In diesem digitalen Zeit alter kann die Komprimierung medizinischer Bilder die diagnostische Genauigkeit beeinträchtigen, finden UF-Forscher

In diesem digitalen Zeit alter kann die Komprimierung medizinischer Bilder die diagnostische Genauigkeit beeinträchtigen, finden UF-Forscher
In diesem digitalen Zeit alter kann die Komprimierung medizinischer Bilder die diagnostische Genauigkeit beeinträchtigen, finden UF-Forscher
Anonim

GAINESVILLE, Florida - - Ein Bild sagt mehr als tausend Worte, aber wenn es um digitale medizinische Bilder geht, sollte eines dieser Wörter "Vorsicht" sein.

Dies ist die Botschaft von Forschern der University of Florida, die herausgefunden haben, dass sogar leicht komprimierte Koronarangiogramme zur Lieferung über Telefon- oder Computerleitungen zu diagnostischen Fehlern führen können.

Strittig ist die zunehmend verbreitete Praxis, medizinische Bilder wie Angiogramme, Röntgenfilme und CT- oder Magnetresonanz-Scans auf CDs und anderen tragbaren Medien zu speichern.Immer mehr Patienten legen Spezialisten und Chirurgen CDs vor, wenn sie Zweitmeinungen einholen. Ärzte verwenden dieselbe Technologie, um Bilder direkt an ihre Kollegen in Krankenhäusern oder Außenkliniken zu übertragen, wodurch der Prozess der Untersuchung wichtiger Patienteninformationen beschleunigt wird.

Aber weil die Bilder so viele Daten enth alten, müssen sie zum Speichern oder elektronischen Senden mathematisch manipuliert werden, um ihre Größe zu verringern. Dies beschleunigt die Übertragung – in einigen Fällen verkürzt sich die Lieferzeit – und spart Geld.

Das Komprimieren der Daten hilft, wirft aber eine Reihe von Problemen auf: Oftmals kann die Datei nur rekonstruiert werden, um eine enge Annäherung an das Original zu reproduzieren, keine exakte Kopie. Studien zufolge können die Bilder je nach Grad der Kompression so verzerrt sein, dass erfahrene Kliniker beginnen, die Darstellung falsch zu interpretieren.

"Datenkomprimierung hilft bei den Kosten und der Übertragungsgeschwindigkeit - das ist der Vorteil", sagte Dr.Richard Kerensky, außerordentlicher Professor für Medizin in der Abteilung für kardiovaskuläre Medizin am College of Medicine der UF und medizinischer Direktor des Herzkatheterlabors in Shands am medizinischen Zentrum der UF. "Der Nachteil ist, dass Sie das Bild möglicherweise verschlechtern, je stärker Sie es komprimieren. Wenn Sie es ändern, verlieren Sie Informationen und fügen Artefakte hinzu, die auf dem Originalbild nicht vorhanden waren."

Kerensky und seine Kollegen haben kürzlich ihre Aufmerksamkeit auf das Thema gerichtet und in der April-Ausgabe des Journal of the American College of Cardiology Ergebnisse aus einer von drei verwandten Studien veröffentlicht, an denen ein internationales Team von Wissenschaftlern beteiligt war. An der Arbeit, die sich ausschließlich mit der Serie von bewegten Röntgenbildern, den sogenannten Koronarangiogrammen, befasste, waren außerdem die Cleveland Clinic Foundation, die Mayo Clinic, die Duke University, die University of Pennsylvania und die Universität Kiel in Kiel, Deutschland, beteiligt. Zu den Studienautoren gehörte Dr. Carl J. Pepine, Leiter der Abteilung für kardiovaskuläre Medizin am College of Medicine der UF, der als erster Anfang der 1990er Jahre die Standardisierung des Datenaustauschs forderte, während er gleichzeitig Leiter des Herzkatheterisierungsausschusses des American College of Cardiology war.

Das Ziel: Richtlinien für Kardiologen festzulegen, die sie in dieser Zeit des technologischen Wandels befolgen sollten. Schließlich sind sich die meisten Experten einig, dass es nur eine Frage der Zeit ist, bis die digitale Bildgebung Film oder Videoband vollständig ersetzt. Die Empfehlungen werden dem Digital Imaging and Communications Standard for Medicine hinzugefügt, den die internationale Gemeinschaft der Kardiologen unter der Leitung des ACC erstellt hat, um das digitale Dateiformat und das Bildaustauschmedium für die Angiographie zu standardisieren.

Die Idee ist, sicherzustellen, dass Ärzte eine digitale Datei rekonstruieren können, um eine echte Darstellung der ursprünglichen Untersuchung anzuzeigen, sagte der Mitautor der Studie, Jack Cusma, ein Berater in der Abteilung für Herz-Kreislauf-Erkrankungen an der Mayo Clinic in Rochester. Minn., und außerordentlicher Professor an der Mayo Medical School. „Das klingt logisch, aber es ist schwieriger als es klingt“, sagte er.

Das Trio der Studien kam zu dem gleichen Ergebnis: Die Bildqualität ging mit zunehmender Komprimierung zunehmend verloren.In der UF-Studie wurden 100 verschiedene Angiogramme unterschiedlich stark komprimiert. Die Forscher bewerteten die Fähigkeit der Beobachter, subtile diagnostische Merkmale in den Angiogrammen zu erkennen, und stellten fest, dass leichte Veränderungen eingeführt wurden, wenn die Bilder auf 10:1 verkleinert wurden.

Bei 16:1 begannen Kliniker, die die Bilder interpretierten, Fehler zu machen; Es war weniger wahrscheinlich, dass sie gemeinsame diagnostische Merkmale entdeckten, darunter arterielle Verengungen oder Verkalkungen und das Vorhandensein von Stents, Drahtspulen, die das Schließen von Arterien verhindern sollen. Die potenzielle Auswirkung, sagen UF-Forscher, besteht darin, dass Kliniker weniger Vertrauen in ihre klinische Entscheidungsfindung hätten und daher weniger wahrscheinlich entscheidende Maßnahmen in Bezug auf die Behandlung ergreifen würden.

Obwohl es sehr technisch ist, sollte die Diskussion jedem etwas vertraut sein, der Fotos über das Internet gesendet oder empfangen hat. Die jüngsten Studien konzentrierten sich auf eine Komprimierungsmethode, die ursprünglich für die Standfotografie entwickelt wurde – JPEG, für die Joint Photographic Experts Group.jpgG reduziert die Größe von Fotodateien, sodass sie problemlos über Telefon- und Computerleitungen übertragen werden können. Der Ansatz wird häufig außerhalb der Medizin in Produkten wie Digitalkameras und zum Versenden von Fotos zur Reproduktion in Zeitungen oder Zeitschriften oder im Internet verwendet.

"Wahrscheinlich wurde jedes Bild, das Sie sich heute in der Zeitung ansehen, als JPEG-Bild über ein Computernetzwerk übertragen. Jeder gewöhnt sich sehr an die weit verbreitete Verfügbarkeit digitaler Informationen", sagte Cusma. „Wir sind in der Lage, all diese Informationen über das Internet zu erh alten, und jetzt denken viele Leute, sobald wir diagnostische Bilder in digitalem Format haben, sollten wir in der Lage sein, dasselbe zu tun. Dann finden sie heraus, dass es über 60 Minuten dauert "schnelle" Verbindung von mehr als acht Stunden, um die gesamte Originalprüfung ohne Qualitätseinbußen zu reproduzieren. Das ist eine viel schwierigere Aufgabe, als einfach eine Webseite von USA Today zu senden."

Aber die Zeit ist nur eine der Sorgen.Das Hauptanliegen ist die Bildqualität: Ist die Auflösung des Endprodukts hoch genug, damit ein Arzt eine Diagnose stellen oder einen Patienten über eine Behandlung beraten kann? Darüber hinaus sind Kosten und Risiken damit verbunden, dass sich Patienten einer wiederholten Angiographie unterziehen, wenn sie ohne brauchbares Bild zu einer Konsultation erscheinen.

Zum einen wäre es nicht ideal, Patienten unnötiger zusätzlicher Strahlung auszusetzen, sagte Cusma. Eine einzelne Thorax-Röntgenaufnahme liegt weit unter dem jährlich empfohlenen Grenzwert für die Strahlenbelastung, aber wiederholte Angiogramme – jede entspricht etwa 1.000 Thorax-Röntgenaufnahmen – würden die Gesamtdosis, die der Patient erhält, auf ein viel höheres Niveau anheben. sagte er.

Basierend auf den neuesten Erkenntnissen hat das Standardisierungskomitee beschlossen, die JPEG-Komprimierung für die Aufzeichnung und Archivierung von Originalbildern nicht zuzulassen, und obwohl es die Datenkomprimierung für die Netzwerkübertragung noch nicht ausgeschlossen hat, wird es höchstwahrscheinlich nicht erlaubt sein. Andere Komprimierungsansätze sind in der Entwicklung, die eines Tages eine bessere Leistung erbringen könnten.Aber im Moment „könnten wir dieses Risiko nicht eingehen“, sagte Kerensky.

"Du kannst nie sicher sein, ob ein Chirurg oder ein anderer Arzt vielleicht nicht ein subtiles Merkmal sieht, das er wirklich sehen muss", sagte er.

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