Comunicación Digital Médica

• 1 Introducción

• 2 Problemática del tratamiento digital de las imágenes

• 3 Problemática en el uso del software libre

• 4 Soluciones prácticas aportadas

• 5 Zona de descarga del Software

• 6 Instalación y configuración del Software

• 7 Capturas de pantalla

• 8 Imágenes de muestra

• 9 Preguntas más frecuentes

• 10 Listas de correo

• 11 Notificación de problemas y petición de nuevas funciones

• 12 Desarrollo del software

• Sobre el autor ...

1 Introducción

• 1.1 Software Libre

• 1.2 Diagnóstico por Imagen

• 1.3 Software útil

Sitio web dedicado al Software Libre de gran utilidad en el Diagnóstico por Imagen , con enfoque fundamentalmente práctico.

1.1 Software Libre

Las cuatro libertades que aporta el software libre son:

• Primera: Libertad para usar el programa para cualquier propósito.

• Segunda: Libertad para estudiar el funcionamiento del programa y adaptarlo a sus necesidades.

• Tercera: Libertad para redistribuir copias y ayudar al prójimo.

• Cuarta: Libertad para mejorar el programa y hacer públicas las mejoras , para beneficio de la comunidad.

Las libertades segunda y cuarta llevan implícito el acceso al código fuente del programa .
Más información en http://www.gnu.org/philosophy/free-sw.es.html

1.2 Diagnóstico por Imagen

Muchas de las modalidades de Diagnóstico por Imagen existen gracias a la Informática y aportan su resultados directamente como información digital, sobre todo las tomo-gráficas :

• TAC Valor del pixel absoluto en unidades Hounsfield

• RNM Valor del pixel relativo reflejando intensidad y fase de la radiofrecuencia

• PET Valor del pixel absoluto en número de aniquilaciones positrón-electrón

• SPECT Valor del pixel relativo en número de fotones

Por otra parte existe una clara tendencia a la digitalización del resto de las técnicas y a la radiología sin placas , dado la flexibilidad en la manipulación de datos digitales.

1.3 Software útil

Existe un a gran cantidad y variedad tanto de software de propietario como libre para el procesado de las imágenes médicas, y uno de los mayores escollos para su utilización es la gran variedad de formatos de imagen propietarios y la heterogeneidad de los sistemas informáticos empleados que dificulta su integración.
Por fortuna las barreras han sido eliminadas por los siguientes cambios:

1. La creación de Internet

2. La aparición del estándar DICOM y de los PACS

3. El fenómeno GNU-LINUX

4. La evolución del Hardware

1.3.1 INTERNET

Revolución en las comunicaciones y en el intercambio de información, por su ubicuidad e instantaneidad pero con un cuello de botella importante , el de las traducciones, existiendo poca información en castellano sobre el procesado de imágenes médicas.

1.3.2 DICOM

DICOM responde a las siglas Digital Imaging and Communications in Medicine , y se tarta de un complejo protocolo desarrollado por la ACR-NEMA (American College of Radiology - National Electrical Manufacturers Association) para buscar un punto de encuentro entre las necesidades de los usuarios de equipos de imagen médica y los fabricantes de estos , para intentar solucionar la interconexión e intercomunicación de diferentes equipos.
El protocolo no sólo define un formato de imagen sino que tiene diversas clases de servicio en modo servidor o usuario, y es donde surge el problema cuando adquirimos un nuevo equipo supuestamente DICOM que es SCU de ``Query/Retrieve''(Usuario del servicio Búsqueda y Recuperación de datos) para su modalidad, que no nos permite almacenar su imágenes en nuestro PACS (Picture Archiving and Communications System)que es SCP de ``Image Storage'' (Proveedor de Almacenamiento de Imágenes)de dicha modalidad.
Más información para programadores en http://www.dclunie.com y todos públicos en http://www.dominator.com/customertools/dicom.htm (Muy recomendables pero en Inglés!).

1.3.3 GNU-LINUX

En el pasado existía software libre de calidad pero desarrollado en entornos universitarios en máquinas con Sistema Operativo UNIX que obtenían licencias baratas pero prohibitivas para los particulares aparte de que no existían versiones de UNIX para PC(Ordenador Personal) y así surgió el GNU(``GNU`s Not Unix `` GNU no es UNIX) Sistema Operativo y libre y el Kernel(Núcleo del Sistema Operativo) LINUX(Linux Is Not UNIX) lo que ha permitido compilar y usar programas en PCs hasta entonces sólo utilizables en estaciones de trabajo UNIX.
Aparte de la gratuidad del GNU-LINUX , sorprende su estabilidad, su seguridad, su perfecta integración en entornos heterogéneos y soporta 11 arquitecturas diferentes de procesadores de 32 y 64 bits(Alpha, ARM, Intel x86 y compatibles, PowerPC, Motorola 680x0, Intel A-64, HP PA-RISC , MIPS ,I BM S/390, SPARC)
Más información de GNU en http://www.gnu.org/home.es.html y de LINUX en http://www.linux.org/

1.3.4 HARDWARE

La historia de la evolución del Hardware se ha caracterizado por el progresivo aumento del poder de cálculo de los ordenadores y por la reducción progresiva de su tamaño y precio.
Hasta hace poco la realización de cálculos complejos con volúmenes y su representación espacial sólo se podía realizar en costosas estaciones de trabajo existiendo en la actualidad PCs de precio asequible de prestaciones superiores a dichas estaciones.
Disponer de una gran cantidad de software libre y de máquinas que se amortizan con el ahorro en gastos de licencias abre una brecha importante frente a los productos propietarios que se basan en hardware caro y que multiplican milagrosamente su precio al tratarse de equipos de uso médico.
Mas información sobre la evolución del hardware en http://www.geocities.com/Marte/traba/infhistpc.html

2 Problemática del tratamiento digital de las imágenes

• 2.1 Presentaciones

• 2.2 Procesado de imagen

• 2.3 Archivo de imágenes

2.1 Presentaciones

Quién no ha tenido alguna vez que que preparar una sesión clínica , charla o conferencia y se ha encontrado ante la dificultad de exportar las imágenes de una TAC ó de una RNM , para hacer una presentación con ordenador (pocos las hacen ya con diapositivas o transparencias!).
¿Y qué es lo que nos encontramos normalmente ?

1. Equipos nuevos: TAC o RNM con protocolo DICOM conectada a estación de trabajo de la misma marca donde podemos manipular centro y ventana, hacer reconstrucciones 3D, reformateos y MIP's , y almacenamos unas centenas de estudios y tras laborioso proceso obtenemos nuestras deseadas imágenes que tenemos que exportar pacientemente una a una a un formato compatible con nuestro PC en floppy o en el mejor de los casos en CDROM o a través de la red mediante FTP.

2. Equipos viejos: TAC o RNM con formato propietario incluso sin conexión de red donde lo único posible es recurrir a la fotografía digital de la pantalla o comprar alguna solución invariablemente cara del fabricante.

2.2 Procesado de imagen

Si lo que pretendemos es utilizar una estación de trabajo de distinta marca que nuestro tomógrafo o un PC para hacer procesado de imágenes muchas veces nos encontramos con incompatibilidades de formatos incluso si ambas máquinas son DICOM, ya que muchos programas usan su formato específico como el Analyze , SPM, AFNI, Interfile etc...
¿Soluciones posibles?

1. Conformarnos con los programas que nuestro fabricante del tomógrafo nos aporta, aunque realmente no se adapten a nuestras expectativas.

2. Recurrir a un servicio informático que nos cree programas que suplan los eslabones perdidos, con la doble dificultad de encontrar personal especializado y de obtener una clara definición desde el punto de vista informático de las necesidades esenciales a cubrir.

3. Crearnos nosotros mismos las herramientas necesarias pero no reinventando la rueda sino aprovechando el numeroso software libre existente y adaptándolo a nuestras necesidades.

2.3 Archivo de imágenes

Otro de los retos importantes es el archivo digital de imágenes, ya que nos sólo se trata de guardarlas para su preservación sino de poder recuperarlas ágilmente, con la menor intervención humana posible (proclive a errores), a un coste justificable y que el archivo sea ampliable y adaptable a la posible incorporación de nuevas modalidades diagnósticas.
¿Qué decisión tomamos?

1. Guardar copias de las placas radiológicas de los estudios, con el consiguiente costo en material, espacio y personal para mantener el archivo y perdiendo la posibilidad de la manipulación de las imágenes, que han perdido su origen digital.

2. Archivar los estudios en medios remisibles como discos magneto ópticos o CDROMs, con similar resultado en cuanto a los puntos anteriormente descritos a excepción del último.

3. Adquirir un PACS, solventando gran parte de los problemas arriba descritos pero que requiere cuidadosa planificación ya que las soluciones comerciales son caras y cualquier error de diseño más aún.

3 Problemática en el uso del software libre

• 3.1 Sistema operativo tipo UNIX

• 3.2 Búsqueda de los programas

• 3.3 Compilación de los programas

• 3.4 Documentación

• 3.5 Periodo de pruebas y validación

• 3.6 Riesgos a asumir

3.1 Sistema operativo tipo UNIX

La mayoría del software libre está desarrollado en entorno UNIX, que asusta a más de uno, pero que pasada la curva de aprendizaje reporta mas recompensas que sinsabores.

3.2 Búsqueda de los programas

Existe mucho software libre de tratamiento de imagen, pero existe algunas cuestiones a resolver:

1. ¿Cual es el que se adapta mejor a nuestras necesidades?

2. ¿Cual es el que tiene un desarrollo activo y no es un proyecto en vía muerta?

3. ¿Cual es realmente software libre y no depende de otro programa o sistema operativo propietario? Como ejemplo valga el del SPM que es gratuito pero depende del Mathlab que es de pago.

4. ¿Qué programa elido de entre varios de funcionalismo similar?

3.3 Compilación de los programas

El software libre viene con el código fuente normalmente hay que compilarlo, para lo cual hay que tener encuentra los siguientes puntos:

1. Descargar y descomprimir los programas necesarios.

2. Tener instalado el compilador adecuado.

3. Adaptar los Makefiles a nuestro entorno.

4. Resolver las posibles dependencias con librerías necesarias para la compilación y ejecución del programa.

5. Hacer alguna pequeña adaptación para compilar con éxito.

6. Optimizar la compilación para obtener el mejor rendimiento posible del programa.

3.4 Documentación

La documentación de los programas suele ser extensa , pero se halla escrita normalmente en Inglés y suela aportar pocos datos sobre el uso práctico de estos por lo que hay que:

1. Estudiar y Traducir la documentación original.

2. Documentar todas las modificaciones introducidas.

3. Buscar información adicional para el buen uso del programa.

4. Facilitar y resumir el uso de este creando una guía de usuario.

3.5 Periodo de pruebas y validación

Es necesario poner a prueba los programas con la carga de uso esperada a fin de comprobar su estabilidad y depurar los posibles errores, aunque usando este tipo de software a veces es difícil ponerlos en funcionamiento pero una vez configurados correctamente suelen tener una fiabilidad sorprendente.

3.6 Riesgos a asumir

El software libre tiene muchas ventajas pero también riesgos aparentes:

1. La responsabilidad no depende del autor del programa sino del usuario.

2. La aparente falta de soporte, ya que no existe servicio técnico al que acudir.

En el otro platillo de la balanza el software propietario también tiene sus pegas y no sólo las económicas, ya que se puede objetar su uso en la investigación dado su naturaleza de "caja negra", desconociéndose con precisión los algoritmos que corren en su interior.
Más información sobre este particular en la Presentación del "Open Science Project" de J. Daniel Gezelter Profesor Asistente del Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad de Notre Dame.

4 Soluciones prácticas aportadas

• 4.1 Sistema Operativo GNU-Linux

• 4.2 Distribución estable de Debian

• 4.3 Software DICOM

• 4.4 Software de interés Radiológico

Como se ha expuesto en la sección anterior, el uso de software libre requiere la toma decisiones entre un gran número de opciones y en este sitio web se aportan decisiones comprobadas:

4.1 Sistema Operativo GNU-Linux

GNU-Linux ha sido la tercera revolución después del ordenador personal e internet, fruto de la colaboración entusiasta y desinteresada de miles de personas en el mundo y que sin llegar a conocerse han desarrollado un Sistema Operativo coherente, fiable, que optimiza los recursos del hardware y mejor documentado que ningún otro.

Más información en http://www.linux.org/

4.2 Distribución estable de Debian

El GNU-Linux ha sido recopilado en distintas distribuciones añadiéndole herramientas de instalación y de gestión, siendo Debian una distribución no comercial desarrollada enteramente por voluntarios, muy depurada, segura , estable y fácilmente actualizable con versiones para 11 arquitecturas diferentes de procesador y con más de 8710 paquetes de software listos para funcionar.

Más información en http://www.debian.org/

4.3 Software DICOM

4.3.1 MIR CTN (Mallinckrodt Institute of Radiology Central Test Node)

Premier en software DICOM , bien documentado (500 páginas) y ampliamente probado ya que se ha usado InfoRad de la RSNA durante años y prácticamente todas las casas comerciales han probado sus productos DICOM contra él .
http://www.erl.wustl.edu/Dicom/ctn.html

4.3.2 DCMTK(DICOM ToolKit de la Universidad de Oldenburg)

Desarrollado sobre una primera versión del MIR CTN y fundado por el grupo de trabajo CEN/TC-251, ha sido desarrollado paralelamente , usándose en InfoRad del 1993 y EuroPacs del 1994 , desde entonces ha sido desarrollado y usado en Muestras Radiológicas Europeas .
http://www.offis.uni-oldenburg.de/projekte/dicom/soft-docs/soft01_e.html

4.3.3 Grevera dicom2pgm

Convertidor de formato DICOM a pgm o tiff .
http://www.rad.upenn.edu/grevera/images/dicom2pgm.html

4.4 Software de interés Radiológico

Esta es sólo una muestra del software libre disponible, listo para funcionar. Esta lista está en constante expansión y también a la espera de nuevas contribuciones.

4.4.1 AFNI

Se trata de un programa para analizar y visualizar RNM Funcional y crear mapas de actividad cerebral. Permite el análisis volumétrico voxel a voxel, tanto a nivel lógico, de cálculo o estadístico , inter e intra-sujeto ya que registra los cerebros al atlas esterotáxico de Tailarach Tournoux. Permite segmentar aislando el parénquima cerebral, creación de MIPs, reformateo ortogonal, ``rendering'' de volúmenes etc ...
Más información http://afni.nimh.nih.gov/afni/

4.4.2 CTSIM

Simulador de TAC . Simula el proceso de la transmisión de los rayos X a través de un phantom, reconstruyendo con diferentes algoritmos y aportando herramientas para el procesado y análisis de imágenes. Disponible en Debian y empaquetado pos su autor Dr. Kevin M. Rosenberg como los siguientes paquetes:

1. ctsim-3.5.8-1_all.deb

2. ctsim-doc_3.5.8-1_all.deb

3. ctsim-help_3.5.8-1_all.deb

Para más información:
http://www.ctsim.org/

4.4.3 XMEDCON

Útil programa de conversión entre formatos de imagen médica.
Los formatos soportados son:

1. Acr/Nema 2.0

2. Analyze (SPM),

3. Concorde>PET

4. DICOM 3.0

5. Ecat/Matrix 6.4

6. InterFile3.3

7. PNG

8. Gif87a/89a.

Más información en http://xmedcon.sourceforge.net/

5 Zona de descarga del Software

• 5.1 ctn

• 5.2 dcmtk

• 5.3 afni

• 5.4 dicom2pgm

• 5.5 cdmedicpacsweb

• 5.7 xmedcon

Aunque siempre se pude acudir a los sitios originales para hacerse con el código fuente de los programas aquí se facilita la descarga de programas compilados y adaptados a la distribución de GNU-Linux Debian.

5.1 ctn

Aunque se halla disponible en Debian en versión de pruebas e inestable empaquetado por el Dr. Kevin M. Rosenberg como los siguientes paquetes :

1. ctn3.0.4-5

2. ctn-doc3.0.4-5

3. ctn-dev3.0.4-5

El autor ha creado un paquete ctn no oficial pero con la documentación y el software ejecutable íntegro (El oficial no incluye los programas de entorno de ventanas).

Todos los programas empaquetados por el autor se pueden descargar gratuitamente de SourceForge.net

Mientras tanto pueden solicitarlos al autor por email