HEEH-V1: an open-source DICOM research viewer with reproducible quantitative imaging workflows: technical validation
本文介绍了开源 DICOM 研究查看器 HEEH-V1，并通过针对参考软件和体模数据的严格测试验证了其定量成像工作流，在确认其具有可重复性的同时，明确指出这些结果并不代表其具备临床性能或完全符合监管合规性。
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在医学研究领域，科学家们依靠数字图像来了解人体，而无需进行切开手术。这些被称为 DICOM 文件的图像是医院分享 CT 或 MRI 等扫描图像的标准语言。然而，当研究人员想要测量这些图像中的特定细节时——例如组织的密度或肿瘤的纹理——他们必须使用软件来进行计算。该领域的一个主要挑战是确保不同的软件程序在分析同一张图片时能产生完全相同的数值。如果一个程序说某种组织的密度比另一种稍高，可能会导致相互矛盾的研究结果。为了解决这个问题，科学家经常使用“体模”（phantoms），即旨在模拟人体组织但并不包含实际患者的物体，从而使他们能够测试其工具是否具有一致性和可重复性。
一位名叫 Mohamad Yousef Heeh 的研究人员开发了一种名为 HEEH-V1 的新型免费软件工具，以协助这项工作。该应用程序旨在供科学家和学生查看医学图像、进行测量并运行定量分析。这项新研究的核心目标并非证明该软件比现有工具更好，也非证明其已准备好用于诊断患者，而仅仅是验证它在特定条件下是否运行正确且一致。作者希望观察 HEEH-V1 生成的数值是否与在查看相同数据时，其他成熟可靠的程序相匹配。为此，团队使用了一组公开的用于测试成像设备的专门体模 CT 扫描图像，进行了一系列严格的检查。
研究人员对该软件进行了全面的测试，以观察它能否处理读取和分析医学图像这一复杂任务。首先，他们针对一组由 335 项自动化检查组成的测试集运行了软件，以确保代码本身运行无误。该软件顺利通过了所有这些测试，未出现任何差错。接着，团队将 HEEH-V1 的结果与一个名为 PyRadiomics 的知名程序进行了对比。他们提取了体模 CT 扫描中的 172 个特定切片，并要求两个程序计算每个切片中特定区域的四种基本统计值：平均值、标准差、最小值和最大值。这些是描述图像中像素值分布的基础测量指标。
对比结果显示，两者完美匹配。在所有 172 个切片和所有四种测量类型中，新软件生成的数值与既定程序的数值完全一致。这两个数值集之间的差异微乎其微，实际上为零，完全处于此类精密科学工作所允许的极小误差范围内。研究人员还测试了软件处理影像组学领域特定参考标准（即 IBSI 配置）的能力。在这些测试中，软件成功处理了 270 行特定的参考行，并完美符合预期结果。虽然由于某些特征没有直接对应的匹配项而无法进行比较，但所有经过测试的行均通过了验证。
除了数值匹配外，研究还检查了软件是否能正确识别围绕在体模周围的空气，因为空气应该具有特定的密度值。软件测量了每个切片上的空气，发现其数值非常接近预期标准，最大的偏差仅为 14.39 个单位，完全处于本研究设定的可接受范围内。团队还验证了软件能否在不损坏数据的情况下安全地导出数据，以及能否检测出有人试图篡改数字文件的情况。在这些安全性检查中，软件正确接受了所有有效文件，并拒绝了所有 11 个故意损坏的测试文件。
尽管取得了这些成功的测试，作者也非常明确地说明了这项研究并未证明的内容。结果证实，该软件在所测试的具体任务和数据下具有可重复性，但这并不表明该工具已准备好在医院用于诊断患者或制定治疗方案。该研究并未在真实患者身上测试该软件，也未将其性能与市场上的所有其他成像平台进行比较。研究结果仅限于特定的体模图像以及所测量的四种统计特征。作者明确指出，这项工作并不代表临床优越性、对所有可能标准的全面合规性，也不代表在特定测试之外的普遍隐私有效性。
这项工作的最终价值在于其透明度以及对可重复科学基础的贡献。通过提供一个免费的开源工具，并证明其能够针对已知标准生成一致且可验证的结果，研究人员为科学界提供了一种可靠的方式来检查和验证他们自己的成像工作流。该研究是一项技术验证，表明该软件在受控条件下表现符合预期。它为所测试的具体路径建立了信任基准，使其他研究人员能够基于此项工作进行开发，并确信底层的计算是可靠的，同时也为临床应用和广泛采用等更广泛的问题留待未来研究。
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