Hntering v igitl iler SAMMANFATTAT Digitl vilning oh tillhörne IT-system hr inneurit stor förättringr v en entl röntgentekniken v gäller rkivering, överföring, efterehnling, nlys oh grnskning v iler. Det är vgörne tt mn förstår etyelsen v olik tformt oh möjlighetern me metoern för 3D-vilning i et mxillofil områet. För tillförlitlig ignostisk resultt måste hel vilningskejn kvlitetssäkrs. Aepter för puliering 29 juli 2013 Mik Kortesniemi Chief Physiist, Ajunt Professor, PhD, HUS Meil Imging Center, University of Helsinki, Finln E-post: mik.kortesniemi@hus.fi Mrj Ekholm University Leturer, PhD, DDS, Deprtment of Orl Riology, Institute of Dentistry, University of Helsinki, Finln Tomi Kuppinen Development Diretor, Ajunt Professor, PhD, HUS Meil Imging Center, University of Helsinki, Finln U ner e senste 20 åren hr igitl vilning revolutionert riologin. De informtionsteknisk frmstegen hr ytterligre utvigt möjlighetern tt nvän igitl vilning, även inom tnvåren [1, 2]. All igitl vilning sers fortfrne på nlog signler från iletektorer som omvnls till igitlt inärt formt som kn ehnls i en tor [3]. Digitl iler yggs upp v enskil pixlr. Vrje pixel i ilen hr ett visst kontrstväre som säger hur mörk eller ljus (i gråskl) enn pixel kommer tt se ut på ilen (figur i). Pixlrn är plere som ett rutnät i ilen. Antlet rer oh kolumner estämmer ilens storlek. Bitjupet nger pixelns ynmisk områe et vill säg hur mång kontrstvären som finns tillgänglig för en iniviuell pixel. Ett vnligt itjup är 8 12 itr, vilket etyer ett gråskleområe på melln 256 oh 4 096 vären (eftersom till exempel 8 itr ger 2 8 = 256 möjlig vären). Bilen sk oftst ses i 1:1 (100 proent) storlek, vilket inneär tt e enskil pixlrn inte kn ses vr för sig. Genom tt ställ in ilens kontrst oh ljusstyrk kn mn frmhäv viss ignostiskt viktig elr v gråsklorn, eroene på vilken unersökning som görs (figur ii). Inom riologin klls ett tt mn skpr ett fönster (winowing). Denn möjlighet är ok egräns inom tnvåren. Rent prktiskt hr en igitl vilningen inneurit one möjligheter för ilkommuniktion oh ilnvänning. Förutom förelr v gäller rkivering oh kommuniktion v il- er, möjliggör eretningen efter iltgningen förättring v viktig ignostikfunktioner tk vre et re ynmisk intervllet för pixelvären i igitl t, som är långt större än et mänsklig ögts. ps oh ilformt Piture rhiving n ommunition system (ps) utvekles som en följ v en igitl vilningstekniken. ps-systemen erstte gr vis en tritionell filmsere ilistriutionen i örjn v 2000-tlet. Tnken vr tt om mn nväne ll e möjligheter som finns me igitl vilning inom riologin, måste et okså finns en änmålsenlig oh universell meto för förvring oh trnsport v igitl informtion. Innn ett kune li verklighet måste ok tillverkrn komm överens om ett gemensmt gränssnitt melln vilningsutrustningen oh ps-nätverken. I mitten v 1980-tlet utvekle Amerin College of Riology (r) oh Ntionl Eletril Mnufturers Assoition (nem) en stnr kll Digitl Imging n Communition in Meiine (iom). Me iom fik mn ett universellt formt för meiinsk ilt oh i komintion me Ethernet tp/ip-protokoll kune ilt hnters från vilningsutrustning till ps oh ilskärm [3, 4, 5]. iomilen innehåller ilt men även mett som eskriver ientifierings- oh molitetsinställningr me mer. Kontrstinformtionen i iom-ilt hr 16 itrs ynmiskt intervll (16 itr kn ge 2 16 = 65 536 gråsklor). Denn grå- 82
Kortesniemi et l: Hntering v igitl iler Figur i. Exempel på en igitl il (itewing). Bilen innehåller rer oh kolumner för enskil pixlr, är vr oh en hr sitt eget gråskleväre. Den ursprunglig ilen (), zoome elr v ilen ( ) är pixelvären som motsvrr gråsklevären hr mrkerts (). I röntgeniler eror pixlrns gråskleväre på hur stor mäng strålning som fller in mot etektorn på pixelns plts. Figur ii. Exempel på efterehnling v itewing-ilen () me justering v kontrst () oh ljusstyrk () smt kntskärp (). 83
» även om iltgning oh eretning hr gjorts på korrekt sätt, kn en ignostisk noggrnnheten försämrs om ilskärmen inte är r eller om ilern grnsks i olämpligt omgivne ljus «skl kn mpps för molitet oh teller är mn kn sök upp et klinisk målet, vilket etyer tt en slutlig ilens utseene på isplyen kn justers utomtiskt för optiml återgivning. iom-stnren tillämps för e flest meiinsk proukter, även utnför riologin. Digitl iler kn sprs i olik formt, eroene på v säljren v en entl röntgenutrustningen nväner. Bitmp-iler (mp) är ett tritionellt exempel på ett ike komprimert förlustfritt formt är ilt innehåller ll ursprunglig pixelinformtion. Det inneär okså tt filstorleken för itmp-iler oftst är stor, eroene på upplösningen hos en entl ilen (pixelrutnätets storlek hos ilen). Komprimere ilformt minskr filstorleken, ntingen genom förlustfri komprimering är ursprunglig ilt kn återställs helt eller kompression me förlust, är mn kn minsk filstorleken mer men e ursprunglig pixelvären inte kn återställs helt. Jpeg är et vnligste formtet för komprimere iler. Eftersom jpeg-iler kn komprimers mer minskr filstorleken, men förlustern v t lir större oh e ursprunglig pixelvären kn inte återställs helt. Kompressionsnivån ör lltså väljs nog när et gäller meiinsk iler. Inom riologin är iom oh ör så vr et ominerne formtet för meiinsk iler [3]. Filstorleken påverkr okså tien för ilöverföring från en plts till en nnn. Me en moern rensuppkoppling oh om et r gäller en en entl il är överföringstien kort (någr sekuner) oh ör inte påverk et klinisk retsflöet. Om et äremot gäller mång iler eller 3-iler, som lätt kn innehåll 100 m t, kn överföringstien li etyligt längre oh ett ör ekts vi fjärrgrnskning v iler. en igitl vilningsproessen oh kvlitetssäkring Digitl vilning kn eskrivs i tre steg. I en först fsen iltgning nväns fysisk proesser (till exempel röntgenförsvgning genom ptienten) för tt få en nlog signlen som omvnls till igitl råt. I en nr fsen efterehnling moifiers råt genom lgoritmer som sers på unersökningstypen, så tt e ignostisk målstrukturern i ilen etons. I en sist elen ilgrnskning överförs en erete ilen till en skärm för grnskning v riolog eller kliniker [3]. En viktig fktor för kvliteten oh et riologisk retsflöet är tt ll e tre stegen kn utförs oh optimers oeroene v vrnr. Avilningsutrustning oh vilningsprmetrr uppters i tkt me tt tekniken meger nvänning v effektivre etektorer för inhämtning v råt. Genom tt mn uppterr progrmvrn oh olik inställningr för efterehnlingen, kn mn mrker olik ntomisk etljer i smm råt. Till exempel kn olik lgoritmer för ilkonstruktionen eller olik gråsklefönster i en t-il vis ntingen mjukvävnen i kontrst eller en etljer il v enstrukturen, eroene på v mn önskr. Trots tt e olik elrn i vilningskejn är oeroene v vrnr, kn hel kejn i sig optimers som en helhet. Dett gäller även för kvlitetssäkringen. Kvlitetssäkringsprotokollen vi igitl riologi måste omftt ll fsern, från iltgning vi konsekvent sknningprmetrr till ilgrnskning. Kvlitetskejn är inte strkre än ess svgste länk även om iltgning oh eretning hr gjorts på korrekt sätt, kn en ignostisk noggrnnheten försämrs om ilskärmen inte är r eller om ilern grnsks i olämpligt omgivne ljus [6, 7]. Den omgivne ljusstyrkn ör ligg inom 15 20 lux vi riologisk ilgrnskning, vilket är en r it uner en vnlig ljusstyrkn på en tnläkrmottgning (irk 800 1 000 lux). Uner et klinisk retet kn mn ok inte sänk ljusstyrkn. Därför sk ilern grnsks ytterligre en gång uner optimlt omgivne ljus [8]. utveklingen v entl vilning från 2D till 3D Inom tnvåren hr mn tritionellt mest nvänt sig v projiere röntgeniler, ntingen introrl, eflometrisk eller pnormiler [2]. De igitl iletektorern innehåller ntingen ett fosforsert torriogrfisystem (Compute Riogrphy, r) eller irekt riogrfisystem (Diret Riogrphy, r) me flt pnel-etektorer. Flt pnel-etektorern är på stig frmmrsh frmför r-tekniken på grun v sin större effektivitet oh ättre ilkvlitet. Projektionsiler v et mxillofil områet innehåller ok överlppningr v ntomin oh geometrisk vritioner, som i mång fll gör em olämplig för noggrnn mätningr oh eömning v överliggne skelettstrukturer. Den kompliere ntomin i et mxillofil skelettet hr fört me sig mer heltäkne oh geometriskt stil vilningsmetoer som kräver treimensionell (3) tomogrfisk ilt. Me 3-t från sknnrr som multislie CT (mst) eller eiker entl volymtomogrfi (t, one-em CT), kn olik tvärsnittsiler skps för tnläkre oh speilister inom entl riologi (figur iii) [9, 10]. Vi t-sknning nväns ett röntgenrör oh en etektor som roterr runt ptienten oh frmställer projektionsiler från olik riktningr. Dess 84
Kortesniemi et l: Hntering v igitl iler projektioner nväns sen som råt för en tvärsnittsil som skps v sknnerns tor [3]. Resulttet lir en volymetrisk 3-il som hr ett vi större ignostiskt väre än en enkel projektionsil. Eftersom tortomogrfin okså inneär större strålningsexponering jämfört me pnorm- oh introrl vilning, egränss iniktionern för 3 t-vilning till tt främst gäll preopertiv plnering oh postope rtiv utvärering. Dentl t-sknnrr erjuer en lättviktig oh mer ekonomisk lösning än mst, oh i vnlig fll okså högre sptil upplösning oh lägre strålningsexponering [11], vilket hr gjort em till ett ttrktivt vl för tnläkrmottgningr som hr egränst utrymme. Om mn vill se mjukvävner får mn överlägsen kontrst me mgnetkmer jämfört me röntgenmetoern (t) oh utn exponering för joniserne strålning. mr är ok en något yrre unersökning oh knppst tillgänglig för llmäntnläkren. Digitl entl fotogrfering är okså en el v vilningen v ptienten, är igitl foton nväns för okumenttion v unersökning, ehnlingsplnering, kontroll oh även utvärering v ehnlingsresulttet [12, 13]. De igitl foton rkivers vnligen i smm ts som e riologisk ilern oh grnsks me hjälp v smm progrmvr. I motsts till riogrfin förekommer ing sklig iologisk effekter vi fotogrfering, vilket är en viktig spekt när et gäller rn. Förelrn me foton är llmänt erkän till exempel inom ortoontin, är e nväns för nlys v nsiktsprofilen. Dentl foton är okså värefull för kontroll v mjukvävns- oh slemhinnelesioner. Kommuniktionen me åe ptienter oh tntekniker förättrs när mn kn nvän foton. Ptientern hr sälln tillräklig kunskper om entl oh proontl sjukomr oh foton kn nväns för tt util oh motiver ptientern. Biler är oftre en effektivre meto än muntlig förklringr. Tnteknikern får större hns tt uppfyll ptienterns oh tnläkrns estetisk krv på e protetisk konstruktionern när et finns foton tt tillgå. Det kn ok vr ett prolem ur sekretessynpunkt om tnteknikern retr i en nnn orgnistion. frmtien för riologisk it-system ps-lösningrn hr i g växt från e först tillämpningrn för förvring oh överföring v t till moern kontrollsystem för riologisk proesser, me rpportering som sers på tligenkänning [14,15] oh integrtion i e riologisk informtionssystemen (ris). Kopplingen melln ps oh ris är myket viktig eftersom å systemen styr et ignostisk flöet, är flskhlsr kn orsk förseningr i ett tispresst shem. ris oh sjukhusinformtionssystemen (his) Figur iii. CBCT-il (volymtomogrfi) v en ike erupter hörntn (D.13) me koronl (), sgittl (), xil () oh 3D-volymil (). Me CBCT får mn en treimensionell il v ntomin. Tvärsnittsilern kn orienters så tt mn ser önskt skikt v ntomin. Mångsiigheten me tortomogrfin är myket värefull för korrekt återgivning v mxillofil strukturer me kompliere 3D-skelettstrukturer. hnterr inskrivning v ptienter, ptientuppgifter, eställningr (unersökningr oh remisser), tiokningr, fkturering oh försäkringr i smn me sjukhusets ministrtiv informtionsflöe. En smiig, ömsesiig integrering v ess informtionssystem ör ge en mer tillförlitlig oh effektiv proess oh förhinr motsägne uppgifter i systemen. Avseene grnskning v riologisk iler hnters numer llt fler v e iltolkningsoh visuliseringstekniker som tiigre ingik i molitetssere ignostisk retssttioner i stället v ps-retssttioner. Dess utöke ps-funktioner möjliggör ättre tekniker för efterehnling oh visulisering för llt fler psnvänre, från röntgenspeilistens grnskning till tnläkrens wesere ilgrnskning. Riologern är vn vi tt se tomogrfisk t som olik skikt v mpr-iler (MultiPlnr Reformt). För läkren eller tnläkren kn ok kompletterne 3-iler me volymåtergivning ge en mer nturlig oh innehållsrik il v volymetrisk ilt. Moern ps-nätverk kn»för tnläkren kn kompletterne 3Diler me volymåtergivning ge en mer nturlig oh innehållsrik il v volymetrisk ilt.«85
»Det öke ehovet v tillförlitlig oh vittgåene informtion om änmålsenlighet oh effektivitet kommer tt vr et som river utveklingen v frmtiens riologisk tillämpningr oh ITlösningr.«Artikeln är överstt från engelsk v Norisk Oversættergruppe, Köpenhmn. REFERENSER 1. Preston JD. Digitl tools for linil entistry. An Internet tutoril. J Clif Dent Asso 1998 De; 26(12): 915 22. Review. 2. Mol A. Imging methos in perioontology. Perioontol 2000. 2004; 34: 34 48. Review. 3. Dowsett DJ, Kenny PA, Johnston RE. The physis of ignosti imging, 2. eition, Hoer Arnol, UK Lonon, 2006. 4. Quintero JC, Trosien A, Hther D, Kpil S. Crniofil imging in orthoontis: historil perspetive, urrent sttus, n future evelopments. Angle Ortho 1999 De; 69(6): 491 506. Review. 5. Internet link to Ntionl Eletril Mnufturers Assoition (NEMA): http://meil.nem. org/ 6. AAPM. Assessment of isply performne for meil imging systems. 2005 eition. AAPM Tsk Group 18, 2005:1 145. npsss för en mer visträkt regionl nvänning, me tnläkrprktiker som ligger utnför röntgenvelningrn som ett gott exempel. Tnläkrprktiken kn vr nsluten till ett större regionlt ps- eller ris-system för tt kunn nvän sig v en efintlig riologisk it-strukturen. Den kn okså h helt egn system. Minre ilrkiv me r en retssttion oh en mer egräns we-ser ehörighet för kunen till ess ilt kn införskffs irekt från tillverkrn v utrustningen till en rimlig investeringskostn. Ovsett orgnistionens storlek sk ok unerhållet v ps- oh rissystemen utförs på korrekt sätt me tnke på informtions- oh tsäkerhet, såsom kup, uppteringr, ehörighet oh support. Tnläkrprktiker me r en tnläkre hr sälln egn it-experter. it-infrstruktur oh support kn i ess fll äst inhnls externt. I frmtien kommer smstämmigheten melln e meiinsk it-systemen tt utvekls me mer strukturere oh kvntittiv metoer för e stor mänger t som smls in 7. Butt A, Mhoney M, Svge NW. The impt of omputer isply performne on the qulity of igitl riogrphs: review. Aust Dent J 2012 Mr; 57 Suppl 1: 16 23. Review. 8. Hellen-Hlme K, Petersson A, Wrfvinge G, Nilsson M. Effet of mient light n monitor rightness n ontrst settings on the etetion of pproximl ries in igitl riogrphs. An in vitro stuy. Swe Dent J 2007; Supplement 184. 9. Arhms JJ. Dentl CT imging: look t the jw. Riology 2001 My; 219(2): 334 45. Review. 10. Vnenerghe B, Jos R, Bosmns H. Moern entl imging: review of the urrent tehnology n linil pplitions in entl prtie. Eur Riol 2010 Nov; 20(11): 2637 55. Review. 11. Suomlinen A, Kiljunen T, Käser Y, Peltol J, Kortesniemi M. Dosimetry n imge qulity of four entl one em ompute tomogrphy snners ompre with multislie ompute tomogrphy snners. Dentomxillof Riol 2009 Sep; 38(6): 367 78. 12. Ahm I. Digitl entl photogrphy. Prt 1: n overview. Br Dent J 2009 Apr 25; 206(8): 403 7. 13. Ahm I. Digitl entl photogrphy. Prt 2: Purposes n uses. Br Dent J 2009 My 9; 206(9): 459 64. 14. Kuppinen T, Koivikko MP, Ahovuo J. Improvement of report workflow n proutivity using speeh reognition follow-up stuy. J Digit Imging 2008; 21:378 82. 15. Krishnrj A, Lee JKT, Lws SA, Crwfor TJ. Voie reognition softwre: Effet on riology report turnroun time t n emi meil enter. Am J Roentgenol 2010; 195: 94 197. inom llmän- oh speilistsjukvår. Smtiigt kommer e riologisk orgnistionern tt tvings hnter llt större tmänger i tkt me tt multimol oh 3-/4-metoer nväns i större utsträkning inom ignostiken. Dess t ehöver mer sofistikere grnsknings- oh nlysverktyg, som sträker sig än till -tekniker (omputer ie ignostis) som hjälper riologern tt hitt relevnt fyn i en ofntlig tmängen. Det verklig väret v ess ignostisk t mäts ok genom ers änmålsenlighet hur väl en riologisk grnskningen är npss till en primär iniktionen oh en klinisk frågeställningen, oh hur en riologisk rpporten irr till tt rätt ehnling väljs till ptienten. Dett kommer tt li än viktigre i frmtien, me tnke på gens försök tt få frm mer kostnseffektiv lösningr oh skär ner på kostnern inom hel hälso- oh sjukvårssektorn. Det öke ehovet v tillförlitlig oh vittgåene informtion om änmålsenlighet oh effektivitet kommer tt vr et som river utveklingen v frmtiens riologisk tillämpningr oh it-lösningr. english summry The hnling of igitl imges Mik Kortesniemi, Mrj Ekholm n Tomi Kuppinen Tnläkrtiningen 2014; 106 (2): 82 6 Digitl imging hs revolutionize riology uring the pst 20 yers. All igitl imging is still se on nlogue signls from imging etetors whih re onverte into igitl inry formt whih n e proesse y omputers. Digitl imges re forme of iniviul pixels, eh ontining ontrst vlue (gry sle). Piture rhiving n ommunition systems (ps) provie tools for storing n trnsporting the igitl imges. The iom provie the universl formt for the meil imge t. Also other formts, e.g. itmp (mp) n jpeg re use for entl imges. Digitl imging n e esrie in three steps: 1. imge quisition uses physil proesses to get the nlogue signl whih is onverte into igitl rw t 2. post-proessing enles moifition of the rw t to emphsize the ignosti trget fetures 3. imge review rings the proesse imges to the meil isply. Qulity ssurne must over the whole imging hin. Due to the omplex ony ntomy of the mxillofil region, the 3 one-em ompute tomogrphy hs eome more populr in entl use. In the future, multimol n 3/4 imging methos proue inresing t los in riology. Informtion onerning effiy n effetiveness will e the funmentl motivtor of the future riologil pplitions n it solutions. 86 TANDLÄKARTIDNINGEN ÅRG 106 NR 2 2014