Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques U.H.P. Nancy 1- Faculté de médecine I.U.P. Ingénierie de la Santé Spécialité Génie Biologique et Médical Soutenance de Stage de Maîtrise Département d’Imagerie Médicale des Services Techniques de l’Hôpital Saint-Julien THENANCE Stéphanie Année universitaire 2002-2003 Dans le cadre de ma dernière année d’une formation de maître ingénieur à l’institut universitaire professionnalisé de la faculté de médecine de Nancy, j’ai effectuée un stage de 18 semaine dans le département d’imagerie médicale de l’hôpital st-julien. SUJET PROPOSE PAR Mr LE PROFESSEUR CLAUDON SERVICE DE RADIOLOGIE HOPITAL D’ENFANTS Thenance Stéphanie

Problématique d’Archivage et de Transfert d’Images Échographiques Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques Problématique d’Archivage et de Transfert d’Images Échographiques Le sujet qui m’a été proposé est le suivant : TITRE Thenance Stéphanie

Les problèmes liés au transfert réseau Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques Les problèmes liés au transfert réseau Il faut prendre en considération : L’intégrité des données et de l’information La confidentialité des données La protection du secret professionnel L’exactitude de l’enregistrement des demandes (identification patient…) La validation de l’acte et du diagnostics (signature électronique…) La transmission des données (même qualité d’image…) L’archivage Un autre PB est celui de LIRE Thenance Stéphanie

Quels sont les besoins cliniques ? Problématique d’archivage et transfert d’images échographiques Quels sont les besoins cliniques ?

Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques Les besoins cliniques Les besoins internes au service d’échographie Compétences informatiques dans les C.H.U Formation du personnel soignant Le partage des données L’archivage Besoins inter-départementaux Les besoins en relation avec l’extérieur La télémédecine Les basions cliniques sont de deux types LIRE Le partage des données: envois des données à un confrère, envois des données à une autre station de traitement ou de visualisation L’archivage: le réseau permet d’avoir un archivage centralisé, commun à tous et à toutes les stations. Il facilite le regroupement des images acquisises. Toutes stations d’échographie peut alors à tout moment consulter n’importe quelle image acquise dans le service ou ailleurs. Besoins interdépartementaux: Envois de rapports dans d’autres services, transferts d’images entre les différentes modalités d’imageries. TELEMEDECINE: envois électronique de courrier à d’autres spécialiste de l’extérieur qui donnera un avis supplémentaire ou approfondi Thenance Stéphanie

Les éléments clés du PACS … Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques Les éléments clés du PACS … L’archivage La nécessité d’un standard de communication unique DICOM Le format des données, compression LIRE Thenance Stéphanie

DICOM est aussi un format d’image Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques DICOM est aussi un format d’image En imagerie médicale le format standard est le format de fichier DICOM. ORIGINALITE : Le format de fichier DICOM peut contenir des informations textuelles concernant le patient (état civil, âge, poids…) FENETRAGE L’image DICOM est brute, on peut modifier son fenêtrage COMPRESSION DICOM utilise la compression JPEG, JPEG2000 et RLE. INCONVENIENTS C’est un format qui nécessite un espace de stockage important. Le format DICOM est accessible uniquement sur serveur pour les images patients (problème d’anonymat) En imagerie médicale le format standard est le format de fichier DICOM. LIRE RLE code les redondances code les répétitions Thenance Stéphanie

Temps de transfert d’images échographiques Problématique d’archivage et transfert d’images échographiques Temps de transfert d’images échographiques

Problématique d’archivage et transfert d’images échographiques Temps de transfert de séquences échographiques Séquences vidéos d’une durée de 2 secondes

Images échographiques dans différents formats DICOM, JPEG et TIFF Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques Images échographiques dans différents formats DICOM, JPEG et TIFF Image DICOM, foie en mode 2D conventionnel 1,1 Mo Image JPEG haute qualité, foie en mode 2D conventionnel 132 Ko Image TIFF, foie en mode 2D conventionnel 1,09 Mo Les images ci-dessous proviennent de la plate forme échographique TOSHIBA APLIO de l'hôpital d'Enfants de Nancy-Brabois et ont été enregistrées sous différents formats sur disque magnéto-optique depuis l’appareil d’échographie. Trois formats (DICOM, JPEG haute qualité et TIFF) sont comparés en ne tenant compte que du seul critère de la qualité visuelle des images. CONCLUSION : Le format DICOM peut servir d’image référence car une image DICOM est brute, on parle d’image native. Je ne discerne pas de différences entre ces trois images pour le mode 2D conventionnel. Les trois formats semblent aussi performants pour coder des images fortement bruitées en niveaux de gris caractéristiques des images échographiques. Cependant, l'image JPEG haute qualité à une taille mémoire environ 8,5 moins importante que l'image DICOM et TIFF. Thenance Stéphanie

Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques Images échographiques dans différents formats JPEG haute, moyenne et basse qualité L’image JPEG basse qualité présente des artefacts et des zones de flou. Le format JPEG semble peu performant pour coder les aplats de couleurs juxtaposés sur une image en niveaux de gris. Ces artefacts sont dus au mode de compression JPEG. JPEG subdivise l’image en blocs de 8*8 pixels avant de les compresser. Dans certains cas, des blocs contiendront de la couleur et des niveaux de gris auxquels seront appliqués une transformée mathématique, la dérivée cosinus discrète. JPEG haute qualité, 159 Ko JPEG moyenne qualité, 73 Ko JPEG basse qualité, 38 Ko Thenance Stéphanie

Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques Problématique d’archivage et transfert d’images échographiques La compression JPEG IMAGE Découpage en 8*8 blocs Compression Quantification des coefficients DCT Codage différentiel Codage par plage et Codage entropique Fichier JPEG Décodage Quantification inverse IDCT Reconstruction des blocs Les étapes de la compression JPEG : Réechantillonnage de la chrominance Découpage de l’image en blocs de 8*8 pixels et application de la fonction DCT Quantification de chaque bloc (application d’un coefficient de perte qui permet de déterminer le ratio taille/qualité) L’image est encodée puis compressée. LIRE Chrominance: signal contenant les informations de couleur Thenance Stéphanie

Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques Pas de pertes visibles à l'œil nu, Début des pertes visibles à l'œil nu, image passablement bruitée Apparition d'artefacts, homogénéisation de certains niveaux de gris Artefacts très importants, effet de pixélisation ou damier Compression progressive en JPEG d’une image en mode 2D conventionnel; Le pourcentage indiqué représente le pourcentage de qualité indiqué par photoshop. Observer l’effet de damier caractéristique de la compression JPEG Thenance Stéphanie

Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques Problématique d’archivage et transfert d’images échographiques La compression JPEG 2000 Image originale Pré-traitement Transformation en Ondelettes Discrète Quantification uniforme de chaque sous-bandes Codage entropique Fichier JPEG 2000 Les étapes de la compression JPEG 2000 : Prétraitement Application de la transformée en ondelettes discréte : cette transformée décompose l’image en différentes résolutions. Les hautes résolutions représentent les hautes fréquences, et les basses résolutions les basses fréquences, d’un point de vue psychovisuel, les basses fréquences sont beaucoup plus importantes pour la compréhension de l’image. Quantification : application d’un coefficient de perte qui sera plus faible pour les basses fréquences qui contiennent plus d’informations. Encodage de l’image LIRE Thenance Stéphanie

Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques Compression en JPEG 2000 Thenance Stéphanie

Compression JPEG et JPEG 2000 Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques Problématique d’archivage et transfert d’images échographiques Compression JPEG et JPEG 2000 La compression DCT du format JPEG analyse l’image par bloc de 8*8 pixels ce qui produit un effet de mosaïque (les limites des blocs sont visibles à fort taux de compression). La compression par ondelettes ne présente pas cet effet de mosaïque indésirable. Il est donc possible de compresser des images par ondelettes avec un taux de compression élevé tout en conservant une bonne qualité pictural et une quantité d’informations plus grande. En effet, les vaisseaux sanguins visibles sur l’image JPEG 2000 de 5Ko ne sont pas tous représentés sur l’image JPEG de 5Ko. JPEG 5 KO JPEG 200 5 KO Thenance Stéphanie

Compression d’images avec des pathologies Problématique d’archivage et transfert d’images échographiques Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques Compression d’images avec des pathologies Echographie du genou, Recessus antérieur Liseré blanc significatif d’une pathologie du cartilage Liseré blanc significatif d’une pathologie du cartilage Ici, la démarche repose sur la compression d’images échographiques présentant des anomalies ou pathologies. Le but de cette expérience est d’observer au fur et à mesure de la compression, la disparition éventuelle de la pathologie ou l’apparition d’une nouvelle pathologie générée par les artefacts. Les images ont été compressé en JPEG ET JPEG 2000 à l’aide du logiciel de conversion IrfanView La pathologie est représentée par un petit liseré blanc ou zone échogène. Thenance Stéphanie

Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques Problématique d’archivage et transfert d’images échographiques JPEG JPEG 2000 L’information clinique disparaît au fur et à mesure de la compression. Cependant, l’algorithme de compression JPEG 2000 offre un rendu et une qualité d’image bien supérieur Thenance Stéphanie

Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques Problématique d’archivage et transfert d’images échographiques Echographie du rein, polykystose rénale Kystes rénaux Kystes rénaux LIRE La pathologie est représentée sous forme d’une masse noire ovale et échogène. Thenance Stéphanie

Problématique d’archivage et transfert d’images échographiques JPEG JPEG 2000

Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques Problématique d’archivage et transfert d’images échographiques Echographie du muscle, hématome intra-musculaire Claquage, muscle déchiré niveaux de gris caractérisée par une modification de la structure du muscle (la structure plus claire est pathologique) LIRE Thenance Stéphanie

Problématique d’archivage et transfert d’images échographiques JPEG JPEG 2000

Problèmatique d'archivage et stockage d'images échographiques Problématique d’archivage et transfert d’images échographiques TEST 134 Ko 63 Ko 19 Ko A B C A Qualité 100% - 134 Ko Qualité 90% - 63Ko Qualité 20% - 19 Ko La compression des images médicales est difficile. En effet, elles sont différentes, que ce soit par le nombre de pixels, les niveaux de gris et les couleurs. Mais, elles diffèrent aussi par les informations cliniques qu’elles contiennent. Les outils de compression d'images qui sont fournis par les logiciels du commerce sont des outils classiques qui ne sont pas adaptés aux images médicales.   Une solution possible est de créer des d'algorithmes de compression progressive, sans pertes, qui permettent de compresser ou décompresser sélectivement une partie de l'image. Ainsi, dans un grand nombre de cas, le spécialiste pourra à un instant donné choisir une ou plusieurs zones de l'image qui lui paraissent plus intéressantes ou plus pertinentes que le reste pour son diagnostic. B C Thenance Stéphanie