Короткі теоретичні відомості

Використання цифрових комп’ютерних технологій у сучасній медицині є загальноприйнятим явищем.Поступово відходять у минуле старі «плівкові» технології подання і зберігання результатів обстежень пацієнтів, частіше виникає потреба в їх додатковій комп’ютерній обробці для одержання детальнішої інформації про виявлену патологію. На початку розвитку цифрових технологій у медицині (близько 15 років тому) не існувало єдиних стандартів подання, зберігання і передачі даних, отриманих при проведенні різноманітних обстежень пацієнтів. Практично кожна з відомих фірм – виробників медичного діагностичного обладнання мала свій стандарт. Так, у 90-і роки ХХ століття з’явилася безліч різноманітних стандартів зберігання зображень систем медичної візуалізації, таких як Philips CT, Resonex MR, Siemens CT and MR, Siemens Icon Nuclear, Strichman Neuro 900 Nuclear, Toshiba Nuclear тощо. При цьому багато систем мали ще й різні формати для вхідних і вихідних даних, окремі формати для запису даних на змінні носії інформації. Така різноманітність форматів зумовлена не тільки різницею у технічному виконанні медичної апаратури, а й прагненням фірм-виробників до максимальної «закритості» своїх систем з комерційною метою. Однак це ускладнювало обмін інформацією про пацієнтів між різними фахівцями і клініками (наприклад, для консультацій у складних клінічних випадках), підтримку електронних архівів пацієнтів, передачу зображень засобами комп’ютерної мережі. Для усунення несумісності між різними медичними системами Американським радіологічним коледжем (American College of Radiology, ARC) і Національною асоціацією виробників електроніки (National Electrical Manufacturers Association, NEMA) було розроблено єдиний уніфікований стандарт для передачі і зберігання медичних зображень –Digital Imaging and Communications in Medicineабо скороченоDICOM. Перша версія уніфікованого стандарту ARC/NEMA 1.0 (DICOM 1.0) з’явилася в 1985 році. На сьогодні загальноприйнятим стандартом є його версія DICOM 3.0, що підтримується практично всіма виробниками медичного обладнання. У форматі DICOM 3.0 можуть зберігатися результати обстеження, отримані різними системами медичної візуалізації – рентгеноконтрастної комп’ютерної томографії (CT), магнітно-резонансної томографії (MRI), цифрової рентгенографії та флюрографії (RF), ангіографії (XA), дані ультразвукових методів дослідження (US), радіонуклідної діагностики (NM) тощо. При цьому структура й обсяг інформації будуть істотно залежати від виду проведеного обстеження. Наприклад, у результаті СТ-обстеження пацієнта одержуємо деяку кількість так званих серій (series) зображень (кількість серій зумовлена проекцією та використаними СТ-режимами), а кожна серія міститиме певну кількість окремих статичних зображень (images). При збереженні результатів обстеження пацієнта на US-сканері, коли одержувана інформація швидко змінюється в реальному часі, матимемо велику кількість окремих зображень, однак записаних з дуже малими проміжками часу (частота дискретного запису вимірюється в мілісекундах). При наступному перегляді отриманих результатів зі швидкою зміною зображень виникає ефект наближений до «живого відео», і відповідно картина, максимально подібна до тієї, яку спостерігає лікар під час безпосереднього проведення дослідження. Формат DICOM передбачає можливість збереження реальної відео й аудіо інформації.

У сучасній медичній клініці отримані результати обстежень пацієнтів деякий час зберігаються в оперативній пам’яті медичної апаратури, з допомогою якої було проведено дослідження. Однак оперативна пам’ять обмежена за обсягом і не призначена для тривалого зберігання даних, необхідних у науковій роботі. Як правило, можлива архівація результатів досліджень безпосередньо із приладу, яким виконується дослідження, на змінні носії інформації. Інший варіант – використання систем передачі й архівації зображень (Picture Arhiving and Communication System, PACS), які передбачають створення спеціальних вилучених архівів на серверах, де досить об’ємний архів може існувати тривалий час і бути доступним для пошуку й перегляду інформації, що цікавить користувача, через комп’ютерні мережі. Після архівування результатів дані можуть бути вилучені з оперативної пам’яті приладу, яким проводилося дослідження.

У медичній практиці часто виникає потреба у додатковій обробці отриманих результатів дослідження (як правило, для поліпшення візуалізації виявленої патології або для спеціальних наукових досліджень). У такому випадку використовують графічні станції – комп’ютери, оснащені потужним спеціальним програмним забезпеченням для роботи із зображеннями (застосування різних графічних фільтрів, тривимірних реконструкції тощо) з наступним переглядом отриманих результатів (наприклад, на клінічних конференціях або безпосередньо в операційній – в умовах хірургічного стаціонару). Дані для аналізу можуть бути передані на графічну станцію як з електронного архіву, так і безпосередньо з апарата, на якому виконано дослідження. Дотепер графічні станції для обробки медичної інформації випускалися нечисленними фірмами-виробниками й базувалися тільки на дорогих платформах SUN MICROSYSTEMS, SILICON GRAFIX та ін. Безумовно надійність цих систем відносно як апаратної частини, так і програмного забезпечення не викликає сумнівів, оскільки вони споконвічно були орієнтовані на промислове вузькоспеціалізоване застосування. Однак їхня вартість дуже висока, а тому не всі медичні клініки можуть мати подібне технічне оснащення. Тим часом парк «менше надійних», але набагато дешевших, значно поширених IBM-сумісних комп’ютерів на сьогодні істотно поновився. Сучасні персональні IBM-сумісні комп’ютери практично наздогнали по потужності, продуктивності і надійності дорогі елітні платформи. З’явилися центральні процесори з тактовою частотою більше 2ГГц, істотно знизилися ціни на оперативну пам’ять, і ПК з оперативною пам’яттю 2 ГВ вже нікого не дивують. Таким чином, у програмістів з’являється можливість створити прикладне програмне забезпечення для перегляду й обробки медичної графічної інформації на IBM-сумісних комп’ютерах. На сьогодні вже існує ціла низка різноманітного програмного забезпечення для роботи з медичними графічними зображеннями на IBM PC. Переважна більшість таких програмних продуктів призначена для перегляду, передачі по локальній мережі, Internetй архівування результатів медичних досліджень. Пакети призначені для графічної постобробки результатів медичної візуалізації для IBM-сумісних комп’ютерів на сьогодні поодинокі.

Усі програми для роботи з медичними зображеннями можна розділити умовно на кілька категорій:

1) програми для перегляду медичних зображень (так звані «в’юєри» (viewers);

2) програми для створення архіву DICOM-зображень;

3) пограми для передачі зображень через локальну мережу й Інтернет;

4) системні утиліти (утиліти перекодування зображень у різні медичні і стандартні графічні формати, редактори медичних файлів у двійковому коді, утиліти підтримки спеціалізованих медичних накопичувачів інформації тощо);

5) службові програми й бібліотеки підтримки DICOM-формату в різних стандартних офісних, графічних й Інтернет-додатках (DICOMHTML-технології). Деякі програми інтегрують у собі перераховані функції, будучи універсальним інструментом фахівця функціональної діагностики.

Для перегляду й аналізу DICOM-файлівможна скористатися, зокрема, безкоштовною програмою DICOMImageViewerPlus (http://www.unipacs.com/ru/uniViewPlus.html). Вона характеризується практично повною функціональністю робочої станції, за винятком роботи в DICOM-мережі. За допомогою цієї програми ви зможете переглядати зображення з діагностичною, сертифікованою якістю, організувати електронний архів DICOM-файлівна диску, легко відкривати їх та експортувати в BMP, JPEG і PGM формати, сканувати знімки вDICOM,аналізувати їх. Набір функцій для перегляду медичних зображень включає: вибір кількості зображень, що переглядаються одночасно, масштабування зображення (Zoom, Magnify), настроювання яскравості й контрастності зображення, зміну орієнтації зображення (Flip, Rotate). Крім того, існує можливість вибору зони інтересу з вимірювання її розмірів, виміру відстані та площі між анатомічними об’єктами.