Nociones de Imágenes Médicas
Para producir imágenes del cuerpo humano, la tecnología médica emplea una amplia variedad de formas de energía capaces de penetrar diferentes tejidos y al mismo tiempo interactuar dentro de los mismos hasta cierto límite. El campo de emisión es modulado por el objeto y medido por un sensor. La medición es afectada por una serie de procesos de transformación. El resultado final de este proceso siempre produce una distribución de niveles de gris o tonos de color, la cual representa una imagen capaz de ser visualizada. Esta transformación de variables físicas primarias en una representación física uniforme (imagen) es el objetivo final de un sistema de imágenes médicas.
El concepto de calidad de imagen se define dentro del entorno del diagnóstico médico. Así, por ejemplo, desde un punto de vista puramente técnico, el área oscura detrás de una estructura ósea en una imagen de ultrasonido se descarta debido a que corresponde a una distorsión o artefacto de esta imagen. Sin embargo, para el médico esta información tienen valor diagnóstico. Es decir, técnicamente es posible cuantificar o valorar las características de calidad de una imagen en particular tal como resolución espacial, contraste, ruido y distorsión; pero el valor relativo de estas características está definido por el usuario.
El usuario de un sistema de imágenes médicas esta solamente interesado en un método para evaluar la calidad de las imágenes generadas por el sistema. Sin embargo, el diseñador necesita además una comparación de las características de transferencia de las distintas etapas que componen el mismo. La comparación de los diferentes vínculos de la cadena de generación de la imagen, a menudo basada en diferentes efectos físicos, puede ayudar a encontrar el vínculo o bloque que produzca mayor atenuación (o más ruido) mediante un proceso de optimización técnica continua, mejorando la interacción con cada una de las etapas. Las dos características más importantes para evaluar la calidad son la resolución espacial y el contraste de la imagen, las cuales pueden ser derivadas a partir de la función de transferencia de modulación (MTF-Modulation Transfer Function). Por otro lado, existen otros criterios que se utilizan para valorar características como la distorsión y el ruido de la imagen.
De todas las modalidades de diagnóstico comunes, la más utilizada es la Radiología Convencional que utiliza placas. Si bien existen grandes esfuerzos en llevar esta modalidad a formatos digitales, los requerimientos técnicos necesarios son muy exigentes y requieren inversiones considerables. El resto de las modalidades, tales como Tomografía Computada, Resonancia Magnética Nuclear, Ecografía, etc., ya tienen una naturaleza digital. En un sentido amplio, una imagen digital f(x,y) es la representación de una imagen obtenida utilizando diferentes procedimientos: proyecciones radiológicas convencionales (RX), ultrasonografía, tomografía computada, o resonancia magnética nuclear. Las coordenadas para la ubicación de estructuras anatómicas son x,y.
El valor de f(x,y) de la posición (x,y) es llamado nivel de gris y es un entero no negativo. Dependiendo del procedimiento de digitalización utilizado, los valores de nivel de gris pueden tener los siguientes rangos: 0-255 (8bits), 0-511(9bits), 0-1023 (10bits), 0-2047 (11bits), 0-4095 (12bits). Estos niveles representan propiedades físicas o químicas de las estructuras. En la Tabla 1 se observan las distintas características de cada modalidad. Las dimensiones de la imagen se expresan en pixeles, indicando la cantidad de filas y columnas de la imagen. La visualización de las imágenes médicas puede realizarse mediante la impresión de la imagen en una placa radiográfica o en un papel térmico; o bien, visualizarlo en un monitor en forma temporal.
Una vez que la estructura de interés se registró como una imagen digital, se puede conocer la calidad de la misma. La calidad de la imagen está caracterizada por tres parámetros: resolución espacial, resolución de densidad y relación señal a ruido (S/N). La resolución espacial (N) es una medida del número de pixel usados para representar la estructura. La resolución de densidad (m) es el número total de niveles de gris discretos en una imagen digital. Por otra parte, una S/N elevada indica una imagen agradable al ojo, y por tanto, con una buena calidad de imagen. A continuación se analizará el efecto de variar los parámetros N y m (considerando M=N). Es muy difícil definir qué es una buena imagen debido a que la calidad de la misma no sólo es muy subjetiva sino que también depende mucho de las necesidades de una aplicación determinada. En la Figura 1(a) se observa una imagen obtenida de un ecógrafo con 256 niveles de gris y 200 x 200 pixeles. Las siguientes imágenes de la Figura 1 muestran los resultados de reducir la resolución espacial con N=100,50,25 respectivamente. En todos los casos, se utilizó un número de niveles de gris de 256. Puesto que todas las imágenes corresponden a la misma área representada, los pixeles de las imágenes de menor resolución han sido duplicados para cubrir toda el área. Esta repetición de pixeles produce un resultado similar a un tablero de ajedrez, que es particularmente visible en las imágenes de menor resolución. Realizando una comparación entre las imágenes, se observa que el efecto de reducir la resolución espacial es casi imperceptible en las primeras imágenes siendo importante la pérdida de detalles en las últimas. La resolución espacial debe definirse en función de las características propias de la imagen y de la modalidad
La Figura 2 muestra los efectos producidos al reducir el número de bits empleados para representar el número de niveles de gris de una imagen. La imagen de la Figura 2 (a) es una imagen de 100 x 100 y 8 bits por pixel. El resto de las imágenes de la Figura 2 han sido obtenidas reduciendo el número de bits desde m=5 hasta m=1 manteniendo constante la resolución espacial. En forma análoga con la resolución espacial, las primeras imágenes son muy similares a la original. Sin embargo, conforme se reduce m, empiezan a aparecer un conjunto casi imperceptible de estructuras ondulantes en las zonas de niveles de gris suaves. Este efecto, originado por el empleo de un número insuficiente de niveles de gris en las áreas más suaves de una imagen digital se denomina falso contorno. Por lo general es bastante visible en las imágenes que emplean un número de niveles de gris inferior a 16.
Los tres parámetros analizados deben ser ajustados durante la adquisición para acomodar la misma a los requerimientos del diagnóstico. Sin embargo, se debe tener en cuenta que a mayor resolución espacial y/o densidad, mayores serán la capacidad de memoria necesaria, y el tiempo de procesamiento y transmisión de la imagen (1).
Estándares de imágenes médicas DICOM y HL7.
Para que un centro de salud pueda llevar a cabo sistemas de gestión y almacenamiento de imágenes médicas de manera eficiente, es necesario que los estudios cumplan con los estándares internacionales que garanticen su reproducción y comunicación. Algunos de estos son DICOM y HL7, Digital Imaging and Communications in Medicine y Health Level 7 respectivamente, con los que trabajan los mejores sistemas PACS del mercado. Dichos estándares han surgido debido a la necesidad de compartir las imágenes clínicas de los pacientes entre distintos especialistas que estén a distancia, en otras instituciones, o bien, con los pacientes mismos de forma digital. Por tal razón es fundamental que los servicios de salud se adapten a los estándares digitales internacionales médicos de texto e imagen. Estándar DICOM.
El estándar DICOM está directamente relacionado con la transmisión de imágenes médicas. Es un formato universal que no depende de los proveedores o fabricantes de los equipos de imagenología, de modo que ha aumentado la productividad.
DICOM fusiona un formato de datos con protocolos de comunicación desde el escáner de la modalidad diagnóstica hasta los diversos dispositivos que estén en la red.1 Consta de siete capas que llevan las imágenes médicas hasta los servidores de almacenamiento o las computadoras de los médicos.
Este formato es el que alimenta a los sistemas PACS para que finalmente haya una gestión y resguardo de estos estudios, por el tiempo establecido por la ley.
En resumen, el estándar DICOM aunque proporciona un documento bastante completo de las imágenes médicas de los pacientes, está orientado básicamente a la visualización de las mismas y datos característicos para su interpretación. Por ejemplo, el tamaño de las imágenes, los bytes consumidos por cada parte del estudio y una buena resolución para que el diagnóstico sea de calidad.
Estándar HL7
Por su parte, el estándar HL7 es el formato de los datos de texto que pueden estar incrustados en las imágenes médicas. De modo similar, esto trae como ventaja que es posible comunicar dichos estudios con información más detallada de atención médica. El uso más común es el envío electrónico intrahospitalaria del desarrollo de diversos cuidados de salud.
Como su nombre lo indica, HL7 o Health Level 7 es el nivel más alto para sistemas abiertos de comunicación, cumpliendo con la normativa ISO. Es decir, que tiene siete niveles para la conexión de información de cuidados de salud en el medio electrónico, independientemente de los proveedores. Es decir, se pueden compartir mensajes con este formato con cierto grado de compresión sin importar el sistema operativo.
Existen varias versiones de HL7, cuya elección depende del servicio que se requiera en el centro de salud. La mensajería HL7 2.0 permite el envío y recepción de datos de salud de manera electrónica, mientras que la versión 3.0, la más usada, basa la información en el RIM (Modelo de Información de Referencia) para crear los mensajes. También destaca SPL HL7, que sirve para la identificación de medicamentos. En efecto, los estándares DICOM y HL7 funcionan en conjunto. Es lo más recomendable para cualquier centro de salud, puesto que se complementan para proporcionar a los médicos y pacientes imágenes clínicas y los cuidados de salud asociados.
Por esa razón ambos estándares se usan en la mayoría de los hospitales, para dar respuestas a los Sistemas de Información Radiológica (RIS) y Sistemas de Información Hospitalaria (HIS), que posibilitan tener el historial y expediente de los pacientes dentro de un centro de salud (2).
- https://docplayer.es/3535952-Fundamentos-de-imagenes-medicas.html
- https://evacenter.com/blog/estandares-imagenes-medicas-dicom-hl7-ihe-xds/
