医学图像存储格式
最重要的三种格式：\(DICOM、Analyze、NIfTI\)。
| 名称 | 文件扩展名 | 分析软件及来源 |
|---|---|---|
| \(Analyse\) | \(.img/.hdr\) | \(Analyse\) 软件，梅奥临床医学中心 |
| \(DICOM\) | \(.dcm\) | \(ACR/NEMA\) 协会 |
| \(NIFTI\) | \(.nii或.img/.hdr\) | \(NIH\) 影像学信息工具倡议 |
| \(MINC\) | \(.mnc\) | 蒙特利尔神经学研究所( \(MNI\)，扩展名\(NetCDF\) ) |
| \(AFNI brick\) | \(.BRIK\) | \(AFNI\) 软件，威斯康星医学中心 \((NIHM)\) |
1. Dicom 格式
通常，\(DICOM\) 把每一层图像都作为一个独立的文件，这些文件用数字命名从而反映相对应的图像层数（在不同的系统有一定差异）。文件中包含文件头信息，且必须要特定的软件才能打开使用。在所有格式中，\(DICOM\) 包含了大量的元数据信息在文件头中，包括仪器信息、图像采集参数以及病人信息资料。
尽管 \(DICOM\) 是 \(MRI\) 采集的标准输出格式，但是，数据分析前往往要把 \(DICOM\) 格式转化为其他分析格式，这主要是因为 \(DICOM\) 数据比较庞大。由于\(DICOM\) 把每层图像都存储为独立文件，这会导致产生大量较小的数字文件，从而堵塞文件系统，降低分析速度。有很多免费工具可以把 \(DICOM\) 数据转换为其他存储格式。
1.1 Dicom 图像方位解析
问题：
任意给定一张 \(Dicom\) 图像或者 \(MPR\) 重建图像，怎么解析这个图像的具体方位呢？
提示：
- \(Dicom\) 图像中通常使用 \(LPS\) 来表示 \(X，Y，Z\) 轴正方向。
- \(Dicom\) 图像中的 \(tag(0020,0037)\) 表示图像 \(X\) 轴与 \(Y\) 轴在标准 \(LPS\) 坐标系里的方位向量。
解析：
对于任意给定的方向向量 \((x,y,z)\)
- \(x>0\)，表示该方向与 \(L\) 同向；\(x<0\)，表示该方向与 \(R\) 同向；
- \(y>0\)，表示该方向与 \(P\) 同向；\(x<0\)，表示该方向与 \(A\) 同向；
- \(z>0\)，表示该方向与 \(S/H\) 同向；\(x<0\)，表示该方向与 \(I/F\) 同向；
另外单位向量有 \(x^2 + y^2 + z^2 = 1\)，
- 解析 \(1\) 个方向，考虑分量的绝对值大于 \(\sqrt{\frac{1}{2}}\)；
- 解析 \(2\) 个方向，考虑分量的绝对值大于 \(\sqrt{\frac{1}{3}}\)；
2. Mosaic 数据存储格式
有些 \(MRI\) 的脉冲序列（特别是西门子 \(MRI\) 系统）把 \(fMRI\) 的 \(DICOM\) 数据存储为 \(Mosaic\) 格式。这种格式中，每个图像文件中包含 \(1\) 个 \(mosaic\) 文件，而实际是 \(16\) 层的图像。该存储格式就节约了大量的存储空间。大多情况下，仪器生产商宁愿保存为 \(256 \times 256\)，而 \(fMRI\) 图像的矩阵为 \(64 \times 64\)。因此，分析前必须解压缩 \(mosaic\) 图像，使之成为三维或四维文件从而符合分析软件需要的格式。
3. Analyse 格式
\(Analyze\) 格式储存的每组数据组包含 \(2\) 个文件，一个为数据文件，其扩展名为 \(.img\)，包含二进制的图像资料；另外一个为头文件，扩展名为 \(.hdr\)，包含图像的元数据。在 \(fMRI\) 的早期，\(Analyze\) 格式最常用的格式，但现在逐渐被 \(NIfTI\) 格式所取代。\(Analyze\) 格式主要不足就是头文件不能真正反映元数据。
4. NIFTI 格式
标准NIfTI图像的扩展名是 \(.nii\)，包含了头文件及图像资料。由于 \(NIfTI\) 格式和 \(Analyze\) 格式的关系，因此 \(NIfTI\) 格式也可使用独立的图像文件（\(.img\)）和头文件（\(.hdr\)）。单独的 \(.nii\) 格式文件的优势就是可以用标准的压缩软件（如 \(gzip\)），而且一些分析软件包（如 \(FSL\)）可以直接读取和写入压缩的 \(.nii\) 文件（扩展名为 \(.nii.gz\)）
还有 \(.tiff\) 格式的图像解析。
