Fundamentos de Imagen Digital Médica: DICOM, PACS y Calidad de Imagen

Fundamentos de Imagen Digital y Comunicación en Medicina

DICOM: Digital Imaging and Communications in Medicine

DICOM: (Imagen Digital y Comunicación en Medicina): Es un conjunto de reglas de obligatorio cumplimiento. Es el estándar para el manejo, transmisión, impresión, visualización y almacenaje de información de imágenes médicas. Define el formato de fichero y el protocolo de comunicación. Permite la integración de los equipos de radiología, impresoras y estaciones de trabajo.

El formato DICOM se compone de dos partes principales:

• Cabecera: Contiene información del paciente, tipo de exploración, fecha y las personas que la realizaron.
• Imagen: Utiliza formatos como JPEG o JPEG sin pérdidas (lossless). El fichero DICOM tiene la extensión .dcm.

Objetos DICOM

Se definen varios objetos clave dentro del ecosistema DICOM:

Estudio

Conjunto de imágenes que permiten realizar un estudio diagnóstico. Puede estar compuesto por una sola imagen o una multitud de ellas (pudiendo llegar a 1500-2000 imágenes).

SR (Structured Report) / DOSE

Información estructurada de Dosis. Es el elemento que contiene toda la información realizada en el estudio.

Imagen

• Matriz: Mapa de grises que representa la imagen.
• Cabecera: Constituida por múltiples elementos denominados TAGs (ejemplo: (0,008,0013)). Contiene información administrativa de la imagen y de los datos.

PACS: Picture Archiving and Communication System

El PACS se refiere a los componentes de un sistema de gestión de imágenes médicas:

• Modalidades de la imagen.
• Red segura para la transmisión de los datos del paciente.
• Estaciones de trabajo para la visualización e interpretación de las imágenes.
• Funcionalidad para almacenar y recuperar las imágenes y los informes asociados.

Identificadores Clave

• Accession Number: Identificador único asociado al paciente (ID) y al estudio realizado.

Parámetros de Calidad de Imagen

Resolución Espacial

La resolución espacial de un sistema nos indica cuál es el mínimo tamaño de objeto visible. Está intrínsecamente ligada a la borrosidad del sistema.

Borrosidad (Blur)

La borrosidad se clasifica según su origen:

Borrosidad Geométrica

Depende del tamaño del foco y de la magnificación, y tiende a aumentar la borrosidad general.

Borrosidad Cinética

Depende del movimiento del paciente o de los órganos internos durante la adquisición.

Borrosidad del Receptor de Imagen

Depende del Tamaño del Pixel (T.Pixel). Es un factor limitante en los sistemas digitales. La frecuencia máxima (FN) está relacionada con el tamaño del píxel mediante la fórmula: $FN = 1 / (2p)$ (donde $p$ es el tamaño del píxel).

Función de Dispersión de Punto (FDP)

El T.Pixel es el elemento fundamental que define la FDP. Esta función describe la forma en que el sistema representa un punto (cómo se dispersa la información de un punto en la imagen).

Línea y Contraste

• Línea: Se evalúa comparando dos líneas del mismo espesor pero con diferente contraste.
• Contraste: Es la medida de la diferencia de valor (luminancia o brillo) entre dos regiones adyacentes de la imagen. El ojo humano percibe esta diferencia en términos de valor de brillo o luminancia.
• CAD (Computer-Aided Detection): La percepción del contraste depende del valor de píxel, el cual, a su vez, depende de la calidad del haz (kV), del detector (contraste intrínseco) y del monitor de visualización (diagnóstico).

Ruido

El ruido se define como la señal no deseada en la imagen. Sus fuentes incluyen:

• Fluctuaciones en el haz de fotones.
• Diferencias entre los componentes del detector o del sistema de lectura.
• Modificaciones del haz que están siempre presentes.

Modelo de Rose y CAE

El Modelo de Rose se aplica a situaciones de bajo contraste, producidas por una pequeña diferencia de espesor en el objeto a estudiar.

CAE (Contrast-to-Noise Ratio)

Se refiere a la relación entre el contraste y el ruido en el detector, fundamental para la detectabilidad de estructuras sutiles.