Irreversible Bilddatenkompression in der Radiologie
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to dos Santos · F. Jungmann · C. Friese · C. Düber · P. Mildenberger Klinik und Poliklinik für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Universitätsmedizin Mainz, Mainz
Irreversible Bilddatenkompression in der Radiologie Aktueller Status
Die Nutzung reversibler und irreversibler Kompressionsverfahren ist eine wichtige Fragstellung im Management radiologischer Bilddaten. Viele nationale und internationale Fachgesellschaften haben zu diesem Thema Leitlinien veröffentlicht [1, 2, 3, 4]. Trotzdem besteht sowohl seitens der Nutzer als auch seitens der Industrie bislang Zurückhaltung in der flächendeckenden Implementierung irreversibler Kompressionsverfahren. Im Folgenden soll mit Fokus auf diagnostische Bildqualität bei irreversibler Bilddatenkompression ein Überblick über den Stand der Diskussionen sowie aktuelle Forschung und Entwicklungen gegeben werden.
Hintergrund Die nahezu vollständige Digitalisierung radiologischer Bilddaten und das stetig steigende Datenvolumen machen den Einsatz irreversibler Verfahren zur Bilddatenkompression technisch und wirtschaftlich interessant. Eine Reduzierung des zu speichernden und zu übertragenden Datenvolumens wäre im gesamten radiologischen Arbeitsablauf von Vorteil. Zwar konnte bislang dem stetig steigenden Bedarf an Speicherkapazität zur Archivierung aufgrund sinkender Preise für digitale Speichermedien relativ gut begegnet werden, doch bleibt die zur Datenübertragung zur Verfügung stehende
Bandbreite insbesondere im Kontext der Teleradiologie limitiert. Auch die teilweise erforderlichen Migrationen von PACSInstallationen sind bei höheren Datenvolumina aufwändiger. Methoden zur möglichst optimalen Reduktion des Datenvolumens sind daher wünschenswert. Routinemäßig werden bereits Verfahren zur reversiblen Bilddatenkompression angewandt, die Kompressionsraten von 1:2 bis 1:3 erreichen [5]. Irreversible Kompressionsmethoden haben sich trotz hierfür seit Längerem geschaffener Voraussetzungen nicht durchgesetzt. Der DICOMStandard in seiner aktuellen Version unterstützt mit JPEG (ISO 10918), JPEG-LS (ISO 14495) und JPEG2000 (ISO 15444) verschiedene Algorithmen zur reversiblen und auch irreversiblen Kompression. Wie stark das Datenvolumen in den letzten Jahren gestiegen ist, lässt sich an den folgenden Zahlen erkennen. Das Medical Center der University of Pittsburgh veröffentlichte 2009 Daten, die einen Zuwachs an Datenvolumen von etwa 5–8% pro Fall und Jahr sowie einen Anstieg der Fälle von etwa 5% pro Jahr zeigen [6]. Diese Daten decken sich mit unseren eigenen Erfahrungen (. Tab. 1): waren es im
Jahr 2005 beispielsweise in der Universitätsmedizin Mainz noch rund 36.000 neue Bilder pro Werktag mit einem Volumen von insgesamt 5,5 Terabyte (TB), betrug das Volumen im Jahr 2010 bereits 35,5 TB mit rund 145.000 neuen Bildern pro Werktag. Im Durchschnitt entsprach dies etwa 0,6 MB/Bild im Jahr 2005 und etwa 1,0 MB/Bild im Jahr 2010.
Kompressionsalgorithmen Medizinische und radiologische Bilddaten werden üblicherweise im DICOM-Format gespeichert. Dieses Format beinhaltet neben den
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