ΠΡΟΤΥΠΟ ΌΙ€ΘΜ Κινικλής...

Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ

ΤΜΗΜΑΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ

ΠΡΟΤΥΠΟ ΌΙ€ΘΜΚινικλής Ευστράτιος

ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2014

ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Μαρδύρης Βασίλειος

Εκπονηθείσα πτυχιακή εργασία απαραίτητη για την κτήση του βασικού πτυχίου

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Το θέμα της πτυχιακής εργασίας έχει να κάνει με την ανάλυση του προτύπου DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) και πως αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην ιατρική πρακτική.

Στα πρώτα κεφάλαια η εργασία αφορά τον κλάδο της ιατρικής πληροφορικής, με ποιον τρόπο πραγματοποιείται το ιατρικό «φακέλωμα» με διάφορες ιατρικές απεικονίσεις, πως λειτουργούν και με ποια μέσα είναι εφικτό.

Επιπλέον αναφέρεται ο τρόπος με τον οποίο γίνεται η ανάλυση και η επεξεργασία της ιατρικής εικόνας με διάφορες τεχνικές-μεθόδους.

Στη συνέχεια θα γίνει εκτενής αναφορά στην ανάλυση του προτύπου DICOM, πως ξεκίνησε, ποια είναι η εφαρμογή και η λειτουργία του, τι μορφή έχει μια εικόνα DICOM, ποιες υπηρεσίες το στηρίζουν και ποια λογισμικά απεικόνισης το ακολουθούν.

Τέλος θα δοθεί η ανάλυση και ο σχεδιασμός της γραφικής διεπαφής χρήστη σε περιβάλλον MATLAB για την προβολή και επεξεργασία των ιατρικών εικόνων που βρίσκει εφαρμογή το πρότυπο πάνω στην ιατρική πληροφορική.

ΠΡΟΤΥΠΟ DICOM Σελίδα 2

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

ΠΕΡΙΛΗΨΗ........................................................................................................ 2ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ....................................................................... 3ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α ’ -ΛΙΣΤΑ ΣΧΗΜ ΑΤΩΝ......................................................5ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β ’-ΛΙΣΤΑ ΕΙΚΟΝΩΝ........................................................... 6

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1Ο : ΙΑΤΡΙΚΟΣ & ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΣ ΦΑΚΕΛΟΣ-ΙΑΤΡΙΚΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

1.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ....................................................................................................91.2 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΙΑΤΡΙΚΟΥ ΦΑΚΕΛΟΥ............................101.3 ΟΡΙΣΜΟΣ ΙΑΤΡΙΚΟΥ ΦΑΚΕΛΟΥ....................................................... 101.4 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΣ ΙΑΤΡΙΚΟΣ ΦΑΚΕΛΟΣ.......................................... 111.5 ΟΡΙΣΜΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΙΑΤΡΙΚΟΥ ΦΑΚΕΛΟΥ.................... 12

1.5.1 ΕΙΔΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΑΤΡΙΚΩΝ ΦΑΚΕΛΩΝ................... 131.6 Η ΙΑΤΡΙΚΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ................................. 131.7 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ.....................................16

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2Ο : ΙΑΤΡΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ2.1 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ.........................................................................182.2 ΟΡΙΣΜΟΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ............................................... 202.3 ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΜΕΣΑ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ..........22

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3Ο : ΙΑΤΡΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ

3.1 ΟΡΙΣΜΟΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΕΙΚΟΝΑΣ......................................................... 31

3.2 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣΕΙΚΟΝΑΣ........................ 31

3.2.1 ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΕΙΚΟΝΑΣ...........................................32

3.2.2 ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΤΗΣ ΕΙΚΟΝΑΣ......................................................... 33

3.2.3 ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΕΙΚΟΝΑΣ......................................................... 33

3.3 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ-ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΕΙΚΟΝΑΣ..................333.3.1 ΚΑΤΑΤΜΗΣΗ.................................................................................343.3.2 THRESHOLDING.......................................................................... 343.3.3 ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ.....................................................353.3.4 ΣΥΜΠΙΕΣΗ ΕΙΚΟΝΑΣ/ΒΙΝΤΕΟ................................................ 363.3.5 ΟΠΤΙΚΟΠΟΙΗΣΗ.......................................................................... 37

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4Ο : ΠΡΟΤΥΠΟ DICOM

4.1 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ........................................................................ 39

4.2 ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΡΟΤΥΠΟΥ DICOM........................................................41


4.3 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΠΡΟΤΥΠΟΥ....................................................................42

4.4 ΣΤΟΧΟΙ-ΣΚΟΠΟΙ ΤΟΥ ΠΡΟΤΥΠΟΥ................................................ 44

4.5 ΜΟΡΦΗ ΑΡΧΕΙΟΥ ΕΙΚΟΝΑΣ DICOM.............................................44

4.6 ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΠΡΟΤΥΠΟΥ.....................................................................45

4.6.1 ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ (ΑΣΘΕΝΩΝ-ΕΞΕΤΑΣΗΣ)........ 46

4.6.2 ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ ΚΑΙ ΕΚΤΥΠΩΣΗΣ.................46

4.6.3 ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΡΩΤΗΣΗΣ-ΑΝΑΚΤΗΣΗΣ..................................46

4.6.4 ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ....................................................47

4.6.5 ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΠΙΒΕΒΑΙΩΣΗΣ.....................................................47

4.6.6 ΛΙΣΤΕΣ ΕΡΓΑ ΣΙΑ Σ....................................................................... 48

4.6.6.1 ΛΙΣΤΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΥΣΚΕΥΩΝ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ.. .48

4.66.2 GENERAL PURPROSE WORKLIST........................... 49

4.6.7 ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΔΕΣΜΕΥΣΗΣ ( STORAGE COMMITMENT

SERVICE).......................................................................................49

4.6.8 MODALITY PERFORMED PROCEDURE STEP..................50

4.7 ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΠΡΟΤΥΠΟΥ...................................................................... 51

4.8 ΛΟΓΙΣΜΙΚΑ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ (DICOM-Viewers).............................52

4.8.1 GINKGO DICOM-Viewer............................................................. 52

4.8.2 MxLITE DICOM-Viewer................................................................54

4.8.3 AESKULAP DICOM-Viewer........................................................ 56

4.8.4 E-FILM Workstation........................................................................ 57

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5Ο : ΓΡΑΦΙΚΗ ΔΙΕΠΑΦΗ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ MATLAB

5.1 ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ MATLAB......................................................................... 61

5.2 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

MATLAB....................................................................................................61

5.3 ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΗ ΠΡΟΒΟΛΗ.................................................................73

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ......................................................................................79

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ........................................................................................... 81


ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α’-ΛΙΣΤΑ ΣΧΗΜΑΤΩΝ

Σχήμα 1: Η κατανομή των εφαρμογών πληροφορικής στα δημόσια νοσοκομεία. Σχήμα 2: Αλληλεπίδραση Ginkgo CADx με βχΐβηκίοηκ(πρόσθετα).


ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β’(1ο μέρος)-ΛΙΣΤΑ ΕΙΚΟΝΩΝ

Εικόνα 1 Η πρώτη ακτινογραφία που λήφθηκε από τον Βίλχελμ Ρέντγκεν. Φαίνεται το χέρι του Alfred von Kolliker.Εικόνα 2η Αξονικός τομογράφος εγκεφάλου (1974)Εικόνα 3η Εργαλεία Μαγνητικής τομογραφίαςΕικόνα 4η Μαγνητικός τομογράφοςΕικόνα 5η Ακτινογραφία σώματοςΕικόνα 6η Τομή εγκεφάλουΕικόνα 7η Απεικόνιση (CT) τομών εγκεφάλουΕικόνα 8η Τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET)Εικόνα 9η Φυσιολογικές τομές.Εικόνα 10η Τιμές νόσου Alzheimer.Εικόνα 1 1 Μηχάνημα εκπομπής φωτονίου (SPECT).Εικόνα 12η Ο οισοφάγοςΕικόνα 13η Το δωδεκαδάκτυλοΕικόνα 14η Μορφή αρχείου DICOMΕικόνα 15η Ginkgo CADxΕικόνα 16η MxLITE DICOM-ViewerΕικόνα 17η Λίστα εξέτασης του MxLite viewer.Εικόνα 18η Παράδειγμα DICOM header.Εικόνα 19η AESKULAP DICOM-Viewer.Εικόνα 20η Ρύθμιση αρχικής εικόνας(πλάγιες και οπίσθιες προβολές)Εικόνα 2 1 Απεικόνιση Simgramm.Εικόνα 22η 3D απεικόνιση με τη χρήση Simgramm.Εικόνα 23η Προβολή και επεξεργασία εικόνας μέσω γραφικής διεπαφής.Εικόνα 24η Παράθυρο αναζήτησης εικόνας.Εικόνα 25η Εξισορρόπηση ιστογράμματος (Equalize Histogramm).Εικόνα 26η Επεξεργασία φωτεινότητας/αντίθεσης(Intensity Adjustment).Εικόνα 27η Απόχρωση Bone.Εικόνα 28η Απόχρωση Cool.Εικόνα 29η Απόχρωση Hot.Εικόνα 30η Απόχρωση Hsv.Εικόνα 31η Απόχρωση Gray.Εικόνα 32η Απόχρωση Lines.Εικόνα 33η Απόχρωση Black&White.Εικόνα 34η Εμφάνιση τριών μεθόδων ανίχνευσης ακμών.Εικόνα 35η Επεξεργασμένη εικόνα μεθόδου Sobel.Εικόνα 36η Επεξεργασμένη εικόνα μεθόδου Canny.Εικόνα 37η Επεξεργασμένη εικόνα μεθόδου Prewitt.Εικόνα 38η Αποβολή θορύβου σε αξονική τομογραφία κοιλιακής χώρας.Εικόνα 39η Διαμόρφωση γραμμής και υπολογισμός του σημείου.Εικόνα 40η Επιλογή σημείου και μενού περικοπής.Εικόνα 41η Περικοπή εικόνας.Εικόνα 42η Επιστροφή στην αρχική εικόνα.Εικόνα 43η Επιλογή μορφής και αποθήκευση εικόνας.Εικόνα 44η Επιλογή για τρισδιάστατη απεικόνιση.Εικόνα 45η Μεταφορά στην τρισδιάστατη γραφική διεπιφάνεια.


ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β’(2ο μέρος)-ΛΙΣΤΑ ΕΙΚΟΝΩΝ

Εικόνα 46η Επιλογή αναζήτησης (Find directory).EiK0va 47η Προβολή επιλεγμένης εξέτασης.Εικόνα 48η Προβολή αριθμού σελίδων.Εικόνα 49η Μεγέθυνση εικόνας (Zoom).Εικόνα 50η Υπολογισμοί με την χρήση του «Measure».Εικόνα 51η Επιλογή για μεγέθυνση (Maximize).Εικόνα 52η Επιλογή για σμίκρυνση και επαναφορά εικόνας (Minimize). Εικόνα 53η Αλλαγές στην αντίθεση της εικόνας (Contrast).Εικόνα 54η Τελική επεξεργασμένη ιατρική εικόνα.


ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ΟΙΑΤΡΙΚΟΣ ΦΑΚΕΛΟΣ-ΙΑΤΡΙΚΗ

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

ΠΡΟΤΥΠΟ Ό^ΟΜ Σελίδα 8

1.1 Εισαγωγή

Η ραγδαία τεχνολογική εξέλιξη στον χώρο της πληροφορίας και επικοινωνίας βρίσκεται διάχυτη σχεδόν σε όλες τις διαστάσεις τις καθημερινής ζωής χτίζοντας μια παγκόσμια κοινωνία της πληροφορίας.

Ο σκοπός της τεχνολογίας και της επιστήμης είναι να βοηθήσουν τους ανθρώπους να κατανοήσουν την κοινωνία και την φύση και να τους υποστηρίζει στις συλλογικές κοινωνικές παρεμβάσεις στον κοινωνικό περίγυρο και στο φυσικό περιβάλλον.

Επίσης, μέλημα της κοινωνίας είναι να ωφεληθούν όλοι οι πολίτες από την κοινωνία των πληροφοριών όσον αφορά στο θέμα της υγείας και να τίθεται σε απευθείας σύνδεση η υγειονομική περίθαλψη με την βοήθεια της ηλεκτρονικής υγείας.

«Η γνώση για την ηλεκτρονική υγεία (eHealth literacy) ορίζεται ως η δυνατότητα του να ψάχνεις, να βρίσκεις, να κατανοείς και να εκτιμάς ιατρικές πληροφορίες από ηλεκτρονικές πηγές και να εφαρμόζεις αυτήν τη γνώση στην επίλυση ενός προβλήματος υγείας» (Norman and Skinner,2006).

Η διακίνηση της ιατρικής πληροφορίας των δημόσιων νοσοκομείων βρίσκεται σε σύγκρουση ανάμεσα στον ορθολογισμό της τεχνολογίας και την νοοτροπία του σώματος. Η πληροφορία αυτή βρίσκεται μέσα στον ηλεκτρονικό φάκελο ασθενούς ο οποίος αποτελεί την βάση της ιατρικής πληροφορίας με γνώμονα ενιαία σχήματα κωδικοποιήσεων όπου χαρακτηρίζονται από την ακρίβεια,αξιοπιστία,σταθερότητα και ευελιξία και υλοποιούνται κάτω από διεθνή πρότυπα.

■ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΕΣ

■ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ

■ ΑΚΤΙΝΟΔΙΑΓΝΩΣΤΙΚΕΣ

■ ΙΑΤΡΙΚΕΣ

Σχήμα 1Η κατανομή των εφαρμογών πληροφορικής στα δημόσια νοσοκομεία.


1.2 Ιστορική αναδρομή ιατρικού φακέλου.

Τον 5ο αιώνα π.Χ ξεκίνησε η ιστορία του ιατρικού φακέλου με πρωτεργάτη τον Ιπποκράτη ο οποίος κατέγραφε και διατηρούσε με χρονολογική σειρά και ακρίβεια την πορεία μιας ασθένειας. Αυτό το χρονολογικά ιατρικό ιστορικό ονομάζεται «time- oriented medical record».

Με την ακριβή καταγραφή της πορείας ενός ασθενούς μπορούσε να ανακαλύψει τις πιθανές αιτίες της ασθένειας δίνοντας αποτελεσματικές λύσεις. Με βάση αυτές τις καταγραφές μπορούσε πολύ εύκολα να υπολογισθεί η προγνωστική αξία των ευρημάτων κάτι το οποίο ήταν πολύ σημαντικό για τον Ιπποκράτη.

Η ανακούφιση των ασθενών από τον πόνο, ήταν και είναι, το σπουδαιότερο και σημαντικότερο έργο των ιατρών και των νοσοκόμων και για τον λόγο αυτό πρέπει να γνωρίζουν τα όριά τους αλλά και πόσο απέχουν από τις άσκοπες και χρονοβόρες παρεμβάσεις.Το όραμα αυτό του Ιπποκράτη σήμερα αποτελεί οδηγό για τον όρκο προτού ξεκινήσουν όλοι οι ιατροί να εξασκήσουν το λειτούργημά τους.

Πριν την πρόοδο της τεχνολογίαςκαι προτού ανακαλυφθούν τα πρώτα όργανα τα οποία επέκτειναν περαιτέρω το ιστορικό ενός ασθενούς,γύρω στον 18ο αιώνα π.Χ, οι ιατροί απλά άγγιζαν, έβλεπαν και άκουγαν προκειμένου να υποστηρίξουν τις παρατηρήσεις τους.Τα γραπτά και οι σημειώσεις τους αποτελούνταν από άναρχες σημειώσεις, αβάσιμες σκέψεις και θεραπευτικά πλάνα δίχως αξιόπιστα αποτελέσματα.

Στην περίπτωση που οι ασθενείς είχαν παραπάνω από μία ενοχλήσεις-ασθένειες,οι παραπάνω πρόχειρες τεχνικές δεν βοηθούσαν σημαντικά.

Το 1960 περίπου, ο Weed εισήγαγε το «problem oriented medical record», σύμφωνα με το οποίο σε κάθε ασθενή να αποδίδεται ένα ή περισσότερα προβλήματα-ασθένειες.Μ ε αυτόν τον τρόπο λοιπόν βελτίωσε την οργάνωση του ιστορικού των ασθενών σε σημαντικό βαθμό.Με την μέθοδο SOAP που σχηματίζεται από το Υποκείμενο (Subjective), Αντικείμενο (Objective), Αξιολόγηση (Assessment), και Θεραπεία (Plan), οι σημειώσεις του κάθε προβλήματος καταγράφονται ξεχωριστά.Η δομή SOAP βοηθά στην καλύτερη αναπαράσταση των δεδομένων του ιστορικού ενός ασθενούς με συνέπεια την αξιοποίηση τους από τον ιατρό βοηθώντας τον να κρίνει και να πάρει μία σωστή απόφαση.

1.3 Ορισμός ιατρικού φακέλου.

Είναι δύσκολο να δοθεί ένας ακριβής ορισμός για τον όρο «ιατρικός φάκελος», αυτό που είναι δε κατανοητό για όλους, είναι πως εμπεριέχει στοιχεία για την κατάσταση της πορείας ενός ασθενούς όπως αποτελέσματα εξετάσεων, παραπεμπτικά, ακτινογραφίες, καρδιογραφήματα, στοιχεία νοσηλείας κοκ. Κάπου εδώ αξίζει να αναρωτηθεί κανείς αν υπάρχει κάποιος αποτελεσματικός τρόπος για την καταγραφή των στοιχείων που προαναφέρθηκαν στον ιατρικό φάκελο. Προκύπτουν σημαντικά ζητήματα για την καταγραφή των στοιχείων στον ιατρικό φάκελο. Ίσως δεν θα έπρεπε να καταγράφονται πληροφορίες όπως οι πληρωμές ιατρικού ή παραϊατρικού προσωπικού, το ασφαλιστικό προφίλ του ασθενούς ή τα δημογραφικά στοιχεία του τρόπου ζωής του. Άραγε πόσο αναλυτική μπορεί να γίνει η καταγραφή των στοιχείων του ασθενούς μέσα στον φάκελο?


Ο ορισμός του περιεχομένου του ιατρικού φακέλου ίσως απαντήσει σε αυτά τα ζητήματα καθώς η διεθνής κοινότητα που έχει ασχοληθεί με το θέμα δεν έχει δώσει ξεκάθαρες απαντήσεις.

Έτσι λοιπόν ένας ιατρικός φάκελος εξυπηρετεί τους παρακάτω σκοπούς:

• Αποτελεί το μέσο επικοινωνίας του προσωπικού μέσα σε ένα νοσοκομείο δίνοντας απαραίτητα στοιχεία για έναν ασθενή όπως διαγνώσεις, καταγραφή πορείας της νόσου, οδηγίες θεραπείας κοκ.

• Ως σημείο αναφοράς καθώς είναι το πρώτο πράγμα που ανατρέχει κάποιος για να έχει μια αναλυτική εικόνα της ασθένειας ή του προβλήματος κατά την διάρκεια αντιμετώπισής του.

• Χαρακτηρίζεται ως «χώρος εργασίας» όπου γίνεται η καταγραφή ιδεών και εντυπώσεων για το πρόβλημα ενός ασθενούς, καθώς και για την πορεία αντιμετώπισής του.Ο ιατρικός φάκελος είναι ο χώρος που μπορεί να πληροφορηθεί κάποιος για την εξέλιξη ενός περιστατικού ως μια αφήγηση τρίτων. (Kay and Purves, 1996)

• Μετά την αντιμετώπιση ενός προβλήματος όλα τα στοιχεία της πορείας του ασθενούς καταγράφονται μέσα στον ιατρικό φάκελο και φυλάσσονται για μελλοντική χρήση όπως η υποψία ιατρικού λάθους ή για περαιτέρω έρευνα.

• Επίσης χρησιμοποιείται ως μέσο διασταύρωσης οικονομικών στοιχείων ενός ασθενούς για τις ασφαλιστικές εταιρίες όσον αφορά την κάλυψη των συγκεκριμένων εξετάσεων.

Όπως προαναφέρθηκε,ο ιατρικός φάκελος είναι χώρος αποθήκευσης όλων των στοιχείων που αφορά το ιατρικό ιστορικό ενός ασθενούς. Επίσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν βάση δεδομένων επιδημιολογικών ερευνών.

Ως εκ τούτου ένας ιατρικός φάκελος εξαρτάται από διάφορους ετερογενής παράγοντες όπως την νομοθεσία, την οικονομια και πολιτική μιας χώρας, ήθη και έθιμα μιας περιοχής, την τεχνολογική υποδομή που διαθέτει η εκάστοτε χώρα καθώς και το επίπεδο των εμπλεκομένων στον χώρο της υγείας.

Ολοκληρώνοντας, οι ιατρικοί φάκελοι ταξινομούνται ανάλογα με το περιεχόμενο, την δομή, τον σκοπό που έχουν(φαρμακευτικό,νοσηλευτικό,ακτινολογικό) και τα μέσα που χρησιμοποιούνται για την καταγραφή των στοιχείων (χειρόγραφα, μηχανογραφημένα κοκ).

1.4 Ηλεκτρονικός ιατρικός φάκελος.

Η ραγδαία εξέλιξη της τεχνολογίας και η εμφάνιση υπολογιστικών συστημάτων έφερε αλλαγές στον χώρο της ιατρικής. Με τη χρήση της μηχανογράφησης ήταν ικανό να καταγραφούν ιατρικά δεδομένα, αποτελέσματα εξετάσεων και μια πληθώρα πληροφορίας όπου εύκολα με αυτόν τον τρόπο θα εκμηδενιζόταν η πιθανότητα ανθρώπινου λάθους.Είναι φυσικό πως το εκάστοτε προσωπικό θα χρειαζόταν να εκπαιδευτεί στην νέες τεχνολογίες (Η/Υ, τερματικά) για την σωστή και αποτελεσματική διαχείριση της ηλεκτρονικής πληροφορίας.

Υπάρχουν πολλοί κλάδοι της ιατρικής όπου το προσωπικό χρησιμοποιεί σε καθημερινή βάση μηχανές, όπως τα εργαστήρια, στην περίπτωση όμως του ιατρικού φακέλου εμφανίζονται αρκετές δυσκολίες στην μηχανογράφηση:


> Κατά την εξέταση ενός ασθενή είναι εξαιρετικά δύσκολο να περιγραφούν και να καταγραφούν τα στοιχεία διότι δεν υπάρχει πρωτόκολλο.

> Στην περίπτωση μιας διάγνωσης η πιθανότητα ανθρώπινου λάθους δεν μπόρεσε τελικά να εξαλειφθεί,ούτε καν να μειωθεί από την εφαρμογή της μηχανογράφησης.

> Ήταν πολύ φυσικό το προσωπικό να αντιμετωπίζει τη νέα αυτή τεχνολογία με δέος και φόβο.

> Οι πρώτες διεπαφές είχαν «φτωχό» περιεχόμενο και καθιστούσαν αρκετά δύσκολη την μηχανογράφηση από τους ανθρώπους.

Με τα παραπάνω προβλήματα λοιπόν, στη σημερινή εποχή πολύ λίγοι φορείς στον ιατρικό κλάδο χρησιμοποιούν τον ηλεκτρονικό φάκελο ασθενούς και αυτό γιατί τα στοιχεία που συγκεντρώνονται δεν μπορούν να συνθέσουν την συνολική εικόνα ενός ασθενούς παρά μόνο ένα μικρό μέρος της.

Μία από τις πιο επιτυχημένες εφαρμογές στον ιατρικό χώρο, [The impact of the HELP computer system on the LDS Hospital paper medical record, G.J. Kuperman, R.M. Gardner] , κατάφερε να καταγράψει ηλεκτρονικά τα ιατρικά στοιχεία των ασθενών σε ποσοστό 25% του συνόλου ενώ τα υπόλοιπα στοιχεία αποτελούνταν από εγγραφα. Οι πληροφορίες βρίσκονται διαχυμένες όχι μόνο σε διαφορετικούς ιατρικούς οργανισμούς αλλά ακόμη και στον οργανισμό και αυτό γιατί χρησιμοποιεί διαφορετικά πληροφοριακά συστήματα.

1.5 Ορισμός ηλεκτρονικού ιατρικού φακέλου.

Σύμφωνα με το Institute o f Medicine (ΙοΜ - ΗΠΑ), υπάρχει ένας ακαδημαϊκός ορισμός για τον ηλεκτρονικό ιατρικό φάκελο με το όνομα CPR (Computer-based Patient Record) όπου αντικατοπτρίζει το όραμα για την διαχείριση της ιατρικής πληροφορίας.

Ένας ηλεκτρονικός ιατρικός φάκελος χαρακτηρίζεται από:

■ Την επίσκεψη του ασθενούς■ Την διάγνωση■ Την νοσηλεία (αποτελέσματα εργαστηριακών εξετάσεων,

συνταγογράφημα)■ Το ιστορικό■ Και τέλος,τα δημογραφικά στοιχεία του (Ονοματεπώνυμο, ΑΦΜ,

Ασφαλιστικό φορέα, ομάδα αίματος κοκ.).

Ο ηλεκτρονικός φάκελος ενός ασθενή πρέπει να είναι λειτουργικός και για να είναι εφικτό αυτό θα πρέπει οποιαδήποτε χρονική στιγμή να μπορούν να ανακτηθούν δεδομένα που αφορούν τον ασθενή είτε πρόκειται για Εθνικό δίκτυο ή υγειονομική περιφέρεια ή για μονάδα υγείας.


1.5.1 Είδη ηλεκτρονικών ιατρικών φακέλων.

Το Ινστιτούτο ιατρικών φακέλων (Medical Records Institute) ξεχώρισε τον ηλεκτρονικό φάκελο φροντίδας της υγείας (Helectronic Healthcare Record-EHCR) σε πέντε επίπεδα:

o Ο Αυτοματοποιημένος Ιατρικός Φάκελος (Automated Medical Record) το οποίο είναι ένα χειρόγραφο αρχείο, που περιλαμβάνονται και κάποια έγγραφα που έχουν παραχθεί από υπολογιστή.

o Ο Μηχανογραφημένος Ιατρικός Φάκελος (Computerized Medical Record - CMR) καθιστά τα στοιχεία του Αυτοματοποιημένου Ιατρικού Φακέλου ηλεκτρονικά διαθέσιμα.

o Ο Ηλεκτρονικός Ιατρικός Φάκελος (Electronic Medical Record-EMR) αναδομεί και βελτιστοποιεί τα έγγραφα των προηγούμενων επιπέδων, διασφαλίζοντας τη διαλειτουργικότητα όλων των συστημάτων τεκμηρίωσης.

o Ο Ηλεκτρονικός Φάκελος Ασθενούς (Electronic Patient Record-EPR) είναι ένας φάκελος βασισμένος στον ασθενή και περιέχει πληροφορίες από πολλούς οργανισμούς.

o Ο Ηλεκτρονικός Φάκελος Υγείας (Electronic Health Record -EHR) προσθέτει στον Ηλεκτρονικό Φάκελο Ασθενούς πληροφορίες σχετικά με την γενικότερη κατάσταση της υγείας του, οι οποίες δεν σχετίζονται κατ ‘ανάγκη με μια ασθένεια.

1.6 Η ιατρική πληροφορική στην Ελλάδα.

Τα ευρωπαϊκά πρότυπα για τα ιατρικά δεδομένα αποτελούν πρόκληση για τον υγειονομικό σύστημα της Ελλάδας. Η διασυνοριακή συνεργασία στον τομέα της υγείας σήμερα δεν φαίνεται να επαρκεί καθώς οι άνθρωποι θέτουν σε προτεραιότητα την υγεία τους ως αγαθό. Ο λαός αναζητά και απαιτεί από το κράτος καλύτερη αντιμετώπιση καθώς θεωρεί το καλό επίπεδο υγείας ως δεδομένο κάτι το οποίο είναι συνυφασμένο με την καλύτερη ανταπόκριση και αποτελεσματικότητα υπηρεσιών στη ζήτηση.

Το e-health στην Ελλάδα άρχισε να αναπτύσσεται μετά το 2000 και συγκεκριμένα με την βοήθεια του Γ ’ ΚΠΣ (Κοινοτικού Πλαισίου Στήριξης), όπου σε πρώτη φάση δημιουργήθηκαν βασικές υποδομές στις Μονάδες Υγείας (νοσοκομεία, κέντρα υγείας).Σε δεύτερη φάση,με σταδιακό ρυθμό, καθιερώθηκαν σύγχρονες ηλεκτρονικές υπηρεσίες. (Aποστολάκης,2010)

Τον Ιούνιο του 2006 ξεκίνησε η χαρτογράφηση των εφαρμογών e-health στη χώρα μας από το ΥΥΚΑ (Υπουργείο Υγείας και Κοινωνικής Αλληλεγγύης). Η χαρτογράφηση μεταξύ άλλων περιελάμβανε και τον επαναπροσανατολιςμό της Γενικής Στρατηγικής Ηλεκτρονικής Υγείας, προκειμένου να επιταχυνθεί η εθνική πρόοδος, να ενσωματωθούν νέες πολιτικές γραμμές και να συμπορευτεί με το Ευρωπαϊκό Σχέδιο Δράσης Ηλ. Υγείας.

Έτσι, προέκυψαν οι προτεραιότητες, η στρατηγική και τα σχέδια δράσης για τη χρονική περίοδο 2007-2013 και για τους στρατηγικούς τομείς ποιότητας και ασφάλειας των υπηρεσιών Ηλεκτρονικής Υγείας. Γ ι’ αυτό, οι σχεδιαςμοί του ΥΥΚΑ για την εφαρμογή του e-health στην Ελλάδα συνεχίζονται στην τρέχουσα


προγραμματική περίοδο (ΕΣΠΑ) και στηρίζονται σε ένα ολοκληρωμένο σχέδιο δράσης που εκπονήθηκε από το 2007 και περιλαμβάνει σειρά έργων και παρεμβάσεων καινοτομικής φύσεως.

Ο σχεδιασμός αυτός καλύπτει πέντε άξονες:

> Επέκταση και ολοκλήρωση υποδομών της προηγούμενης περιόδου (20002008).

> Υιοθέτηση και εφαρμογή ευρωπαϊκών προτύπων που σχετίζονται με τη δημιουργία Ηλεκτρονικού Φακέλου Ασθενούς εθνικής εμβέλειας, ηλεκτρονικού βιβλιαρίου υγείας, μητρώων διαχείρισης πληροφοριών υγείας (όπως αίμα, μεταμόσχευση, κοκ.).

> Σύγχρονες υπηρεσίες Τηλεματικής όπως Τηλεϊατρική και Τηλεφροντίδα.> Αναβάθμιση γνώσεων και δεξιοτήτων του συνόλου των εργαζόμενων

στο ΕΣΥ στα πληροφοριακά συστήματα υγείας.> Έλεγχο δαπανών υγείας

Οι παραπάνω δράσεις περιλαμβάνονται στο σχέδιο δράσης του ΥΥΚΑ για την «Ψηφιακή Σύγκλιση 2007-2013» στο οποίο εντάσσεται η Ελλάδα σήμερα. Πρέπει να επισημανθεί ότι ο κυριότερος στόχος αυτών των δράσεων είναι η δημιουργία του Εθνικού Πληροφοριακού Συστήματος Υγείας (ΝΗΙΣ), δηλαδή του εθνικού συστήματος που θα οργανώσει τα δεδομένα υγείας του κάθε πολίτη.

Μια άλλη δράση που κατάφερε να φέρει εις πέρας η Ελλάδα και να βελτιώσει της υπηρεσίες της Ιατρικής Πληροφορικής είναι το έργο «ΣΥΖΕΥΞΙΣ» που χρηματοδοτείται από το Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Κοινωνία της Πληροφορίας» και αποτελεί το πρώτο εγχείρημα παροχής ευρυζωνικών τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών μεγάλης έκτασης στην Ελλάδα.

Το έργο αυτό υλοποιεί το δίκτυο της δημόσιας διοίκησης που θα συνδέσει όλους τους φορείς του δημοσίου (νοσοκομεία, ταμεία κοινωνικής ασφάλισης, βιβλιοθήκες κλπ.), της δημόσιας διοίκησης και τοπικής αυτοδιοίκησης με ευρυζωνικά δίκτυα, για την εσωτερική τους επικοινωνία και για να μπορούν να προσφέρουν σε όλους τους πολίτες και τις επιχειρήσεις πρόσβαση, μέσω Διαδικτύου, σε όλες τις υπηρεσίες της δημόσιας διοίκησης, χωρίς ψηφιακούς αποκλειςμούς. Αποτελεί τυπικό έργο παροχής τηλεπικοινωνιακών και τηλεματικών υπηρεσιών μεγάλης έκτασης και κλίμακας, αφού καλύπτει το σύνολο της ελληνικής επικράτειας, με παρουσία σε περίπου 1.800 σημεία. Αναφέρεται σε φορείς του ελληνικού δημόσιου τομέα, οι ανάγκες των οποίων δεν περιορίζονται σε απλές τηλεφωνικές συνδέσεις, αλλά επεκτείνονται περιλαμβάνοντας προηγμένες υπηρεσίες φωνής, δεδομένων και εικόνας. (Γκόρτζης,2007)

Ο αριθμός τελικών πελατών (clients) είναι μεγάλος (περίπου 1.800) και καθένας από αυτούς συνδέεται στις υπηρεσίες του έργου μόνο με το κεντρικό του κτήριο. Οι φορείς είναι διεσπαρμένοι σε όλη την έκταση της χώρας. Το δίκτυο διανομής αριθμεί αθροιστικά περί τους 120-180 κόμβους διανομής / συγκέντρωσης (Points of Presence: PoPs) και κατά αναλογία 2-3 PoPs ανά νομό της χώρας.

Στο «ΣΥΖΕΥΞΙΣ» παρέχονται προηγμένες τηλεματικές υπηρεσίες και υπηρεσίες προστιθέμενης αξίας: προηγμένες υπηρεσίες τηλεφωνίας, τηλεομοιοτυπίας, κλήσεις προς/από σταθερά και κινητά τηλέφωνα, καθώς και τηλεφωνία εξωτερικού, πρόσβαση στο Διαδίκτυο με όλες τις παρελκόμενες υπηρεσίες, τηλεδιάσκεψη, τηλεκπαίδευση, υπηρεσίες απομακρυςμένης πρόσβασης (τηλεργασία), υπηρεσίες πιστοποίησης και ασφάλειας ηλεκτρονικών συναλλαγών (υποδομή δημοσίου κλειδιού) κ.λπ. Η παροχή ενιαίων τιμών για τις τηλεφωνικές κλήσεις εκτός «ΣΥΖΕΥΞΙΣ» (αστική-υπεραστική- κινητή-διεθνής) ακολουθεί τη διεθνή πρακτική, ενώ οι τηλεφωνικές κλήσεις εντός «ΣΥΖΕΥΞΙΣ» παρέχονται ατελώς. Το «ΣΥΖΕΥΞΙΣ» έχει σκοπό την παροχή


δικτυακών υπηρεσιών και όχι υποδομών, ενώ ακολουθεί τη λογική της παροχής των υπηρεσιών σε επίπεδο παρεχόμενης υπηρεσίας με προσυμφωνημένα ποιοτικά και ποσοτικά χαρακτηριστικά (Συμφωνία Επιπέδου Παρεχομένων Υπηρεσιών- Service Level Agreement). Παρ’ όλα αυτά, αντιφατική εικόνα παρουσιάζει η Ελλάδα όσον αφορά τη χρήση της υψηλής τεχνολογίας στον τομέα της περίθαλψης. Είναι ενδεικτικό ότι ενώ βρίσκεται στις κορυφαίες θέσεις μεταξύ των χωρών του Οργανιςμού Οικονομικής Συνεργασίας και Ανάπτυξης σε αριθμό αξονικών τομογράφων, την ίδια στιγμή βρίσκεται στις τελευταίες θέσεις της Ευρώπης σε ότι αφορά τη χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή από τους γιατρούς στο πλαίσιο της καλύτερης εξυπηρέτησης των ασθενών.

Η Ελλάδα κατέχει την προτελευταία ευρωπαϊκή θέση (πριν από την Πορτογαλία) σε χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή από τους γιατρούς. Ειδικότερα, το 52% των Ελλήνων γιατρών χρησιμοποιούν υπολογιστή στην παροχή των υπηρεσιών τους. Σύμφωνα, μάλιστα, με στοιχεία έρευνας του Παρατηρητηρίου για την ΚτΠ (Κοινωνία της Πληροφορίας), σε υψηλό επίπεδο κυμαίνεται η διείσδυση Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών (ΤΠΕ) στο χώρο της δημόσιας υγείας, παρουσιάζοντας ωστόσο χαμηλό επίπεδο χρήσης. Στην έρευνα διαπιστώθηκε ότι, παρόλο που η πλειονότητα του ανθρώπινου δυναμικού στο χώρο της υγείας (61%) έχει πρόσβαση σε ηλεκτρονικό υπολογιστή στην υπηρεσία που εργάζεται, μόνο το 34% των εργαζομένων τον χρησιμοποιούν στην εργασία τους, εκ των οποίων ελάχιστοι σε καθημερινή βάση. Σε ό,τι αφορά το διαδίκτυο, ο κυριότερος λόγος χρήσης του είναι η βελτίωση της γνώσης γύρω από το αντικείμενο εργασίας (μέσα από πρόσβαση σε ιστοσελίδες ιατρικών συλλόγων και εύρεση πληροφοριών από ιατρικά περιοδικά), η πληροφόρηση σχετικά με περαιτέρω κατάρτιση και η αναζήτηση πληροφοριών από ιατρικά περιοδικά σχετικά με φάρμακα και αντενδείξεις.

Όσον αφορά στις εφαρμογές οι οποίες αναφέρθηκαν ως κρίσιμες για την εργασία, αυτές περιλαμβάνουν τους Ηλεκτρονικούς Φακέλους Ασθενούς (79%), τις κάρτες υγείας (75%) και τα πληροφοριακά συστήματα υγείας (74%). Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι τη μεγαλύτερη αναγκαιότητα εγκατάστασης συστημάτων ηλεκτρονικών προμηθειών επισήμαναν κυρίως οι εργαζόμενοι στον τομέα της πληροφορικής και όχι τα διοικητικά ή ανώτατα διοικητικά στελέχη. Παρόλα αυτά, αξίζει να αναφερθεί ότι 82% των εργαζομένων θεωρούν ιδιαίτερα σημαντική την αύξηση χρήσης εξειδικευμένων λογιςμικών στον τομέα της υγείας, ενώ το 60% των εργαζομένων ανέφεραν ότι εξειδικευμένες εφαρμογές ΤΠΕ υγείας είναι σημαντικό να εφαρμοσθούν και να χρησιμοποιηθούν στις υπηρεσίες τους.

Αυτή τη στιγμή, στα μεγαλύτερα νοσοκομεία της χώρας αλλά και σε αρκετά από τα Κέντρα Υγείας, λειτουργούν για τους πολίτες και την καλύτερη εξυπηρέτησή τους οι εξής υπηρεσίες:

> Ηλεκτρονικός Ιατρικός Φάκελος> Εφαρμογές έξυπνων καρτών> Ηλεκτρονική συνταγογράφηση> Ηλεκτρονική αποπληρωμή υπηρεσιών υγείας> Ηλεκτρονικές προμήθειες> Υπηρεσίες Τηλεϊατρικής


1.7 Εφαρμογές ιατρικής πληροφορικής.

Τα πληροφοριακά συστήματα ενός νοσοκομείου (ΠΣΝ) αποτελούν εφαρμογή της ιατρικής πληροφορικής.Επιστημονικά πεδία που σχετίζονται με αυτή την εφαρμογή είναι η βιολογία,τα μαθηματικά,η στατιστική,τα οικονομικά,η ψυχολογία, η επιστήμη υπολογιστών κοκ. Τα συστήματα αυτά περιλαμβάνουν τον ηλεκτρονικό φάκελο ασθενή, μηχανήματα ελέγχου παρακολούθησης ασθενή, συστήματα απεικόνισης, συστήματα εργαστηρίων, καθώς και συστήματα υποστήριξης ιατρικών αποφάσεων που βοηθούν στη διάγνωση και τη διαχείριση ιατρικών ευρημάτων καθώς και στην επιλογή της θεραπείας ενός ασθενή.

Αναλυτικότερα ένα πληροφοριακό σύστημα νοσοκομείου αποτελείται από τα παρακάτω επίπεδα:

• Ένα βασικό πυρήνα διαχειριστικών εφαρμογών, π.χ. γραφείο κίνησης, εξωτερικά ιατρεία, φαρμακείο-ατομικό συνταγολόγιο, νοσήλια, λογιστήριο, διαχείριση υλικών κ.λπ. Όλα αυτά διαχειρίζονται από ένα σύστημα μέσω δικτυακής εφαρμογής, στο οποίο δημιουργείται ο Ιατρικός Φάκελος Ασθενή καθώς επίσης και οι εισαγωγές και εξαγωγές των ασθενών αλλά και τα ραντεβού στα εξωτερικά ιατρεία.• Εργαστηριακά συστήματα σε βασικά νοσοκομειακά εργαστήρια, π.χ. βιοχημικό, μικροβιολογικό, αιματολογικό όπως η εφαρμογη του LIS, κατά την οποία εξάγονται τα αποτελέςματα των εργαστηριακών εξετάσεων.• Σύστημα έκδοσης εντολών προς εργαστήρια, φαρμακείο, νοσήλια κ.λπ. στις κλινικές(θεωρείται η ελάχιστη αποδεκτή για ένα σύγχρονο νοσοκομείο). Οι κλινικές, έτσι, στέλνουν τα παραπεμπτικά για τους ασθενείς τους και έχουν τη δυνατότητα να παραλάβουν τα αποτελέςματα από αυτές.• Τεχνολογία bar code σε φάρμακα, εξετάσεις, αντιδραστήρια κ.λπ. Σε αυτό το επίπεδο, κάθε εξέταση καταγράφεται σε bar code κάνοντας ευκολότερη και ασφαλέστερη την αρχειοθέτηση των εξετάσεων.• Εντολές ιατρικής-νοσηλευτικής φροντίδας, ιστορικό ασθενή.• Επεξεργασία ιατρικής εικόνας, π.χ. οργάνωση ακτινολογικών εργαστηρίων, παροχή υπηρεσιών τηλεδιάγνωσης μέσω εικόνας κ.λπ. Οι ακτινολογικές εξετάσεις οργανώνονται ευκολότερα σε έναν server και οι γιατροί διευκολύνονται στην προσβασιμότητα σε αυτές. Αλλά και οι ασθενείς μπορούν να παραλάβουν τις εξετάσεις τους σε κάποιο αποθηκευτικό μέσο υπολογιστή (όπως CD) εξοικονομώντας χώρο.• Πρωτόκολλα κατευθυνόμενης περίθαλψης και υποστήριξη στη λήψη αποφάσεων.

Με την βοήθεια των παραπάνω υπηρεσιών, τα πληροφοριακά συστήματα βοηθούν στην αποτελεσματικότερη διαχείριση των πόρων και της ιατρικής πληροφορίας την μείωση λαθών και του λειτουργικού κόστους. Παρέχουν ποιοτικότερες υπηρεσίες σε όλους τους πολίτες, βελτιωμένες υπηρεσίες ιατρικής περίθαλψης καθώς και δυνατότητα μετακίνησης των ιατρικών στοιχείων τους με τη βοήθεια του ιατρικού φακέλου και τη χρήση των έξυπνων καρτών. Με αυτόν τον τρόπο υπάρχει γρήγορη πρόσβαση, βελτιωμένη ποιότητα ζωής και εξοικονόμηση χρόνου.(Κάβουρας,2005)


ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2Ο ΙΑΤΡΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ


2.1 Ιστορική αναδρομή

Προς το τέλος του 19ου αιώνα μια μεγάλη ανακάλυψη ήρθε να δώσει νέα διάσταση στην ιατρική επιστήμη και να συμβάλει οριστικά στη συμβίωσή της με τη φυσική. Στις 8 Νοεμβρίου 1895 ο Γερμανός Φυσικός Βίλχελμ Ρέντγκεν ανακάλυψε τις ακτίνες Χ, μια αόρατη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Προς έκπληξή του, οι ακτίνες Χ ήταν ικανές να διαπερνούν το ανθρώπινο σώμα και να παράγουν μια «φωτογραφία» από το εσωτερικό του, απεικονίζοντας με λεπτομέρεια τα κόκαλα, τις κοιλότητες και άλλες ανατομικές δομές.

Όσον αφορά την ακτινολογία, τα πρώτα πενήντα χρόνια, για την δημιουργία μιας ακτινογραφίας απαιτούνταν περίπου 11 λεπτά από τον χρόνο έκθεσης.Οι ακτίνες Χ εστίαζαν σε ένα μέρος του σώματος δημιουργώντας μια εικόνα σε ένα κομμάτι ταινίας μέσα σε μια ειδική κασέτα.

Στις μέρες μας οι ακτινογραφίες γίνονται μέσα σε κλάσματα δευτερολέπτου και απαιτείται μόλις το 2% από τις ακτίνες Χ.

Με την πρόοδο όμως της Ιατρικής και της Φυσικής, κυρίως τα τελευταία 30 χρόνια, ανακαλύφθηκαν και άλλες μέθοδοι απεικόνισης του σώματος όπως η υπερηχοτομογραφία και ο μαγνητικός συντονισμός οι οποίες, παρ’ όλο το ότι δεν χρησιμοποιούν ακτίνες Χ, συμπεριλαμβάνονται στην Ακτινολογία, η οποία πρέπει να ονομάζεται πλέον «Ιατρική Απεικόνιση» (Medical Imaging).

Παρακάτω απεικονίζεται η πρώτη ακτινογραφία του Βίλχελμ Ρέντγκεν.

Εικόνα 1 Η πρώτη ακτινογραφία που λήφθηκε από τον Βίλχελμ Ρέντγκεν. Φαίνεται το χέριτου Alfred von Kolliker.


Το 1906-1912 περίπου ανακαλύφθηκε μια πρωτοπόρος εφαρμογή η οποία βοηθούσε στην απεικόνιση των οργάνων και των αιμοφόρων αγγείων με μεγαλύτερη σαφήνεια. Η χρήση μιας σκιαγραφικής ουσίας (υγρά που αναφέρονται ως «χρωστική ουσία»)η οποία χορηγούνταν από το στόμα η των αγγείων με ένεση , επέτρεπε για πρώτη φορά στους γιατρούς να δούν το πεπτικό-γαστρεντερικό σύστημα χοληφόρων οδών, χοληδόχου κύστης καθώς και των αιμοφόρων αγγείων.

Το 1955 έκανε την εμφάνισή του ο ενισχυτής εικόνων ακτίνων Χ ο οποίος επέτρεπε την ανάκαμψη και την απεικόνιση της ακτινογραφίας με τη χρήση μιας οθόνης και μιας κάμερας. Έτσι το σύστημα φθορισμού (με καθρέπτη οπτικών συστημάτων) το οποίο είχε γίνει αρκετά περίπλοκο, αντικαταστάθηκε με τον ενισχυτή ακτίνων Χ που άνοιξε το δρόμο για μια νέα υπο-ειδικότητα γνωστή ως αγγειογραφία όπου επέτρεπε την απεικόνιση των αιμοφόρων αγγείων της καρδιάς.

Κατά τη διάρκεια του 2ου παγκοσμίου πολέμου,τη δεκαετία 1960, στη διαγνωστική απεικόνιση βοήθησαν τα πρώτα σόναρ. Μία μικρή συσκευή με το όνομα αισθητήριο, τοποθετούνταν επάνω στο δέρμα, κοντά στην περιοχή εξέτασης και παρήγαγε υψηλής συχνότητας ηχητικά κύματα τα οποία διείσδυαν στο σώμα και ανακλώνταν από τα όργανα στο εσωτερικό του.Το αισθητήριο με τη σειρά του ανίχνευε τα κύματα αυτά καθώς αναπηδούσε η ηχώ πίσω από τις εσωτερικές δομές και τα περιγράμματα των οργάνων. Στη συνέχεια, με τη χρήση Η/Υ και λογισμικών ανασυγκρότησης τα κύματα αυτά λαμβάνονταν από το μηχάνημα υπερήχων μετατρέποντάς τα σε ζωντανές εικόνες.

Το 1970 εφευρέθηκε από τον Godfrey Hounsfield ο πρώτος αξονικός τομογράφος όπου μετέτρεπε το αναλογικό σήμα σε ψηφιακό.Οι υπολογιστές χρησιμοποιούσαν έναν ακτινοσκοπικό ενισχυτή εικόνας ώστε με τη χρήση της ψηφιακής τεχνολογίας εξετάζονταν τα αιμοφόρα αγγεία της καρδιάς,εγκεφάλου,ποδιών,χεριών και των νεφρών.

Εικόνα 2η Αξονικός τομογράφος εγκεφάλου (1974)

Δύο χρόνια αργότερα,εν έτη 1972,ο Godfrey Hounsfield επινόησε την απεικόνιση CT με την χρήση ακτίνων Γ ’. Ένας ψηφιακός υπολογιστής και ένας ανιχνευτής τοποθετημένος σε ένα ειδικό περιστρεφόμενο πλαίσιο δημιουργούσε συγχρονισμένες εικόνων αντικειμένων με εξαιρετική λεπτομέρεια.Η διαδικασία της πρώτης αξονικής τομογραφίας ήταν απίστευτα χρονοβόρα καθώς χρειάζονταν ώρες για την άντληση ενός κομματιού δεδομένων και περίπου ένα 24ωρο για την συγκρότηση αυτών σε μια ενιαία εικόνα.Στη σημερινή εποχή η όλη διαδικασία άντλησης δεδομένων και συγκρότησης αυτών σε μια ενιαία εικόνα διαρκεί κάτι λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο.

Τα επόμενα χρόνια όλα τα συμβατικά συστήματα με ακτίνες Χ αναβαθμίστηκαν σε όλες τις ψηφιακές τεχνολογίες.Οι κασέτες φιλμ και τα συστήματα οθονών αντικαταστάθηκαν από ψηφιακούς ανιχνευτές ακτίνων Χ. Δυστυχώς αυτή η


τεχνολογία είναι διαθέσιμη μόνο σε λίγες περιοχές στον κόσμο και βρίσκεται ακόμα σε εξέλιξη.Στις μέρες μας η πλειονότητα χρησιμοποιεί την τεχνολογία της πλάκας φωσφόρου,όπου «παγιδεύει» την ενέργεια των ακτίνων Χ και απαιτεί επεξεργασία για την απελευθέρωση της αποθηκευμένης πληροφορίας ώστε να μπορέσει στη συνέχεια να την μετατρέψει σε ψηφιακή εικόνα.

2.2 Ορισμός ιατρικής απεικόνισης

Ιατρική απεικόνιση ονομάζεται η διαδικασία αναπαραγωγής της εικόνας του σώματος (όργανα,αγγεία κοκ) με σκοπό τη διάγνωση και τον σχεδιασμό για τη σωστή λήψη απόφασης θεραπευτικής αγωγής.Κάθε μέθοδος ιατρικής απεικόνισης πρέπει να γίνεται γρήγορα ώστε ο οργανισμός να επιβαρύνεται όσο το δυνατόν λιγότερο.

Όπως προαναφέρθηκε,η ιατρική απεικόνιση χρησιμοποιείται για την δημιουργία εικόνας του σώματος ή των οργάνων του.Η τεχνολογία αυτή ως μέρος της βιολογικής απεικόνισης χρησιμοποιείται στην ακτινολογία,στην ενδοσκόπηση, στην μικροσκόπηση, στην ιατρική φωτογραφία και στις ραδιολογικές επιστήμες.Ως μορφές ιατρικής απεικόνισης,αν και δεν έχουν σχεδιαστεί για την παραγωγή εικόνων, θεωρούνται το ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (EEG) και η μαγνητοεγκεφαλογραφία (MEG) όπου μπορούν εξίσου να παράγουν δεδομένα.

Οι ιατρικές εξετάσεις απεικόνισεις αποκομίζουν δεδομένα όπως εικόνες και πληροφορίες για την μελέτη ανατομικών και λειτουργικών δομών για ερευνητικούς σκοπούς σε παθολογικά θέματα.

Τα πλεονεκτήματά της είναι:

• Οπτική ανάλυση και έγκυρη διάγνωση• Ανάπτυξη βάσης γνώσεων για την μελέτη εξέλιξης της ασθένειας• Άμεση επίδραση στην υγειονομική περίθαλψη• Πρόγνωση της πορείας της ασθενείας

Επιστημονικά η ιατρική απεικόνιση παρέχει ευρεία κάλυψη σε επιστήμες όπως η φυσική,ιατρική,η μηχανική και η βιολογία.Η πηγή ενέργειας που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία εικόνας αποτελείται από το ορατό φάσμα,το φάσμα ακτινών Χ, τον ήχο, τις υπέρυθρες κοκ.Η απεικόνιση προκύπτει μέσα από διαφορετικές διαδικασίες με την βοήθεια των φασματικών πηγών ενέργειας για τη δημιουργία εικόνων σε διαφορετικά μέρη του σώματος.Οι διαδικασίες και τα πρωτόκολλα για τις ιατρικές εξετάσεις απεικόνισης, για να μπορούν να αναπτυχθούν με τα κατάλληλα όργανα, απαιτούν την εμπειρογνωσία της πληροφορικής, της ιατρικής, της χημείας, των μαθηματικών, της φυσικής και της βιολογίας. Η ανάπτυξη ενός ειδικού συστήματος απεικόνισης ξεκινά με τη φυσιολογική κατανόηση των μεσαίων βιολογικών σημάτων και τη σχέση τους με τα συγκεκριμένα στοιχεία που πρέπει να λαμβάνονται μέσω απεικόνισης. Μόλις μια τέτοια σχέση είναι αποφασιςμένη, μια μέθοδος για την απόκτηση των στοχευόμενων πληροφοριών χρησιμοποιεί μια ειδική διαδικασία μετατροπής της ενέργειας, γνωστή ως φυσική της απεικόνισης. Μόλις μία μέθοδος για την απεικόνιση είναι εγκατεστημένη, κατάλληλα όργανα με την ενέργεια πηγής-ών, ανιχνευτές και τα δεδομένα των συστημάτων απόκτησης είναι σχεδιαςμένα και ολοκληρωμένα να οικοδομήσουν φυσικά ένα σύστημα απεικόνισης για την απεικόνιση των ασθενών ώστε να λαμβάνουν πληροφορίες στο πλαίσιο μιας παθολογικής έρευνας. Για παράδειγμα, για την απόκτηση ανατομικών πληροφοριών σχετικά με τα εσωτερικά όργανα του σώματος, χρησιμοποιούνται ακτίνες Χ. Οι ακτίνες Χ, ενώ μεταδίδονται


μέσα από το σώμα, περνούν από εξασθένηση με βάση την πυκνότητα των εσωτερικών δομών. Έτσι, η εξασθένηση της ενέργειας με ακτίνες Χ φέρει τις πληροφορίες στο στόχο τους σχετικά με την πυκνότητα των εσωτερικών δομών που στη συνέχεια εμφανίζεται ως δύο διαστάσεων (στην περίπτωση της ακτινογραφίας ή μαστογραφίας) ή πολυδιάστατη (3D σε περίπτωση αξονικής τομογραφίας (CT), 4D σε περίπτωση cine-CT της εικόνας). Αυτή η πληροφορία (εικόνα) μπορεί να ερμηνευθεί άμεσα από έναν ακτινολόγο ή υφίσταται περαιτέρω επεξεργασία από ηλεκτρονικό υπολογιστή για την επεξεργασία εικόνας και της ανάλυσης για την καλύτερη ερμηνεία.

Η ιατρική διάγνωση είναι ο βασικός σκοπός που γίνεται χρήση αυτών των εικόνων. Αυτή η χρήση περιλαμβάνει εικόνες που παράγονται από ορατό φως, όπως στην Οφθαλμολογία για παράδειγμα,για την εκτέλεση της φωτογραφίας του αμφιβληστροειδή. Στη Δερματολογία για να δουν τις αλλοιώσεις του δέρματος και στην Παθολογία για την παρακολούθηση μακροσκοπικού δείγματος και για μικροσκοπία ορατού φωτός. Το φάςμα ορατού φωτός ευθύνεται επίσης για την παραγωγή εικόνων που βλέπονται ενδοσκοπικά, αποδίδονται συνήθως ως εικόνες βίντεο ή ακολουθίες. Η ηχητική ενέργεια σε μορφή αντηχήσεων από εσωτερικές δομές χρησιμοποιείται για να δημιουργήσει εικόνες σε υπέρηχο, μια διαδικασία που χρησιμοποιείται κυρίως σε καρδιακές, κοιλιακές, πυελικές, στήθους και γυναικολογικές απεικονίσεις,όπως επίσης και σε απεικονίσεις μικρών τμημάτων όπως ο θυρεοειδής και οι όρχεις. Επίσης οι μετατοπίσεις Doppler ηχητικής συχνότητας χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση της ροής του αίματος σε πολλά όργανα και σε μεγάλα αγγεία. Η ενέργεια ακτίνων Χ παράγει ραδιογραφικές και υπολογιστικής τομογραφίας (CT) εικόνες των περισσότερων τμημάτων του σώματος. Η διαφορική απορρόφηση των ακτίνων Χ από διάφορους ιστούς παράγει τις διάφορες πυκνότητες που επιτρέπουν στις εικόνες να χαρακτηρίσουν φυσιολογικές και μη φυσιολογικές δομές. Οι εκπομπές ισοτόπων από ραδιενεργά σωματίδια χρησιμοποιούνται για να παράγουν πυρηνικές ιατρικές εικόνες, που προέρχονται από διαφορικές συγκεντρώσεις ραδιενεργά σημαςμένων μορίων σε διάφορους ιστούς. Η απεικόνιση μαγνητικού συντονιςμού (MRI) αναπαριστά ενεργειακές διακυμάνσεις κάποιων ατομικών πυρηνών, κυρίως του υδρογόνου, όταν αυτοί ευθυγραμμίζονται σε ένα μαγνητικό πεδίο και στη συνέχεια διαπερνώνται από ένα παλμό ορθογωνικής ραδιοσυχνότητας.

Επίσης η απεικόνιση συχνά χρησιμοποιείται για να αξιολογήσει την κατάσταση της υγείας του ασθενή όσον αφορά στην εξέλιξη μιας ασθένειας (όπως ο καθοριςμός σταδίου ενός όγκου), αντίδραση σε θεραπεία, και εκτίμηση της πρόγνωσης. Μπορεί να αναλύθεί η καρδιακή κατάσταση από τον υπερηχογραφικό καθοριςμό του μεγέθους και της κίνησης της καρδιάς. Παρομοίως, μπορούν να χρησιμοποιήθούν υπέρηχοι για την εκτίμηση του μεγέθους και της ανάπτυξης ενός εμβρύου. Η υπολογιστική τομογραφία χρησιμοποιείται συχνά για να καθορίσει προσεγγίσεις με χειρουργική ή με θεραπεία ακτινοβολίας. Για χειρουργικό σχεδιαςμό, τρισδιάστατοι όγκοι από CT ή MRI δεδομένα μπορούν να κατασκευαστούν και να παρουσιαστούν για παρατήρηση από διαφορετικές προοπτικές για τον καθοριςμό της πιο κατάλληλης χειρουργικής προσέγγισης.

Επίσης η ιατρική απεικόνιση χρησιμοποιείται στην Τηλεϊατρική όπου οι γιατροί βλέπουν εικόνες και ταυτόχρονα αναφορές κειμένου και ερμηνειών για την σωστή λήψη μιας απόφασης.Αποτελεί βασικό συμπλήρωμα στην επικοινωνία μεταξύ τους με την χρήση κατάλληλων ηλεκτρονικών ιατρικών πολυμέσων.

Επιπροσθέτως η απεικόνιση χρησιμοποιείται για την εκπαίδευση των νέων γιατρών. Μία βιβλιοθήκη με τεράστιο όγκο δεδομένων (εικόνες, περιστατικά, χάρτες, τρισδιάστατα μοντέλα και άλλες πηγές) παρέχονται για την εκπαιδευτική υποστήριξη. Τέλος οι καταστάσεις προσομοίωσης και η χρήση εικόνων και βίντεο βοηθούν


αποτελεσματικά στην ιατρική εκπαίδευση.(Νικήτα,Κ)

2.3 Υπολογιστικά μέσα και τεχνικές απεικόνισης.

Η ιατρική απεικόνιση εξάγει πληροφορίες για την ανατομία του ανθρώπινου σώματος,των δομών και των οργάνων του με την χρήση διάφορων τεχνικών μέσων. Παρακάτω αναφέρονται και αναλύονται μερικά από αυτά τα μέσα:

> Τομογραφία υπερήχων (US)> Μαγνητική τομογραφία (MRI)> Ακτινογραφία Χ-ray> Υπολογιστική αξονική τομογραφία (CT)> Τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίου (PET)> Τομογραφία εκπομπής φωτονίου (SPECT)> Ενδοσκοπικά συστήματα> Συστή ματα πυρηνική ς ιατρική ς

Τομογραφία υπερήχων (ϋ8):

Οι υπέρηχοι (μορφές ήχων υψηλής συχνότητας) σε συνδυασμό με την μηχανική ενέργεια μπορούν να δημιουργήσουν εικόνες της ανατομίας ενός εξεταζόμενου.Με τη χρήση ενός μετατροπέα ενέργειας παράγονται υπέρηχοι στέλνοντας παλμούς βραχείας διάρκειας μέσα στο ανθρώπινο σώμα, όπου ένα μέρος των κυμάτων αυτών θα ανακλασθεί σε κάθε διαχωριστική επιφάνεια που θα συναντήσει. Στη συνέχεια τα ανακλώμενα αυτά κύματα επιστρέφουν, συλλαμβάνονται και αποθηκεύονται στον μετατροπέα παρουσιάζοντας τα δεδομένα σε έναν υπολογιστή,το γνωστό σε όλους υπερηχογράφημα.Τα πλεονεκτήματά της:

• Δεν προκαλεί παρενέργειες• Δεν προκαλεί φαινόμενα ιονισμού• Η διαδικασία σάρωση γίνεται άνετα και γρήγορα για τον ασθενή• Παρέχει μια δυναμική σάρωση των οργάνων-ιστών του σώματος• Εύκολη στη χρήση και τη μεταφορά• Σχετικά χαμηλό κόστος.

Με την χρήση υπερήχων λειτουργούν και άλλα μέσα απεικόνισης όπως για παράδειγμα τα ενδοσκοπικά συστήματα τα οποία θα αναλυθούν παρακάτω.

Μαγνητική τομογραφία (MRI):

Είναι μία απεικονιστική μέθοδος με μαγνητικό συντονισμό η οποία δεν χρησιμοποιεί ιοντίζουσες ακτινοβολίες.Διαθέτει πυρήνες μαγνητικής ροπής όπου με μία στροφορμή (spin) τους καθιστά μικροσκοπικούς ανιχνεύσιμους μαγνήτες.


Εικόνα 3η Εργαλεία Μαγνητικής τομογραφίας

Ο εξεταζόμενος τοποθετείται στο εξεταστικό τραπέζι όπου πάνω του εφαρμόζεται ένας RF παλμός στη συχνότητα L a rm o r^ ^ συνέχεια πραγματοποιείται απορρόφηση ενέργειας από τα πρωτόνια και μεταπήδησής τους σε υψηλότερες ενεργειακές στάθμες.Ύστερα γίνεται επαναφορά των πρωτονίων στην αρχική ενεργειακή τους στάθμη μετά την παύση του πεδίου με χρονική καθυστέρηση.Μετά γίνεται η επαγωγή ηλεκτρομαγνητικού σήματος στη συχνότητα Larmor(Σήμα F I D ^ εικόνα που δημιουργείται από το σήμα αυτό εξαρτάται από την πυκνότητα των πρωτονίων.Τα λαμβανόμενα σήματα αναλύονται μέσω μετασχηματισμών Fourier προκειμένου να ανακατασκευαστούν οι τομές.


Ακτινογραφία Χ-Ray:

Είναι μία απεικονιστική μέθοδος του συστήματος των οργάνων της περιοχής εξέτασης που δημιουργείται με την έκθεση σε μια ελεγχόμενη πηγή παραγωγής ακτίνων Χ.

Εικόνα 5η Ακτινογραφία σώματος

C: Κλείδα L: Πνεύμονες H: Καρδιά V : Σπόνδυλοι

Υπολογιστική αξονική τομογραφία (€Γ):

Σε αυτή την μέθοδο ανακατασκευάζεται η εσωτερική μορφολογία των διαφόρων οργάνων του σώματος με τη σύνθεση πολλαπλών προβολών εγκάρσιων τομών του συγκεκριμένου οργάνου.

Εικόνα 6η Τομή εγκεφάλου


Λειτουργεί ως εξής:

❖ Εκπέμπει ακτίνες Χ από την πηγή η οποία κινείται εγκάρσια γύρω από τον ασθενή.

❖ Ανιχνεύει την διαδιδόμενη ενέργεια από το σώμα μέσω συστοιχίας ανιχνευτών.

❖ Τέλος συλλέγει και ψηφιοποιεί τα δεδομένα από τους ανιχνευτές μέσω κατάλληλων αλγορίθμων. (Νικήτα,Κ)

Εικόνα 7η Απεικόνιση (CT) τομών εγκεφάλου

Τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίου (PET):

Η Τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίου (PET) αποτελεί τεχνική της Πυρηνικής ιατρικής η οποία θα αναλυθεί παρακάτω. Παρέχει διαγνωστική και λειτουργική πληροφορία (δυναμικές μελέτες) καθώς και διάγνωση παθολογικών καταστάσεων.

Χορηγείται ένα ραδιοφάρμακο το οποίο συγκεντρώνεται επιλεκτικά στην περιοχή ενδιαφέροντος όπου διασπάται και εκπέμπει ποζιτρόνια.Στη συνέχεια παρατηρείται αλληλεπίδραση ποζιτρονίων με ηλεκτρονίων (φαινόμενο εξαΰλωσης) και δημιουργούνται ακτίνες γ’ με ενέργεια 511 KeV. Ειδικοί ανιχνευτές ανιχνεύουν την ακτινοβολία γ' που παράγεται και δημιουργούνται οι τομογραφικές εικόνες.


Annihilation

CoincidenceProcessing Unit

ΨSinogram/Listmode Data

* »=* I

i1 ■!

linage Reconstruction

Εικόνα 8η Τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET)

Η συγκεκριμένη μέθοδος εφαρμόζεται στην Ογκολογία, Νευρολογία και Καρδιολογία.Στην Ογκολογία εκτιμά ποσοτικά την αιμάτωση, τον μεταβολισμό του όγκου και τον

κυτταρικών παραγόντων. Χρησιμεύει για την διάγνωση των νεοπλασμάτων, ανιχνεύει την κατάσταση του όγκου σε μετεγχειρητικό στάδιο και αξιολογεί την θεραπευτική αγωγή.

Στην Νευρολογία χρησιμεύει και την κατανόηση του τρόπου ανάρρωσης του νευρικού συστήματος μετά από παθολογικές καταστάσεις (τραύματα, εγκεφαλικά επεισόδια κλπ).Μελετά διάφορες ασθένειες του νευρικού συστήματος ( Parkinson, νόσο Alzheimer, σχιζοφρένεια, επιληψία κλπ),προσδιορίζει τον τρόπο δράσης των φαρμάκων και αξιολογεί την λειτουργική οργάνωση του εγκεφάλου.


Εικόνα 9η Φυσιολογικές τομές. Εικόνα 10η Τιμές νόσου Alzheimer.

Βρίσκει εφαρμογή στην Καρδιολογία και συγκεκριμένα στις μη επεμβατικές διαγνώσεις στεφανιαίας νόσου, στις ισχαιμικές αλλοιώσεις ή νέκρωση του μυοκαρδίου και εκτιμά την λειτουργία της αριστερής κοιλίας.

Τομογραφία εκπομπής φωτονίου (SPECT):

Η λειτουργία SPECT κάνει χρήση ενός ραδιοφαρμάκου ακριβώς όπως και στη λειτουργία PEC. Εδώ το φάρμακο συγκεντρώνεται σε ιστούς/όργανα ανάλογα με τις βιοκινητικές ιδιότητες και την παθοφυσιολογία του ασθενούς.Εκπέμπει ακτίνες γ’ (χαμηλής ενέργειας) οι οποίες καταγράφονται από ανιχνευτικές διατάξεις σε διάφορες γωνίες γύρω από τον ασθενή.Έτσι με την χρήση κατάλληλων αλγορίθμων ανακατασκευής δημιουργούνται οι τομογραφικές εικόνες SPECT. Γενικά κατέχουν κακή διακριτική ικανότητα και χαμηλό λόγο σήματος ως προς τον θόρυβο λόγο του περιορισμού της δόσης ραδιοφαρμάκου και του περιορισμού της χρονικής διάρκειας απεικόνισης. (Νικήτα,Κ)

Εικόνα 1 1 Μηχάνημα εκπομπής φωτονίου (SPECT).


Σε αυτά τα συστήματα γίνεται η χρήση ιατρικών συσκευών (ενδοσκόπια) που επιτρέπει στον ειδικό να επισκοπεί κοίλες περιοχές του σώματος και να επιτελεί επεμβάσεις χωρίς προηγούμενη χειρουργική διάνοιξη.

Μέσω μιας δέσμης οπτικών ινών μεταφέρεται το είδωλο της επισκοπούμενης περιοχής.Κάθε οπτική ίνα μεταφέρει ένα εικονοστοιχείο (pixel) της εικόνας όπου με μια κάμερα και μια οθόνη μόνιτορ απεικονίζεται η συνολική εικόνα.Στην ηλεκτρονική ενδοσκόπηση τα πράγματα λειτουργούν διαφορετικά.Οι δέσμες οπτικών ινών αντικαθίστανται από ένα μικρό ηλεκτρονικό αισθητήρα (CCD-τσιπ) ο οποίος μετατρέπει την εικόνα σε ηλεκτρονικούς παλμούς, στη συνέχεια μεταφέρεται σε έναν επεξεργαστή για περαιτέρω ανάλυση και αργότερα παρουσιάζεται στην οθόνη.

Παρέχει πλεονεκτήματα όπως:

o Εύκολος χειρισμός, εργονομία. o Μεγάλη φωτεινότητα. o Υψηλή διακριτική ικανότητα. o Ιδιαίτερες εκπαιδευτικές δυνατότητες. o Μεγάλη διάρκεια ζωής.

Ενδοσκοπικά συστήματα:

Εικόνα 12η Ο οισοφάγος Εικόνα 13η Το δωδεκαδάκτυλο


Η Πυρηνική ιατρική είναι μία διαγνωστική και θεραπευτική διαδικασία κατά την οποία απαιτείται η είσοδος ραδιενέργειας στον οργανισμό με ενδοφλέβια ένεση, εισπνοή ή κατάποση.

Η επιτυχία της οφείλεται σε δύο παράγοντες:■ Χρησιμοποιεί πολύ μικρές ποσότητες ραδιενεργών υλικών που δεν επιδρούν

στις υπό μελέτη διαδικασίες.■ Η ακτινοβολία των ραδιενεργών νουκλιδίων μπορεί να διαπεράσει τους

ιστούς και να ανιχνευθεί εξωτερικά καθιστώντας έτσι δυνατή τη μελέτη διαδικασιών ή οργάνων χωρίς να επηρεάζει τη λειτουργία τους.(Νικήτα,Κ)

Συστήματα πυρηνικής ιατρικής:


ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3Ο ΙΑΤΡΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ

ΠΡΟΤΥΠΟ ΌΙΟΟΜ Σελίδα 30

3.1 Ορισμός ιατρικής εικόνας.

Μια κινέζικη παροιμία λέει «Μια εικόνα αξίζει χίλιες λέξεις», πόσο μάλλον στο τομέα της Ιατρικής όπου μπορεί να μας δώσει πάρα πολλές χρήσιμες πληροφορίες για την διάγνωση και την αποτελεσματική αντιμετώπιση ασθενειών.

Μια εικόνα στην εποχή μας αποτελεί από τις σημαντικότερες πηγές πληροφορίας. Η ιατρική εικόνα βοηθά στην απεικόνιση των οργάνων και γενικότερα στη δομή του ανθρώπινου σώματος, με τη βοήθεια φυσικά, κατάλληλων απεικονιστικών συστημάτων (κάμερες,φιλμ,οθόνες κλπ). Η ανάγκη για επεξεργασία της ιατρικής εικόνας και δη του μεγάλου όγκου πληροφορίας, οδήγησε στην εξερεύνηση σύγχρονων ψηφιακών μέσων αποθήκευσης μέσω Η/Υ.Μέσα από την εξερεύνηση αυτή δημιουργήθηκε ένας καινούργιος κλάδος της Πληροφορικής με την ονομασία ψηφιακή επεξεργασία εικόνας (Digital Image Processing).^ αντικείμενο αυτού του κλάδου έχει να κάνει με την βελτίωση της ποιότητας της εικόνας (τη συμπίεση του όγκου πληροφορίας, το φιλτράρισμα του θορύβου και της μετάδοσης και την αποθήκευση ή μετάδοση της σε ψηφιακή μορφή).

Η ψηφιακή εικόνα προσπαθεί να μοιάσει στην ανθρώπινη όραση,κάτι το οποίο είναι εξαιρετικά δύσκολο λόγω της πολυπλοκότητας του ανθρώπινου οφθαλμού. Οι ψηφιακές εικόνες χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες ανάλογα με το πλήθος των χρωμάτων που τις χαρακτηρίζει:

• Δυαδικές εικόνες (Binary Images) Εδώ χρησιμοποιούνται συνήθως δύο χρώματα για κάθε εικονοστοιχείο της εικόνας , το λευκό και το μαύρο. Για κάθε bit πληροφορίας ανά εικονοστοιχείο χρησιμοποιούνται οι τιμές ‘0’ για το μαύρο και ‘1’ για το λευκό.Έτσι η δυαδική ψηφιακή μορφή των εικόνων αναπαριστώνται από το χρώμα της μελάνης και του χαρτιού.

• Εικόνες με αποχρώσεις του γκρι (Gray Level Images) Σε αυτή την κατηγορία κάθε απόχρωση του γκρι,για κάθε εικονοστοιχείο, σχηματίζεται από την μίξη και την δοσολογία δύο χρωμάτων,του μαύρου και του λευκού. Για κάθε απόχρωση του εικονοστοιχείου απαιτείται πληροφορία ενός byte και παίρνουν τιμές από ‘0’ έως ‘255’.

• Έγχρωμες εικόνες (Color Images) Εδώ το κάθε εικονοστοιχείο χρησιμοποιεί αποχρώσεις από την μίξη και δοσολογία τριών χρωμάτων, μπλε, πράσινο και κόκκινο.Το κάθε χρώμα παίρνει τιμές από ‘0’ έως ‘255’, ένα byte,τσι το κάθε εικονοστοιχείο για μια έγχρωμη εικόνα που χρησιμοποιεί τρία χρώματα απαιτεί τρία bytes.

3.2 Επεξεργασία ιατρικής ψηφιακής εικόνας.

Η επεξεργασία ιατρικής ψηφιακής εικόνας είναι μια πολύπλοκη και σύνθετη διαδικασία η οποία περνάει από πολλά και διαφορετικά στάδια ανάλογα με τη μορφή της αρχικής κατάστασής της όσον αφορά το επιθυμητό τελικό αποτέλεσμα. Η διαδικασία αυτή περιλαμβάνει τον συνδυασμό μαθηματικών μοντέλων και μεθόδων και την ανάπτυξη τους από αντίστοιχο λογισμικό καθώς και τη χρήση διαφόρων τεχνικών- μεθόδων επεξεργασίας που θα αναλυθούν στο επόμενο υπο-κεφάλαιο.


Τα πρώτα στάδια επεξεργασίας της ιατρικής εικόνας είναι τα εξής:

> Προεπεξεργασία> Εξαγωγή δομών ενδιαφέροντος> Ανάλυση και αναγνώριση> Μοντελοποίηση

Στην προεπεξεργασία δίνεται βαρύτητα στην ποιότητα απεικόνισης των δομών ενδιαφέροντος και περιλαμβάνει διαδικασίες όπως η αφαίρεση θορύβου, εξομάλυνση, παρεμβολή, ενίσχυση ακμών και την βελτίωση των δομών σε 3ά επίπεδο. Το σύνολο των δεδομένων που υπόκεινται αυτή τη προεπεξεργασία είναι σύνθετα και πολυδιάστατα και το αποτέλεσμα της είναι σύνθετο και πολυδιάστατο.

Η εξαγωγή δομών ενδιαφέροντος στοχεύει στον προσδιορισμό του συστήματος των ανατομικών δομών ενδιαφέροντος. Αποτελείται από την απόδοση ετικέτας και την ομαδοποίηση των δομών ενδιαφέροντος που έχει εξάγει από τα δεδομένα. Σε αυτό το στάδιο επίσης, τα αποτελέσματα είναι σύνθετα και πολυδιάστατα.

Στο στάδιο ανάλυση και αναγνώριση ποσοτικοποιείται η λειτουργική και μορφολογική πληροφορία του συστήματος και γίνεται η ταυτοποίηση των συγκεκριμένων δομών με τη βοήθεια κατάλληλης βάσης δεδομένων. Σε αυτή τη διαδικασία υψηλού επιπέδου, μιλάμε για την ανάλυση των σύνθετων δεδομένων των δομών σε ποσοτικά χαρακτηριστικά.

Η μοντελοποίηση έχει ως στόχο τη δημιουργία μοντέλων ανατομικών δομών και αναπαριστά τη λειτουργία και μορφολογία του συστήματος. Τροποποιεί σε εικονική μορφή τα δεδομένα του συστήματος όπως για παράδειγμα την προσομοίωση μιας χειρουργικής επέμβασης. Οι υψηλού επιπέδου διαδικασίες σε αυτό το στάδιο, βοηθούν στη διαχείριση και μοντελοποίηση της πολυσύνθετης δομής καθώς και της λειτουργίας του συστήματος.(Λουίζη,2005)

3.2.1 Αποκατάσταση της εικόνας

Η αποκατάσταση μιας εικόνας εκτός από τον χώρο της φωτογραφίας βρίσκει εφαρμογή και στον ιατρικό τομέα. Πριν εκτυπωθεί χρειάζεται να περάσει από ορισμένα στάδια επεξεργασίας-φιλτραρίσματος, ώστε το αποτέλεσμα που θα προκύψει να είναι ικανοποιητικό.

• Εξαγωγή θορύβου(Εΐ^ΓΊη§)• Διόρθωση σφαλμάτων

Τα δύο αυτά στάδια επεξεργασίας είναι ικανά να διορθώσουν λάθη και σφάλματα τα οποία έχουν προκύψει από τον θερμικό θόρυβο, θόρυβο αιχμών και την θόλωση της εικόνας η οποία προκαλείται από την οπτική ανομοιογένεια του μέσου(αέρας).

Φίλτρα τα οποία χρησιμοποιούνται για την αποκατάσταση ιατρικής εικόνας είναι τα γραμμικά ή μη γραμμικά φίλτρα (spatial filters). Φίλτρα αυτού του είδους χρησιμοποιούνται για την εξάλειψη προσθετικού θορύβου. Στην ίδια κατηγορία βρίσκονται και τα φίλτρα παραγώγισης τα οποία έχουν τη δυνατότητα να προκαλούν όξυνση των λεπτομερειών της εικόνας.

Άλλες μέθοδοι αποκατάστασης της εικόνας είναι τα ελάχιστα τετράγωνα και οι


μέθοδοι παρεμβολής που ανήκουν στην κατηγορία φιλτραρίσματος Wiener. Μέθοδοι όπως η μεγιστοποίηση της εντροπίας ανήκει στις μη γραμμικές τεχνικές οι οποίες απαιτούν επαναλαμβανόμενες διαδικασίες.Σε αρκετές περιπτώσεις η εξαγωγή θορύβου και η διόρθωση σφαλμάτων με τις παραπάνω διαδικασίες φιλτραρίσματος αποτελούν το τελευταίο στάδιο της εικόνας.

3.2.2 Βελτίωση της εικόνας.

Η βελτίωση της εικόνας είναι μια διαδικασία κατά την οποία βελτιώνονται τα χαρακτηριστικά της. Αυτή περιλαμβάνει φάσεις επεξεργασίας όπως η όξυνση των ακμών, η μείωση θορύβου, παρεμβολή, φιλτράρισμα, μεγέθυνση κοκ. Κατά την εξέταση μιας ιατρικής εικόνας ,σε φάση εξέτασης του ασθενούς, διορθώνονται φαινόμενα όπως την κίνηση ή την αναπνοή του ασθενούς, ενώ κατά την επεξεργασία και αποθήκευση, ο θόρυβος που δημιουργείται από το μέσο μετάδοσης ή του συστήματος δειγματοληψίας.

Για την λήψη ικανοποιητικών αποτελεσμάτων και την μείωση του θορύβου, είναι αναγκαία η χρήση διάφορων τεχνικών, όπου επεξεργάζονται την εικόνα στο πεδίο συχνότητας και χώρου εκμεταλλεύοντας το φάσμα και τις γεωμετρικές ιδιότητες της εικόνας αντίστοιχα. Επίσης, άλλες τεχνικές εκμεταλλεύονται το συσχετισμό της πληροφορίας από εικόνα σε εικόνα όπως γίνεται από την λήψη ενός βίντεο (επέκταση στο χρόνο) ή ένα σύνολο τομών του ίδιου του ασθενούς (επέκταση στο χώρο).

Τέτοιου είδους τεχνικές χρησιμοποιούνται στον χώρο της ιατρικής και πιο συγκεκριμένα στον τομέα της ακτινολογίας για την βελτίωση της αντίθεσης των χαρακτηριστικών της εικόνας.

3.2.3 Ανάλυση της εικόνας.

Η ανάλυση μιας εικόνας ασχολείται με την επεξεργασία ποσοτικών δεδομένων με σκοπό την ύπαρξη μιας περιγραφής της. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η μέτρηση του μεγέθους και ο προσανατολισμός των κυττάρων.

Κατά την ανάλυση της εικόνας εξάγονται τα κατάλληλα χαρακτηριστικά των αντικειμένων της τα οποία αναγνωρίζονται και ταξινομούνται. Για να γίνουν οι ποσοτικές μετρήσεις των χαρακτηριστικών της απομονώνονται τα επιθυμητά αντικείμενα με τη χρήση τεχνικών κατάτμησης που θα αναλυθούν παρακάτω.

Στο στάδιο της ανάλυσης περιλαμβάνεται και η συμπίεση που βοηθά στην γρήγορη μετάδοση και αποθήκευση των πληροφοριών της εικόνας. Οι διάφορες τεχνικές συμπίεσης βοηθούν στην μείωση του αριθμού των bits που απαιτούνται ώστε να μεταφέρονται και να αποθηκεύονται εικόνες χωρίς να υπάρχει σημαντική μείωση της πληροφορίας.

Χρήσιμες τεχνικές οι οποίες βοηθούν στην ιατρική απεικόνιση,αλλά και σε άλλους τομείς, είναι η ανάκτηση και η δημιουργία εικόνας για τρισδιάστατες προβολές. Μ ε αυτές τις τεχνικές κάθε προβολή αποκτιέται με τη βοήθεια δέσμης ακτίνων Χ που διαπερνά το αντικείμενο. Οι προβολές στο επίπεδο λαμβάνονται βλέποντας το αντικείμενο από διαφορετικές γωνίες. Οι αλγόριθμοι ανακατασκευής δίνουν την εικόνα ενός λεπτού αξονικού τμήματος του αντικειμένου, δίνοντας έτσι μια εσωτερική εικόνα που θα ήταν αδύνατο να ληφθεί χωρίς να υπάρχει κάποια εκτεταμένη τομή. (Παπαμάρκος,2005)


3.3 Τεχνικές ανάλυσης-επεξεργασίας εικόνας.

Αυτό το υποκεφάλαιο ασχολείται με τεχνικές ανάλυσης και επεξεργασίας εικόνας όπως η κατάτμηση, το thresholding (εφαρμογή κατωφλίου), η ανίχνευση ασυνεχειών, η συμπίεση εικόνας/βίντεο και η οπτικοποίηση ιατρικών δεδομένων.

3.3.1 Κατάτμηση.

Η κατάτμηση αποτελεί το πρώτο στάδιο κατά την επεξεργασία μιας εικόνας. Ο σκοπός της είναι να υποδιαιρεί μια εικόνα σε τμήματα ή αντικείμενα από τα οποία αποτελείται.Μόλις τα αντικείμενα ή τμήματα απομονωθούν από την εικόνα η κατάτμηση σταματά.

Στις μονόχρωμες εικόνες οι αλγόριθμοι κατάτμησης βασίζονται στην ασυνέχεια και την ομοιότητα των τιμών των επιπέδων αμαύρωσης.Στην ασυνέχεια η προσέγγιση είναι η διαίρεση της εικόνας βασιζόμενη σε αδρές αλλαγές στα επίπεδα αμαύρωσης. Οι βασικές περιοχές ενδιαφέροντος σε αυτή την κατηγορία είναι η ανίχνευση απομονωμένων σημείων και η ανίχνευση γραμμών και αιχμών στην εικόνα. Στην ομοιότητα οι προσεγγίσεις βασίζονται στο thresholding (εφαρμογή κατωφλίου) στην περιοχή ανάπτυξης και στην περιοχή διάσπασης και απορρόφησης. Η σκέψη της κατάτμησης μιας εικόνας βασισμένη στην ασυνέχεια ή την ομοιότητα των τιμών των επιπέδων αμαύρωσης των pixels της, είναι εφαρμόσιμη τόσο σε στατικές όσο και δυναμικές (χρονικά μεταβαλλόμενες) εικόνες. Στην περίπτωση των δυναμικών εικόνων, η κίνηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν ένα καλό βοήθημα στην βελτίωση της απόδοσης των αλγορίθμων κατάτμησης.

Σημαντικό μέρος των βασισμένων σε υπολογιστή ιατρικών εφαρμογών είναι η κατάτμηση έντασης του ήχου η οποία χρησιμοποιείται για τη διάγνωση και την ανάλυση των ανατομικών στοιχείων. Με τις γρήγορες προόδους στις ιατρικές μορφές απεικόνισης και τις τεχνικές απεικόνισης έντασης του ήχου, η βασισμένη σε υπολογιστή διάγνωση γίνεται γρήγορα μια πραγματικότητα. Αυτά τα βασισμένα σε υπολογιστή εργαλεία επιτρέπουν στους επιστήμονες και τους παθολόγους για να καταλάβουν και να εντοπίσουν τις ανατομικές δομές. Η κατάτμηση έντασης του ήχου διαδραματίζει έναν κρίσιμο ρόλο από τη διευκόλυνση της αυτόματης ή ημιαυτόματης εξαγωγής του ανατομικού οργάνου ή της περιοχής ενδιαφέροντος. Σε αυτήν την αναθεώρηση, παρέχουμε μια εισαγωγή στους διάφορους αλγορίθμους κατάτμησης που βρίσκονται στη λογοτεχνία. Ταξινομούμε τους αλγορίθμους σε τρεις κατηγορίες: δομικές τεχνικές, στατιστικές τεχνικές και υβριδικές τεχνικές. Κάτω από τις δομικές τεχνικές θα αναθεωρήσουμε τους αλγορίθμους που παίρνουν υπόψιν τις δομικές πληροφορίες για την κατάτμηση.

3.3.2 Thresholding

Το Thresholding (εφαρμογή κατωφλίου) είναι από τις βασικές τεχνικές τμηματοποίησης. Αποτελεί κύρια τεχνική επεξεργασίας και ανάλυσης ανιχνεύοντας και προσδιορίζοντας τα αντικείμενα της εικόνας. Αυτή η διαδικασία γίνεται με κάποιο χαρακτηριστικό της εικόνας,όπως για παράδειγμα, το επίπεδο χρωματικών πυκνοτήτων. Είναι μια σύνθετη διαδικασία λόγω των φαινομένων ύπαρξης θορύβου, σκιών ή άλλων


γεωμετρικών παραμορφώσεων.Επίσης περιλαμβάνει ελέγχους και συγκρίσεις κάποιων ιδιοτήτων των στοιχείων όπως την τιμή χρωματικής πυκνότητας, της υφής κοκ.

Με την χρήση σταθερού κατωφλίου Τ, η κατωφλίωση εφαρμόζεται για όλη την εικόνα (ολική κατωφλίωση), το οποίο εξαρτάται από τις τιμές των ιδιοτήτων της εικόνας.Μέχρι στιγμής καμία τεχνική που κάνει χρήση της εφαρμογής κατωφλίου δεν χαρακτηρίζεται από αποτελεσματικότητα. Συνήθως η επιλογή κατωφλίου εμπλέκει ανάλυση του ιστογράμματος της εικόνας. Για παράδειγμα η μέση χρωματική πυκνότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως τιμή κατωφλίου. Αν η κατωφλίωση γίνεται με βάση την τιμή του κάθε στοιχείου, μπορεί να υλοποιηθεί είτε ακολουθιακά, με τη συνήθη σάρωση της εικόνας σε γραμμές (raster scan), ή παράλληλα, όπου η επεξεργασία κάθε στοιχείου γίνεται ανεξάρτητα από τα υπόλοιπα, με αποτέλεςμα την επιτάχυνση της εκτέλεσης. Κατά τη διαδικασία κατωφλίωσης τα στοιχεία εικόνας (pixels) ή όγκου (voxels) κατατάσσονται σε δύο κατηγορίες και δημιουργείται μια δυαδική εικόνα. Επομένως η επιλογή της τιμής του κατωφλίου παίζει σημαντικό ρόλο στην επιτυχία της κατωφλίωσης.

3.3.3 Ανίχνευση ασυνεχειών.

Σε αυτή την τεχνική θα αναλυθούν τρεις βασικοί τύποι ασυνεχειών για μια ψηφιακή εικόνα:

• Ανίχνευση σημείων• Ανίχνευση γραμμής• Ανίχνευση αιχμής

Η εφαρμογή μιας μάσκας σε μια εικόνα είναι ο πιο συνηθισμένος τρόπος για ψάξιμο ασυνεχειών. Η διαδικασία αυτή περιλαμβάνει τον υπολογισμό του αθροίσματος γινομένων των συντελεστών με τα επίπεδα αμαύρωσης να περιέχονται στην περιοχή που καλύπτει η μάσκα.

Στην ανίχνευση σημείων γίνεται εφαρμογή της μάσκας και λέμε ότι το σημείο έχει ανιχνευθεί στη θέση στην οποία η μάσκα είναι επικεντρωμένη.Η μέθοδος αυτή μετρά τις διαφορές μεταξύ του κεντρικού σημείου και των γειτόνων του.

Στην ανίχνευση γραμμής αν η μάσκα εφαρμοζόταν γύρω από μια εικόνα, θα αποκρινόταν καλύτερα στις γραμμές (πάχους ενός pixel) με οριζόντια κατεύθυνση. Με σταθερό υπόβαθρο, η μέγιστη απόκριση θα εμφανιζόταν όταν η γραμμή περνούσε μέσα από την κεντρική στήλη της μάσκας. Αυτό εύκολα επιβεβαιώνεται με το σχεδίασμα ενός πίνακα από άσσους με μια στήλη με διαφορετικό βαθμό αμαύρωσης η οποία να εκτείνεται οριζόντια στον πίνακα. Ένα παρόμοιο πείραμα θα μπορούσε να αποκαλύψει ότι η δεύτερη μάσκα αποκρίνεται καλύτερα σε γραμμές με διεύθυνση 45 μοιρών, η Τρίτη μάσκα σε κάθετες γραμμές και η τέταρτη μάσκα σε γραμμές με διεύθυνση -45 μοιρών. Αυτές οι ανιχνεύσεις μπορούν επίσης να επιτευχθούν σημειώνοντας ότι η προτιμητέα διεύθυνση κάθε μάσκας μετριέται με ένα μεγαλύτερο συντελεστή από κάποια άλλη πιθανή κατεύθυνση.

Η ανίχνευση αιχμής είναι η ποιο κοινή μέθοδος προσέγγισης ασυνεχειών στην κλίμακα αμαύρωσης. Αυτό συμβαίνει στις πιο πολλές πρακτικές εφαρμογές διότι τα απομονωμένα σημεία και οι γραμμές δεν είναι συχνά εμφανείς.


3.3.4 Συμπίεση εικόνας/βίντεο.

Στον χώρο της Ιατρικής,ο τεράστιος όγκος πληροφορίας για την μακροπρόθεσμη αποθήκευση από τον θεράποντα, καθώς και η καθυστέρηση διακίνησης της πληροφορίας μέσω δικτύου, οδήγησαν στη συμπίεση της ιατρικής εικόνας και βίντεο. Οι εικόνες υψηλής ανάλυσης και τα βίντεο έχουν εξαιρετικά μεγάλες απαιτήσεις αποθήκευσης και ρυθμού μετάδοσης σε σχέση με δεδομένα όπως η διάγνωση σε μορφή κειμένου.Για παράδειγμα μία εικόνα 640x480 pixel απαιτεί τουλάχιστον 500 γραμμές. Κάθε γραμμή ορίζεται από την οριζόντια θέση, την κάθετη θέση και το πεδίο ιδιοτήτων μεγέθους 8 bits. Ο οριζόντιος άξονας αναπαρίσταται χρησιμοποιώντας 10 bits και ο κάθετος άξονας χρησιμοποιώντας 9 bits. Για την αναπαράσταση ενός εικονοστοιχείου ενός χάρτη δυαδικών ψηφίων απαιτούνται τουλάχιστον 256 διαφορετικά χρώματα.

Η Ελλάδα χρησιμοποιεί το πρότυπο της ευρωπαϊκής ένωσης, βίντεο PAL (Phase Alternating Line) το οποίο «τρέχει» στα 25 καρέ (frame) ανά δευτερόλεπτο και έχει ένα ψήφισμα DVD 720x576 pixels και απαιτεί τουλάχιστον 625 γραμμές.Η συμπίεση ανάλογα με την μεταβολή που υπεισέρχεται στην περιεχόμενη πληροφορία χωρίζεται σε δύο είδη, στην συμπίεση με απώλεια και στην συμπίεση χωρίς απώλεια.

Στην συμπίεση με απώλεια, αλλοιώνονται τα χαρακτηριστικά των δεδομένων και μειώνεται παράλληλα η ποσότητα της πληροφορίας.Σε αυτό το είδος συμπίεσης επιλέγονται και εισάγονται επιλεκτικά αλλοιωμένες πληροφορίες κάτι το οποίο δεν μπορεί να αντιληφθεί το ανθρώπινο μάτι.

Η συμπίεση χωρίς απώλεια, δεν αλλοιώνει τα χαρακτηριστικά των δεδομένων και η αποσυμπίεση αποτελεί ακριβές αντίγραφο της αρχικής.

Για να γίνει η συμπίεση μιας εικόνα χρειάζεται σε πρώτη φάση να γίνει η ψηφιοποίηση της με τη χρήση ενός scanner όπου καταγράφει αναλυτικά την πληροφορία των εικονοστοιχείων (χρώμα,φωτεινότητα κτλ). Παίρνοντας δείγματα και δίνοντας τιμές έντασης στα εικονοστοιχεία, αναπαριστώνται τα επίπεδα του γκρι. Ως ένταση ορίζουμε έναν ακέραιο που καθορίζεται από το μέσο όρο των εντάσεων μιας μικρής περιοχής γύρω από το εικονοστοιχείο, θεωρώντας την απεικόνιση ως συνεχή.

Υπάρχουν πολλά πρότυπα που χρησιμοποιούνται για τη συμπίεση των ιατρικών εικόνων αλλά και των ιατρικών βίντεο. Ένα από τα πιο διαδεδομένα πρότυπα συμπίεσης εικόνων με σημαντικές εφαρμογές στην υγεία είναι το JPEG (Joint Photographic Experts Group). Το σημαντικό χαρακτηριστικό του JPEG είναι ότι επιτρέπει τη συμπίεση σε διάφορα επίπεδα δίνοντας έτσι τη δυνατότητα επιλογής της ποιότητας της συμπιεςμένης εικόνας έτσι ώστε οι απώλειες να μην είναι ορατές στους ιατρούς.Για την συμπίεση βίντεο βασικό πρότυπο αποτελεί το JPEG (MJPEG). Το πρότυπο αυτό στηρίζεται στο μετασχηματιςμό συνημιτόνου. Ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά του προτύπου είναι ότι υποστηρίζει τη δυνατότητα καθοριςμού του βαθμού συμπίεσης και του μεγέθους του πίνακα που θα χρησιμοποιηθεί για κβαντιςμό. Τα πλεονεκτήματα που απορρέουν από το συγκεκριμένο χαρακτηριστικό επιταχύνουν την ευρεία ενσωμάτωση του προτύπου σε έναν ολοένα αυξανόμενο ρυθμό τηλεϊατρικών υπηρεσιών.


3.3.5 Οπτικοποίηση.

Η Οπτικοποίηση στον χώρο της Ιατρικής γίνεται με την χρήση 3D και 4D απεικόνισης με σκοπό την αναπαράσταση και κατανόησης της λειτουργίας των ανατομικών δομών και οργάνων του ασθενούς. Η σύγχρονη και αλματώδης ανάπτυξη των νέων 3D και 4D απεικονιστικών συστημάτων (υπολογιστικής και μαγνητικής τομογραφίας, μαγνητικής αγγειογραφίας κ.λπ.) καθώς και της 3D μικροσκόπιας σάρωσης καθιστούν πια επιτακτική την ανάγκη ανάπτυξης αποτελεςματικών τεχνικών χωρικής (3D) οπτικοποίησης. Με τη βοήθεια του υπολογιστή και με τη χρήση σύγχρονων εργαλείων οπτικοποίησης η αναπαράσταση ιατρικών δεδομένων(οργάνων,ιστών κτλ.) σε τριασδιάσταση και τετρασδιάστατη απεικόνιση, είναι εύκολη υπόθεση για τους ιατρούς. Η απεικόνιση σε τρισδιάστατη προβολή βρίσκει εφαρμογή σε πολλές ιατρικές χειρουργικές ειδικότητες όπως στην Νευροχειρουργική, Αγγειοπλαστική, Ουρολογία, Ορθοπεδική χειρουργική κτλ). Μπορεί να θεωρηθεί ως το πρώτο βήμα για την εφαρμογή τεχνικών εικονικής πραγματικότητας (virtual reality) που αποτελούν σήμερα την πιο εξελιγμένη μορφή παρουσίασης και διαχείρισης ιατρικών δεδομένων. Πριν τη χρήση τρισδιάστατης απεικόνισης, οι ανατομικές δομές και τα όργανα απεικονίζονταν σε δύο διαστάσεις όπου ήταν δύσκολο να παρατηρηθεί το σχήμα και η μορφολογία τους. Έτσι η οπτικοποίηση σε 3D έδωσε νέα δυναμική στο σχεδιασμό των χειρουργικών επεμβάσεων προσφέροντας τη δυνατότητα μελέτης των ανατομικών δομών και οργάνων πριν την πραγματοποίηση επέμβασης. Με τη βοήθεια της τρισδιάστατης απεικόνισης οι χειρουργοί κάνουν παρατηρήσεις που σε προηγούμενες μεθόδους δεν ήταν εφικτό. Σε αρκετές περιπτώσεις λοιπόν η σχεδίαση μιας επέμβασης βασίζεται ολοκληρωτικά στις τρισδιάστατες απεικονίσεις.

Οι τεχνικές 3D εικονικής εξομοίωσης προσφέρουν νέες δυνατότητες στο σχεδιαςμό επεμβάσεων, επιτρέποντας τη μελέτη των ανατομικών δομών πριν την πραγματοποίηση της επέμβασης. Επιπλέον εξελιγμένες τεχνικές οπτικοποίησης παρέχουν τη δυνατότητα ρεαλιστικής οπτικοποίησης των αποτελεςμάτων προσομοιώσεων και διευκολύνουν τον ιατρό στη λήψη αποφάσεων θεραπευτικού χαρακτήρα.Ιδιαίτερα χρήσιμη είναι η εικονική ενδοσκόπηση που με τεχνικές εικονικής πραγματικότητας γίνεται δυνατή η πλοήγηση στο εσωτερικό των διαφόρων οργάνων, επιτρέποντας την πραγματοποίηση ενδοσκόπησης με μη επεμβατικό τρόπο, αποφεύγοντας αρκετά μειονεκτήματα σε περίπτωση ενδοσκόπησης με επέμβαση.


ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4Ο ΠΡΟΤΥΠΟ ΌΙΟΘΜ


4.1 Ιστορική αναδρομή.

Με την εξέλιξη της τεχνολογίας στον τομέα της Ιατρικής δημιουργήθηκε η ανάγκη της επικοινωνίας μεταξύ των μηχανημάτων για την γρήγορη διακίνηση της πληροφορίας προς τους ιατρούς.

Το 1993,για πρώτη φορά, δημοσιεύτηκε το πρότυπο DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine), από το National Electrical Manufacturers Association (NEMA) και αναπτύχθηκε σε συνεργασία με το ACR. Το αρχικό πρότυπο ονομάσθηκε ACR-NEMA παίρνοντας βέβαια το όνομά του από τους δυο αυτούς οργανιςμούς.Το ACR-NEMA πρότυπο δημοσιεύτηκε για πρώτη φορά το 1985 και η δεύτερη έκδοση (2.0) το 1988.

Όπως αναφέρθηκε πιο πάνω,το πρότυπο με την ονομασία DICOM πλέον, δημοσιεύτηκε το 1993 στην έκδοση 3.0. Ενημερωμένες εκδόσεις του DICOM τυπικά δημοσιεύονται κάθε χρόνο. Το «DICOM» είναι συνώνυμο με το DICOM 3.0 δεδομένου ότι δεν υπήρξε καμία προηγούμενη έκδοση με όνομα DICOM 1.0 ή DICOM 2.0. Ωστόσο, πριν από το DICOM 3.0, το πρότυπο είχε διαφορετικό όνομα και ονομαζόταν πρότυπο ACR/NEMA 2.0.

Την δεκαετία του 70’ με την εισαγωγή της υπολογιστικής τομογραφίας(computed tomography — C T ) ακολουθούμενης από άλλα ψηφιακά διαγνωστικά ιατρικά μηχανήματα και την αυξανόμενη χρήση των υπολογιστών στις κλινικές εφαρμογές, το American College of Radiology (ACR) και ο National Electrical Manafacturers Association (NEMA) αναγνώρισαν την επείγουσα ανάγκη για μια τυποποιημένη μέθοδο μεταφοράς εικόνων και της σχετιζόμενης πληροφορίας μεταξύ των συσκευών που προέρχονται από διαφορετικούς κατασκευαστές. Αυτές οι συσκευές παρήγαγαν μια μεγάλη ποικιλία από διαφορετικούς τύπους ψηφιακών εικόνων. Στην πραγματικότητα η πίεση για τη δημιουργία ενός τέτοιου προτύπου, προήλθε από τους ίδιους τους χρήστες. Στην ουσία οι περισσότεροι κατασκευαστές αρκούνταν στην υποστήριξη των δικών τους ιδιόκτητων προτύπων επικοινωνίας και ανταλλαγής δεδομένων, μια και εύκολα μπορούσαν να αναγκάσουν τους πελάτες τους να αγοράσουν νέες συσκευές ή προγράμματα της εταιρείας τους ώστε να συνδέσουν τις απεικονιστικές συσκευές τους.

Η ανάπτυξη γενικής αγοράς 3-D σταθμών εργασίας απαιτούσε την υποστήριξη μιας ολόκληρης βιβλιοθήκης, αποτελούμενης από όλων των τύπων τα μέσα μεταφοράς δεδομένων.Έτσι λοιπόν η αγορά, π.χ. ενός νέου μηχανήματος ραδιοθεραπείας προϋπόθετε και την ταυτόχρονη αγορά προγράμματος από την εταιρία για να είναι δυνατή η ανταλλαγή πληροφορίας με το ήδη υπάρχον σύστημα σχεδιαςμού ραδιοθεραπείας, μια και το καθένα μηχάνημα χρησιμοποιούσε και διαφορετικό πρωτόκολλο. Το ίδιο συνέβαινε και όταν ο κατασκευαστής μιας απεικονιστικής συσκευής αναβάθμιζε το πρόγραμμα του συστήματος με μια βελτιωμένη έκδοση. Η σύνδεση ξαφνικά δεν ήταν εφικτή. Η κατάσταση ήταν μάλλον χαοτική.

Αναζητώντας λοιπόν οι χρήστες ένα μοντέλο επικοινωνίας με όλους τους κατασκευαστές, συνεργάστηκαν με το ΝΕΜΑ. Έτσι το 1983 το ACR και ο NEMA σχημάτισαν μια κοινή επιτροπή το 1983 για την ανάπτυξη ενός προτύπου που θα είχε τα παρακάτω βασικά χαρακτηριστικά: 1) Να προωθεί την επικοινωνία που σχετίζεται με την πληροφορία των παραγόμενων ψηφιακών ιατρικών εικόνων ανεξάρτητα από τον κατασκευαστή της συσκευής που τις παράγει, 2) Να διευκολύνει την ανάπτυξη και την επέκταση των PACS (θα αναλυθεί παρακάτω) καθώς και τη δημιουργία διεπαφών με τα άλλα συστήματα πληροφοριών μέσα στο νοσοκομειακό χώρο και 3) Να επιτρέπει τη δημιουργία βάσεων δεδομένων διαγνωστικής πληροφορίας που θα είναι προσβάσιμες από διαφορετικές συσκευές που θα κατανέμονται γεωγραφικά.


Το πρότυπο DICOM συνεργάζεται με το PACS, ένα πολυσύνθετο, κατανεμημένο σύστημα (υλικό και λογιςμικό) συγκέντρωσης, αποθήκευσης, διαχείρισης και διανομής ακτινολογικών εικόνων, το οποίο αποθηκεύει και χειρίζεται τις ψηφιακές πληροφορίες υπό μορφή δεδομένων εικόνας και κειμένου. Διαχειρίζεται επίσης τις αναφορές της διάγνωσης που προκύπτουν ως αποτέλεςμα από κάθε εξέταση και τις συνδέει μαζί της.Το λογιςμικό του PACS διαχειρίζεται τα στοιχεία πληροφοριών ασθενών, τις ακτινολογικές εικόνες και τις αναφορές της διάγνωσης που προκύπτουν ως αποτέλεςμα από κάθε εξέταση, έτσι ώστε όλα αυτά να μπορούν να προβληθούν ταυτόχρονα. (Κουράκης,2005)

Υπάρχουν επτά βασικές λειτουργίες που πραγματοποιούνται από ένα PACS:1. Σύλληψη εικόνας.2. Αποστολή εικόνας.3. Βραχυπρόθεςμη αποθήκευση.4. Μακροπρόθεςμη αποθήκευση.5. Ανάκτηση.6. Προβολή εικόνας.7. Δικτύωση.Οι επτά αυτές λειτουργίες του PACS, αποτελούν τις βασικές λύσεις σε όλα τα

προβλήματα που έχουν προκύψει από την ακτινολογία ταινιών/οθόνης για δεκάδες χρόνια. Μέσω του PACS η ακτινολογία έχει εξελιχθεί σε ένα υψηλής ποιότητας σύστημα συλλογής που προβάλλει και αποθηκεύει εικόνες.

Την χρονολογία 1981-1993 ήρθε η μεγάλη επιτυχία του προτύπου με την έκδοση 1.0 με το όνομα ACR-NEMA Νο 300-1985 το 1985.Αργότερα ακολούθησε το πρότυπο ACR-NEMA Νο 300-1988 το 1988 στην έκδοση 2.0 όπου περιελάμβανε το πρότυπο 1 μαζί με αναθεωρήσεις και καινούργιες προσθήκες. Επιπλέον περιελάμβανε νέο υλικό που παρείχε εντολές υποστήριξης για τις συσκευές απεικόνισης προκειμένου να εισάγουν ένα νέο ιεραρχικό σχήμα που προσδιορίζει μια εικόνα και να προσθέσουν δομοστοιχεία δεδομένων για αυξημένες προσδιοριστικές δυνατότητες όταν περιγράφεται μια εικόνα. Αυτές οι δημοσιεύσεις προτύπων όριζαν μια διεπαφή υλικού (hardware interface), ένα ελάχιστο σύνολο από εντολές λογιςμικού και ένα σταθερό σύνολο από τύπους δεδομένων. Η μορφή που χρησιμοποιείται σήμερα είναι το DICOM 3.0.

Το DICOM θεωρείται σήμερα δεδομένη για κάθε PACS εφαρμογή, ενώ εφαρμόζεται ήδη από το 95% των συσκευών ιατρικής απεικόνισης.Και βέβαια τα 12 αυτά χρόνια που μεσολάβησαν (1981- 1993), δεν πήγαν χαμένα μιας και τα βασικότερα κομμάτια του προτύπου ARC-NEMA είναι τώρα μέρος του DICOM (κυρίως οι δομές δεδομένων). Να προστεθεί ότι η βιομηχανία τη δεκαετία του ’80 δεν ήταν ώριμη ακόμα να επιλέξει ένα πρωτόκολλο επικοινωνίας. Αυτό έγινε στις αρχές του ’90 όπου το TCP/IP επιλέχθηκε ως ένα πρωτόκολλο δικτύου, βασιζόμενο στη δημοτικότητα του UNIX και του Internet. Έχοντας διαθέσιμο το πρότυπο ARC- NEMA, διάφοροι κατασκευαστές άρχισαν να το εφαρμόζουν στα δικά τους δεδομένα και να κάνουν προσθήκες στο πρότυπο όταν αυτό κρινόταν αναγκαίο. Στο πρότυπο αυτό συνεργάστηκαν επίσης, οι εταιρίες Siemens και Philips, όπου ανέπτυξαν τη δική τους έκδοση με προσθήκες δίνοντας το όνομα SPI. Με τέτοιες προσπάθειες και αλλαγές ήρθε η εξέλιξη, καθιστώντας το DICOM σήμερα, ένα διεθνές πρότυπο αναγνωρισμένο και σεβαστό.

Η εξέλιξη του προτύπου συνδέθηκε και με την εξέλιξη του ίντερνετ. Το DICOM ήδη χρησιμοποιεί την ηλεκτρονική ανταλλαγή (e-mail), DICOM αντικειμένων με το MIME (Multipurpose Internet mail Extension), όπως και άλλες εφαρμογές σχετικές με το διαδίκτυο.


Σήμερα οι περισσότεροι κατασκευαστές χρησιμοποιούν το DICOM 3.0. Το πρότυπο αυτό δεν έχει αλλάξει,απλά προστίθενται διάφορα κομμάτια (parts) και άλλα συμπληρώματα που επεκτείνουν τη λειτουργία του βοηθώντας στην ψηφιακή απεικόνιση και επικοινωνία.

4.2 Ανάλυση προτύπου DICOM.

Το πρότυπο DICOM ξεκίνησε το 1992 και εξελίχθηκε παράλληλα με την ψηφιακή επεξεργασία ιατρικής εικόνας. Επέτρεπε την ανταλλαγή ιατρικών εικόνων σε ψηφιακή μορφή και βοηθούσε τους χρήστες στην ανάκτηση αυτών των εικόνων και συσχετιζόμενων πληροφοριών, από ιατρικά και απεικονιστικά μηχανήματα ανεξαρτήτως κατασκευαστή.

Το DICOM, εξαιτίας της εξειδικευμένης ορολογίας του και των τακτικών αλλαγών που επιδέχεται,είναι σύνθετο χαρακτηρίζεται από πολυπλοκότητα όσον αφορά την υποστήριξη νέων τεχνολογιών. Είναι βασιςμένο στην αντικειμενοστρέφεια γι αυτό και συχνά παρατηρούνται κλάσεις και αντικείμενα. Το πρότυπο αυτό καθορίζει τους τύπους επικοινωνιών που καλούνται κλάσεις υπηρεσιών DICOM (DICOM Service Classes). Η λειτουργία του DICOM επεκτείνεται όταν οι κλάσεις υπηρεσιών επεκτείνονται ή/και αυξάνονται. Το DICOM καθορίζει επίσης τους τύπους των δεδομένων που στέλνονται και τη μορφή για αυτά τα δεδομένα,τα οποία καλούνται «στοιχεία εξέτασης» DICOM (DICOM Objects).

Το πρότυπο ορίζεται κυρίως, από ένα σύνολο κοινών κανόνων για την ανταλλαγή και μεταφορά ψηφιακών εικόνων και των συνοδευτικών τους πληροφοριών. Το DICOM ακολουθεί το μοντέλο επικοινωνίας κατά ISO-OSI. Το μοντέλο αυτό αποτελείται από 7 ανεξάρτητα επίπεδα ή στρώματα και καθορίζει τις λειτουργίες επικοινωνίας του κάθε επιπέδου και τις σχέσεις ανάμεσά τους. Αυτό γίνεται με ένα σύνολο κανόνων, την ανταλλαγή πληροφοριών και τα πρωτόκολλα, τα οποία καθορίζουν τον τρόπο λειτουργίας των δικτύων για την επικοινωνία.

Το πρότυπο DICOM υποστηρίζει την διαλειτουργικότητα εξοπλισμού ιατρικής απεικόνισης με:

o Τη σύνταξη και την σημασιολογία των εντολών και της σχετικής πληροφορίας που μπορεί να ανταλλαγεί με χρήση αυτών των πρωτοκόλλων.

o Την πληροφορία που πρέπει να παρέχεται σε μια υλοποίηση για να υπάρχει συμμόρφωση στο πρότυπο.

o Μια ομάδα πρωτοκόλλων που πρέπει να ακολουθούνται από τις συσκευές για να συμμορφώνονται στο πρότυπο.

Από την άλλη, δεν υποστηρίζει:

o Το σύνολο των λειτουργιών και χαρακτηριστικών που απαιτείται από ένα σύστημα που αποτελείται από πολλές συσκευές που συμμορφώνονται στο πρότυπο.

o Κάποια διαδικασία αξιολόγησης/ επικύρωσης συμμόρφωσης στο πρότυπο. o Λεπτομέρειες υλοποίησης λειτουργιών των συσκευών που συμμορφώνονται

στο πρότυπο.

To πρότυπο DICOM, ανήκει κατά κόρον, στον χώρο της Ιατρικής πληροφορικής και ασχολείται με την ανταλλαγή ψηφιακής πληροφορίας ανάμεσα σε εξοπλισμό ιατρικής


απεικόνισης.Τα δικτυακά πρωτόκολλα του προτύπου DICOM χρησιμοποιούνται ευρέως στις

διαδικασίες επισκόπησης των εικόνων και στην πραγματοποίηση της αρχικής διάγνωσης στα ακτινολογικά καθώς και σε άλλα τμήματα που ενδεχομένως χρησιμοποιούν απεικονιστικές εξετάσεις (π.χ. οι εξετάσεις υπερήχων στο καρδιολογικό τμήμα) μέσα από τη χρήση του PACS. Το DICOM, που είναι το αδιαμφισβήτητο πρότυπο επικοινωνίας ιατρικών απεικονιστικών εξετάσεων, εφαρμόζεται επίσης και σε περιπτώσεις Τηλεακτινολογίας, όπου η επικοινωνία ιατρικών απεικονιστικών εξετάσεων διεξάγεται από τους επαγγελματίες της υγείας που ανήκουν σε διαφορετικά τμήματα του νοσοκομείου.

Υπάρχουν περιπτώσεις Τηλεακτινολογίας, όπου τα πρωτόκολλα δικτύων DICOM χρησιμοποιούνται λιγότερο συχνά κατά τη διανομή των Στοιχείων Εξέτασης DICOM για διαγνωστικούς λόγους μεταξύ των τμημάτων νοσοκομείων και των επαγγελματιών της υγείας στο σπίτι (εξωτερικοί επαγγελματίες). Επίσης, σε πολλές περιπτώσεις η επικοινωνία ιατρικών απεικονιστικών εξετάσεων δεν εκτελείται αποκλειστικά για τη διάγνωση αλλά και για εκπαιδευτικές, επιστημονικές και άλλες συνεργατικές δραστηριότητες των εξωτερικών επαγγελματιών. Σε αυτές τις δραστηριότητες, οι προσδοκίες της ποιότητας και της αξιοπιστίας της εικόνας είναι σίγουρα χαμηλότερες. Στις περιπτώσεις αυτές (μη διαγνωστικών δραστηριοτήτων), οι εξωτερικοί επαγγελματίες επιθυμούν πιο εύκαμπτες εφαρμογές που να μπορούν να ενσωματωθούν με άλλες εφαρμογές υπολογιστών γραφείου που ήδη διαθέτουν και που να απαιτούν λιγότερο κεντρικοποιημένη εγκατάσταση και διαμόρφωση συστήματος επικοινωνίας.

4.3 Λειτουργία προτύπου DICOM.

Το πρότυπο DICOM λειτουργεί με κατανεμημένες διεργασίες, σύμφωνα με το μοντέλο πελάτη-εξυπηρετητή (client-server). Για την επικοινωνία δύο κόμβων με βάση το πρότυπο DICOM, ακολουθείται η παρακάτω διαδικασία: αρχικά γίνεται η προσπάθεια έναρξης της συνόδου μέσω δικτύου. Το πρωτόκολλο δικτύου που χρησιμοποιείται ενημερώνει για τη διαθεσιμότητα. Εάν το δίκτυο είναι διαθέσιμο, τότε το πρότυπο αρχίζει μια σειρά ενεργειών για να πραγματοποιηθεί η σύνδεση. Η συσκευή που αιτείται την επικοινωνία ενημερώνει για το είδος των ενεργειών που πρέπει να πραγματοποιηθούν,ενώ η συσκευή που λαμβάνει την αίτηση ενημερώνει με τη σειρά της για τις δυνατότητές της. Για την σωστή λειτουργία πρέπει να οριστεί ο ρόλος της κάθε πλευράς ως ρόλος πελάτη (Client) ή ως ρόλος εξυπηρετητή (Server). Η πλευρά που χρησιμοποιεί τη λειτουργικότητα της άλλης έχει το ρόλο του πελάτη. Η αντίθετη πλευρά που προσφέρει τη λειτουργικότητα, σύμφωνα με το πρότυπο, έχει το ρόλο του εξυπηρετητή. Οι δράσεις και οι ενέργειες που περιμένουν και οι δύο πλευρές καθορίζονται από τη σχέση την οποία μοιράζονται. Στις περισσότερες περιπτώσεις ο πελάτης προκαλεί τη διαδικασία, αλλά μερικές φορές ο εξυπηρετητής είναι ο αρχικός συνεργάτης. Εκτός από τους ρόλους, οι δύο πλευρές πρέπει να συμφωνήσουν σχετικά με τις πληροφορίες που πρόκειται να ανταλλάξουν. Σε αυτό το σημείο η πληροφορία εξετάζεται από σημασιολογικής απόψεως και όχι αναφορικά με τον τρόπο αναπαράστασής της.

Τόσο ο πελάτης όσο και ο εξυπηρετητής πρέπει να είναι σε θέση να διανέμουν τα αιτήματα στις υπηρεσίες χαμηλότερου επιπέδου. Οι υπηρεσίες χαμηλότερου επιπέδου διαχειρίζονται την ανταλλαγή και είναι αδιαφανείς από την περιοχή εφαρμογών του


πελάτη ή του εξυπηρετητή. Το τμήμα που ζητά υπηρεσίες είναι ο χρήστης υπηρεσιών (SCU). Το τμήμα που τις παρέχει είναι ο παροχέας υπηρεσιών (SCP). Τα δύο αυτά τμήματα μπορεί να έχουν διαφορετικές υλοποιήσεις, αλλά μοιράζονται την ίδια γνώση για το πώς θα ανταλλάξουν δεδομένα και έχουν μεταξύ τους την ίδια λογική διεπαφή. Κατά την αρχικοποίηση της σύνδεσης πρέπει να καθοριστεί και το κοινό συντακτικό μεταφοράς (Transfer Syntax), η κοινή «γλώσσα» δηλαδή, την οποία θα χρησιμοποιήσουν οι κόμβοι για να επικοινωνήσουν. Μέσα στην Transfer Syntax υπάρχουν δύο τεχνικές που χρησιμοποιούν οι κόμβοι για να ανταλλάξουν πληροφορίες κωδικοποιώντας τα δεδομένα σε byte stream. Αυτές είναι οι Little Endian (αποστέλεται το λιγότερο σημαντικό byte) και Big Endian (αποστέλεται το περισσότερο σημαντικό byte). Αν δύο συσκευές χρησιμοποιούν λογιςμικά με αντίθετες από τις παραπάνω μεθόδους, δεν θα μπορέσουν να επικοινωνήσουν σωστά με αποτέλεςμα να σταλούν και να αποθηκευτούν τα δεδομένα με λανθαςμένο τρόπο. Ο χειριςμός της Transfer Syntax είναι κομμάτι που αφορά τον SCP. Παρόλα αυτά, θα πρέπει απ’την αρχή οι δύο συσκευές να γνωρίζουν ποια από τις παραπάνω τεχνικές θα χρησιμοποιήσουν ώστε να προχωρούν σταδιακά στην αντίθετη μετατροπή. Στη συνέχεια ελέγχονται οι ταυτόχρονες σχέσεις των συστημάτων. Το application entity είναι το κομμάτι της διεργασίας που ασχολείται με την επικοινωνία και περιλαμβάνει τον Service User καθώς και συναρτήσεις που αρχικοποιούν την επικοινωνία και μεταφέρουν την πληροφορία. Οι συνεργαζόμενες διεργασίες αναγνωρίζουν η μία την άλλη μέσω αυτού. Η σύνδεση για την ανταλλαγή πληροφορίας μεταξύ δυο application entities λέγεται Association.Για κάθε Association ορίζεται ένα περιβάλλον,στο οποίο ανταλλάσσονται οι πληροφορίες. Αυτό το περιβάλλον είναι το Application Contex και ορίζεται από το πρότυπο DICOM. Κάθε Application Contex αναγνωρίζεται από ένα υΐΌ(αναφέρεται πιο κάτω), το οποίο στέλνεται στο άλλο μέρος μόλις αρχίσει η σύνδεση. Αφού το άλλο μέρος συγκρίνει αυτό το UID μπορεί να δεχθεί ή να απορρίψει τη σύνδεση. Η ανταλλαγή της πραγματικής πληροφορίας θα γίνει μέσω των Service και SOP classes. Όταν μια σύνδεση δεν χρειάζεται δεν χρησιμοποιείται.

Στη συνέχεια, γίνεται η περιγραφή της πληροφορίας π.χ. ασθενής, εικόνα κτλ που θα μεταφερθεί. Η συλλογή αυτή των συσχετιζόμενων πληροφοριών ομαδοποιούνται σε οντότητες πληροφορίας (Information Entities).Οι οντότητες πληροφορίας αποτελούνται από χαρακτηριστικά(attributes), τα οποία περιγράφουν ένα πολύ μικρό κομμάτι της πληροφορίας π.χ. το όνομα του ασθενούς. Η περιγραφή αυτών των χαρακτηριστικών γίνεται με τα Information Object Definitions (IOD). Ένα IOD μπορεί να είναι information entity (normalized IOD) ή συνδυαςμός από information entities (composite IOD). Στην ουσία οι πληροφορίες που ανταλλάσσονται είναι τα χαρακτηριστικά αυτά γνωρίςματα και το τι θα εκτελεστεί πάνω σε αυτά.

Τα χαρακτηριστικά, παρόλο που περιγράφουν ένα πολύ μικρό κομμάτι από την πληροφορία που μας ενδιαφέρει, πρέπει να είναι ακριβή και λεπτομερή. Στο πρότυπο DICOM περιγράφονται με τα παρακάτω IOD:

> Μοναδικό Attribute Tag (πληροφορία αναγνώσιμη από το σύστημα)> Μοναδικό Attribute Name (αναγνώσιμο από άνθρωπο)> Value Representation (σύνταξη και κωδικοποίηση)> Value Multiplicity (επαναληψιμότητα)> Type Classification: 1, 1C, 2, 2C, ή 3 ( η χρήση του εξαρτάται από το περιβάλλον

της SOP class, της Service class , του ρόλου κλπ)


Οι Κλάσεις Υπηρεσιών (Service Classes) βοηθούν στην αποτελεσματική λειτουργία των εργασιών του προτύπου, οι οποίες εκτελούνται στα αντικείμενα-οντότητες. Μερικές από αυτές τις κλάσεις αναφέρονται παρακάτω:

■ Κλάση υπηρεσίας αποθήκευσης (Storage Service Class)■ Κλάση υπηρεσίας ανάκτησης (Retrieval Service Class)■ Κλάση υπηρεσίας επερωτήσεων (Query Service Class)■ Κλάση διαχείρισης περιστατικού (Study Management Service Class.) (οι υπηρεσίες του

προτύπου DICOM θα αναλυθούν στο υποκεφάλαιο 4.6 ).

4.4 Στόχοι-σκοποί του προτύπου.

Το πρότυπο DICOM διευκολύνει την διαλειτουργικότητα συστημάτων και τιςυλοποιήσεις PACS αλλά δεν εξασφαλίζει πλήρως όλους τους στόχους ενός PAC.Βρίσκει εφαρμογή στην Ιατρική,αλλά δεν καλύπτει όλο το εύρος του χώρου. Όπωςαναφέρθηκε παραπάνω το πρότυπο αυτό διευκολύνει την διαλειτουργικότητα τωνσυστημάτων εκπληρώνοντας τους παρακάτω στόχους-σκοπούς:

> Διευκολύνει την λειτουργία σε ένα δικτυακό περιβάλλον.> Κάνει χρήση ήδη υπαρχόντων διεθνών προτύπων όπου είναι εφικτό, και

συμμορφώνεται και το ίδιο σε διεθνή πρότυπα.> Ορίζει σαφώς τις απαιτήσεις συμμόρφωσης των υλοποιήσεων προς το

πρότυπο.Ειδικότερα, μια δήλωση συμμόρφωσης πρέπει να καθορίζει τις λειτουργίες με τις οποίες εξασφαλίζεται η διαλειτουργικότητα και η διασυνδεσιμότητα με άλλες συσκευές που συμμορφώνονται στο πρότυπο.

> Ορίζει ένα σύνολο πρωτοκόλλων που πρέπει να ακολουθούνται από τις συσκευές που δηλώνουν συμμόρφωση στο πρότυπο προκειμένου να διεξάγεται η δικτυακή επικοινωνία.

> Ορίζει ένα σύνολο από υπηρεσίες για αποθήκευση σε διάφορα μέσα που πρέπει να ακολουθηθούν από τις συσκευές που δηλώνουν συμμόρφωση με το πρότυπο, καθώς επίσης ο τύπος του αρχείου και η δομή του ιατρικού φακέλου για να διευκολύνεται η πρόσβαση στις εικόνες και στη σχετική πληροφορία που αποθηκεύεται στα διάφορα μέσα ανταλλαγών προκειμένου να διεξάγεται η επικοινωνία μεταξύ των μέσων.

> Αναφέρεται στη σημασιολογία των εντολών και των σχετικών δεδομένων.> Τέλος,είναι δομημένο έτσι ώστε να εξυπηρετεί εισαγωγή νέων υπηρεσιών,

και να παρέχει υποστήριξη σε μελλοντικές εφαρμογές ιατρικής απεικόνισης.

4.5 Μορφή αρχείου εικόνας DICOM.

Η μορφή ενός αρχείου DICOM αποτελείται από μια επικεφαλίδα (Header) η οποία περιέχει πληροφορίες όπως για παράδειγμα τα στοιχεία του ασθενούς, καθώς επίσης και τα δεδομένα της εικόνας που το συνοδεύει. Ένα παράδειγμα τέτοιου αρχείου είναι το παρακάτω:


Εικόνα 14η Μορφή αρχείου DICOM

Στο παραπάνω υποθετικό αρχείο η επικεφαλίδα έχει μήκος 794 bytes και περιέχει πληροφορίες σε μορφή κειμένου που αφορούν διάφορες οντότητες και χαρακτηριστικά, όπως οι διαστάσεις και ο τύπος της αποθηκευμένης εικόνας, πληροφορίες για την εξέταση, τον ασθενή κ.α. Ανάλογα με το μέγεθος του όγκου της πληροφορίας που αποθηκεύεται, αλλάζει και το μέγεθος της επικεφαλίδας. Κάθε χαρακτηριστικό που περιλαμβάνεται στην επικεφαλίδα χαρακτηρίζεται από δύο δεκαεξαδικούς αριθμούς. Ο πρώτος καθορίζει την οντότητα ή το αντικείμενο στο οποίο ανήκει το χαρακτηριστικό, ενώ ο δεύτερος είναι ο κωδικός αναγνώρισης του συγκεκριμένου χαρακτηριστικού. Για παράδειγμα, το όνομα του ασθενούς μπορεί να έχει τους κωδικούς 0010,0010. Ο πρώτος λέει ότι το χαρακτηριστικό αυτό αναφέρεται στην οντότητα «ασθενής», ενώ ο δεύτερος ότι πρόκειται για το χαρακτηριστικό «όνομα ασθενούς». Το ίδιο συμβαίνει και για τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά του ασθενούς που αποθηκεύονται στην επικεφαλίδα ενός αρχείου D IC O M .^ y ra το πρώτο μέρος του κωδικού αναφέρεται στην οντότητα,ενώ το δεύτερο μέρος στο χαρακτηριστικό του ασθενούς. Μετά την επικεφαλίδα ακολουθούν τα δυαδικά δεδομένα της ιατρικής εικόνας. Η ιατρική εικόνα μπορεί να αποθηκεύεται συμπιεσμένη με τη χρήση διαφόρων αλγορίθμων, όπως π.χ. σε JPEG Format ή να είναι ασυμπίεστη (raw μορφή). (Κορδατζάκης,2003)

4.6 Υπηρεσίες προτύπου.

Με τις υπηρεσίες που χρησιμοποιεί το πρότυπο DICOM, μπορεί να εκτελέσει σημαντικές λειτουργίες όπως την αποστολή εικόνων,την αποθήκευση,την εκτύπωση, διαχείριση λιστών κ.α. Για κάθε συσκευή καθορίζεται ένα σύνολο υπηρεσιών και απαραίτητη προϋπόθεση για αυτό, είναι ο καθορισμός και η κατανόηση των απαιτήσεων της εφαρμογής από τον χρήστη.


4.6.1 Υπηρεσία διαχείρισης (ασθενών-εξέτασης).

Η υπηρεσία διαχείρισης ασθενών έχει βασιστεί πάνω στο πρότυπο HL7, σύμφωνα με το οποίο ανταλλάζει και δρομολογεί τα δημογραφικά στοιχεία ενός ασθενή μαζί με άλλες πληροφορίες από και προς του συστήματος πληροφόρησης. Οι πληροφορίες του ασθενή που εισάγονται στο σύστημα πληροφοριών του ακτινολογικού RIS ή του νοσοκομείου HIS, μπορούν να ανταλλαγούν με μια απεικονιστική συσκευή όπως CT, ώστε να αποφεύγεται η διπλή εγγραφή των στοιχείων.

Ο σκοπός της υπηρεσίας διαχείρισης εξέτασης είναι να συλλέξει δεδομένα και πληροφορίες από τα ακτινολογικά εργαστήρια, να τακτοποιήσει τις πληροφορίες αυτές και τις σχετικές ιατρικές εικόνες,που αντιστοιχούν σε μια πλήρη διαγνωστική εξέταση. Η διαγνωστική εξέταση αναφέρεται σε μια ή περισσότερες Σειρές Εξέτασης εικόνων που παράγονται ως αποτέλεςμα ενός αιτήματος και συνδέονται με μια ή περισσότερες ζητούμενες διαδικασίες. Αυτές οι Σειρές Εξέτασης προκύπτουν από τα διάφορα απεικονιστικά μηχανήματα.

Βασικό μέλημα της υπηρεσίας διαχείρισης εξέτασης είναι η υποστήριξη των «οντοτήτων» του προτύπου DICOM για πρόσβαση σε πληροφορίες σχετικά με την απόκτηση, τον σχεδιασμό και την διάγνωση των εξετάσεων αυτών. Διαδικασίες όπως κρατήσεις, χρεώσεις και προετοιμασία των ασθενών, δεν υποστηρίζονται από αυτή την υπηρεσία.

4.6.2 Υπηρεσία διαμόρφωσης και εκτύπωσης.

Η υπηρεσία αυτή βοηθά στην εκτύπωση μέσω δικτύου τόσο με χρώμα όσο και με την κλίμακα του γκρι. Με την υπηρεσία DICOM Print χρησιμοποιείται οποιοσδήποτε συμβατός εκτυπωτής σε οποιαδήποτε τοποθεσία του νοσοκομείου.

Το DICOM Print διαχειρίζεται διάφορα αντικείμενα,όπως για παράδειγμα το «Print Queue» ή αλλιώς «Film Session» το οποίο αποτελείται από διάφορα films που ομαδοποιούνται με βάση τον ασθενή, την εξέταση ή με ένα άλλο τρόπο που επιλέγει ο χρήστης του εκτυπωτή. Άλλο είναι το «film box», το οποίο δημιουργείται και γεμίζεται με εικόνες τοποθετημένες σύμφωνα με το format που απαιτείται.

Σύμφωνα με την εφαρμογή «True Size Printing» του DICOM διορθώνεται το πρόβλημα της μη ακριβούς εκτύπωσης του μεγέθους της εικόνας, πάνω στα film μια και δεν υπάρχουν film για όλες τις πιθανές διαστάσεις εικόνων.

4.6.3 Υπηρεσία ερώτησης ανάκτησης.

Αυτή η υπηρεσία επιτρέπει να γίνονται ερωτήσεις που γίνονται προς συσκευές ή βάσεις δεδομένων για τις πληροφορίες που διαθέτουν χρησιμοποιώντας διάφορα κλειδιά. Δίνει τη δυνατότητα σε μια συσκευή να «ρωτήσει» ένα αρχείο ή μια άλλη συσκευή όπως π.χ ένα σταθμό εργασίας, πληροφορίες για εικόνες που έχει αποθηκεύσει και επιπλέον να επιλέξει και να ανακτήσει όποιες επιθυμεί.

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τρία διαφορετικά μοντέλα πληροφορίας, βασιζόμενα πάνω στο ιεραρχικό μοντέλο πληροφορίας του DICOM. Αυτό το μοντέλο


καθορίζει ότι ένας ασθενής έχει πολλές εξετάσεις ότι κάθε εξέταση πολλές σειρές εικόνων και μια σειρά εικόνων πολλαπλές εικόνες. Η αίτηση πληροφοριών από μια βάση δεδομένων χρησιμοποιώντας το DICOM προϋποθέτει να ακολουθηθεί η ιεραρχική ταξινόμηση των πληροφοριών, σε αντίθεση με τη σχεσιακή αναζήτηση που χρησιμοποιεί η SQL. Στο πληροφοριακό μοντέλο του DICOM η «ρίζα» (root) καθορίζει το επίπεδο από το οποίο αρχίζει η έρευνα.

Τα δύο μοντέλα που χρησιμοποιούνται από αυτή την υπηρεσία είναι τα Patient Root Information Model και το Patient Study Information Model. Υπάρχει και ένα τρίτο το οποίο όμως δεν χρησιμοποιείται σχεδόν ποτέ το Patient Study only Information model. Καθένα από τα τρία Query/Retrieve Μοντέλα πληροφορίας προσθέτει μια εντολή DICOM Service φτιάχνοντας μια ξεχωριστή SCP class.

Τέλος, υποστηρίζει διαφορετικούς τρόπους ταιριάσματος των κλειδιών. Επιτρέπει μονό ταίριασμα τιμών (Single Value Matching) π.χ παροχής όλων των ID των εξετάσεων κάποιου ασθενή.Με αυτόν τον τρόπο επιστρέφονται όλες οι τιμές και πραγματοποιείται επίσης το ταίριασμα του πεδίου αυτών των τιμών.

4.6.4 Υπηρεσία αποθήκευσης.

Η υπηρεσία αποθήκευσης (storage service) χρησιμοποιείται από το DICOM επιτρέποντας την ανταλλαγή εικόνων και άλλων DICOM αντικειμένων ανάμεσα στις συσκευές. Αποτελείται από πολλές SOP κλάσεις οι οποίες καθορίζονται για την ανταλλαγή σύνθετων αντικειμένων. Η πιο συχνή εφαρμογή τους βέβαια είναι η ανταλλαγή εικόνων. Τα σύνθετα αυτά αντικείμενα αποτελούνται από δεδομένα εικόνων όπως pixels, αλλά επίσης και πληροφορίες που αφορούν τον ασθενή, την εξέταση, τη συσκευή απεικόνισης κ.τ.λ.

Για την αποθήκευση υπάρχουν δύο διαφορετικοί τύποι αντικειμένων εικόνων εκ των οποίων μερικοί διαθέτουν SOP κλάσεις για μονές εικόνες,και άλλοι για πακέτα εικόνων. Στην διαπραγμάτευση των Storage SOP classes καθορίζεται το επίπεδο συμμόρφωσης (Conformance Level). Τα επίπεδα αυτά καθορίζουν τον τρόπο που το σύστημα που υποδέχεται τα DICOM αντικείμενα πραγματεύεται τις ιδιότητες. Μια άλλη επιλογή που θα πρέπει να γίνει στη διαπραγμάτευση της διαδικασίας Store είναι το εάν ο εξαναγκασμός (Coercion) επιτρέπεται. Το Coercion είναι η συμπλήρωση των τιμών των ιδιοτήτων όταν οι αρχικές τους τιμές έχουν χαθεί ή δεν υπάρχουν.

Πρόσφατα αναπτύχθηκε μια ειδική κλάση αποθήκευσης για την υποστήριξη ψηφιακής ακτινογραφίας η οποία επιτρέπει την ανταλλαγή τόσο επεξεργασμένων δεδομένων όσο και μη, δίνοντας τη δυνατότητα στα ινστιτούτα να εφαρμόσουν ακόμα και τους δικούς τους αλγόριθμους επεξεργασίας, εάν το επιθυμούν.

Τέλος, αυτές οι υπηρεσίες αποθήκευσης δεν χρησιμοποιούνται μόνο για εικόνες και άλλα σύνθετα αντικείμενα, αλλά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για αντικείμενα που δεν έχουν καν πίξελ και χρησιμοποιούν κώδικα ή απλό κείμενο.

4.6.5 Υπηρεσία επιβεβαίωσης.

Η υπηρεσία επιβεβαίωσης (Verification service) χρησιμοποιείται για τον έλεγχο επίτευξης της σύνδεσης μεταξύ δύο διεργασιών. Αυτό είναι εφικτό με την χρήση μιας απλής εντολής “echo” όπου ένα σύστημα ζητά από ένα άλλο να επιβεβαιώσει το status


του. Μοιάζει αρκετά με τη λειτουργία του ping σε ένα TCP/IP δίκτυο όπου ανιχνεύεται ή όχι η παρουσία των συσκευών. Αν το απομακρυσμένο σύστημα δεν είναι σε λειτουργία ή δεν είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο ή το software που αφορά το DICOM δεν “τρέχει”, τότε δεν υπάρχει απάντηση. Αν όμως το σύστημα είναι λειτουργικό τότε το DICOM software θα απαντήσει στέλνοντας ένα μήνυμα το οποίο αναπαριστά το status του συστήματος. Η αναγνώριση αυτή είναι πολύ χρήσιμη διαδικασία ώστε να διαπιστώνεται αν απομακρυσμένο σύστημα είναι ικανό να εκτελέσει άλλες υπηρεσίες του DICOM.

Επίσης χρησιμοποιείται και σε περιπτώσεις που η λειτουργία της σύνδεσης θεωρείται αμφίβολη. Σε αυτές τις περιπτώσεις οι συσκευές στέλνουν μια επιβεβαίωση πριν από κάθε ανταλλαγή πληροφορίας σαν ένα κομμάτι μιας νέας σύνδεσης. Ένα παράδειγμα τέτοιων συσκευών είναι ο φορητός υπερηχοτομογράφος και το C-ARM οι οποίες συλλέγουν εικόνες και κάποια στιγμή συνδέονται στο δίκτυο για να τις στείλουν.

Σε κάθε σύνδεση, απαιτούνται οι συσκευές να χρησιμοποιούν την υπηρεσία επιβεβαίωσης,σαν Service Class Provider (SCP). Λόγου χάρη, όλοι οι εκτυπωτές που υποστηρίζουν την εκτύπωση σαν SCP, υποστηρίζουν και το Verification σαν SCP. Δεν υπάρχει απαίτηση υποστήριξης του Verification από συσκευές που δρουν μόνο ως SCU, όπως οι συσκευές απεικόνισης. Από την πλευρά του Service βέβαια, το Verification είναι μια πολύ χρήσιμη υπηρεσία μιας και μπορεί να ελέγχει όλο το Application software.

4.6.6. Λίστες εργασίας.

4.6.6.1 Λίστα εργασίας συσκευών απεικόνισης.

Το Radiology Information System (RIS) χρησιμοποιεί την υπηρεσία με την λίστα εργασίας (worklist), όπου καταγράφει και κάνει διαθέσιμα τα δημογραφικά στοιχεία του ασθενή σε μια συσκευή απεικόνισης, εξασφαλίζοντας την ακεραιότητα των δεδομένων εξαλείφοντας το πρόβλημα των διπλοεγγραφών.

Η συγκεκριμένη υπηρεσία διαθέτει την ίδια δόμηση με την υπηρεσία ανάκτησης ερώτησης με τις SOP κλάσεις και καθορίζεται σαν συνδυασμός των DICOM εντολών ή υπηρεσιών με το αντικείμενο της πληροφορίας. Το μοντέλο πληροφοριών καθορίζει τη δομή της ερώτησης η οποία έχει κλειδιά (keys) καθορισμένα σε κάθε επίπεδο, σε μια φόρμα από μοναδικά απαιτούμενα και προαιρετικά κλειδιά. Το ίδιο μοντέλο καθορίζει ότι κάποιος μπορεί να ανακτήσει από ένα ασθενή πολλαπλές αιτήσεις εικόνων (Image Service Request) που περιλαμβάνουν περισσότερες διαδικασίες αιτήσεων (Requested Procedures) οι οποίες μπορούν να έχουν πολλαπλές δρομολογημένες επιμέρους διαδικασίες (Scheduled Procedure Steps).

Όπως προαναφέρθηκε, το πλεονέκτημα της υπηρεσίας Modality Worklist είναι ότι η διπλοεγγραφή των δημογραφικών στοιχείων εξαλείφεται από τις συσκευές απεικόνισης. Τα δημογραφικά στοιχεία όπως το όνομα του ασθενή, ημερομηνία γέννησης, φίλο κτλ, απλώς αντιγράφονται από μια λίστα. Με αυτό τον τρόπο αποφεύγονται και τα λάθη εγγραφής των στοιχείων, μιας και γράφονται μονάχα μια φορά, κατά την είσοδο του ασθενή στο νοσοκομείο.

Επίσης, πλεονέκτημα αποτελεί Ένα ακόμα πλεονέκτημα είναι η ένωση ανάμεσα στην εκτελεσθείσα εξέταση και τον αριθμό ταξινόμησης γνωστό στο DICOM σαν


“Accession Number”. Ο αριθμός αυτός δεν είναι πάντα διαθέσιμος στις συσκευές απεικόνισης, είναι όμως στα συστήματα πληροφοριών από όπου ανακτά.

4.6.6.2 General purprose worklist.

Για να εξηγηθεί το πώς βρίσκει εφαρμογή αυτή η λίστα σε ένα περιβάλλον νοσοκομείου, θα δοθεί το παρακάτω παράδειγμα.

Σε ένα νοσοκομείο διάφοροι ακτινολόγοι χρησιμοποιούν το ίδιο αρχείο εικόνων για την διάγνωση και ο καθένας το δικό του ξεχωριστό workstation. Όταν λοιπόν ένας ακτινολόγος ανακτήσει μια εικόνα ή εξέταση, ένα σήμα επιστρέφει πίσω στο αρχείο εικόνων ώστε να «κλειδωθεί» η συγκεκριμένη εξέταση και να δηλωθεί στους υπόλοιπους ακτινολόγους, ώστε να εξασφαλιστεί ότι δεν θα διαγνώσουν την ίδια εξέταση. Όταν η διάγνωση του ακτινολόγου είναι έτοιμη αυτό και πάλι δηλώνεται.

4.6.7 Υπηρεσία δέσμευσης( storage commitment service).

Αυτή η υπηρεσία αποτελεί κλειδί στο κομμάτι της διαχείρισης εικόνων το οποίο αναλαμβάνει την ευθύνη της διατήρησης και αποθήκευσης εικόνων από μια συσκευή π.χ απεικόνισης, σε μια άλλη συσκευή όπως είναι το αρχείο του PACS.

Χρησιμοποιείται από τις απεικονιστικές συσκευές ώστε να αιτούνται ενημέρωση για το κατά πόσο ή όχι ο αποδέκτης των εικόνων που εστάλησαν, δεσμεύεται να τις αποθηκεύσει έτσι ώστε ο αποστολέας να μπορεί να τις διαγράφει από το τοπικό του δίκτυο. Η χρήση αυτής της υπηρεσίας γίνεται απαραίτητη από το γεγονός ότι η υπηρεσία που είναι υπεύθυνη για την αποθήκευση των εικόνων, δηλαδή η DICOM Storage, δεν παρέχει καμία διαβεβαίωση ότι οι εικόνες εστάλησαν παραλήφθηκαν και αποθηκεύθηκαν. Στην ουσία επιτρέπει στη συσκευή που στέλνει τις εικόνες, να αιτηθεί από τον αποδέκτη να αναλάβει εξολοκλήρου την ευθύνη για την αποθήκευση των εικόνων. Μάλιστα οι περισσότερες απεικονιστικές συσκευές δεν επιτρέπουν την διαγραφή των εικόνων από τον τοπικό τους δίσκο προτού το Storage Commitment εκτελεστεί επιτυχώς.

Με το C_STORE πραγματοποιείται η αποθήκευση των εικόνων όπου η συσκευή εκτελεί την εντολή N_ACTION η οποία περιέχει μια λίστα όλων των εικόνων για τις οποίες αιτείται το Storage Commitment. Βέβαια εκτός από εικόνες μπορούν να μπουν στη λίστα οποιαδήποτε Composite αντικείμενα όπως Presentation States, Structured reports, waveforms κ.λ.π. Ο αποδέκτης θα απαντήσει με μια εντολή N_EVENTREPORT , η οποία περιέχει τη λίστα των αντικειμένων που είχε την ικανότητα να αποθηκεύσει. Η υπηρεσία εφαρμόζεται δύσκολα καθώς υπάρχει μια τεχνική δυσκολία, το πρότυπο καθορίζει ότι ο αποδέκτης της υπηρεσίας μπορεί να απαντήσει στην αίτηση με δυο διαφορετικούς τρόπους είτε μέσω του ίδιου συνδέσμου (Association) ή χρησιμοποιώντας έναν άλλο νέο σύνδεσμο. Στην περίπτωση που ο αποστολέας της αίτησης του Storage Commitment αποφασίζει να στείλει πίσω την απάντηση του σε ξεχωριστό Association, τότε συμβαίνει κάτι πολύ ασυνήθιστο. Ως SCP ανοίγει ένα Association το οποίο υπό κανονικές συνθήκες ανοίγεται μόνο από το SCU. Στην ουσία, έχουμε αντιστροφή ρόλων και τι γίνεται στην περίπτωση που ο αποδέκτης απαντήσει ότι μια εικόνα δεν έγινε δεκτή; Ο αποστολέας αντιστρέφει ξανά τους ρόλους; Πόσο συχνά; Έτσι πριν την χρήση αυτής της υπηρεσίας κρίνεται απαραίτητη η σύγκριση των Storage Conformance Statement


των δυο συσκευών, ώστε να επιβεβαιωθεί το ταίριασμα ανάμεσα σε αποστολέα και αποδέκτη.

4.6.8 Modality Performed Procedure step.

Η συγκεκριμένη υπηρεσία βοηθά στο κλείσιμο του βρόγχου ανάμεσα στο IS (Information System), το PACS και τη συσκευή απεικόνισης. Η συσκευή απεικόνισης παρέχει πληροφορίες για την εκτελούμενη εξέταση τη συγκεκριμένη στιγμή, τον αριθμό των εικόνων που έχουν σαρωθεί και το status της εξέτασης (σε ποια φάση βρίσκεται: σε εξέλιξη, διακόπηκε, ολοκληρώθηκε κ.λ.π).

Το Modality Performed Procedure Step ή αλλιώς MMPS manager, όπως ονομάζεται συνήθως, επικοινωνεί τόσο με τον διαχειριστή εικόνων των PACS όσο και με το σύστημα πληροφοριών (IS).

Για παράδειγμα, ένα νοσοκομείο όπου έχει δυο CT οι οποίοι οι οποίοι δουλεύουν ο ένας δίπλα στον άλλο και χρησιμοποιούν το DICOM Modality Worklist για να ανακτήσούν από το RIS το πρόγραμμα των ραντεβού όλων των ασθενών για CT. Κάποιος ασθενής προσήλθε το πρωί και εμφανίσθηκε στη λίστα των ραντεβού του CT1. Ο τεχνολόγος αποφάσισε να ξεκινήσει την εξέταση, πως όμως μπορεί να βεβαιωθεί από τη λίστα των ραντεβού του RIS. Σ’ αυτό το κομμάτι μπορεί να βοηθήσει το MPPS. Αυτή η υπηρεσία επιτρέπει στη συσκευή απεικόνισης να επικοινωνήσει με το RIS και να ενημερώσει ότι το status της εξέτασης τη δεδομένη στιγμή είναι σε εξέλιξη. Επίσης το RIS μπορεί να είναι ενημερωμένο για το πότε θα τελειώσει η εξέταση όπως και ποιο CT δεν είναι σε λειτουργία κοκ.

Η συγκεκριμένη υπηρεσία είναι χρήσιμη σε πολλές περιπτώσεις,μια εκ των οποίων είναι οι αλλαγές στα ραντεβού κατά τη διάρκεια της ημέρας ή ακόμα και για αλλαγές ή προσθέσεις εξετάσεων που γίνονται ακόμα και την ώρα της εξέτασης. Σε αυτές τις περιπτώσεις γίνεται η ενημέρωση του RIS μέσω του MPPS ώστε να αποφεύγονται τυχόν λάθη.

Χρησιμεύει επίσης για την ενημέρωση των σταθμών εργασίας των γιατρών στην περίπτωση που μια εξέταση έχει ολοκληρωθεί μιας και ενώ λαμβάνουν συνεχώς εικόνες, δεν μπορούν να γνωρίζουν πότε πραγματικά η εξέταση έχει ολοκληρωθεί και είναι έτοιμη για διάγνωση.

Η υπηρεσία αυτή είναι πολύ σημαντική καθώς μπορεί να αποτρέπει τυχόν λάθη που γίνονται, όπως για παράδειγμα στην περίπτωση ενός τεχνολόγου όπου από λάθος ή εξαιτίας της προσωρινής διακοπής της σύνδεσης, στέλνει τη μισή εξέταση στο workstation. Το MPPS επιτρέπει στη συσκευή απεικόνισης να ενημερώσει το workstation ή/και το IS για τον ακριβή αριθμό των εικόνων, που περιλαμβάνονται στη συγκεκριμένη εξέταση. Στην ουσία δεν επιτρέπεται καν η πρόσθεση οποιονδήποτε εικόνων σε ένα ιδιαίτερο “Procedure Step” όπως ονομάζεται αν πρώτα δεν έρθει το status της εξέτασης από την απεικονιστική συσκευή, με την επιβεβαίωση ότι η εξέταση ολοκληρώθηκε.


4.7 Ασφάλεια προτύπου.

Η ασφάλεια των δεδομένων όσον αφορά τις ιατρικές εφαρμογές παίζει σημαντικό ρόλο. Παρακάτω αναλύονται καταστάσεις όπου θα αναλυθεί η διασφάλιση των δεδομένων για κάθε μια περίπτωση ξεχωριστά.

Σαν πρώτο στάδιο γίνεται η αναγνώριση του χρήστη ο οποίος παρακολουθεί τα δεδομένα από ένα τερματικό. Στη συνέχεια θα πρέπει να καθοριστεί η ιδιότητα του προσώπου και στο επόμενο βήμα να καθοριστεί το είδος της πληροφορίας στο οποίο μπορεί να έχει πρόσβαση ο χρήστης, ανάλογα βέβαια με το προφίλ (user profile) που διαθέτει.

Η ασφάλεια των δεδομένων ενός ασθενή έχει γίνει απαίτηση στις ΗΠΑ καθώς και σε άλλες ευρωπαϊκές χώρες που επίσης διαθέτουν διάφορους κανονισμούς ασφάλειας.

Η ασφάλεια έπαιζε και παίζει σημαντικό ρόλο στο DICOM χρησιμοποιώντας μηχανισμούς κρυπτογράφησης από το 1999 αποτρέποντας επιθέσεις από hackers. Για παράδειγμα ένας hacker θα μπορούσε να περάσει το firewall του νοσοκομείου και να έχει πρόσβαση στις πληροφορίες, να ανακτήσει εικόνες και ακόμα χειρότερα να τροποποιήσει κάποιες ιατρικές πληροφορίες. Επίσης θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει το DICOM Query, να βρει τις πληροφορίες που τον ενδιαφέρουν και να τις ανακτήσει.

Η ανταλλαγή εικόνων χρησιμοποιώντας ασφαλής επικοινωνίες (TLS), είναι όμοια με την ανταλλαγή πληροφοριών των πιστωτικών καρτών π.χ για αγορά ενός βιβλίου από το Internet. Το TLS είναι εγκατεστημένο στην κορφή του TCP/IP επιπέδου. Σε αυτού του είδους τις ανταλλαγές το πρόγραμμα κρυπτογραφεί την πληροφορία χρησιμοποιώντας ένα ιδιωτικό κλειδί, την οποία μόνο ο αποδέκτης μπορεί να αποκρυπτογραφήσει.Με τη συνεχή κρυπτογράφηση-αποκρυπτογράφηση το ^LS παρουσιάζει ένα σημαντικό πρόβλημα καθώς μειώνεται η απόδοσή του.

Σημαντικό κομμάτι στην ασφάλεια του DICOM παίζει η χρήση της ψηφιακής υπογραφής όπου αναπαριστά τα στοιχεία των δεδομένων ή μέρος τους σε μια σειρά από bit. Οι ψηφιακές υπογραφές είναι κατασκευασμένες από μαθηματικούς αλγόριθμους και αναπαριστούν με μοναδικό τρόπο τα δεδομένα. Εάν κάποιος προσπαθήσει να αλλάξει τα δεδομένα αυτά έστω κατά ένα bit στη σειρά δεδομένων,τότε η αντίστοιχη ψηφιακή υπογραφή θα είναι διαφορετική. Η ψηφιακή υπογραφή δημιουργείται χρησιμοποιώντας ένα κλειδί. Η ανταλλαγή αυτών των κλειδιών είναι ένα οργανωτικό και λογιστικό θέμα. Μερικές φορές εταιρίες που είναι αρχές πιστοποίησης αναλαμβάνουν αυτή την ανταλλαγή. Οι ψηφιακές υπογραφές είναι πολύ σημαντικές για τα έγγραφα και όπως αναμένεται τα DICOM δομημένα έγγραφα τις εφαρμόζουν.

Μία άλλη μέθοδος είναι η προσθήκη ασφάλειας στις τιμές των χαρακτηριστικών (attributes) στον header της εικόνας, βελτιώνοντας τις απόρρητες πληροφορίες του ασθενή. Όλες αυτές οι ιδιότητες στην ουσία αφαιρούνται από το DICOM αντικείμενο και αντικαθίστανται είτε από ψευδώνυμα είτε από ψεύτικες τιμές. Η αρχική τιμή της ιδιότητας κρυπτογραφείτε και αποθηκεύεται σε διαφορετικό “container” το οποίο προστίθεται στο DICOM αντικείμενο. Η αποκρυπτογράφηση της κρυπτογραφημένης πληροφορίας απαιτεί πρόσβαση στο ιδιωτικό “recipient key” το οποίο όπως σε όλες τις εφαρμογές κρυπτογράφησης δημοσίου κλειδιού δεν μεταβιβάζεται ποτέ.

Κομμάτι της πληροφορίας στο DICOM αποτελεί και η ανταλλαγή πληροφορίας και εικόνας. Επειδή το σύστημα είναι συμβατό δεν εφαρμόζονται παροχές ασφάλειας.


Μέσω των εφαρμογών π.χ. DICOM-reader κάποιος μπορεί να διαβάσει εικόνες, έτσι με την βοήθεια ενός μηχανισμού κρυπτογράφησης των δεδομένων αποτρέπεται η μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση βελτιώνοντας την ασφάλεια σε αυτά τα μέσα.

Για την παροχή ασφάλειας των αρχείων του,το DICOM έχει επιλέξει την CMS μέσω του Ευρωπαϊκού οργανισμού τυποποίησης (CEN). Η CMS χρησιμοποιείται επίσης και έξω από τον χώρο του DICOM, για την παροχή ασφάλειας σε ανταλλαγή e-mail. Ακόμη αξίζει να σημειωθεί πως υποστηρίζεται από τους περισσότερους web browsers.

4.8 Λογισμικά απεικόνισης (DICOM-Viewers)Όλα τα δεδομένα, οι πληροφορίες και οι ιατρικές εικόνες που εξάγονται από τα

ειδικα μηχανήματα (αξονικούς-μαγνητικούς τομογράφους, υπερηχοτομογράφους, υπολογιστικές και ραδιολογικές συσκευές κ.α) κατά τη διάρκεια εξέτασης του ασθενή, πρέπει με κάποιο τρόπο να προβληθούν ώστε να γίνει η ανάλυση, επεξεργασία, η διάγνωση, η αποθήκευση και η αποστολή διαμέσου του δικτύου Η/Υ.

Αυτή η προβολή είναι εφικτή με την χρήση λογισμικών διαδραστικής παρουσίασης και διαφόρων DICOM-Viewers. Υποστηρίζουν 2D, 3D ή ακόμα και 4D ανάλυση και βοηθούν αποτελεσματικά τον χρήστη.

Παρακάτω θα αναλυθούν μερικοί από τους DICOM-Viewers που χρησιμοποιούνται στον χώρο της ιατρικής απεικόνισης και οπτικοποίησης των δεδομένων,συγκεκριμένα για τον Ginkgo, MxLite, Aeskulap viewer και Ε-Film workstation.

4.8.1 GINKGO DICOM-Viewer

Μια από τις εφαρμογές που αφορούν την ιατρική κοινότητα ή και τους ανθρώπους που θέλουν να βλέπουν ακτινογραφίες ή άλλες ιατρικές απεικονίσεις, είναι το GINKGO-Viewer.

To Ginkgo είναι τύπου ανοιχτού κώδικα, CADx λογισμικό απεικονίσεων του DICOM.Είναι δηλαδή ένας viewer.

Εικόνα 15η Ginkgo CADx


Βασικά χαρακτηριστικά του Ginkgo είναι:

• Διαθέτει ένα πλήρες σετ εργαλείων (measure, markers, text, κλπ).• Υποστηρίζει πολλαπλά modalities (δερματολογικά, νευρολογικά,

οφθαλμολογικά, ακτινολογικά, υπέρηχους, ηλεκτροκαρδιογραφήματα, ενδοσκοπήσεις κτλ.).

• Full featured DICOM Image Visualization.• Dicomization υποστήριξη από JPEG, PNG, GIF και TIFF εικόνες.• PACS Workstation (C-FIND, C-GET, C-MOVE, C-STORE, κλπ).• 3D reconstruction (volume and surface reconstruction)

Επίσης παρέχει και κάποια πρόσθετα (extensions),όπως :

• Ginkgo skin: Ειδικευμένη προσθήκη για δερματολόγους και αφορά τη διάγνωση δερματικών παθήσεων.

• Ginkgo retina: Ειδικευμένη επέκταση για οφθαλμίατρους, για eye fundus analysis.

• Ginkogo: Aναλυτικό εγχειρίδιο για χρήστες και προγραμματιστές, καθώς και μια πολύ πλούσια λίστα των τεχνικών προδιαγραφών.

• Ginkgo manager: Αυτή η προσθήκη ειδικεύεται στην διαχείριση της αυτόματης διάγνωσης των Ginkgo CADx working stations (που μπορεί να υπάρχουν σε μια κλινική/νοσοκομείο)

Ο Ο ι Cov■4·------------

CVn»o»C-*Oi GWw> CAD· CotSptoiUMMrm

Σχήμα 2 .Αλληλεπίδραση Ginkgo CADx με βχίβη8ίοη8(πρόσθετα).


4.8.2 MxLITE DICOM-Viewer.

Ένα ακόμη ειδικό πρόγραμμα για την επισκόπηση εικόνας, είναι o MxLite- Viewer. Παρέχετε από την εταιρία Philips και ο κάθε ασθενής μπορεί να δει την εξέταση του μέσα από ένα cd. Είναι ένας viewer διαδραστικής παρουσίασης και χειρισμού εικόνων DICOM το οποίο χρησιμοποιείται από οποιονδήποτε διαθέτει Η/Υ στο σπίτι του.

Εικόνα 16η MxLITE DICOM-Viewer.

Ο MxLite DICOM-Viewer υποστηρίζει ιατρικές εικόνες όπως αξονικής τομογραφίας (CT), μαγνητικής τομογραφίας(MRI), πυρηνικής ιατρικής(NM),τομογραφίας εκπομπής ποζιτρονίων (PET) κ.ά. και μπορεί να εξάγει εικόνες σε μορφή ΒΜΡ, η οποία υποστηρίζεται από άλλες εφαρμογές υπολογιστή όπως τους επεξεργαστές κειμένων (Word), εφαρμογές βάσεων δεδομένων (Access), λογισμικό παρουσίασης (Powerpoint) κ.ά.

O ασθενής τοποθετεί το CD στον υπολογιστή και έπειτα ανοίγει αυτόματα το πρόγραμμα επισκόπησης επιλέγοντας το κουμπί «View Images» του προγράμματος το οποίο ανοίγει μια λίστα που περιέχει όλες τις εξετάσεις που είναι αποθηκευμένες στο CD.H λίστα αυτή περιέχει τον κωδικό της εξέτασης, το όνομα του ασθενούς στον οποίο ανήκει (για λόγους ασφάλειας και απορρήτου είναι διαγραμμένο), ο κωδικός του ασθενούς που λαμβάνει αυτόματα από το ραδιολογικό πληροφοριακό σύστημα του νοσοκομείου, το είδος της εξέτασης (CT), ο αριθμός των εικόνων που αποτελούν την εξέταση καθώς και η ημερομηνία διεξαγωγής της. Επιλέγοντας την εξέταση, φορτώνουν όλες οι εικόνες και εμφανίζονται ως μια αλληλουχία.

Παρακάτω απεικονίζεται παράδειγμα λίστας του MxLite-viewer.


Σε αυτό το λογισμικό απεικόνισης,η επεξεργασία είναι απλή και κατανοητή για κάθε ασθενή. Η μεγέθυνση είναι εφικτή σε μέρη που φέρουν ιδιαίτερης προσοχής, όπως και η χειροκίνητη συνεχή εμφάνιση της αλληλουχίας των εικόνων που αποτελούν την ολοκληρωμένη εξέταση (Slice Tool) καθώς και η αλλαγή της φωτεινότητας για καλύτερη εμφάνιση. Μεταβάλλοντας την αντίθεση, τα λευκά τμήματα της εικόνας γίνονται πιο φωτεινά ενώ τα σκούρα μπορούν ακόμη και να εξαφανιστούν, κάνοντας τον ασθενή να είναι σε θέση να διακρίνει τις περιοχές των οστών και των οργάνων. Ακόμη, εφόσον η εξέταση είναι μια αλληλουχία εικόνων, μπορεί να παρουσιαστεί και ως βίντεο.

Όπως προαναφέρθηκε κάθε εικόνα DICOM αποτελείται από μια επικεφαλίδα που περιέχει πληροφορίες και δεδομένα για τον ασθενή. Στον MXLite DICOM Viewer η επικεφαλίδα εμφανίζεται υπό την επιλογή της εμφάνισης των πληροφοριών της εξέτασης, όπως ημερομηνία, ώρα διεξαγωγής της εξέτασης, ονοματεπώνυμο ασθενή, κωδικός τύπου εξέτασης καθώς επίσης και πληροφορίες που αφορούν στην κλάση και το στιγμιότυπο SOP, στην Transfer Syntax, στα χαρακτηριστικά UID κτλ. Όλα αυτά εμφανίζονται κωδικοποιημένα και με τη μορφή δεκαεξαδικών αριθμών που χαρακτηρίζουν την οντότητα και τις ιδιότητές της.

Εικόνα 18η Παράδειγμα DICOM header.


4.8.3 AESKULAP DICOM-Viewer.

Το Aeskulap είναι ένα δυναμικό πρόγραμμα ιατρικής απεικόνισης και κατατάσσεται στην κατηγορία ανοιχτού κώδικα όπως το Ginkgo. Eίναι CADx λογισμικό και ένας viewer για ιατρικές εικόνες.

Εικόνα 19η AESKULAP DICOM-Viewer.

Tο Aeskulap είναι σε θέση να φορτώσει ιατρικές αποθηκευμένες εικόνες μορφήςDICOM για επανεξέταση. Επίσης μπορεί να κάνει query και fetch εικόνες DICOMαπό κόμβους (PACS) μέσω του δικτύου.

Στόχος του είναι η δημιουργία μιας πλήρης εφαρμογής ανοιχτού κώδικα,αντίστοιχη και εφάμιλλη, των εμπορικών DICOM viewers που κυκλοφορούν.

Μερικά από τα χαρακτηριστικά του Aeskulap είναι τα παρακάτω: •

• Μεταφέρει γρήγορα DICOM δεδομένα από σταθμούς εργασίας CR και DR στο PROPAXX data pool.

• Επεξεργάζεται την εικόνα μέσα σε δευτερόλεπτα με ταυτόχρονη και αξιόπιστη δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας.

• Απεικονίζει μια πραγματική ροή εργασίας λόγω των συγκεκριμένων καθημερινών εργασιών του πελάτη.

• Παρέχει δυνατότητα επικοινωνίας και μεταφοράς δεδομένων με άλλα DICOM- PACS.

• Διαθέτει σημαντικά εργαλεία επεξεργασίας και βελτιστοποίησης για ασφαλή και γρήγορη διάγνωση των εικόνων.

• Συγχρονισμένη προβολή πολλαπλών ακτινογραφιών και παράλληλα, δυναμική εφαρμογή ίδιου παραθύρου και παραγόντων μεγέθυνσης.Ορισμούς ευρημάτων απ’ ευθείας, κλπ.

• Απευθείας πρόσβαση στα εργαλεία διαχείρισης (π.χ. DICOM υπηρεσίες, αποστολή e-mail, CD ασθενή).

• Δημιουργεί λίστες εργασίας, για επικείμενη επεξεργασία (π.χ. λίστα εργασιών με τις αδιάγνωστες ακτινογραφίες).

• Βελτιστοποιεί τη φωτεινότητα και την αντίθεση με αυτόματο η επιλεγμένο από το χρήστη παράθυρο.


Δυνατότητα ταυτόχρονης προβολής και συγχρονισμένης επεξεργασίας πολλαπλών εικόνων.

4.8.4 E-FILM Workstation.

To E-Film χρησιμοποιείται για την ανάλυση και επεξεργασία των εικόνων, με σκοπό τη διάγνωση ή την σύγκριση νέων με παλαιών εξετάσεων από τους ιατρούς. Όπως και οι προηγούμενοι μέθοδοι απεικόνισης, το E-Film βοηθά στην επισκόπηση και το χειρισμό ιατρικών εικόνων. Προβάλλει ψηφιακές εικόνες και δεδομένα από πολλαπλές πηγές (αξονικούς τομογράφους, μαγνητικούς τομογράφους, υπερηχοτομογράφους, υπολογιστικές και ραδιολογικές συσκευές κ.ά.) με σκοπό την ανάλυση, την επεξεργασία ,την αποθήκευση και την αποστολή αυτών διαμέσου δικτύου υπολογιστών. Οι χρήστες παρατηρούν τις εικόνες και μπορούν να ρυθμίσουν το πλάτος και το επίπεδο του παραθύρου, τη σειρά των εικόνων, τα σχόλια και τις μετρήσεις των περιοχών ενδιαφέροντος και ποικίλες άλλες μεταβολές. Επιπλέον, το e-Film μπορεί να ολοκληρωθεί με τη διασύνδεση κάποιου υπάρχοντοςπληροφοριακού συστήματος νοσοκομείου (HIS) ή ραδιολογικού συστήματος (RIS), παρέχοντας πρόσβαση στις εκθέσεις των ασθενών και των αρχείων τους.

Σαν πρώτο στάδιο, κατά την περιήγηση της εφαρμογής, θα πρέπει να είναι η «επίσκεψη» στις ρυθμίσεις. Εκεί μπορεί να γίνει ρύθμιση του παραθύρου και του επιπέδου, των προτιμήσεων της οθόνης και της εγγραφής CD, των απομακρυσμένων συσκευών, των καναλιών της εικόνας, των εκτυπωτών, της διασύνδεσης των HIS/RIS και άλλες.

Μια βασική λειτουργία του e-Film είναι η υπηρεσία Query/Retrieve του DICOM. Σύμφωνα με αυτήν την υπηρεσία μπορεί να γίνει η ανεύρεση κάποιας εξέτασης μέσω της επιλογής του Study Manager είτε με βάση την ημερομηνία διεξαγωγής είτε με βάση τον κωδικό ή το ονοματεπώνυμο του ασθενή είτε από το σύνολο των εξετάσεων που δημιουργήθηκαν την ίδια ημέρα ή μια μέρα πριν από αυτή.

Ένα άλλο βασικό στοιχείο, όσον αφορά την επεξεργασία της εικόνας, είναι η ανακατασκευή. Με το e-Film η ανακατασκευή γίνεται σε πολλαπλά επιπέδα. Σύμφωνα με την MPR, μια αξονική τομογραφία (σπονδυλικής στήλης στη συγκεκριμένη περίπτωση) παρουσιάζεται στο ίδιο παράθυρο από πολλαπλές λήψεις (λήψη από την κορυφή του σώματος-axial, λήψη από τη δεξιά και αριστερή πλευρά-sagittal και λήψη από την οπίσθια προβολή της σπονδυλικής στήλης- coronal). Σε αυτήν την προβολή παρέχεται η δυνατότητα ρύθμισης της επισκόπησης του πλάτους των πλάγιων και οπισθίων προβολών από την εικόνα λήψης της κορυφής.


Εικόνα 20η Ρύθμιση αρχικής εικόνας(πλάγιες και οπίσθιες προβολές)

Στο E-Film, όπως και στους άλλους DICOM-Viewers, υποστηρίζεται η βελτίωση ποιότητας κάνοντας ευδιάκριτο το σημείο ενδιαφέροντος, την αλλαγή διαστάσεων για την καλύτερη μελέτη των απεικονίσεων, χωρίς όμως την απώλεια πληροφορίας αλλά και την υπηρεσία αποθήκευσης και εκτύπωσης μέσω του DICOM καθώς επίσης και την συμπίεση των απεικονίσεων με διαφορετικό τύπο (JPEG,BMP,TIFF και βίντεο σε μορφή AVI). Μπορεί να γίνει αλλαγή στη φωτεινότητα της εικόνας ώστε να ανιχνευθούν περισσότερο φωτεινές περιοχές (τα οστά) και οι λιγότερο άλλες περιοχές όπως για παράδειγμα τα όργανα.

Επίσης το συγκεκριμένο λογισμικό υποστηρίζει την τρισδιάστατη απεικόνιση με τη χρήση διάφορων τεχνικών όπως: •

• Επαναδιαμόρφωση (αναδιαμορφώνει ότι περνά από ένα επίπεδο που διέρχεται ένα σύνολο δεδομένων, έτσι ώστε να μπορεί κανείς να δει την τομή του οργάνου μέσα από μια διαφορετική κατεύθυνση από αυτή της πρωτότυπης εικόνας).

• Mέγιστη ένταση προβολής (περνούν ακτίνες διαμέσου ενός συνόλου δεδομένων, που βρίσκει και εμφανίζει τη μεγαλύτερη τιμή των pixel (για απεικόνιση 3D χρησιμοποιούνται τα voxels) από κάθε ακτίνα και την υπολογίζει ως τελική τιμή. Η εικόνα μπορεί, ακόμη, να περιστραφεί, να περικοπεί ή να αλλαχθεί ο τύπος και το επίπεδο του παραθύρου στο οποίο εμφανίζεται).

• Aπόδοση τομών ενδιαφέροντος (μια τομή οργάνου απεικονίζεται στην οθόνη και αντιστοιχίζεται από χρώματα τα οποία βασίζονται σε ένα χάρτη αδιαφάνειας. Ο χάρτης αυτός καθορίζει πόσο αδιαφανής πρέπει να είναι κάθε τιμή έντασης και ποιο χρώμα συμβάλει στο τελικό αποτέλεσμα. Πρέπει να σημειωθεί ότι αυτή η τεχνική είναι διαθέσιμη μόνο σε υπολογιστές που διαθέτουν συμβατές κάρτες βίντεο).

• Simgramm (χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο Holorad της Simgramm για να προσομοιώσει την εμφάνιση μιας ολογραφικής εικόνας 3D στην δισδιάστατη οθόνη του υπολογιστή. Το e-Film διαθέτει έναν απλό τρόπο για να στέλνει τα δεδομένα ώστε να παραχθεί ένα πραγματικό ολόγραφο).


v€M2El!0γ

Ι905*λΡΐΟΙ f 4iieni$$ 2ν Ac'tJ3 7w1337*00Vrro 201124Ο 17.56.00fell RewUro*Mg 10κ _________Yrr»}’ i -

f120 owv129 0<Τ»Λ

00 00s n IW44I9 L 1222 ________________ 1

Εικόνα 2 1 Απεικόνιση Simgramm.

B«Uance16 E. 59843 HP

S* 2(5131 7 » 1123x40 $irm

KtMZEUO m:«S CRETE

tees jin oi f 4s«ni|ACC

201 ■ May ;j |17 56 Ml

Fiji PtrxiUJun (.«*) 1 Q« Scrijtim i

ijOOkV 126 OrnA Tit 0 0 00sΛ 1650 L M il

Εικόνα 22η 3D απεικόνιση με τη χρήση Simgramm.

Καθώς η τεχνολογία αναπτύσεται τόσο οι ανάγκες γίνονται απαιτητικές και οι καινούργιες εκδόσεις του E-Film διαθέτουν περισσότερα και πιο ανεπτυγμένα εργαλεία επεξεργασίας όπως η βελτίωση ποιότητας της εικόνας, η εξομάλυνση του θορύβου, καθώς και εργαλεία προβολής ιστογραμμάτων των εικόνων.

Αναμφισβήτητα, αυτές οι τρισδιάστατες εξειδικευμένες τεχνικές, φέρνουν τον χρήστη πιο κοντά στην πραγματικότητα.


ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ΟΓΡΑΦΙΚΗ ΔΙΕΠΑΦΗ ΜΕ ΤΗ

ΧΡΗΣΗ Μ Λ ^Λ Β

ΠΡΟΤΥΠΟ ΌΙΟϋΜ Σελίδα 60

5.1 Λογισμικό MATLAB

To λογισμικό MATLAB αποτελεί πλέον ένα ολοκληρωμένο μαθηματικό λογισμικό πακέτο το οποίο χρησιμοποιείται σε ερευνητικές εφαρμογές, καθώς επίσης και σε πανεπιστημιακά μαθήματα. Η ονομασία MATLAB προέρχεται από τα αρχικά γράμματα των λέξεων MATrix LABoratory (εργαστήριο πινάκων). Είναι ένα διαδραστικό πρόγραμμα για αριθμητικούς υπολογισμούς και οπτικοποίηση δεδομένων (data visualization) με δυνατότητες προγραμματισμού που το καθιστούν ένα ισχυρό και χρήσιμο εργαλείο στις μαθηματικές και φυσικές επιστήμες. Είναι ειδικά σχεδιασμένο για υπολογισμούς με πίνακες, γ ι’αυτό και υποστηρίζει την επεξεργασία εικόνων ως ένα πίνακα με τιμές, τις τιμές των pixel. Επιπλέον το πακέτο αυτό είναι εφοδιασμένο με πολλές επιλογές για γραφικά και προγράμματα γραμμένα στη δική του γλώσσα προγραμματισμού. Πλεονέκτημα αποτελεί το γεγονός πως με τη γλώσσα που διαθέτει το MATLAB, ο χρήστης μπορεί με τη χρήση δικών του προγραμμάτων να το επεκτείνει.(Αμπατζόγλου & Ζαχαρής, 2006)

Πέρα από τη γλώσσα προγραμματισμού του MATLAB^ οποία είναι υψηλού επιπέδου, διαθέτει επίσης μεγάλες γραφικές δυνατότητες, ευκολία και ταχύτητα υλοποίησης αλγορίθμων, πολλές έτοιμες συναρτήσεις που υλοποιούνται κυρίως μέσω των toolbox που διαθέτει και επιπλέον την δυνατότητα ανάπτυξης μιας γραφικής διεπιφάνειας μεταξύ του χρήστη και του αποκρυμμένου κώδικα της εφαρμογής.

Παρακάτω θα αναλυθεί η Γραφική Διεπαφή Χρήστη που δημιουργήθηκε σε περιβάλλον MATLAB. Σε αυτή την διεπαφή, ο χρήστης θα προβάλει και θα επεξεργαστεί ιατρικές εικόνες χρησιμοποιώντας τις βασικές τεχνικές που αναλύθηκαν σε προηγούμενο κεφάλαιο. Επίσης αυτή η διεπαφή αποτελείται από έναν απλό DICOM-Viewer και αναλύεται η λειτουργία του σε επίπεδο δύο διαστάσεων. Ακόμη παρέχει ένα σύνολο εξελιγμένων αλγορίθμων για την ανάλυση και ψηφιακή επεξεργασία ιατρικών εικόνων.

5.2 Δημιουργία και επεξεργασία εικόνας σε περιβάλλον

MATLAB.

Το MATLAB αποθηκεύει τις περισσότερες εικόνες ως δισδιάστατες σειρές (δηλ., μήτρες), στις οποίες κάθε στοιχείο της μήτρας αντιστοιχεί σε ένα ενιαίο pixel στην επιδειχθείσα εικόνα. Για παράδειγμα, μια εικόνα που αποτελείται από 200 σειρές και 300 στήλες των διαφορετικών χρωματισμένων σημείων θα αποθηκευόταν σε MATLAB ως μήτρα 200x300. Μερικές εικόνες, όπως οι εικόνες truecolor οι γνωστές RGB, απαιτούν ένα τρισδιάστατο πίνακα, όπου το πρώτο πλάνο στην τρίτη διάσταση αντιπροσωπεύει τις κόκκινες εντάσεις pixel, το δεύτερο πλάνο αντιπροσωπεύει τις πράσινες εντάσεις pixel, και το τρίτο πλάνο αντιπροσωπεύει τις μπλε εντάσεις pixel. Αυτή η σύμβαση καθιστά την εργασία με τις εικόνες σε MATLAB παρόμοια με την εργασία με οποιοδήποτε τύπο στοιχείων μητρών, και το MATLAB εξαιρετικά ισχυρή πλατφόρμα για τις εφαρμογές επεξεργασίας εικόνας.

Ο χρήστης για την επεξεργασία μιας ιατρικής εικόνας σε περιβάλλον MATLAB χρησιμοποιεί μερικές εντολές που χρησιμεύουν για :


❖ Ανάγνωση δεδομένων της εικόνας (εντολή imread)❖ Στοιχεία εικόνας γραψίματος (εντολή imwrite)❖ Απεικόνιση εικόνων (εντολή imshow)❖ Εργαλεία πλοήγησης και «εξερεύνησης» μιας εικόνας (εντολή imtool)❖ Μετασχηματισμοί εικόνας:

Τροποποίηση μεγέθους της εικόνας με την εντολή imresize Περιστροφή της εικόνας με την εντολή imrotate Επιλογή συγκεκριμένης περιοχής για επεξεργασία imcrop

❖ Γραμμικό φιλτράρισμα (περιλαμβάνει την λείανση, την όξυνση κτλ)❖ Αφαίρεση θορύβου❖ Ρυθμίσης έντασης για βελτίωση της εικόνας❖ Αλλαγή στα χρώματα❖ Προβολή σε τρισδιάστατο επίπεδο❖ Εργαλείο μέτρησης παραμέτρων σημείων ενδιαφέροντος (Measure)❖ Ανίχνευση ακμών με μεθόδους Canny, Sobel και Prewitt

Κατά την εκκίνηση της εφαρμογής, εμφανίζεται αυτόματα ένα παράθυρο αναζήτησης, με το οποίο ο χρήστης μπορεί να επιλέξει την εικόνα που θέλει να εμφανίσει από οποιοδήποτε σημείο βρίσκεται αυτή μέσα στον υπολογιστή του, αρκεί βέβαια, η εικόνα να είναι της μορφής DICOM και να έχει, συνεπώς, την κατάληξη .dcm. Η εφαρμογή δεν επιτρέπει την εισαγωγή άλλης μορφής εικόνας παρά μόνο όσες εικόνες διαθέτουν την παραπάνω κατάληξη. Σε περίπτωση που ο χρήστης δεν επιθυμεί να «τρέξει» την εφαρμογή, πατώντας το “cancel”, μπορεί να ακυρώσει τη λειτουργία του.

Εικόνα 23η Προβολή και επεξεργασία εικόνας μέσω γραφικής διεπαφής.


Η επεξεργασία της εικόνας γίνεται με τη χρήση κουμπιών.Σε κάθε κουμπί αναγράφεται η τεχνική που εφαρμόζεται και έτσι αλληλεπιδρά με τις ανάλογες εντολές οι οποίες είναι συναρτήσεις που περιέχουν εντολές επεξεργασίας εικόνας. Η διαμόρφωση των χρωμάτων γίνεται με την χρήση μιας λίστας επιλογών, από τις οποίες κάθε μια αντιδρά στο ανάλογο χρώμα που αναγράφει.

Για να γίνει η επεξεργασία μιας εικόνας,ο χρήστης θα πρέπει πρώτα να κάνει τη σχετική αναζήτηση και να επιλέξει αυτή που επιθυμεί.

Εικόνα 24η Παράθυρο αναζήτησης εικόνας.

Έστω ότι επιλέγει μια εικόνα αξονικής τομογραφίας κοιλιακής χώρας. Ξεκινώντας, θα πρέπει να πατήσει το κουμπί «Equalize Histogramm» ώστε να γίνει η εξισορρόπηση ιστογράμματος η οποία βελτιώνει την εικόνα από τις κακές συνθήκες φωτισμού που μπορεί να έχουν προκληθεί από τη συσκευή απεικόνισης. Έτσι μεταβάλλονται οι τιμές των αποχρώσεων των εικονοστοιχείων, με αποτέλεσμα την αύξηση της αντίθεσης. Στη συνέχεια η αρχική εικόνα αντικαθίσταται με την νέα επεξεργασμένη εικόνα.

Εικόνα 25η Εξισορρόπηση ιστογράμματος (Equalize Histogramm).


Στη συνέχεια,ο χρήστης προχωρά στο επόμενο στάδιο επεξεργασίας πατώντας το κουμπί «Intensity Adjustment» το οποίο ρυθμίζει την ένταση της φωτεινότητας της οθόνης. Η ρύθμιση αυτή μερικές φορές δεν φέρει καμία αλλαγή, ενώ σε λίγες περιπτώσεις προκαλεί ελάχιστες αλλαγές που δεν αντιλαμβάνονται εύκολα στην εικόνα όπως φαίνονται στην εξισορρόπηση ιστογράμματος. Και στις δύο περιπτώσεις εκείνο που αλλάζει είναι η αντίθεση. Στο συγκεκριμένο στάδιο, στο αριστερό πλαίσιο του παραθύρου επεξεργασίας ο χρήστης βλέπει την εικόνα με την εξισορρόπηση ιστογράμματος, ενώ στο δεξιό πλαίσιο βλέπει την νέα επεξεργασμένη εικόνα που έχει υποστεί αντίθεση όπως φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα.

Εικόνα 26η Επεξεργασία φωτεινότητας/αντίθεσηςξϊηΐβηκίΐγ Adjustment).

Στο επόμενο στάδιο ο χρήστης μπορεί να επιλέξει μέσα από μια αναδυόμενη λίστα χρωμάτων του MATLAB εκείνο που επιθυμεί για την εικόνα του.Χρώματα όπως:

• Bone (χρώμα της κλίμακας του γκρι το οποίο δίνει βαρύτητα στο μπλε).

Εικόνα 27η Απόχρωση Bone.


Cool (χρώμα το οποίο αποτελείται από αποχρώσεις του κυανού και της ματζέντας).

Εικόνα 28η Απόχρωση Cool.

• Hot (χρησιμοποιεί απαλό μαύρο χρώμα με αποχρώσεις άσπρου, πορτοκαλί, κόκκινου και κίτρινου).

Εικόνα 29η Απόχρωση Hot.


Ηβν (χρώματα τα οποία ξεκινούν με το κόκκινο σε συνδυασμό με αποχρώσεις κυανού, μπλε, πράσινου, κίτρινου, και ματζέντας, καταλήγοντας πάλι στο κόκκινο. Κατάλληλη επιλογή για περιοδικές συναρτήσεις).

Εικόνα 30η Απόχρωση Ηκν.

• G ray (συνδυασμός χρωμάτων γκρι και άσπρου).

Εικόνα 31η Απόχρωση Gray.


Lines (επιλογή μέσα από μια ποικιλία χρωμάτων τα οποία καθορίζονται από την ιδιότητα ColorOrder του MATLAB και τον συνδυασμό των αποχρώσεων του γκρι).

Εικόνα 32η Απόχρωση Lines.

• Black&W hite (ρυθμίζεται με την αντίθεση).

Εικόνα 33η Απόχρωση Black&White.


To επόμενο στάδιο έχει να κάνει με την επεξεργασία της εικόνας,και συγκεκριμένα με την ανίχνευση των ακμών της. Ο χρήστης πατώντας το κουμπί «Edge Detection» εμφανίζει άλλα τρία κουμπιά με τα οποία μπορεί να επεξεργαστεί την εικόνα επιλέγοντας την κατάλληλη μέθοδο. Οι τρεις μέθοδοι αυτοί είναι οι Sobel, Canny και Prewitt.

Εικόνα 34η Εμφάνιση τριών μεθόδων ανίχνευσης ακμών.

Η μέθοδος 8ο5β1 ,επιστρέφει και εξάγει τις ακμές στα σημεία όπου η κλίση της εικόνας είναι μέγιστη. Η κλίση της εικόνας υπολογίζεται με μαθηματικό τρόπο εισάγοντας κάποιες μάσκες στην εικόνα και συνελίσσοντας την με αυτές. Η μέθοδος Sobel επειδή δε διαθέτει κατώφλια ανιχνεύει τις ακμές με βάση αυτήν την κλίση, η οποία ονομάζεται και αλλιώς τελεστής Sobel.

Εικόνα 35η Επεξεργασμένη εικόνα μεθόδου Sobel.


Η μέθοδος Canny είναι η πιο διαδεδομένη μέθοδος ανίχνευσης ακμών. Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο εντοπίζονται οι ακμές εξετάζοντας τα τοπικά μέγιστα της κλίσης της εικόνας. Η μέθοδος Canny χρησιμοποιεί δύο όρια, το ανώτατο και το κατώτατο (ή αλλιώς δυο κατώφλια),για την ανίχνευση δυνατών και αδύναμων ακμών. Περιλαμβάνει στην έξοδο τις αδύναμες ακμές μόνο εάν είναι συνδεδεμένες με κάποιο τρόπο με τις δυνατές. Αυτή η μέθοδος, συνεπώς, είναι λιγότερο εφικτό να «ξεγελαστεί» από το θόρυβο και πιο πιθανό να ανιχνεύσει αληθινές αδύναμες ακμές.

Εικόνα 36η Επεξεργασμένη εικόνα μεθόδου Canny.

Η μέθοδος Prewitt είναι μια διακριτή λειτουργία διαφοροποίησης η οποία υπολογίζει κατά προσέγγιση την κλίση της αντίθεσης της εικόνας. Σε κάθε σημείο της εικόνας το αποτέλεσμα του τελετή Prewitt είναι το αντίστοιχο διάνυσμα κλίσης ή ο κανόνας αυτού του διανύσματος. Ο τελεστής Prewitt βασίζεται στη συνέλιξη της εικόνας με ένα μικρό, διαχωριζόμενο και ακέραιο φίλτρο σε οριζόντια και κάθετη κατεύθυνση. Έτσι, ανιχνεύει ακμές κάθετες αλλά και οριζόντιες.

Εικόνα 37η Επεξεργασμένη εικόνα μεθόδου Prewitt.


To επόμενο στάδιο είναι από τα βασικότερα στην επεξεργασία μιας εικόνας και έχει να κάνει με την αποβολή θορύβου. Αυτό επιτυγχάνεται πατώντας ο χρήστης το κουμπί «Noise Reduction». Έτσι αποβάλλεται ο θόρυβος και εμφανίζεται το αποτέλεσμα της επεξεργασίας στο δεξιό πλαίσιο της διεπαφής.

Εικόνα 38η Αποβολή θορύβου σε αξονική τομογραφία κοιλιακής χώρας.

Ο χρήστης, μπορεί ακόμη να πάρει μετρήσεις από σημεία που παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον στα όργανα που απεικονίζονται. Στην τελευταία επεξεργασμένη εικόνα που παρουσιάζεται στο δεξιό πλαίσιο της Διεπαφής και πατώντας το κουμπί «Measure», εμφανίζεται μια ευθεία γραμμή, όπου στο κέντρο υπάρχει ένα πλαίσιο όπου αναγράφεται ένας αριθμός μέτρησης. Στη συνέχεια ο χρήστης μπορεί να κάνει τους υπολογισμούς του τοποθετώντας και διαμορφώνοντας τη γραμμή στο σημείο που επιθυμεί.

Εικόνα 39η Διαμόρφωση γραμμής και υπολογισμός του σημείου.


Το επόμενο στάδιο επεξεργασίας είναι η αποκοπή μιας εικόνας και η επεξεργασία της στο σημείο που ενδιαφέρει τον χρήστη. Αυτό πραγματοποιείται πατώντας το κουμπί «Crop». Εμφανίζεται αυτόματα ένα τετραγωνικό πλαίσιο το οποίο διαμορφώνει ο χρήστης στο σημείο που επιθυμεί .

Εικόνα 40η Επιλογή σημείου και μενού περικοπής.

Μετά την επιλογή του σημείου πατώντας το δεξί ‘’κλικ’’ στο ποντίκι εμφανίζεται το μενού επεξεργασίας αποκοπής όπου ο χρήστης μπορεί να μεταβάλλει το χρώμα του πλαισίου, να αντιγράψει τη θέση που έχει επιλέξει και να περικόψει την εικόνα με την επιλογή “Crop image”. Το αποτέλεσμα φαίνεται στην εικόνα που ακολουθεί.

Εικόνα 41η Περικοπή εικόνας.


Ο χρήστης έχει την δυνατότητα εάν θέλει, να επιστρέψει στην αρχική εικόνα πατώντας το κουμπί «Back to original Image» το οποίο βρίσκεται κάτω αριστερά στο πλαίσιο διεπαφής.

Εικόνα 42η Επιστροφή στην αρχική εικόνα.

Το τελευταίο στάδιο είναι η αποθήκευση της επεξεργασμένης εικόνας. Ο χρήστης πατώντας το κουμπί «Save» έχει την δυνατότητα να αποθηκεύσει την εικόνα σε όποια μορφή εκείνος επιθυμεί, μέσα από μια αναδυόμενη λίστα. Η λίστα αυτή περιέχει μορφές όπως JPEG, PBM, PGM, PNG, PPM, RAS και TIFF. Τέλος επιλέγει το σημείο που θέλει να αποθηκεύσει την εικόνα στον υπολογιστή του.

Εικόνα 43η Επιλογή μορφής και αποθήκευση εικόνας.


5.3 Τρισδιάστατη προβολή.

Στο δεξιό κάτω μέρος της γραφικής διεπιφάνειας υπάρχει η επιλογή «View 3D», όπου ο χρήστης, πατώντας το κουμπί, μεταφέρεται σε μια άλλη διεπιφάνεια έχοντας τη δυνατότητα να προβάλλει σε τρισδιάστατη απεικόνιση την εικόνα που επιθυμεί.

Εικόνα 44η Επιλογή για τρισδιάστατη απεικόνιση.

Εικόνα 45η Μεταφορά στην τρισδιάστατη γραφική διεπιφάνεια.

Στην διεπιφάνεια της παραπάνω εικόνας (45ης ), ο χρήστης μπορεί να προβάλλει ολόκληρη την εξέταση αποτελούμενη από μια αλληλουχία πολλαπλών εγκάρσιων τομών. Στην τρισδιάστατη απεικόνιση δεν υφίσταται ιδιαίτερη επεξεργασία όπως παραπάνω, αλλά μόνο σε βασικά στοιχεία προβολής. Από τη στιγμή που θα εμφανιστεί το παράθυρο της τρισδιάστατης επιφάνειας, ο χρήστη, πατώντας το κουμπί


«Find directory», μπορεί να επιλέξει μέσα από τον φάκελο την εξέταση που επιθυμεί. Η επιλογή αναζήτησης «Find directory» της εξέτασης γίνεται και από αφαιρούμενα μέσα (cd, flash drive, usb memory stick) στα οποία είναι αποθηκευμένη.

Εικόνα 46η Επιλογή αναζήτησης (Find directory).

Κατά την «φόρτωση» της εικόνας εμφανίζονται τα 3 πλαίσια στην διεπαφή ( Εικ. 46). Το αριστερό πλαίσιο αντιπροσωπεύει την εξέταση από την οπτική γωνία του άξονα του σώματος (Axial), το μεσαίο πλαίσιο απεικονίζει το πλάγιο μέρος (Sagittal), ενώ το δεξιό μέρος αντιπροσωπεύει το εμπρόσθιο μέρος (Coronal).

Εικόνα 47η Προβολή επιλεγμένης εξέτασης.

Ο χρήστης μετά τη φόρτωση των εικόνων, μπορεί να μεταφερθεί από τη μια εικόνα στην άλλη με τη βοήθεια της ροδέλας του ποντικιού του Η/Υ. Επίσης στο κάτω δεξιό μέρος της διεπαφής, αναγράφεται ο αριθμός των εικόνων που αποτελούν την εξέταση, καθώς και σε ποια εικόνα βρίσκεται ο χρήστης την συγκεκριμένη στιγμή.


Εικόνα 48η Προβολή αριθμού σελίδων.

Πέρα από το κουμπί αναζήτησης, ο χρήστης βλέπει στο κάτω αριστερό μέρος της οθόνης τα κουμπιά «Zoom», «Measure», «Maximize» με τα οποία επεξεργάζεται την εικόνα όσον αφορά τη μεγέθυνση/σμίκρυνση, μετρήσεις (υπολογισμός σημείων ενδιαφέροντος) και τροποποιήσεις αντίστοιχα.

Ο χρήστης επιλέγοντας το κουμπί «Zoom» μετατρέπει το βέλος του ποντικιού του υπολογιστή σε σχήμα σταυρού. Στη συνέχεια, πατώντας επάνω στην εικόνα που επιθυμεί και κρατώντας πατημένο το κουμπί του ποντικιού, δημιουργεί ένα τετράγωνο που διαμορφώνει ο ίδιος στο σημείο που επιθυμεί να μεγεθύνει. Έπειτα, αφήνοντας το κουμπί του ποντικιού η εικόνα έχει μεγεθυνθεί σε εκείνο το σημείο. Για να γίνει «Zoom» και σε άλλο πλαίσιο της Διεπαφής πρέπει ο χρήστης να πατήσει ξανά το κουμπί (Zoom) και να επαναλάβει την ίδια διαδικασία.

Εικόνα 49η Μεγέθυνση εικόνας (Zoom).


Με το κουμπί «Measure» ο χρήστης μετατρέπει και εδώ το βέλος του ποντικιού σε σχήμα σταυρού.Πατώντας επάνω στο σημείο που τον ενδιαφέρει σχηματίζει μια πράσινη γραμμή με το ποντίκι από τη μια άκρη στην άλλη του σημείου εκείνου. Στο τέλος της γραμμής εμφανίζεται ένα πλαίσιο που περιέχει τον δεκαδικό αριθμό του υπολογισμού εκφρασμένο σε mm.

Εικόνα 50η Υπολογισμοί με την χρήση του «Measure».

Ο χρήστης μπορεί να μεγεθύνει σε κάθε πλαίσιο την εικόνα πατώντας το κουμπί «Maximize» η οποία μεταφέρεται στο μεσαίο πλαίσιο της διεπαφής μεγεθυμένη. Μετά από αυτό το κουμπί αλλάζει αυτόματα από «Maximize» σε «Minimize». Πατώντας το, ο χρήστης μπορεί να κάνει σμίκρυνση της εικόνας και να την επαναφέρει στην αρχική της θέση.

Εικόνα 51η Επιλογή για μεγέθυνση (Maximize).


Εικόνα 52η Επιλογή για σμίκρυνση και επαναφορά εικόνας (Minimize).

Εκτός από τις μεγεθύνσεις/σμικρύνσεις και μετρήσεις που γίνονται σε μια εικόνα, ο χρήστης μπορεί να κάνει αλλαγές στην αντίθεση των εικόνων «πειράζοντας» την κυλιόμενη μπάρα (Contrast). Η μπάρα αυτή περιέχει έναν αριθμό ο οποίος εκφράζει το ποσό της αντίθεσης. Μετακινώντας την μπάρα δεξιά ή αριστερά, ο χρήστης παρατηρεί και την αλλαγή στον αριθμό αντίθεσης.

Εικόνα 53η Αλλαγές στην αντίθεση της εικόνας (Contrast).

Τέλος, η τελική επεξεργασμένη ιατρική εικόνα παρουσιάζεται, εφόσον προηγουμένως έχει υποστεί όλες τις παραπάνω διεργασίες, σε τρισδιάστατη μορφή.


Εικόνα 54η Τελική επεξεργασμένη ιατρική εικόνα.


Συμπεράσματα.

Η παρούσα εργασία συγκροτήθηκε από δυο πυλώνες. Ο πρώτος πυλώνας αφορούσε μια θεωρητική προσέγγιση όσον αφορά την ιατρική πληροφορική και τον ιατρικό φάκελο στην Ελλάδα, ενώ ο δεύτερος αφορούσε την ιατρική απεικόνιση (υπολογιστικά μέσα/τεχνικές), την ιατρική εικόνα DICOM ( ανάλυση/τεχνικές επεξεργασίας) με την χρήση κατάλληλων viewers,καθώς και την ανάλυση γραφικής διεπαφής χρήστη.

Ο πρώτος πυλώνας όπως προαναφέρθηκε, αφορούσε τον ιατρικό φάκελο και την ιατρική πληροφορική. Μέσα από διάφορες δράσεις και συναντήσεις, η ηλεκτρονική υγεία (e-health), με τη βοήθεια του e-Europe, προσπαθεί να αναπτυχθεί και να εδραιωθεί με την ενσωμάτωση σχετιζόμενων πληροφοριών όπως η ηλεκτρονική κάρτα υγείας και η δυνατότητα μετακίνησης των ασθενών. Προσπαθεί να ενσωματώσει και να αναπτύξει άλλους χρήσιμους τομείς, όπως η νανοτεχνολογία, νευροπληροφορική και βιοπληροφορική.

Η Ελλάδα, παρά τις φιλότιμες προσπάθειες ανάπτυξης και αναβάθμισης των υπηρεσιών υγείας με την βοήθεια της Ευρωπαϊκής Ένωσης, παραμένει στάσιμη και σε χαμηλό επίπεδο.

Τα συμπεράσματα και βασικά στοιχεία που προκύπτουν από τη συγκεκριμένη εργασία είναι πως το πρότυπο DICOM, σε συνδυασμό με τις υπηρεσίες που παρέχει, αποτελεί απαραίτητη προϋπόθεση για την μεταφορά ιατρικής πληροφορίας (εικόνες, στοιχεία ασθενούς) , καθώς και για την αποθήκευσή της μέσω των συστημάτων PACS. Άραγε, η ανάπτυξη του DICOM θα είναι σε θέση να καλύψει περαιτέρω της ανάγκες από την πρόοδο της τεχνολογίας? Το πρότυπο DICOM καλείται να απαντήσει με το πέρασμα του χρόνου.

Οι διάφορες εφαρμογές και τεχνικές που αναπτύχθηκαν στην εργασία βοηθούν κάθε ασθενή να προβάλλει την εξέτασή στην οποία υποβλήθηκε στον υπολογιστή που διαθέτει. Έτσι η αναζήτηση για γρήγορη εξυπηρέτηση είναι πλέον εφικτή ενισχύοντας με αυτόν τον τρόπο της υπηρεσίες υγείας.

Πλέον στον τομέα της τηλεϊατρικής υπάρχει μεγάλη άνοδος και αυτό οφείλεται στην ανάπτυξη της τεχνολογίας και την αύξηση των απαιτήσεων. Οι DICOM- Viewers είναι διαθέσιμοι σε λειτουργικά έξυπνων τηλεφώνων (Smartphones) i-phone, android κ.α. καθώς και σε σύγχρονες συσκευές, όπως ipad, tablets κοκ. Το έργο των γιατρών χαρακτηρίζεται πλέον με μεγάλη ευκολία όσον αφορά την διασταύρωση απόψεων για ταχύτατη διάγνωση μιας εξέτασης. Όπου και αν βρίσκεται ,μέσω του διαδικτύου, στο κινητό του τηλέφωνο μπορεί να προβάλλει, να επεξεργαστεί και να μελετήσει άψογα μια εξέταση.

Κορυφαίο ζήτημα για την μετάδοση των ιατρικών εικόνων αποτελεί η ασφάλεια. Η χρήση του διαδικτύου σε ένα περιβάλλον νοσοκομείου απαιτεί ισχυρά μέτρα ασφαλείας διότι οι κίνδυνοι είναι μεγάλοι.

Η γραφική διεπαφή χρήστη που δημιουργήθηκε χρησιμοποιείται καθαρά από ασθενής. Είναι εύκολη στη χρήση της και ο χρήστης το μόνο που κάνει, είναι να χρησιμοποιεί τις βασικές αρχές επεξεργασίας που διαθέτει (η διεπαφή), πατώντας τα σχετικά κουμπιά. Μπορεί εύκολα να αναβαθμιστεί και να γίνει πολύπλοκη, αλλά όσοι δεν γνωρίζουν να χρησιμοποιούν υπολογιστή θα δυσκολευτούν να τη χρησιμοποιήσουν. Ο σκοπός της φυσικά δεν στηρίζεται σε κάτι τέτοιο.

Tέλος, με την ανάπτυξη του προτύπου DICOM σε όλα τα επίπεδα (Υπηρεσίες, Ασφάλεια, απεικονιστικά συστήματα/Viewers) και την σωστή διαχείριση της πληροφορίας σε ένα περιβάλλον νοσοκομείου, θα επιτευχθεί σε ένα τεράστιο ποσοστό


, η κάλυψη των αναγκών των ασθενών που αφορά τη γρήγορη διάγνωση και αποτελεσματική ίαση τους.

ΠΡΟΤΥΠΟ ΌΙΟΟΜ Σελίδα 80

Βιβλιογραφία.

[1] Αγγελίδης, Π (2006), Ηλεκτρονική υγεία: τεχνολογική καινοτομία, επιχειρηματική ευκαιρία ή κοινωνικό αγαθό; Ημερίδα με θέμα “Ηλεκτρονικές υπηρεσίες”, Νάουσα 2006.[2] Αμπατζόγλου & Ζαχαρής (2006), Ανάπτυξη γραφικής διεπιφάνειας χρήστη σε πλατφόρμα MATLAB με παράλληλη εφαρμογή εξελιγμένων αλγορίθμων ανάλυσης και επεξεργασία ιατρικής εικόνας, Διπλωματική εργασία, Φεβρουάριος 2006.[3] Αποστολάκης, Ι (2010), Η ηλεκτρονική υγεία στη χώρα μας, 2ο Συνέδριο Digital Health Care.[4] Γκορτζής, Ε (2007), Υπηρεσίες ιατρικής πληροφορικής και τηλεϊατρικής, Εκδόσεις Γκιούρδας, Αθήνα 2007.[5] Κάβουρας, Δ (2005), Σημειώσεις : Ιατρική πληροφορική, Αθήνα, Φεβρουάριος 2005.[6] Κορδατζάκης, Α (2003), Σχεδιασμός και ανάπτυξη συστατικών στοιχείων λογισμικού διαχείρισης ιατρικών αρχείων DICOM, Διπλωματική εργασία, Αθήνα Απρίλιος 2003.[7] Κοσσίδα, Σ (2008), Βιοπληροφορική: Δυνατότητες & Προοπτικές, Εκδόσεις Κοσσίδα Σοφία, Ίδρυμα Ιατροβιολογικών Ερευνών της Ακαδημίας Αθηνών, Αθήνα 2008.[8] Κουράκης, Γ (2005), Δυναμική απεικόνιση στατιστικών στοιχειών χρήσης, συστημάτων αρχειοθέτησης και μεταφοράς ιατρικών εικόνων (PACS), μέσω τεχνολογιών διαδικτύου, Πτυχιακή εργασία, Ηράκλειο Μάρτιος 2005.[9] Κουτελάκης, Γ (2008), Μοντελοποίηση ανοιχτής αρχιτεκτονικής για επικοινωνία ιατρικών απεικονιστικών εξετάσεων με βάση το πρωτόκολλο Wado του DICOM, Διδακτορική διατριβή, Πάτρα Δεκέμβριος 2008.[10] Λουίζη, Α (2005), Στοιχεία λήψης και επεξεργασίας ιατρικής εικόνας, Σεπτέμβριος 2005.[11] Μπέρλερ, Α (2009), Εφαρμογές των τεχνολογιών της πληροφορικής και των τηλεπικοινωνιών στην επεξεργασία και τη μετάδοση βιολογικών σημάτων με έμφαση στην Τηλεϊατρική, Διπλωματική εργασία, Αθήνα 2009.[12] Νικήτα, Κ. Εισαγωγή στα ιατρικά απεικονιστικά συστήματα, Διάλεξη μαθήματος του εργαστηρίου βιοϊατρικών προσομοιώσεων και απεικονιστικής τεχνολογίας.[13] Παπαδόπουλος & Πρωτόπαππας (2008), Σεμινάριο με τίτλο “Ειδικά θέματα δημόσιας υγείας στην Ελλάδα - Σύγχρονες προσεγγίσεις και μέθοδοι για την προαγωγή της δημόσιας υγείας”, Θεματική ενότητα: “Σύγχρονες διαγνωστικές μέθοδοι (Νέες τεχνολογίες) -Γ ενικά”, Ιούλιος 2008.[14] Παπαμάρκος, Ν (2005), Ψηφιακή επεξεργασία και ανάλυση εικόνας, Εκδόσεις Γκιούρδας, Αθήνα 2005.[15] Παπασταματόπουλος, Μ (2005), Μελέτη σύγχρονων τεχνικών επεξεργασίας και ανάλυσης οφθαλμιατρικών εικόνων και εικόνων video- βρογχοσκοπίου επεμβατικής πνευμονολογίας με ιδιαίτερο κλινικό ενδιαφέρον, Μεταπτυχιακή εργασία. Αθήνα 2005.[16] Περδικούρη & συνεργάτες (2005), Τηλεϊατρική στην πράξη, Εκδόσεις εν πλώ, Αθήνα 2005.[17] Σακκαλής, Β. Το πρότυπο DICOM και η εφαρμογή του στην διαχείριση ιατρικών εικόνων, Διαφάνειες μαθήματος.


[18] Τάγαρης, Τ (2005), Σεμινάριο Διαλειτουργικότητας, Εθνικό Μετσόβειο Πολυτεχνείο (ΕΜΠ), Σεπτέμβριος 2005.[19] Anderson, J.G. (2007), Social, Ethical, and Legal Barriers to E-Health [Electronic Version], International Journal of Medical Informatics, 76, 480-483.[20] Degoulet & Fieschi(1997), Introduction to Clinical Informatics,Springer Verlag,New York.[21] Dhawan & Huang (2008), Principles and Advanced Methods in Medical Imaging and Image Analysis, Πηγή από το διαδίκτυο: http://www.worldscientific.com/worldscibooks/10.1142/6366.[22] Ακτινολογία. Πηγή από το διαδίκτυο:http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%91%CE%BA%CF%84%CE%B9%CE%BD%CE %BF%CE%BB%CE%BF%CE%B3%CE%AF%CE%B 1.[23] Δικτυακή πύλη Ευρωπαϊκής Ένωσης. (2010). Πηγή από το διαδίκτυο : http://europa.eu/legislation summaries/information society/l24226 el.htm. Φεβρουάριος 2010.[24] Ενημερωτικό blog για την υγεία. Πηγή από το διαδίκτυο : http://blog.e-healthgr.com/contradiction-in-greek-health. Μάϊος 2010.[25] Ενημερωτικό blog για την υγεία. Πηγή από το διαδίκτυο : http://blog.e-healthgr.com/ict-in-health. Δεκέμβριος 2010.[26] Εφαρμογή Aeskulap. Πηγή από το διαδίκτυο:http://osarena.net/logismiko/epangelmatikes-efarmoges/aeskulap-dinamiko-programma-iatrikon-apikoniseon-anichtou-kodika.html.[27] Εφαρμογή E-Film. Πηγή από το διαδίκτυο: https://www.merge.com.[28] Εφαρμογή Ginkgo. Πηγή από το διαδίκτυο: http://osarena.net/logismiko/epangelmatikes-efarmoges/ginkgo.html.[29] Ιατρική απεικόνιση. Πηγή από το διαδίκτυο: http://en.wikipedia.org/wiki/Medical imaging.[30] Ιστορία ιατρικής διάγνωσης και ιατρικής απεικόνισης. Πηγή από το διαδίκτυο : http://www.imaginis.com/faq/historv-of-medical-diagnosis-and-diagnostic-imaging.[31] Ιστορία-Υπηρεσίες DICOM. Πηγή από το διαδίκτυο: http ://dicom. offis.de/dcmintro .php.en.[32] Σύστημα πληροφόρησης για την υγεία. Πηγή από το διαδίκτυο : http://en.wikipedia.org/wiki/Health informatics.[33] Τεχνικές απεικόνισης. Πηγή από το διαδίκτυο : http://panacea.med.uoa.gr/topic.aspx?id=918.


http://www.worldscientific.com/worldscibooks/10.1142/6366

http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%91%CE%BA%CF%84%CE%B9%CE%BD%CE

http://europa.eu/legislation_summaries/information_society/l24226_el.htm

http://blog.e-healthgr.com/contradiction-in-greek-health

http://blog.e-healthgr.com/ict-in-health

http://osarena.net/logismiko/epangelmatikes-efarmoges/aeskulap-dinamiko-

https://www.merge.com/

http://osarena.net/logismiko/epangelmatikes-efarmoges/ginkgo.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Medical_imaging

http://www.imaginis.com/faq/history-of-medical-diagnosis-and-diagnostic-imaging

http://dicom.offis.de/dcmintro.php.en

http://en.wikipedia.org/wiki/Health_informatics

http://panacea.med.uoa.gr/topic.aspx?id=918

ΠΡΟΤΥΠΟ ΌΙ€ΘΜ Κινικλής...

Documents