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Utilizzo dell'API Cloud Healthcare per la patologia digitale

Questa pagina spiega come archiviare, analizzare e gestire intere immagini slide (WSI) utilizzando l'API Cloud Healthcare.

Panoramica

La patologia digitale consente l'archiviazione, l'elaborazione e la gestione di slide di vetro convenzionali tramite la digitalizzazione per produrre immagini intere di slide (WSI).

Le WSI sono file di grandi dimensioni che possono avere anche diversi GB. Sono disponibili in vari formati file che possono complicarne la gestione. L'API Cloud Healthcare semplifica il processo di archiviazione, analisi e gestione delle WSI.

Archiviazione di intere immagini di slide utilizzando DICOM

L'API Cloud Healthcare è un servizio gestito per l'archiviazione delle immagini DICOM. Questo servizio supporta anche l'archiviazione e il recupero delle WSI. Per ulteriori informazioni su DICOM nell'API Cloud Healthcare, consulta DICOM.

L'uso di DICOM presenta i seguenti vantaggi:

Supporta più fornitori e software.
DICOM è un formato file e un protocollo di rete che definisce le API DICOMweb e DIMSE. Queste API, utilizzate per recuperare e archiviare le istanze DICOM, offrono funzionalità esaustive e semplificano l'interazione con le immagini.

Conversione di intere immagini slide in DICOM

La maggior parte degli scanner WSI non produce file DICOM in modo nativo dalle WSI. Di conseguenza, devi convertire manualmente le WSI in file DICOM.

I seguenti strumenti possono convertire le WSI in DICOM:

La seguente sezione mostra come utilizzare lo strumento a riga di comando wsi2dcm per generare file DICOM.

Generare file DICOM utilizzando lo strumento a riga di comando wsi2dcm

Prima di completare i seguenti passaggi, assicurati di disporre di un file WSI valido. I dati di esempio sono disponibili su OpenSlide e altre risorse elencate sul sito web della Digital Pathology Association.

Esegui lo strumento a riga di comando wsi2dcm:

wsi2dcm \
    --input=INPUT_WSI \
    --outFolder=PATH/TO/OUTPUT/FOLDER \
    --seriesDescription=WSI_DESCRIPTION

dove:

INPUT_WSI indica il percorso e il nome del file WSI.
PATH/TO/OUTPUT/FOLDER è il percorso in cui lo strumento restituisce il file DICOM convertito.
WSI_DESCRIPTION è una descrizione a tua scelta per il file DICOM convertito.

L'esecuzione dello strumento genera diversi file DICOM dalla WSI. I file DICOM hanno il suffisso .dcm.

carica i file DICOM nell'API Cloud Healthcare

Se non hai già creato un archivio DICOM, fallo ora.

Puoi caricare i file DICOM generati in un archivio DICOM utilizzando uno dei seguenti metodi:

Recupero dei file DICOM e dei relativi metadati

Dopo aver caricato i file DICOM in un archivio DICOM, puoi elencare e visualizzare i metadati relativi alle immagini DICOM.

Elenco delle immagini dell'intera slide

Ogni WSI è uno studio DICOM. Per elencare le WSI, puoi chiamare il metodo dicomStores.searchForStudies:

REST

Prima di utilizzare i dati della richiesta, effettua le seguenti sostituzioni:

PROJECT_ID: l'ID del tuo progetto Google Cloud
LOCATION: la posizione del set di dati
DATASET_ID: set di dati padre dell'archivio DICOM
DICOM_STORE_ID: l'ID datastore DICOM

Per inviare la richiesta, scegli una delle seguenti opzioni:

curl

Nota: il comando seguente presuppone che tu abbia eseguito l'accesso all'interfaccia a riga di comando gcloud con il tuo account utente eseguendo gcloud init o gcloud auth login oppure utilizzando Cloud Shell, che ti fa accedere automaticamente all'interfaccia a riga di comando di gcloud. . Puoi controllare l'account attualmente attivo eseguendo gcloud auth list.

Esegui questo comando:

curl -X GET \
     -H "Authorization: Bearer $(gcloud auth print-access-token)" \
     "https://healthcare.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/locations/LOCATION/datasets/DATASET_ID/dicomStores/DICOM_STORE_ID/dicomWeb/studies"

PowerShell

Nota: il comando seguente presuppone che tu abbia eseguito l'accesso all'interfaccia a riga di comando di gcloud con il tuo account utente eseguendo gcloud init o gcloud auth login . Puoi controllare l'account attualmente attivo eseguendo gcloud auth list.

Esegui questo comando:

$cred = gcloud auth print-access-token
$headers = @{ "Authorization" = "Bearer $cred" }

Invoke-WebRequest `
    -Method GET `
    -Headers $headers `
    -Uri "https://healthcare.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/locations/LOCATION/datasets/DATASET_ID/dicomStores/DICOM_STORE_ID/dicomWeb/studies" | Select-Object -Expand Content

Explorer API

Apri la pagina di riferimento del metodo. Sul lato destro della pagina si apre il riquadro Explorer API. Puoi interagire con questo strumento per inviare richieste. Compila tutti i campi obbligatori e fai clic su Esegui.

Dovresti ricevere una risposta JSON simile alla seguente:

Risposta

[
  {
    "0020000D": {
      "vr": "UI",
      "Value": [
        "STUDY_INSTANCE_UID"
      ]
    }
  },
  {
    "00080005": {
      "vr": "CS",
      "Value": [
        "SPECIFIC_CHARACTER_SET"
      ]
    },
    "00080020": {
      "vr": "DA",
      "Value": [
        "STUDY_DATE"
      ]
    },
    "00080030": {
      "vr": "TM"
    },
    "00080050": {
      "vr": "SH",
      "Value": [
        "ACCESSION_NUMBER"
      ]
    },
    "00080090": {
      "vr": "PN"
    },
    "00100010": {
      "vr": "PN"
    },
    "00100020": {
      "vr": "LO",
      "Value": [
        "PATIENT_ID"
      ]
    },
    "00100030": {
      "vr": "DA"
    },
    "00100040": {
      "vr": "CS"
    },
    "0020000D": {
      "vr": "UI",
      "Value": [
        "STUDY_INSTANCE_UID"
      ]
    },
    "00200010": {
      "vr": "SH"
    }
  }
]

Visualizzare l'intero metadati dell'immagine della slide

Ogni studio contiene più istanze e ogni istanza contiene un sottoinsieme di riquadri di una WSI. Per visualizzare i metadati dell'istanza per un'istanza nello studio, chiama il metodo dicomStores.searchForInstances:

REST

Prima di utilizzare i dati della richiesta, effettua le seguenti sostituzioni:

PROJECT_ID: l'ID del tuo progetto Google Cloud
LOCATION: la posizione del set di dati
DATASET_ID: set di dati padre dell'archivio DICOM
DICOM_STORE_ID: l'ID datastore DICOM
STUDY_INSTANCE_UID: l'identificatore univoco (UID) dell'istanza di studio

Per inviare la richiesta, scegli una delle seguenti opzioni:

curl

Esegui questo comando:

curl -X GET \
     -H "Authorization: Bearer $(gcloud auth print-access-token)" \
     "https://healthcare.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/locations/LOCATION/datasets/DATASET_ID/dicomStores/DICOM_STORE_ID/dicomWeb/instances?StudyInstanceUID=STUDY_INSTANCE_UID"

PowerShell

Esegui questo comando:

$cred = gcloud auth print-access-token
$headers = @{ "Authorization" = "Bearer $cred" }

Invoke-WebRequest `
    -Method GET `
    -Headers $headers `
    -Uri "https://healthcare.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/locations/LOCATION/datasets/DATASET_ID/dicomStores/DICOM_STORE_ID/dicomWeb/instances?StudyInstanceUID=STUDY_INSTANCE_UID" | Select-Object -Expand Content

Explorer API

Dovresti ricevere una risposta JSON simile alla seguente:

Risposta

[
  {
    "00080005": {
      "vr": "CS",
      "Value": [
        "SPECIFIC_CHARACTER_SET"
      ]
    },
    "00080016": {
      "vr": "UI",
      "Value": [
        "SOP_CLASS_UID"
      ]
    },
    "00080018": {
      "vr": "UI",
      "Value": [
        "SOP_INSTANCE_UID"
      ]
    },
    "00080020": {
      "vr": "DA",
      "Value": [
        "STUDY_DATE"
      ]
    },
    "00080030": {
      "vr": "TM"
    },
    "00080050": {
      "vr": "SH",
      "Value": [
        "ACCESSION_NUMBER"
      ]
    },
    "00080060": {
      "vr": "CS",
      "Value": [
        "MODALITY"
      ]
    },
    "00080090": {
      "vr": "PN"
    },
    "00100010": {
      "vr": "PN"
    },
    "00100020": {
      "vr": "LO",
      "Value": [
        "PATIENT_ID"
      ]
    },
    "00100030": {
      "vr": "DA"
    },
    "00100040": {
      "vr": "CS"
    },
    "0020000D": {
      "vr": "UI",
      "Value": [
        "STUDY_INSTANCE_UID"
      ]
    },
    "0020000E": {
      "vr": "UI",
      "Value": [
        "SERIES_INSTANCE_UID"
      ]
    },
    "00200010": {
      "vr": "SH"
    },
    "00200013": {
      "vr": "IS",
      "Value": [
        INSTANCE_NUMBER
      ]
    },
    "00280010": {
      "vr": "US",
      "Value": [
        ROWS
      ]
    },
    "00280011": {
      "vr": "US",
      "Value": [
        COLUMNS
      ]
    },
    "00280100": {
      "vr": "US",
      "Value": [
        BITS_ALLOCATED
      ]
    },
    "00400244": {
      "vr": "DA",
      "Value": [
        "PERFORMED_PROCEDURE_STEP_START_DATE"
      ]
    }
  },
...
]

Visualizzazione dei riquadri di immagini dell'intera slide

Ogni istanza in genere contiene più frame. Un frame rappresenta un riquadro della WSI a un determinato livello di zoom nella "piramide" della WSI. Per recuperare un singolo frame in formato JPEG, chiama il metodo frames.retrieveRendered:

curl

Per recuperare un singolo frame in formato JPEG, effettua una richiesta GET e specifica le seguenti informazioni:

Il nome del set di dati padre
Nome dell'archivio DICOM
L'UID dello studio
L'UID della serie
L'UID dell'istanza
Un token di accesso

L'esempio seguente mostra una richiesta GET che utilizza curl.

curl -X GET \
    -H "Authorization: Bearer $(gcloud auth application-default print-access-token)" \
    -H "Accept: image/jpeg" \
    --output FILENAME \
    "https://healthcare.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/locations/LOCATION/datasets/DATASET_ID/dicomStores/DICOM_STORE_ID/dicomWeb/studies/STUDY_INSTANCE_UID/series/SERIES_INSTANCE_UID/instances/INSTANCE_UID/frames/0/rendered"

Se la richiesta ha esito positivo, il file JPEG viene scritto sul computer.

PowerShell

Per recuperare un singolo frame in formato JPEG, effettua una richiesta GET e specifica le seguenti informazioni:

Il nome del set di dati padre
Nome dell'archivio DICOM
L'UID dello studio
L'UID della serie
L'UID dell'istanza
Un token di accesso

L'esempio seguente mostra una richiesta GET mediante Windows PowerShell.

$cred = gcloud auth application-default print-access-token
$headers = @{ Authorization = "Bearer $cred"; "Accept" = "image/jpeg" }

Invoke-RestMethod `
  -Method Get `
  -Headers $headers `
  -OutFile FILENAME `
  -Uri "https://healthcare.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/locations/LOCATION/datasets/DATASET_ID/dicomStores/DICOM_STORE_ID/dicomWeb/studies/STUDY_INSTANCE_UID/series/SERIES_INSTANCE_UID/instances/INSTANCE_UID/frames/0/rendered"

Se la richiesta ha esito positivo, il file JPEG viene scritto sul computer.

Recupero di tutte le immagini delle slide intere

Per recuperare l'intera istanza contenente le WSI, utilizza il metodo instances.retrieveInstance:

curl

Per recuperare un'intera istanza, effettua una richiesta GET e specifica le seguenti informazioni:

Il nome del set di dati padre
Nome dell'archivio DICOM
L'UID dello studio
L'UID della serie
L'UID dell'istanza
Un token di accesso

L'esempio seguente mostra una richiesta GET che utilizza curl.

curl -X GET \
    -H "Authorization: Bearer $(gcloud auth application-default print-access-token)" \
    -H "Accept: application/dicom" \
    --output FILENAME \
    "https://healthcare.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/locations/LOCATION/datasets/DATASET_ID/dicomStores/DICOM_STORE_ID/dicomWeb/studies/STUDY_INSTANCE_UID/series/SERIES_INSTANCE_UID/instances/INSTANCE_UID"

Se la richiesta ha esito positivo, il file DICOM viene scritto sulla tua macchina.

PowerShell

Per recuperare un'intera istanza, effettua una richiesta GET e specifica le seguenti informazioni:

Il nome del set di dati padre
Nome dell'archivio DICOM
L'UID dello studio
L'UID della serie
L'UID dell'istanza
Un token di accesso

L'esempio seguente mostra una richiesta GET mediante Windows PowerShell.

$cred = gcloud auth application-default print-access-token
$headers = @{ Authorization = "Bearer $cred"; "Accept" = "application/dicom" }

Invoke-RestMethod `
  -Method Get `
  -Headers $headers `
  -OutFile FILENAME `
  -Uri "https://healthcare.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/locations/LOCATION/datasets/DATASET_ID/dicomStores/DICOM_STORE_ID/dicomWeb/studies/STUDY_INSTANCE_UID/series/SERIES_INSTANCE_UID/instances/INSTANCE_UID"

Se la richiesta ha esito positivo, il file DICOM viene scritto sulla tua macchina.

Visualizzare una slide usando un visualizzatore di immagini per tutta la slide

Le sezioni precedenti hanno mostrato come visualizzare i metadati di una WSI e recuperare i singoli riquadri. Per visualizzare l'intera WSI, è necessario utilizzare un visualizzatore WSI basato su DICOMweb.

I seguenti visualizzatori sono compatibili con l'API Cloud Healthcare:

Visualizza i file DICOM convertiti di WSI utilizzando il visualizzatore WSI di DICOMweb

Completa le sezioni seguenti per utilizzare il visualizzatore WSI DICOMweb per visualizzare i file DICOM convertiti.

Download del visualizzatore in corso...

Scarica il visualizzatore WSI DICOMweb:

git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/dicomweb-wsi-viewer.git

Recupero del client secret

Un client secret autentica un utente quando accede a un'applicazione. Il client secret viene incorporato nel codice sorgente del visualizzatore WSI DICOMweb. Per ottenere un client secret, segui questi passaggi:

Vai alla pagina Credenziali nella console Google Cloud.
Vai alla pagina Credenziali
Fai clic su Crea credenziali e seleziona ID client OAuth.
In Tipo di applicazione, seleziona Applicazione web.
Aggiungi un nome a tua scelta.
In Origini JavaScript autorizzate e URI di reindirizzamento autorizzati, inserisci http://localhost:8000.
Fai clic su Crea, quindi su OK nella finestra Client OAuth visualizzata. Copia l'ID client per utilizzarlo nella prossima sezione.

Configurazione del client secret nel visualizzatore

Completa i seguenti passaggi utilizzando l'ID client ottenuto nella sezione precedente:

Nella directory dicomweb-wsi-viewer, apri il file viewer.js.
Sostituisci la riga riportata di seguito in modo che contenga il tuo ID client.
```
const CLIENT_ID = 'INSERT-YOUR-CLIENT-ID-HERE'
```
La riga dovrebbe invece avere l'aspetto dell'esempio seguente:
```
const CLIENT_ID = 'PROJECT_ID-VALUE.apps.googleusercontent.com';
```
Salva il file.

Configurare la schermata per il consenso OAuth

Se non hai già configurato la schermata per il consenso OAuth del progetto Google Cloud, completa i seguenti passaggi:

Vai alla schermata per il consenso OAuth.
Vai alla schermata per il consenso OAuth
In Email assistenza, seleziona l'indirizzo email che vuoi visualizzare come contatto pubblico. Questo indirizzo email deve essere il tuo indirizzo email o un gruppo Google di tua proprietà.
Inserisci il Nome applicazione che vuoi visualizzare.
Fai clic su Aggiungi ambito. Nella finestra di dialogo visualizzata, inserisci https://www.googleapis.com/auth/cloud-healthcare e fai clic su Aggiungi.
Fai clic su Salva.

Per modificare in un secondo momento le informazioni nella schermata per il consenso OAuth, ad esempio il nome del prodotto o l'indirizzo email, ripeti i passaggi precedenti per configurare la schermata per il consenso.

Se hai già configurato la schermata per il consenso OAuth del progetto Google Cloud, devi aggiungere https://www.googleapis.com/auth/cloud-healthcare nella finestra di dialogo Aggiungi ambito.

Esecuzione del visualizzatore WSI DICOMweb

Nella directory dicomweb-wsi-viewer, esegui questo comando:
```
python -m http.server 8000
```
Passa a https://localhost:8000 sulla macchina su cui hai eseguito il comando precedente.
Nella UI, fai clic su Accedi/Autorizza per accedere alla schermata per il consenso OAuth e concedere al visualizzatore l'autorizzazione per accedere al tuo progetto Google Cloud e alle risorse dell'API Cloud Healthcare.