Ficheros DICOM
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Imágenes Médicas a partir de ficheros DICOM. Imágenes que permiten la detección y tratamiento de enfermedades; además la visualizar estructuras internas del organismo aplicando diferentes tipos de radiación a través de medios opacos dispersantes.
Sumario
Historia
Existen varias técnicas para formas estas imágenes, entre las que podemos encontrar tomografía de rayos x, resonancia magnética, ultrasonidos, emisión de positrones; todas ellas presentan algún inconveniente que no permite la monitorización continua, pero a su vez permiten obtener información relevante que son aprovechadas por las nuevas técnicas de imagen para ayudar a los especialistas a emitir un buen diagnóstico.
Con el desarrollo de la informática aparecieron nuevas formas de guardar la información de forma digital, entre los que podemos encontrar los ficheros; esto no es más que una forma física de guardar información en un ambiente digital, estos tienen diferentes estructuras, en dependencia del contenido que se almacene en ellos. Entre los ficheros más comunes se pueden encontrar los de almacenar información gráfica, estos normalmente se identifican con extensiones (jpg, png, bmp,tiff, etc.), también se pueden encontrar ficheros para almacenar texto como pueden ser (doc, docx, txt, etc.).
La medicina no está exenta del uso de esta forma de guardar información, uno de los ficheros de más uso en esta rama de la ciencia son los ficheros XML, estos por su gran versatilidad de adaptarse pueden usarse en bases de datos, editores de texto, hojas de cálculo y casi cualquier cosa imaginable; por otra parte existen ficheros especializados para la medicina entres los que podemos encontrar Analyze 7.5, NifTI y DICOM, estos son muy usados en radiología tanto como para el almacenamiento y transmisión como para el procesamiento de la información almacenada en ellos.
Analyze 7.5 y NifTI, son formatos generalmente usados por desarrolladores de sistemas de procesamiento de imágenes médicas, DICOM es el formato contemplado en el estándar DICOM 3.0, para el almacenamiento, procesamiento y transmisión de imágenes médicas, el cual fue creado por ACR y NEMA, para lograr una estandarización dentro de los fabricantes de equipos de adquisición de imágenes médicas.
Estructura física del fichero
El estándar DICOM para la organización de la información correspondiente a las imágenes médicas proveniente de los diferentes equipos médicos propone la siguiente estructura:
Preámbulo: tiene un tamaño fijo de 128 bytes, y está pensado para tener un uso definido por la implementación. Por ejemplo, puede contener información sobre el nombre de la aplicación usada para crear el fichero, o puede tener información que permita a aplicaciones acceder directamente a los datos de la imagen almacenada en el fichero. En caso de no ser usado, el preámbulo debe estar presente, con todos sus bytes puestos al valor 00h. Prefijo: este prefijo consiste en cuatro bytes que contienen la cadena de caracteres “DICM”. Esta cadena debe estar codificada siempre con las letras en mayúscula. El propósito de este prefijo es permitir a las implementaciones diferenciar si un fichero es DICOM o no.
Elemento: es la forma de organizar la información dentro del fichero y está dada por las siguientes representaciones: Número de Grupo: identifica al elemento dentro del fichero DICOM; pueden existir más de un elemento con el mismo valor. Número de Elemento: identifica al elemento dentro del grupo. Valor de Representación: indica de qué forma está almacenado el contenido correspondiente al elemento, ya estos valores están predefinidos y se pueden encontrar en el capítulo 6 del estándar DICOM. En el caso de que el valor sea implícito, por defecto cada elemento tiene un valor de representación.
Longitud: ya sea de 16 o 32 bits (dependiendo si el valor de representación es explícito o implícito) entero sin signo que contiene la longitud explícita del campo de Valor.
Valor: es el valor del elemento de datos, codificado según el campo VR y con la longitud que indica el campo Longitud del Valor y que puede contener información vinculada al fichero como por ejemplo información sobre el paciente (nombre, sexo), sobre la imagen, entre otros.
La información contenida en el campo valor es codificada teniendo en cuenta los siguientes criterios: little endian y big endian, cuando los datos son codificados en little endian, siempre se tiene en cuanta primero el bit menos significante y viceversa en caso de ser big endian.
Estructura en memoria de un fichero DICOM.
Un fichero DICOM contiene mucha información, por lo que el estándar propone una forma de organización basada en IOD. Un IOD es una colección de partes de información relacionada, agrupadas en Entidades de Información o atributos. Cada entidad contiene información sobre un único objeto (mundo real) como un paciente, una imagen, etc. Las entidades de información consisten en atributos, describiendo una única parte de información, por ejemplo, el nombre de un paciente. Los atributos que tienen una relación están agrupados en módulos de información de objetos o IOM.
Los IOMs están definidos de tal manera que pueden ser usados en más de un IOD. Estos IOMs también tienen la ventaja de que las descripciones semánticas de los atributos descritos pueden ser agrupados.
Creación de la imagen médica digital.
Para obtener la imagen médica contenida en el fichero DICOM es necesario tener en cuenta los siguientes elementos:
- Rows (0028,0010): alto de la imagen.
- Columns (0028,0011): ancho de la imagen.
- Bits Allocated (0028,0100): cantidad de bits que que puede tener cada pixel.
- Bits Stored (0028,0101): cantidad real de bits que se usaron para representar cada pixel, siempre va a ser menor o igual que Bits Allocated.
- High Bit (0028,0102): bit más significativo, para cada pixel.
- Pixel Representation (0028,0103): si el valor del pixel esta codificado con signo si el valor que tiene es 1 y sin singo si es 0.
- Photometric Interpretation (0028,0004): específica cómo se deben interpretar los pixels. Entre los valores más comunes que podemos encontrar se encuentran MONOCHROME1, MONOCHROME2, PALETTE COLOR, RGB, entre otros que se pueden encontrar en el capítulo 3 del estándar DICOM.
- Samples per Pixel (0028,0002): es el número de planos separados con los que cuenta la imagen pude tomar el valor 1 para las imágenes con Photometric Interpretation MONOCHROME1, MONOCHROME2, PALETTE COLOR y valor 3 para los que cuentan con RGB y otros modelos de color de tres componentes.
Proceso de creación.
El primer paso para la creación de una imagen digital consiste en obtener el valor del elemento Pixel Data (7FE0,0010), este se mantiene en memoria en alguna estructura, como pueden ser arreglo de valores de una o dos dimensiones, punteros a memoria; el tamaño de esta estructura está dado por las dimensiones de la imagen (Rows, Columns) y la cantidad de bits que puede tener cada pixel (Bits Allocated), en la práctica nosotros usamos punteros por brindar la posibilidad de acceso rápido a memoria, capacidad de vital importancia en este tipo de trabajo.
nota: el valor del pixel data puede estar comprimido, en ese caso se necesita descomprimir ese flujo de datos.
Como segundo paso tenemos que tener en cuenta si la imagen cuenta con más de un frame, esto lo podemos determinar a través del elemento Number of Frames (0028,0008), si este elemento no forma parte de nuestro dataset es porque la imagen solo tiene un solo frame, si este elemento existe y tiene valor mayor que 1, recomendamos realizar todo el procesamiento al solo al frame que se quiere visualizar en ese instante.
En el tercer paso hay que tener en cuenta las muestras de colores por pixel (Samples per Pixel), si el valor de este campo es 1, se verifica el campo RedPaletteColorLookupTableDescriptor, de existir este campo es porque la imagen viene con colores indexados.
Fuentes
- González Rey, G. y S. A. Marrero Osorio: "Reingeniería de la geometría desconocida de engranajes cónicos con dientes rectos y curvilíneos", Ingeniería Mecánica, Vol.11, No.3, pp. 13 - 20, Ciudad de La Habana, 2008.
- Arzola, J.: Selección de propuestas, Ed. Científico Técnica, Ciudad de La Habana,[[ 1989]].
- Pereda, I.: "Residuos sólidos mineros de la extracción del níquel como estimulantes para la producción de biogás", Tesis de doctorado, Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría, Ciudad de La Habana,2007.
