Формат данных dicom и возможности его обработки средствами idl

      Комментарии к записи Формат данных dicom и возможности его обработки средствами idl отключены

Формат данных dicom и возможности его обработки средствами idl

В. О. Скрипачев, А. П. Пирхавка

Современное медицинское оборудование разрешает делать обследование человека с применением разных методик диагностики. разработка и методов Качественный рост диагностики соответствующих медицинских устройств стали причиной необходимости разработки особого формата данных, что поддерживался бы разными разработчиками программного обеспечения и аппаратуры, что разрешило бы делать комплексные обследования больных.

Наряду с этим спектр разрабатываемой аппаратуры достаточно широк, и большая ее часть дает возможность приобрести двумерные либо трехмерные изображения исследуемых органов. Обычно трехмерные изображения основываются на дискретных срезах (двумерных изображениях), соответственно нужны современные информационные разработки для обработки, организации и визуализации хранения медицинских данных [1].

Для решения вышеуказанной неприятности создан стандарт данных Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM), разрешающий обрабатывать и хранить как одиночные изображения, так и их объединения. Помимо этого, формат DICOM снабжает связь между медицинскими устройствами. Стандарт DICOM создан Американским колледжем радиологии (ACR) и Национальной ассоциацией производителей электрооборудования (NEMA). Со стандартом возможно ознакомиться на сайте NEMA: http://medical.nema.org/dicom

Так, DICOM поддерживает большая часть совокупностей PACS (Picture Archiving and Communications), инфраструктуру хранения данных, получения, печати и визуализации изображений.

Комплект данных формата DICOM есть стандартизированным множеством, наряду с этим все одиночные изображения находятся на одном уровне файловой совокупности в хаотичном порядке. Определенный порядок в файлы изображений вносят метаданные, каковые сохраняются в одном файле DICOMDIR. Файл DICOMDIR формирует файлы изображений по иерархической структуре (рис.

1).

Рис. 1. Иерархическая структура формирования файлов изображений в файле DICOMDIR

Больной обследуется, и результаты обследования сохраняются. Наряду с этим обследование может складываться из нескольких серий наблюдений, в каждой из которых смогут быть взяты изображения. Файл DICOMDIR не содержит изображения, он лишь ссылается и организует файлы изображений в единое целое.

К примеру, в случае если данные в формате DICOM сохраняются на компакт-диске, то в том месте же нужно хранить и DICOMDIR, не обращая внимания на то, что в каждом файле изображения DICOM хранится соответствующая информация.

При рассмотрении простого файла DICOM видно, что он организован как простое изображение и, в большинстве случаев, складывается из последовательности и заголовка данных. Формат данных, составляющих изображение, строго не выяснен. И обычно к данным используются разные методы сжатия, к примеру JPEG.

Отличительной чертой формата DICOM есть его заголовок, содержащий множество информации, не только относящейся к изображению, но и нужной для управления данными больного в клинической базе данных.

Заголовок файла имеет произвольную длину. Записи в заголовке классифицируются по трем типам: необходимые, условные и определяемые пользователем. Необходимые записи требуются неизменно, тогда как наличие условных записей зависит от наличия прошлых; последний класс записей разрешает вносить дополнительные сведения о больном.

Применение записей последнего класса стало причиной появлению новых форматов данных, производных от DICOM, к примеру DICOM-RT.

Для работы с данными формата DICOM в состав языка программирования Interactive Data Language (IDL) входит работа DICOM Network Services. Работа является рядом сервисов с графическим интерфейсом пользователя (рис. 2, 3), разрешающих конфигурировать сетевую инфраструктуру, запрашивать и хранить эти DICOM. Применение сетевых ресурсов выполняется на базе протокола TCP/IP.

Настройка работы DICOM Network Services вероятна и на программном уровне посредством нескольких соответствующих классов.

Рис. 2. Графический интерфейс конфигурации DICOM Network Services

Рис. 3. Графический интерфейс запроса данных посредством DICOM Network Services

Конкретно для работы с файлами изображений DICOM существует два класса: IDLffDicom и IDLffDicomEx. Базисная функциональность обеспечивается посредством класса IDLffDicom. Способы класса снабжают доступ к элементам файла DICOM — тегам.

Большая часть способов класса требует необходимого наличия довода — какого-либо тега DICOM.

Класс IDLffDicomEx предоставляет более широкий комплект способов для работы с данными, чем IDLffDicom. Напомним, что применение DICOM Network Services требует дополнительной лицензии, в которую будет входить лицензия на применение IDLffDicomEx. В табл.

1 приведена доступность существующих функциональных возможностей для разных архитектур процессоров.

Таблица 1. Доступность существующих функциональных возможностей для разных архитектур

Функциональная возможность

Windows

 OS X Linux

Solaris
Intel 32- битная Intel 64- битная Intel 64-битная Intel 64- битная SPARC 64-битная Intel 64- битная
DICOM Network Services + +
IDLffDicomEx + + +
IDLffDicom + + + + +

Для работы с данными DICOM без применения классов IDLffDicom и IDLffDicomEx в IDL существуют процедуры чтения данных READ_DICOM и QUERY_DICOM.

Функция READ_DICOM считывает эти из файла DICOM с учетом применяемой таблицы перекодировки (LUT). Наряду с этим эти сохраняются в двумерном либо трехмерном массиве. Трехмерный массив представляют собой изображения TrueColor формата BIP (Band Interleave Pixel).

Предстоящая обработка данных выполняется штатными возможностями IDL. В визуализации и обработке медицинских разрешённых следует выделить такие области цифровой обработки изображений:

  • улучшение изображения;
  • обнаружение границ изображения;
  • сегментация;
  • пространственное преобразование.

Один из способов улучшения изображения содержится в увеличении контрастности. При применении компьютерной томографии контрастность изображений томографических срезов определяется конкретно коэффициентами ослабления соседних объемных элементов. Контрастность в компьютерной томографии определяется локально разностью коэффициентов ослабления соседних тканей, наряду с этим остальные структуры не воздействуют либо практически не воздействуют на регистрируемое значение интенсивности.

Таковой подход дает возможность приобрести достаточно контрастное изображение структур и тканей, очень незначительно различающихся по составу либо плотности. Этот подход употребляется не только в компьютерной томографии, но и в других способах послойной визуализации.

Для демонстрации возможностей IDL употреблялись два тестовых изображения, приведенные на рис. 4, на которых не видны кое-какие малоконтрастные подробности. Для улучшения контраста изображений употребляется логарифмическое преобразование, итог которого приведен на рис. 5.

Рис. 4. Примеры исходных изображений формата DICOM

Рис. 5. Изображения с улучшенным контрастом

Для выделения границ употребляются разные дифференциальные операторы, к примеру, оператор Собела [2, 3]. Этот оператор конкретно вычисляет значения компонента вектора-градиента для каждой точки изображения методом свертки локальной окрестности точки с малоразмерными масками. В IDL оператор Собела реализован функцией SOBEL, возвращающей аппроксимированное изображение с выделенными границами. Функция рассчитывает значения как:

где j, k — координаты каждого пикселя изображения.

Эти преобразования равносильны применению соответствующих масок xm, ym:

На рис. 6 приведены примеры изображений, взятых с применением оператора Собела.

Рис. 6. Инвертированные изображения с выделенными границами по Собелу

Кроме обработки изображений, для ответа задач здравоохранения представляется нужным применение IDL на протяжении исполнения статистических изучений. Как мы знаем, что многие статистические показатели, такие, как тест Стьюдента, корреляционный анализ, дисперсионный и регрессионный анализ , активно используются в медицине [4]. IDL предоставляет возможности для получения статистических оценок, наряду с этим возможности статистических изучений значительно расширяются при применения дополнительного модуля Advanced Math and Stats.

Так, IDL владеет широкими возможностями для работы с изображениями формата DICOM. С учетом дополнительных возможностей, предоставляемых DICOM Network Services, вероятна поддержка и организация сетевой инфраструктуры медучреждения, что разрешает ускорить комплексную диагностику больных.

Авторы благодарят компанию «Совзонд» за предоставленную возможность тестирования ПО IDL и модуля DICOM Network Services.

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Вилли А. Календер. Компьютерная томография. Базы, техника, области и качество изображений клинического применения. ? М.: Техносфера. ? 2006. ? 344 с.
  2. Вильзитер Ю. В. анализ и Обработка изображений в задачах машинного зрения: Курс лекций и практических занятий / Ю. В. Вильзитер, С. Ю. Желтов, А. В. Бондаренко, М. В. Осоков, А. В. Моржин // ? М.: Физматкнига. ? 2010. ? 672 с.
  3. Шапиро Л. Компьютерное зрение / Л. Шапиро, Д. Стокман // ? М.: Двучлен. Лаборатория знаний. ? 2006. ? 752 c.
  4. Теория статистики: Учеб. / Под ред. проф. Р. А. Шмойловой. ? 3-е изд., перераб. ? М.: статистика и Финансы. ? 2000. ? 560 с.

DICOM Networking


Подобранные по важим запросам, статьи по теме: