Geeignete Dateiformate für Röntgenbilder im Internet

Wie der Export eines Bildes aus dem Pacs erfolgen kann, habe ich hier beschrieben. In diesem Artikel soll es um die Frage gehen, in welchem Dateiformat ein Bild am besten gespeichert wird.

Dateiformate

Commons akzeptiert nicht alle Dateiformate. Dabei spielt die Tatsache eine Rolle, dass eben nur freie Inhalte und diese auch nur in freien Formaten erwünscht sind. Manche Dateiformate sind patentiert und widersprechen somit den Rahmenbedingungen des Wikipedia-Projektes, da ein Patent einer freien Weiternutzung im Wege stehen würde. Welche Formate sind also zu empfehlen?

DICOM

DICOM ist eine super Sache für die Radiologie (und nicht nur). Es hat sich mit DICOM tatsächlich weltweit ein Standard etabliert, der den Austausch von radiologischen Bildern in vielen Fällen überhaupt erst möglich macht. Auch wenn immer noch mal eine CD nicht lesbar ist oder andere Probleme nicht ganz weg sind, so ist doch durch diesen Datei- und Kommunikationsstandard eine Menge einfacher geworden. Man will ja nicht darüber nachdenken müssen, dass die Bilder von der Modalität ins Pacs und von dort auf eine CD und von dort wieder in ein anderes Pacs wandern können. Das funktioniert schon sehr gut.

Aber das Internet ist kein radiologisches Netzwerk. Hier sind andere Formate Standard. Natürlich wäre mit entsprechender Software auch ein Netzwerk für die Darstellung von DICOM-Bildern im Internet möglich. Das hätte auch den Charme, dass man Bilder noch fenstern könnte, dass echte Messungen möglich wären und einiges mehr. (Ich habe vor Jahren an einem Projekt mit dieser Idee mitgemacht. Ist aber gestorben.) Umgekehrt ist es bei einer DICOM-Datei leichter, dass bei der Anonymisierung eine Information vergessen wird. DICOM enthält eben nicht nur Bilddaten, sondern eine Menge Metadaten zum Patient, zum Hersteller der Modalität, zum Krankenhaus oder der Praxis und vieles mehr. Beim Umwandeln eines Bildes in ein nicht medizinisches Format werden diese Meta-Informationen bei allen üblichen Verfahren nicht mitgenommen. Das kann man durchaus als Vorteil ansehen, denn eine saubere Anonymisierung ist Pflicht.

JPEG File Interchange Format

Jeder kennt JPEG (Dateiendung .jpg oder .jpeg). Die meisten wissen auch, dass JPEG mit Kompression und dabei mit einem Qualitätsverlust arbeiten kann.

Effekt von JPEG-Kompression
Linke Bildhälfte ohne JPEG-Kompression, rechte mit hoher Kompression.

Aber wie hoch ist denn der Qualitätsverlust wirklich, und spielt das eine Rolle? Bei dem oben dargestellten Bild wurde links eine sehr hohe Kompression eingestellt und sieht man den Unterschied schon sehr deutlich. Aber der Unterschied der Dateigröße ist immerhin von der Qualitätsstufe der linken Bildhälfte (wenn verlustfrei als PNG gespeichert) zu der der rechten Bildhälfte mehr als Faktor zehn!

Darf man Röntgenbilder komprimieren?

Wir sind als Radiologen innerlich darauf getrimmt, dass das Originalbild mit verlustfreier Speicherung erhalten bleiben muss. Dabei steht im § 28 der Röntgenverordnung nur „Röntgenbilder können . . . komprimiert werden, wenn sichergestellt ist, dass die diagnostische Aussagekraft erhalten bleibt“ und in der passenden Richtlinie im Prinzip das Gleiche. Also dürfen wir sogar in unserem Pacs komprimieren, wenn wir bestimmte Regeln einhalten.

Nur: Das ist doch jetzt völlig egal! Wir wollen ja nicht unsere Patientenakte im Internet haben, sondern nur ein schönes Bild zeigen. Also machen wir uns von irrelevanten juristischen Fragen frei und stellen lieber die Frage: Wie hoch darf denn die Komprimierung sein, damit man das, was man sehen soll, auch noch (und zwar gut) sehen kann? Was natürlich im Prinzip das Gleiche ist, was die Röntgenverordnung fordert, nur dass wir hier frei sind, selbst diese Entscheidung zu treffen. Und dafür sollten wir uns auch fragen, was wir denn eigentlich erreichen wollen. Denn Speicherkapazität ist nicht mehr das Thema (Elmar Kotter hat mal einen anschaulichen Vortrag dazu gehalten).

Unnötiger Ballast

Aber wie schaut es mit Übertragungskapazität / Bandbreite im Internet aus? Auch die werden immer besser, sprich schnellere Übertragung, kürzere Ladezeiten und,  auch wenn man noch nicht von ubiquitär reden kann, so doch zunehmend dichtere Netze. Dennoch ist im Vergleich zu den Speicherkapazitäten hier noch nicht ein Status erreicht, bei dem ich von Sättigung reden würde. Immer noch gibt es Wartezeiten beim Aufbau einer Internetseite und im Vergleich zu den Textelementen einer Webseite sind Bilder eben in der Regel größere Datenmengen. Und da lohnt es sich zu sparen! (Da gilt das Gleiche wie beim Einsparen von Dosis: Am meisten lohnt es sich beim CT; ist zwar nicht die häufigste Untersuchung, aber die mit der größten Dosis.)

Mit einzelnen Röntgenbildern sind wir zwar weit weg von dem Datenvolumen, das beim Herunterladen eines Spielfilms zusammenkommt, aber wenn wir wissen, das eine Datei von vielleicht 50 – 300 KiB in der Regel völlig ausreichende Qualität bringt, warum sollte ich dann eine Datei mit mehreren Megabyte hin- und herschieben, da das doch merklich Ladezeit kostet?

Die Summe macht’s

Denken wir weiter: Wir stellen die Bilder ins Netz, weil wir wollen, dass sie genutzt werden. Zum Beispiel auch für einen Vortrag mit radiologischem Thema. Nun haben es radiologische Vorträge naturgemäß an sich, dass sie mit reichlich Bildern gespickt sind. Wenn also ein Kollege unsere Bilder in seinen Vortrag einbaut, wird er sehr dankbar sein, wenn sich die PowerPoint-Datei nicht schon nach 15 eingefügten Bildern so aufgebläht hat, dass er sie nicht mehr per Email nach Hause verschicken kann, um sie am Abend noch weiter zu stricken, weil sein Email-Konto nur 10 MiB akzeptiert. Ok. Dieses Problem kann nicht der letzte Maßstab dafür sein, welche Dateigröße wir akzeptieren oder für gut befinden wollen. Aber eine schlanke Datei hat eben Vorteile, denn die Summe macht’s. Und das ist auch für die großen Player immer noch ein Thema, wie man hier sieht.

Also: Ja zur Kompression und auch zur verlustbehafteten Kompression! Dabei macht sich schon eine deutlich schwächere Kompression als in dem Bild oben rechts in der Dateigröße erheblich bemerkbar. So weit wie oben rechts würde ich auch nicht gehen wollen. In dem Graphikprogramm GIMP stelle ich standardmäßig 80 % ein und habe damit gute Erfahrungen gemacht.

Und wenn ich es doch verlustfrei haben möchte?

Es gibt durchaus Gründe, ein Bild mit der vollen Qualität also verlustfrei abzuspeichern. So wollen Buchverlage gerne und auch vernünftigerweise die bestmögliche Qualität, weil beim Drucken noch genug verloren geht. Das schon in die Jahre gekommene Dateiformat TIFF ist dafür immer noch sehr verbreitet, auch wenn es inzwischen gute Alternativen gibt. Die aktuellste Beschreibung des TIFF-Formats ist aus dem Jahr 1992. Die Entwicklung des oben schon mal erwähnten PNG-Formats begann erst zwei Jahre danach 1994. Dieses Format wurde 2003 zum ISO-Standard erhoben und ist vom World Wide Web Consortium (W3C) anerkannt. Das bedeutet konkret für uns, dass inzwischen jeder Browser und auch jede gängige Software wie z. B. PowerPoint damit umgehen kann. Der für uns entscheidende Vorteil von PNG gegenüber TIFF ist, dass bei verlustfreier Speicherung die Dateien dennoch deutlich kleiner sind. Denn verlustfrei heißt nicht ohne Kompression. Auch TIFF kann schon komprimieren, bei PNG ist das jedoch weit effektiver realisiert.

JPEG 37 KiB
JPEG Kompress. 80 %
37 KiB

PNG 193KiB
PNG verlustfrei
193KiB

TIFF 1,5 MiB
TIFF verlustfrei
1,5 MiB

Einen weiteren Nachteil von TIFF sehen Sie, wenn Sie auf das Vorschaubild oben rechts klicken, um die TIFF-Originaldatei anzusehen: Je nach Browser wird dann nämlich eben nicht das Bild angezeigt, sondern Sie bekommen einen Dialog zum Abspeichern der Datei, da TIFF kein offizielles Grafikformat für das World Wide Web ist. Das Vorschaubild oben ist deshalb in Wirklichkeit auch ein JPEG.

Fazit

Das für die Radiologie intern so sinnvolle DICOM-Format eignet sich nicht für den breiten Gebrauch im Internet. JPEG ist mit moderater, verlustbehafteter Kompression absolut in Ordnung und macht so die kleinsten Dateien. PNG ist für die verlustfreie Speicherung die erste Wahl. TIFF ist out.  Auf GIF für animierte Dateien gehe ich hier ein.

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