DICOM - DICOM

A digitális képalkotás és kommunikáció az orvostudományban ( DICOM ) az orvosi képalkotó információk és a kapcsolódó adatok kommunikációjának és kezelésének szabványa. A DICOM -ot leggyakrabban orvosi képek tárolására és továbbítására használják, lehetővé téve az orvosi képalkotó eszközök, például szkennerek, szerverek, munkaállomások, nyomtatók, hálózati hardverek, valamint több gyártótól származó képarchiváló és kommunikációs rendszerek (PACS) integrálását . A kórházak széles körben elfogadták, és behatol a kisebb alkalmazásokba, például a fogorvosi és orvosi rendelőkbe.

A DICOM fájlok kicserélhetők két entitás között, amelyek képesek kép- és betegadatok fogadására DICOM formátumban. A különböző eszközök DICOM megfelelőségi nyilatkozatokkal érkeznek, amelyek kimondják, hogy mely DICOM osztályokat támogatják. A szabvány tartalmaz egy fájlformátum -meghatározást és egy hálózati kommunikációs protokollt , amely TCP/IP -t használ a rendszerek közötti kommunikációhoz.

A Nemzeti Elektromos Gyártók Szövetsége (NEMA) rendelkezik a közzétett szabvány szerzői jogával, amelyet a DICOM Szabványügyi Bizottság dolgozott ki, amelynek tagjai szintén részben a NEMA tagjai. Más néven NEMA PS3 szabvány és más néven ISO 12052: 2017 "Egészségügyi informatika - Digitális képalkotás és kommunikáció az orvostudományban (DICOM), beleértve a munkafolyamatot és az adatkezelést" is ismert.

Alkalmazások

A DICOM -ot világszerte orvosi képek tárolására, cseréjére és továbbítására használják . A DICOM központi szerepet játszott a modern radiológiai képalkotás fejlesztésében : A DICOM olyan képalkotási módszerek szabványait tartalmazza, mint a radiográfia, az ultrahang, a számítógépes tomográfia (CT), a mágneses rezonancia képalkotás (MRI) és a sugárterápia. A DICOM protokollokat tartalmaz a képcseréhez (pl. Hordozható adathordozón, például DVD-n), a képtömörítéshez, a 3D-s megjelenítéshez, a képbemutatáshoz és az eredményjelentéshez.

A szabvány részei

A DICOM szabvány kapcsolódó, de független részekre oszlik.

Történelem

Az ACR/NEMA 300, 1.0 verziójának címlapja, amely 1985 -ben jelent meg

A DICOM az American College of Radiology (ACR) és a National Electrical Manufacturers Association (NEMA) által kidolgozott szabvány .

A nyolcvanas évek elején a számítógépes tomográfia vagy a mágneses rezonancia képalkotó berendezések gyártóin kívül másoknak nagyon nehéz volt dekódolni a gépek által létrehozott képeket. A radiológusok és az orvosi fizikus akarta használni a képeket dózis-tervezés sugárkezelés . Az ACR és a NEMA 1983 -ban egyesítette erőit, és létrehozott egy szabványbizottságot. Első szabványukat, az ACR/NEMA 300 -at, "Digital Imaging and Communications" címmel, 1985 -ben adták ki. Nagyon hamar a megjelenése után nyilvánvalóvá vált, hogy fejlesztésekre van szükség. A szöveg homályos volt, és belső ellentmondásokkal járt.

1988 -ban megjelent a második verzió. Ez a verzió nagyobb elfogadottságot nyert az eladók körében. A képátvitelt egy dedikált 2 páros kábelen ( EIA-485 ) határozták meg . Az ACR/NEMA V2.0 összekapcsolási technológia első bemutatóját a Georgetown Egyetemen tartották, 1990. május 21–23. Ezen az eseményen hat vállalat vett részt, a DeJarnette Research Systems, az General Electric Medical Systems, a Merge Technologies, a Siemens Medical Systems, a Vortech ( ugyanebben az évben megszerezte a Kodak) és a 3M. Az ACR/NEMA 2.0 támogatást nyújtó kereskedelmi berendezéseket ugyanazok a gyártók mutatták be az Észak -Amerikai Radiológiai Társaság (RSNA) éves találkozóján. Sokan hamar rájöttek, hogy a második verzió is fejlesztésre szorul. Az ACR/NEMA 2.0 számos bővítményt hozott létre, például a Papyrus -t (a genfi ​​Egyetemi Kórház, Svájc) és az SPI -t (Standard Product Interconnect), amelyet a Siemens Medical Systems és a Philips Medical Systems hajtott végre.

Az ACR/NEMA technológia első nagyszabású bevezetését 1992-ben az amerikai hadsereg és a légierő végezte, az Ft. (MDIS) program részeként. Detrick, Maryland. A Loral Aerospace és a Siemens Medical Systems vállalatok konzorciumát vezette az első amerikai katonai PACS (képarchiváló és kommunikációs rendszer) telepítésében a hadsereg és a légierő valamennyi nagyobb orvosi létesítményében és teleradiológiai csomópontjában számos amerikai katonai klinikán. A DeJarnette Research Systems és a Merge Technologies biztosította a modalitás átjáró interfészeket a harmadik féltől származó képalkotási módoktól a Siemens SPI hálózatig. A Veterans Administration és a haditengerészet is vásárolt rendszereket ebből a szerződésből.

1993 -ban megjelent a szabvány harmadik verziója. Neve ezután "Digital Imaging and Communications in Medicine" -ra változott, rövidítve DICOM. Új szolgáltatási osztályokat határoztak meg, hálózati támogatást adtak hozzá, és bevezették a megfelelőségi nyilatkozatot. Kezdetben a DICOM szabványt "DICOM 3.0" -nak nevezték, hogy megkülönböztessék elődeitől. A DICOM 1993 óta folyamatosan frissült és bővült azzal a szándékkal, hogy a változtatások visszafelé kompatibilisek legyenek, kivéve azokat a ritka eseteket, amikor a korábbi specifikáció helytelen vagy kétértelmű volt. Hivatalosan a szabványnak nincs "verziója" a jelenlegi szabványon kívül, ezért a "3.0" verziószám már nem használatos. A szabványnak nincsenek "kisebb" verziói (pl. "DICOM 3.1"), és jelenleg nincsenek tervek a szabvány új, összeegyeztethetetlen verziójának kifejlesztésére (azaz nincs "DICOM 4.0"). A szabványra hivatkozni kell egy adott kiadás megjelenési dátumának megadása nélkül, kivéve, ha olyan különleges megfelelőségi követelményekre hivatkoznak, amelyek a jelenlegi szabványban már nem dokumentált visszavont funkciótól függenek.

Míg a DICOM szabvány közel egyetemes szintű elfogadottságot ért el az orvosi képalkotó berendezések forgalmazói és az egészségügyi informatikai szervezetek körében, a szabványnak megvannak a maga korlátai. A DICOM egy szabvány, amely az orvosi képalkotás technikai interoperabilitási problémáinak kezelésére szolgál. Ez nem keret vagy architektúra egy hasznos klinikai munkafolyamat eléréséhez. A DICOM (és a HL-7 ) tetejére rétegzett Integráló Egészségügyi Vállalkozás (IHE) kezdeményezés határozza meg azokat a profilokat, amelyek segítségével kiválaszthatja az ezen szabványok jellemzőit, hogy végrehajthassa a tranzakciókat az orvosi képalkotó interoperabilitás bizonyos használati eseteihez.

Bár mindig internet -kompatibilis, és a TCP -n keresztüli szállításon alapul , idővel egyre nagyobb szükség van a 80 -as port HTTP -szállításának támogatására , hogy megkönnyítse a webböngészőben való használatot. Legutóbb a DICOM RESTful webszolgáltatások családját határozták meg, amelyek lehetővé teszik a mobilkészülék-barát hozzáférést a DICOM objektumokhoz és szolgáltatásokhoz, beleértve a WADO-RS, STOW-RS és QIDO-RS szolgáltatásokat, amelyek együttesen a DICOMweb kezdeményezést alkotják .

Származékok

A DICOM szabványból más alkalmazások is származhatnak. Ezek közé tartozik a DICONDE ( Digital Imaging and Communication in Nondestructive Evaluation ), amelyet 2004 -ben hoztak létre a roncsolásmentes tesztelési gyártók és felhasználók képadatok megosztásának módjaként, valamint a 2009 -ben létrehozott DICOS ( Digital Imaging and Communication in Security ). képmegosztás a repülőtér biztonságában .

Adatformátum

A DICOM az adatokat adathalmazokba csoportosítja . Például egy mellkasi röntgenkép fájlja tartalmazhatja a fájlban lévő beteg azonosítóját, így a kép soha nem választható el véletlenül ettől az információtól. Ez hasonló ahhoz a módhoz, ahogyan a képformátumok, például a JPEG , is tartalmazhatnak beágyazott címkéket a kép azonosítására és más módon történő leírására.

A DICOM adatobjektum számos attribútumból áll, beleértve az elemeket, például a nevet, az azonosítót stb., Valamint egy speciális attribútumot, amely tartalmazza a képképpont -adatokat (azaz logikailag a fő objektumnak nincs „fejléce”, csak mint attribútumok listája, beleértve a képpontok adatait). Egyetlen DICOM objektumnak csak egy attribútuma lehet, amely pixel adatokat tartalmaz. Számos mód esetében ez egyetlen képnek felel meg. Az attribútum azonban több "keretet" is tartalmazhat, lehetővé téve a filmhurkok vagy más többképes adatok tárolását. Egy másik példa az NM-adatok, ahol az NM-kép definíció szerint többdimenziós többképes kép. Ezekben az esetekben három- vagy négydimenziós adatokat lehet egyetlen DICOM objektumba beágyazni. A Pixel-adatok tömöríthetők különféle szabványokkal, beleértve a JPEG , veszteségmentes JPEG , JPEG 2000 és futási hosszúságú kódolást (RLE) . Az LZW (zip) tömörítés használható a teljes adatkészletre (nem csak a képpont adatokra), de ezt ritkán hajtották végre.

A DICOM három különböző adatelem -kódolási sémát használ. Az explicit értékábrázolási (VR) adatelemekkel, az OB, OW, OF, SQ, UT vagy UN típusú VR -ok esetében az egyes adatelemek formátuma a következő: GROUP (2 bájt) ELEMENT (2 bájt) VR (2 bájt) ) LengthInByte (2 bájt) Adatok (változó hosszúságú). A többi explicit adatelemet vagy implicit adatelemet lásd a DICOM szabvány 5. részének 7.1 szakaszában.

Ugyanazt az alapformátumot használják minden alkalmazásnál, beleértve a hálózat- és fájlhasználatot is, de amikor fájlba írják, általában egy valódi "fejlécet" (néhány kulcsattribútum másolatát és az azt író alkalmazás részleteit tartalmazza) adják hozzá.

Képmegjelenítés

Annak érdekében, hogy a különböző monitorokon azonos szürkeárnyalatos képeket jelenítsen meg, és különböző nyomtatókon egységesen nyomtatott képeket nyújtson, a DICOM bizottság kifejlesztett egy keresőtáblázatot a digitálisan hozzárendelt képpontértékek megjelenítéséhez. A DICOM szürkeárnyalatos szabványos megjelenítési funkció (GSDF) használatához a képeket meg kell nézni (vagy ki kell nyomtatni) olyan eszközön, amely rendelkezik ezzel a keresési görbével, vagy olyan eszközön, amelyet a GSDF görbéhez kalibráltak.

Értékábrázolások

Amellett, hogy egy értéket képviseletet, mindegyik attribútum is van egy értéke multiplicitás jelzésére az adatok számát szereplő elemek az attribútum. A karaktersorozat -értékek ábrázolásakor, ha egynél több adatelem van kódolva, az egymást követő adatelemeket a "\" fordított karakter választja el egymástól.

Szolgáltatások

A DICOM szolgáltatásokból áll, amelyek többsége adatátvitelt jelent hálózaton keresztül. Az offline média fájlformátuma a szabvány későbbi kiegészítése.

Bolt

A DICOM Store szolgáltatással képeket vagy más állandó objektumokat (strukturált jelentéseket stb.) Lehet elküldeni képarchiváló és kommunikációs rendszerre (PACS) vagy munkaállomásra.

Tárolási elkötelezettség

A DICOM tárolási kötelezettségszolgáltatás annak megerősítésére szolgál, hogy egy képet egy eszköz véglegesen tárolt (vagy redundáns lemezeken, vagy biztonsági mentési adathordozón, például CD -re égetve). A szolgáltatási osztály felhasználója (SCU: hasonló az ügyfélhez ), modalitás vagy munkaállomás, stb. A Szolgáltatásosztály -szolgáltató (SCP: hasonló a szerverhez ), például egy archív állomás megerősítését használja annak biztosítására, hogy biztonságosan törölheti a képeket helyben.

Lekérdezés/lekérés

Ez lehetővé teszi a munkaállomások számára, hogy megkeressék a képek vagy más hasonló objektumok listáját, majd lekérjék azokat egy képarchiváló és kommunikációs rendszerből.

Modalitás munkalista

A DICOM modalitási munkalista szolgáltatás listát ad azokról a képalkotó eljárásokról, amelyeket egy képgyűjtő eszköz (néha modalitási rendszer) is időzítettek. A munkalista elemei tartalmazzák az eljárás tárgyával kapcsolatos releváns adatokat (páciens azonosítója, neve, neme és életkora), az eljárás típusát (berendezés típusa, eljárás leírása, eljárás kódja) és az eljárás rendjét (beutaló orvos, csatlakozási szám) , a vizsga oka). Egy képalkotó eszköz, például egy CT -szkenner lekérdez egy szolgáltatót, például egy RIS -t , hogy megkapja ezeket az információkat, amelyeket ezután bemutat a rendszerüzemeltetőnek, és amelyet a képalkotó eszköz használ a képek metaadatainak adatainak kitöltésére.

A DICOM modalitás munkalista szolgáltatás használata előtt a szkenner kezelőjének manuálisan kellett megadnia az összes vonatkozó adatot. A kézi bevitel lassabb, és veszélyezteti a beteg elírásokat, valamint más adatbeviteli hibákat.

A modalitás végrehajtott eljárás lépése

A modalitási munkalista kiegészítő szolgáltatása, amely lehetővé teszi a modalitás számára, hogy jelentést küldjön egy elvégzett vizsgálatról, beleértve a megszerzett képek adatait, a vizsgálat kezdési idejét, befejezési idejét és időtartamát, a beadott dózist stb. Segít a radiológiai osztálynak az erőforrás (beszerzőállomás) használatának pontosabb kezelése. Ez az MPPS néven is ismert szolgáltatás lehetővé teszi, hogy egy módozat jobban összehangolódjon a képtároló szerverekkel azáltal, hogy megadja a szervernek az objektumok listáját, amelyeket el kell küldeni az ilyen objektumok küldése előtt vagy közben.

Nyomtatás

A DICOM nyomtatási szolgáltatást arra használják, hogy képeket küldjön DICOM nyomtatóra, általában "röntgen" film nyomtatására. Van egy szabványos kalibrálás (a DICOM 14. részében meghatározottak szerint), amely segít biztosítani a különböző megjelenítő eszközök közötti konzisztenciát, beleértve a nyomtatott példányokat is.

Offline média (fájlok)

Az offline médiafájlok formátumát a DICOM szabvány 10. része határozza meg. Az ilyen fájlokat néha "10. rész fájloknak" nevezik.

A DICOM 8 karakterre korlátozza a DICOM adathordozó fájlneveit (egyes rendszerek hibásan használják a 8.3 -at, de ez nem felel meg a szabványnak). Ezekből a nevekből semmilyen információt nem szabad kinyerni (PS3.10 6.2.3.2. Szakasz). Ez gyakori problémaforrás a fejlesztők által létrehozott adathordozókkal kapcsolatban, akik nem olvasták el figyelmesen az előírásokat. Ez történelmi követelmény a régebbi meglévő rendszerekkel való kompatibilitás fenntartásához. Ezenkívül kötelezővé teszi egy médiakönyvtár, a DICOMDIR fájl jelenlétét, amely index és összefoglaló információkat szolgáltat az adathordozón található összes DICOM fájlról. A DICOMDIR információ lényegesen több információt nyújt az egyes fájlokról, mint bármely fájlnév, így kevesebb szükség van az értelmes fájlnevekre.

A DICOM fájlok jellemzően .dcm fájlkiterjesztéssel rendelkeznek, ha nem része egy DICOM adathordozónak (ami megköveteli, hogy kiterjesztés nélkül legyenek).

A DICOM fájlok MIME típusát az RFC 3240 alkalmazás/dicomként határozza meg.

A DICOM fájlok Uniform Type Identifier típusa az org.nema.dicom.

Folyamatos médiacsere -teszt és "connectathon" folyamat is van a CD -média és a hálózati működés számára, amelyet az IHE szervezet szervez .

Alkalmazási területek

A DICOM szabvány alapvető alkalmazása orvosi képek rögzítése, tárolása és terjesztése. A szabvány a képalkotáshoz kapcsolódó szolgáltatásokat is nyújt, mint például a képalkotási eljárások munkalistáinak kezelése, képek nyomtatása filmre vagy digitális adathordozóra, például DVD -lemezekre, jelentési eljárás állapota, például a képalkotó adatgyűjtés befejezése, a képek sikeres archiválásának megerősítése, adatkészletek titkosítása, a páciens azonosító adatainak eltávolítása az adatkészletekből , a képek elrendezésének rendszerezése felülvizsgálatra, a képmanipulációk és megjegyzések mentése, a képmegjelenítések kalibrálása, az EKG -k kódolása, a CAD -eredmények kódolása, a strukturált mérési adatok kódolása és a beszerzési protokollok tárolása.

A berendezés típusai

A DICOM információobjektum-definíciók kódolják a képalkotó készülékek széles skálája által előállított adatokat, beleértve a CT (számítógépes tomográfia), az MRI (mágneses rezonancia képalkotás), az ultrahang , a röntgen , a fluoroszkópia , az angiográfia , a mammográfia , a mell tomoszintézise, ​​a PET ( pozitron emissziós tomográfia ), SPECT (egyfoton emissziós számítógépes tomográfia), endoszkópia, mikroszkópia, teljes tárgylemez képalkotás, OCT (optikai koherencia tomográfia).

A DICOM-ot a képekkel vagy képalkotási munkafolyamatokkal társított eszközök is megvalósítják, beleértve a PACS-t (képarchiváló és kommunikációs rendszereket), a képnézegetőket és a megjelenítő állomásokat, a CAD-ot (számítógépes észlelési/diagnosztikai rendszereket), 3D-s vizualizációs rendszereket, klinikai elemző alkalmazásokat, képnyomtatókat , Filmszkennerek, médiaírók (amelyek DICOM fájlokat exportálnak CD-re, DVD-re stb.), Médiaimportőrök (akik DICOM-fájlokat importálnak CD-ről, DVD-ről, USB-ről stb.), RIS (radiológiai információs rendszerek), VNA (szállító semleges) archívumok), EMR (elektronikus orvosi nyilvántartás) rendszerek és radiológiai jelentési rendszerek

Az orvostudomány területei

A DICOM -on belül számos orvostudomány rendelkezik külön munkacsoporttal, és a DICOM minden olyan orvostudományra alkalmazható, ahol a képalkotás elterjedt, ideértve a következőket: radiológia, kardiológia, onkológia, nukleáris medicina, sugárterápia, neurológia, ortopédia, szülészet, nőgyógyászat, szemészet , fogászat, maxillofacialis sebészet, bőrgyógyászat, patológia, klinikai vizsgálatok, állatgyógyászat és orvosi/klinikai fotózás

Portszámok IP -n keresztül

A DICOM a következő TCP- és UDP-portszámokat foglalta le az Internet Assigned Numbers Authority (IANA) által: 104 jól ismert port a DICOM számára az átviteli vezérlő protokoll (TCP) vagy a felhasználói adatgram-protokoll (UDP) felett. Mivel a 104 a fenntartott részhalmazban van, sok operációs rendszer használatához különleges jogosultságokra van szükség; 2761 regisztrált port a DICOM számára integrált biztonságos kommunikációs réteg (ISCL) használatával TCP vagy UDP felett; 2762 regisztrált port a DICOM számára a Transport Layer Security (TLS) használatával TCP vagy UDP felett; 11112 regisztrált port a DICOM számára szabványos, nyílt kommunikációt használva TCP vagy UDP -n keresztül. A szabvány ajánlja, de nem írja elő ezen portszámok használatát.

Hátrányok

Egy 2008 -as nemzetközi szimpóziumon bemutatott tanulmány szerint a DICOM szabványnak problémái vannak az adatbevitellel kapcsolatban. "A DICOM szabvány jelentős hátránya, hogy valószínűleg túl sok választható mezőt írhat be. Ez a hátrány leginkább abban mutatkozik meg, hogy nem következetes az összes mező kitöltése az adatokkal. Egyes képobjektumok gyakran hiányosak, mert egyes mezők üresek, mások pedig téves adatokkal van tele. "

Egy másik hátránya, hogy a fájlformátum elfogadja a végrehajtható kódot, és rosszindulatú programokat tartalmazhat .

Kapcsolódó szabványok és SDO -k

A DVTk egy nyílt forráskódú projekt kommunikációs protokollok és forgatókönyvek tesztelésére, érvényesítésére és diagnosztizálására orvosi környezetben. Támogatja a DICOM, HL7 és IHE integrációs profilokat.

Az Health Level 7 nonprofit szervezet, amely részt vesz a nemzetközi egészségügyi informatikai interoperabilitási szabványok kidolgozásában. A HL7 és a DICOM közös munkacsoportot irányít, hogy összehangolják azokat a területeket, ahol a két szabvány átfedésben van, és foglalkoznak a képalkotás integrálásával az elektronikus orvosi nyilvántartásban.

Az Integrating the Healthcare Enterprise (IHE) egy iparág által szponzorált nonprofit szervezet, amely a szabványok használatát profilozza az egyes egészségügyi felhasználási esetek kezelésére. A DICOM számos képalkotáshoz kapcsolódó IHE -profilba van beépítve.

A rendszerezett orvostudományi nómenklatúra (SNOMED) az emberi kifejezések szisztematikus, számítógéppel feldolgozható gyűjteménye az emberi és az állatgyógyászatban, hogy kódokat, kifejezéseket, szinonimákat és meghatározásokat nyújtson, amelyek lefedik az anatómiát, betegségeket, megállapításokat, eljárásokat, mikroorganizmusokat, anyagokat stb. A DICOM adatok a SNOMED -et használják a vonatkozó fogalmak kódolására.

Az XnView támogatja .dic/ .dicoma MIME típushozapplication/dicom

A DICOM által használt szabványok

A DICOM által használt legismertebb szabványok és protokollok a következők:

  • DICOM Az OSI hálózati modellt használja. Azt a 2 hálózati protokollt használja, amelyeken az Internet alapul, és amelyek lehetővé teszik az adatátvitelt, a TCP / IP -t és a HTTP hipertext -átviteli protokollt. Ezenkívül a DICOM saját MIME -tartalomtípussal rendelkezik.
  • A DICOM más protokollokat használ, például DHCP , SAML ...
  • A DICOM az SNOMED CT nevű kódolórendszert használja, amely orvosi és klinikai feltételeken alapul.
  • A DICOM külső ábécét használ LOINC néven .
  • Mellképek esetében más típusú strukturált fájlokat használnak, amelyeket BI-RADS néven ismernek .

A DICOM szabványt használó szabványok

A DICOM szabványt sokféle képhez kapcsolódó erőforrás (IHE, HL7 ... a) használja.

Az ISO12052: 2017 és a CEN 12052 szabványok a DICOM szabványra vonatkoznak.

Lásd még

Hivatkozások

Külső linkek