Las imágenes digitales en medicina

La mayoría de las veces que comparto imágenes de algún caso médico que he tenido en alguna guardia lo hago subiendo capturas de pantalla, casi siempre en formato jpg. Siempre les quito cualquier dato personal para que sea una imagen anónima y las subo en una calidad simplemente decente para que que el que quiera verlas con detenimiento pueda hacerlo sin demasiado esfuerzo.

Pero los médicos no vemos las imágenes médicas en esa calidad, ni la mayoría de las veces en ese formato. Tampoco las tenemos guardadas en el disco duro de nuestro ordenador en el despacho, ni en un CD o un DVD.

Como se que algunos pueden tener curiosidad sobre como guardamos, almacenamos y vemos las imágenes hoy en día en los hospitales, voy a hablar un poco de ello. Así, además, toco un tema informático, que es otra de las aficiones que tengo y a la que hace muchísimo tiempo no le hago ni caso.

Si no tenéis curiosidad por el tema, os aseguro que no sabéis lo que os perdéis y si pensáis que no os interesa en absoluto, posiblemente cambies de opinión el día que pidáis en un hospital vuestro historial médico por cualquier motivo y os den un CD en el que además estarán las radiografiás, ecografias, TACs o Resonancias entre otras posibles pruebas diagnósticas de imagen que os hayan hecho y cuando vayáis a verlas no podáis ver nada. O incluso peor, vayáis con vuestro CD al médico que estéis consultado y éste lo ponga en su ordenador y no pueda ver nada, no sepa porque y además no sepa solucionar el problema. Ese día iréis a consultar a Internet, veréis que otros han tenido el mismo problema y quizás no deis con la solución, o tengáis que leer mucha tontería hasta que lo solucionáis y lo que es peor, una vez solucionado el problema no tengáis ni medio claro de que era lo que pasaba.

¿Os he despertado ya la curiosidad?, espero que si :)

Cuando empezamos a trabajar con imágenes en el ordenador lo primero que nos encontramos es que los archivos de imágenes tienen diferentes extensiones, es decir, tras el nombre del archivo de imagen vemos un punto seguido de unas letras:.bmp, .jpg, .gif, .png, .tiff...; esto lo que representa son diferentes formatos en los que guardar na imagen digital.

Todavía recuerdo la primera vez que utilicé un PC de sobremesa con su Windows encastrado de serie (de aquellas un Win 95) y vi la primera imagen descubriendo lo que era un archivo .bmp Como soy curioso por naturaleza, inmediatamente busqué que querían decir las siglas BMP. ¡Mapa de bits!

Resulta que eso era un formato para las imágenes que era propio del sistema operativo Microsoft Windows diseñado para guardar imágenes con diferentes cantidades de colores según los bits que se usasen y que además se podían comprimir para que ocupasen menos en el ordenador las imágenes sin perder con ello calidad. Descubrí lo que era la compresión RLE (Run-length encoding). Pensé que ya sabía lo que tenía que saber sobre los formatos de imagen y me quedé tan ancho.

La felicidad me duró pocos días, pues al poco de comprar mi PC me regalaron en el trabajo una conexión a Internet (algo bastante poco frecuente en aquella época), descubrí la web y que las imágenes veía tenían otra extensión. Diablos, ahora quería averiguar que eran esos .jpg y .gif

Había tardado muy poco en descubrir que había diferentes formatos en los que guardar las imágenes digitales y quise saber el porque y que diferencias había entre ellos. Después aparecieron los Tiff, los png, los Raw... pero ya no tenía ningún problema porque entendía perfectamente que una imagen digital se puede guardar de muchas formas según lo que quieras de la imagen.

Aunque seguro que todos lo sabéis a estas altura os diré que como el formato de Windows para guardar las imágenes, el .bmp es tan pesado, se desarrollaron los otros formatos que ahora estamos todos tan acostumbrados a manejar. Una de las cosas que se hace con los archivos es asignarles mayor cantidad de bits o menor para guardar el color de los pixeles. Es lo que se llama profundidad del color. A mayor profundidad del color, mas cantidad de bits por pixel para el color y mayor peso del archivo y por tanto más tamaño de archivo para una imagen con una determinada resolución.

Número de bits	Número máximo de colores
8	256
16	65.536
24 (color verdadero, incluso supera el nº de colores perceptibles por un humano)	16.777.216
32 (color verdadero más soporte de niveles de transparencia)	16.777.216+256 niveles de transparencia

Otra cosa es aplicarles algoritmos de compresión a los archivos, intentando que en el proceso de codificación y posterior decodificación del archivo la pérdida de información sea baja o incluso nula.

El formato .gif debe su nombre al acrónimo "Graphics Interchange Format" es decir formato de intercambio gráfico y se desarrolló específicamente para poder intercambiar rápidamente las imágenes comprimiendolas mucho para que pesasen poco y el intercambio fuese veloz. Se diseñó sobre todo pensando en la web. El problema de este formato es que para comprimir mucho el archivo, reduce mucho la paleta de colores (permite 256 como máximo, es decir una profundidad de 8 bits) y la calidad de la imagen, si manejas fotografías es un bodrio. Pero es que claro, no está diseñado para eso. Para eso se hizo el .jpg o .jpeg. Este formato debe su nombre al acrónimo de "Joint Photographic Experts Group" es decir grupo de expertos fotográficos unidos, el nombre del comité que desarrolló este formato para comprimir lo mas y mejor posible imágenes fotográficas con poca pérdida de calidad. Admite una paleta de hasta 16 millones de colores pero a base de usar este formato uno se da cuenta rápidamente de sus ventajas, pero las desventajas tarda uno mas tiempo en darse cuenta de ellas a no ser que sea aficionado a la fotografía. Os diré que el truco de este formato es que permite mas pérdida de información en los colores que en los brillos de los pixeles aprovechando que el ojo humano es mas sensible a los cambios de brillo que a los de color; de esta manera se reduce el peso del archivo sin que el ojo humano note mucha diferencia de calidad. Puedes ademas regular la cantidad de compresión que haces de la imagen. El problema gordo es que las pérdidas por compresión de la imagen son acumulativas, es decir, cuantas mas veces proceses el archivo jpg, mas grandes serán las perdidas de información de la imagen y por lo tanto peor su calidad. Como ahora todo el mundo tiene una cámara fotográfica o sinó un teléfono móvil con cámara, todo el mundo maneja archivos .jpg pues es el formato que suelen utilizar, pero los verdaderos aficionados a la fotografía saben que es un formato en el que no deben guardar sus originales fotográficos por la pérdida de calidad que es además acumulativa.

Estos problemas que aparecieron con los formatos gif y jpg iniciales se han intentado solventar con otros formatos, que ahora ya son habituales pero que los que no son aficionados a la fotografía o por lo menos un poco curiosos no conocen bien y por lo tanto son formatos de menos uso habitual, digamos que por los "usuarios terminales" El problema de la baja calidad del gif por la escasa cantidad de colores utilizados se solventó con el formato .png, un formato que recibe su nombre de "Portable Network Graphic", es decir, Gráfico portable para la red. Su nombre lo dice casi todo. Es un buen formato porque esta diseñado para los intercambios rápidos y la red como alternativa al gif, con una tasa de compresión aproximadamente un 10% mayor que este y pudiendo utilizar un numero de colores superior a los 256 pues permite imágenes con color verdadero, escala de grises y paleta de 8 bits. Además utiliza un algoritmo de compresión sin pérdidas, no está sujeto a una patente como pasa con el formato gif. Es un formato muy bueno para imágenes de color de alta resolución y alto contraste. Otros atributos que pueden ser guardados en una imagen PNG son: valores de gamma, color del fondo e información textual. PNG también soporta corrección de color con el uso de sistemas de manejo del color como sRGB. El método de compresión utilizado por el PNG es conocido como deflación (en inglés "Deflate algorithm"). También existen métodos de filtrado. Pero desde luego no es un buen formato para que los fotógrafos guardemos nuestras fotografiás procesadas y mucho menos nuestros originales. Par ello tenemos otro formato, el Tif o Tiff. A éste el nombre le viene de "Tagged Image File Format" que significa Formato de Archivo de Imagen Etiquetada. El formato TIFF fue desarrollado por la desaparecida Aldus y Microsoft, y es actualmente propiedad de Adobe Systems. Almacena imágenes con una calidad excelente, utiliza cualquier profundidad de color de 1 a 32 bits y es el formato ideal para editar o imprimir una imagen o para guardar el original procesado pero tiene la desventaja de que produce archivos de mayor peso, pero no es cierto que no comprima como podréis escuchar por ahí, pues admite opcionalmente el sistema de compresión sin pérdida de calidad conocido como LZW (Lempel-Ziv-Welch).Un aspecto muy práctico del formato TIFF es que permite almacenar más de una imagen en el mismo archivo.

Los aficionados a la fotografía conocemos todos además el formato RAW (o para los Nikonista los archivos. Nef). Un . RAW contiene la totalidad de los datos de la imagen tal y como ha sido captada por el sensor digital de la cámara. Se consideran el equivalente a los negativos, o sea imágenes listas para ser procesadas o reveladas digitalmente, para después imprimir o editar con editores gráficos de mapa de bits. Los archivos NEF guardados en la tarjeta de memoria de la cámara pueden estar no comprimidos o comprimidos sin pérdida.

Y ahora que hemos repasado todo esto es cuando llego al punto en el que meto a la medicina por en medio.

Resulta que cuando se empezaron a digitalizar las imágenes médicas, y no me refiero solo a las fotografiás de las lesiones de los pacientes, sinó a los resultados de cualquier prueba de imagen médica, los médicos y los informáticos comenzaron a darse cuenta de que cuando se almacenasen no simplemente necesitábamos el almacenamiento adecuado para una buena recuperación y la organización del intercambio de esas imágenes, sino que además necesitábamos que se hiciese y con efectividad, la de todos los datos asociados a esa prueba de imagen (del estudio, del paciente, de la institución y muchos mas) . Alrededor de un sistema central de gestión y archivo se disponen diferentes sistemas de adquisición, visualización y archivo de imágenes, unidos por redes de comunicaciones y eso ofrece muchas posibilidades nuevas, pero también muchos retos y problemas a resolver. La adecuada gestión de la imagen médica se convirtió en uno de los mayores problemas a los que se enfrentaban los Servicios de Informática que trabajaban en la sanidad. Allá por los años 70 el Colegio Americano de Radiología (ACR) y la Asociación Nacional de Fabricantes de Material Eléctrico (NEMA) debido a la aparición del TAC entre otras cosas deciden crear un método estándar para la transferencia entre diferentes dispositivos de las imágenes médicas y la información que tengan asociada, así como los formatos en los que deben almacenarse las imágenes médicas, llegando a dar su fruto el año 1983, en el que la ACR y la NEMA forman un comité conjunto en el que se desarrolla un estándar para el intercambio de información sobre imágenes digitales entre los distintos fabricantes de aparatos tecnológicos. Dos años después se publica la versión 1.0 del estándar ARC-NEMA. En el año 1988 se publica la versión 2.0 del estándar con bastantes mejoras y a partir de entonces se comienza a hablar del estándar DICOM (acrónimo de “Digital Imaging and Communications in Medicine”), como mejora de la versión 2.0 del estándar ARC-NEMA permitiendo su uso en un entorno de red basadas en protocolo TCP/IP (¡Internet, señores!). Así pues, DICOM no es un formato de archivo de imagen digital, sino que es un estándar para que todos los equipos de imagen médica se comuniquen entre sí y para el almacenado de las imágenes. El manejo de la imagen digital DICOM debe incluir además otros entornos además de la radiología como son el video, la imagen microscópica (imágenes biomédicas), las imágenes en color y la morfometría. DICOM tiene una estructura organizada por etiquetas (tags) donde cada una representa un dato distinto. Un tag está formado por dos identificadores, el grupo y el elemento. El identificador de grupo nos indica a qué grupo pertenece el dato y el identificador de elemento qué elemento dentro del grupo es al que representa. Cada dato que compone un archivo es almacenado en una estructura llamada Data Set (conjunto de datos) donde cada dato almacenado está definido por el tag, el tipo de dato y la longitud del dato. El conjunto formado por el tag, el tipo de dato, la longitud y el dato en si es llamado Data Element.

Tengo que decir ahora que en informática al conjunto de equipos informáticos dedicados a la adquisición, almacenamiento, procesado y comunicación de imágenes médicas radiológicas digitales y su información asociada se le denomina PACS, otro acrónimo, en este caso de Picture Archiving and Communication System” o IMACS (Image Management and Communication System). No hay que confundirlos con los HIS que son los sistemas de información hospitalaria o sistemas de información en salud (el expediente electrónico sería simplemente la parte clínica del HIS) unos programas informáticos instalados en el hospital para la gestión integrada de todos los factores que inciden en el sistema sanitario, ni con los RIS, “Radiology Information System”, que representan el sistema que controla todo el departamento de diagnóstico por imágenes, para el manejo de turnos, stock de insumos, facturación del servicio, creación y almacenamiento de reportes e informes de diagnóstico y estadísticas. Uno de los principales problemas que plantea un PACS (además de su coste) es como almacenar todas las imágenes, para lo que hay dos opciones que no son alternativas, sino que muchas veces se complementan: el almacenamiento in-situ y el almacenamiento fuera del sistema y el tema de la seguridad de los datos. Pero eso no es tema en el que vaya a entrar ahora. Además para que todo funcione adecuadamente es necesario que exista una integración entre PACS, HIS y RIS, cosa que se hace mediante el estándar de comunicación HL7, (Health Level Seven) que en realidad es un conjunto de estándares para facilitar el intercambio electrónico de información clínica que utiliza una notación formal del lenguaje unificado de modelado (Unified Modeling Language) por sus siglas UML y un metalenguaje extensible de marcado con etiquetas , el XML (Extensible Markup Languaje).

En lo que respecta a Galicia, en el Centro de Informática Médica y Diagnostico Radiológico (IMEDIR) de la Universidade da Coruña se ha desarrollado un PACS para usarse tanto desde internet como desde una intranet, su nombre es SMIIS, acrónimo del inglés “Secure Medical Imaging Information System”. La información contenida en los archivos DICOM originales se almacenan en una base de datos junto con las imágenes convertidas a formato jpg sin pérdida de calidad y los DICOM comprimidos se incluyen de forma estructurada en una base de datos normalizada.

Y desde luego, todo este asunto una de las puertas grandes que ha abierto, es la del negocio. Por poner unos ejemplos:

La filial española de Agfa Healthcare cuenta con ‘Enterprise Imaging’, un software centrado en las actividades clínicas de cualquier área sanitaria que sea productora de imágenes. Agfa Healthcare trabaja en aplicaciones colaborativas, como portales en los que se pueda compartir la información clínica relevante, y que permita el acceso y la participación de los diferentes actores de los procesos asistenciales; a la vez que desarrolla también aplicaciones enfocadas al ámbito clínico, en el sentido de herramientas para la gestión integral de centros sanitarios, a partir de la plataforma europea de gestión clínica hospitalaria de Agfa.

La multinacional de origen alemán T-Systems cuenta con ‘Object Storage’, otra solución que permite el almacenamiento de imágenes, que se suma a otros sistemas del grupo basados en soluciones de monitorización remota de pacientes, almacenamiento en la nube o gestión de información de laboratorios, entre otros.

La alemana Brainlab ha desarrollado ‘DICOM Viewer’, una solución integral de fácil y rápido acceso a imágenes médicas; En España, este software está implantado en más de 40 centros, entre los que se encuentran el Hospital Universitario Gregorio Marañón, Hospital Vall d’Hebrón, Hospital Universitario Marqués de Valdecilla, Hospital Clínico de Valladolid, Hospital Puerta del Mar, entre otros muchos.


En los servicios de los Hospitales del sergas y en los centros de salud conectados el Visor de DICOM que utilizamos es Raim Viewer, un software Shareware programado en Java y desarrollado por Bahia Software una empresa ubicada en Santiago de Compostela. Raim Java se ejecuta en los siguientes sistemas operativos: Windows.

Otros ejemplos son Alma, una empresa de software con ya 12 años de andadura, que está especializada en el desarrollo y comercialización de visores avanzados para imágenes médicas. dicom Systems, PostDICOM, Santesoft o DICOM Lybrary.



Ahora ya podemos plantearnos sin problemas la cuestión de ¿Que es lo que pasa cuando nos dan en el hospital un CD con nuestra historia clínica?

La respuesta ahora debería sernos obvia: que todas las imágenes médicas con el mogollón de datos que llevan asociados se han exportado al disco siguiendo los datos del estándar DICOM y para verlos necesitarás un “visor” que acepte ese estándar. En muchas ocasiones incluido en el CD te dan un visor cutrecillo que puedas ejecutar desde tu CD y en otros casos ni siquiera se incluye y ya te buscarás la vida. El visor si se incluye puede estar programado en cualquier lenguaje y posiblemente no sea compatible con cualquier SO. En muchos casos el lenguaje de programación es JAVA y el funcionamiento del visor en el PC en el que lo intentes ver va a depender de que la versión de java instalada sea compatible con la del visor. Para mas inri, tu Dr puede tener incompatibilidad con los javas de tu CD y el instalado en su PC pero lo mas seguro es que como el PC es corporativo tenga capadas las posibilidades de actualización del java (entre otras muchas cosas) y eso suponiendo en el mejor de los casos que tu médico sepa de que va el problema, pues lo mas seguro es que te diga “esto no se puede ver, el problema es del disco, que te den otro”. El es médico, no es informático y ya le llega con su trabajo, te lo puedo asegurar.

Gracias a Dios, siempre hay médicos “Frikis” que meten las narices donde no les llaman y aprenden de todo, incluso de lo que no deben XD

Una solución rápida si solamente quieres ver archivos de radiografiás simples, sin videos y sin recuperar mas información que la imagen es sacar tu pendrive con el Irfanview (para mi gusto el mejor visor gráfico y mas ligero que hay y que además es gratuito), pincharlo en el PC de tu Dr y buscar en el CD los jpg. El problema es que si tu Dr necesita toda la información asociada a la imagen, así no la va a tener, esto solo sirve “para ver la foto” y salir del paso.

Lo mas correcto sería sin embargo instalar un “visor” DICOM en el PC (cosa que tampoco podrá hacer tu médico si es el PC corporativo, pero que tú si puedes hacer en tu casa). Como para cualquier Software tienes programas para hacer esto de pago o gratuitos y diseñados para diferentes sistemas operativos.

Los Ubunteros tenemos en nuestro repositorio Aeskulap Viewer, Jimbo DICOM Viewer, y Amide. Después en la red puedes encontrar otros gratuitos para descargar, como por ejemplo:

• OsiriX: para MacOS y iOS. Y de código abierto lo que te permite desarrollar tus propias herramientas de post-procesado de imágenes si eres hábil y algo hacker. Disponible tanto para PC como para iPhone, iPod, y iPad.
• Dicompyler: Este está diseñado para radioterapia pero puede cargar cualquier tipo de imagen DICOM y está disponible para Linux, Mac y Windows. Es de código abierto bajo licencia GPL.
• MicroDicom: diseñado para Win y bastante bueno y cómodo en su uso
• RadiAnt: otro muy intuitivo pero no por ello menos potente.
• Open Dicom Viewer: compatible con Windows, Linux y MacOs, de código abierto y con un rendimiento muy alto a pesar de ser muy básico.

Después, los que sean aficionados a la fotografía digital y Photoshoperos (cosa que ya aviso que yo no soy, a pesar de que cuando ven mis fotografiás suelen colgarme el San Benito) sabrán que con Photoshop pueden manejar los archivos DICOM. Y si no lo sabían ya se lo digo yo, Photoshop lee todos los cuadros de un archivo DICOM y los convierte en capas y puede colocar todos los cuadros DICOM en la cuadrícula de una capa o abrir los marcos como un volumen 3D que puede rotarse en el espacio 3D. Lee archivos DICOM de 8, 10, 12 ó 16 bits. Una vez que se ha abierto un archivo DICOM se puede utilizar cualquier herramienta de Photoshop para ajustar, marcar o anotar el archivo. Los archivos de 16 bits se deben guardar como archivos DICOM, Formato de documento grande, Photoshop, Photoshop PDF, RAW de Photoshop, PNG o TIFF.

Y aquí dejo el tema, que bastante me alargue ya, no sin antes decir que el que quiera leer algo sobre DICOM orientado al usuario, puede buscar en la red la segunda edición del libro de Pianykh y Oleg S. titulado “Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM): A Practical Introduction and Survival Guide”, que lo va a encontrar fácilmente ;-)