posible que su empleo reduzca de manera apreciable el tamaño de los archivos, sin alterar en forma significativa la calidad de percepción de una imagen o de una señal de audio. En Internet es una necesidad, sin embargo en la transmisión de imágenes medicas, la calidad de la imagen no debe degradarse en su reconstrucción. Aunque, según el Organismo Andino de Salud (2006), el estándar DICOM inicialmente no contemplaba la compresión de imágenes, pero actualmente se permite usar compresión JPEG 2000, aun cuando se considere al formato JPEG con perdida de calidad, como lo muestra la Tabla A4.1 FORMATOS SIN PERDIDA DE CALIDAD FORMATOS CON PERDIDA DE CALIDAD BMP (Bitmap Image File) PDF (Portable Document Format) EPS (Encapsulated Post Script) JPEG (Joint Photographer Experts Group) GIF (Graphics Interchange Format) PNG (Portable Network Graphics) PSD (Photoshop Document) RAW (Raw Image File) TIFF (Tagged Image File Format) Tabla A4.1 Formatos de archivos (Fuente: DigitalFotored, 2011)

8 El formato BMP fue desarrollado por Microsoft e IBM (International Business Machines Corporation) y es muy usado en la plataforma Windows. Un archivo BMP es un archivo de mapa de bits o BitMaP. Un mapa de bits es una matriz de bits que especifica el color de cada píxel de una matriz rectangular de pixeles. El numero de bits asignado a un píxel individual determina el numero de colores que se pueden asignar a dicho píxel El formato BMP permite obtener un mapa de bits independiente del dispositivo de visualización periférico por ello también se le conoce como formato independiente del dispositivo. Los archivos BMP no suelen comprimirse por lo que no son muy apropiados para su transferencia a través de Internet. El formato JPEG es un método de compresión de imágenes con perdida. El grado de compresión puede ser ajustado con una perdida poco perceptible en la calidad de la imagen. El termino JPEG es un acrónimo de Joint Photographer Experts Group quienes crearon el estándar, definido como RFC 1341 (Request For Comments 1341). JPEG 2000 es un estándar de compresión y codificación digital de imágenes, creado en el año 2000, por el mismo grupo que creo el JPEG, con el fin de sustituir el formato original creado en El JPEG 2000 se basa en la Transformada de Wavelet en lugar de la Transformada de Coseno discreta establecida para el estándar original. La extensión de los archivos en formato JPEG 2000 es.jp2 Puede trabajar con niveles de compresión mayores que los de JPEG sin llegar a los principales defectos del formato anterior con altas tasas de compresión, como son la generación de bloques uniformes y de aspectos borrosos. Instalación del Programa ezdicom El Programa ezdicom es distribuido como un archivo comprimido ZIP (Ver Figura A4.2). Figura A4.2. ezdicom como archivo ZIP. (Fuente: Elaboración propia). Al hacer click en OK aparece en la pantalla de la PC, la Figura A4.3.

9 Figura A4.3. Archivos ezdicom para ser extraídos. (Fuente: Elaboración propia). Se extraen los archivos de las carpetas, para su instalación haciendo doble click en Extraer en, el cual lo ubica en un sitio seleccionado por el usuario, como se muestra en la Figura A4.4. Figura A4.4. Programa ezdicom ubicado por el usuario (Fuente: Elaboración propia). Se hace un doble click sobre executables, desplegándose en la pantalla del computador, la Figura A4.5. Figura A4.5. Carpetas contenidas en la carpeta executables (Fuente: Elaboración propia). De nuevo, se hace doble click, pero esta vez en la carpeta Standalone, observándose la Figura A4.6. Finalmente doble click en el icono ezdicom, y en la pantalla de la PC, aparecerá la Figura A4.7., indicando que el Programa ezdicom ha sido exitosamente instalado por lo que se puede visualizar las imágenes médicas.

10 Figura A4.6. Icono ezdicom contenido en la carpeta StandAlone (Fuente: Elaboración propia). Figura A4.7.ezDICOM instalado, para visualizar imágenes médicas (Fuente: Elaboración propia).

11 Visualización de imágenes medicas Con el ezdicom, para visualizar una imagen se requiere seleccionar Open (abrir) del File (archivo) en el menú. En el caso del Taller se invoca a una Carpeta Taller Ejemplos de Imágenes ubicada en el Disco D. En la Figura A4.1 se muestra un ejemplo de imagen vista con ezdicom. Edit: Permite copiar imágenes. Image: View Image Information. : Se puede ubicar el tipo (Type), ajustar (Adjust), mostrar información, Zoom ampliándola (in), disminuyéndola (out) o en escala original (original scale). Study: Permite ver imagen previa o posterior a la imagen actual. Window: Tiene varias modalidades, entre ellas: Zoom for best fit (mejor tamaño) y Zoom a 100% Convert: Convierte imágenes médicas a extensiones.dcm y a otras (ver Figura A4.8). Help: Se encuentra documentación de ayuda e información sobre el programa. HDR: Muestra o esconde el encabezado. Hace lo mismo que View Image Information. Extensiones de archivos Figura A4.8.Funciones sugeridas por Convert (Fuente:Propia) Una extensión de archivo es el grupo de letras después de un punto, en el nombre de un archivo en particular. La extensión indica el formato o el tipo de archivo. Por ejemplo la extensión.dcm denota un archivo de imágenes DICOM. El sistema operativo Windows utiliza la extensión de un archivo para elegir que programa abrir cuando un usuario hace doble c;ick sobre un archivo determinado.

12 UNIVERSIDAD CATOLICA ANDRES BELLO ESCUELA DE INGENIERIA EN TELECOMUNICACIONES TOPICOS EN TELEMEDICINA TALLER DE INTRODUCCION A LA TELERADIOLOGIA Práctica # 2 VISUALIZACION DE IMÁGENES MEDICAS CON ezdicom Objetivos: 1. Instalar el programa ezdicom 2. Visualizar imágenes médicas con el programa ezdicom 3. Ubicar información de las imágenes médicas. 4. Convertir imágenes médicas a extensiones.dcm Procedimiento: a) Ubicar el programa ezdicom en el navegador MOZILLA o el de su preferencia. b) Con el uso de la página encontrada (ver referencia electrónica), instale el programa ezdicom en el disco D del terminal del laboratorio o en el disco de su preferencia si utiliza una laptop personal c) Corra el programa haciendo clic en el icono ezdicom. d) Visualice una imagen médica (del tipo sin extensión) de la carpeta Taller ejemplo de imágenes e) Convierta la imagen médica sin extensión a formato DICOM f) Visualice una imagen.bmp y luego.jpeg. Repita e) para ambas y anote lo observado g) Abra la pestaña Image de la barra y determine su función (para imágenes sin extensión y con extensión.bmp,.jpeg,.dcm). h) Elabore un informe de lo realizado en los puntos anteriores, destacando las características o funciones del programa ezdicom (para que sirve el programa ezdicom, sistema operativo que utilizó, tamaño del programa instalado, entre otras comprobadas en el laboratorio). Referencia electrónica: ezdicom MRGE/251113