ehelse og helseteknologi

DICOM og standarder


Du kan laste ned DICOM-standardene her

DICOM tutorial


Introduksjon til DICOM

Da CT-en kom i begynnelsen av 1980-årene var det bare mulig for produsentene av utstyret å avlese og dechiffrere de digitale bildene inklusive stråledoser. Radiologer og medisinske fysikere ønsket å bruke informasjon fra CT-scanneren til behandlingsplanlegging for strålebehandling. Via ACR og NEMA ble den første standardiseringskomiteen nedsatt i 1983 og den første DICOM-standarden kom i 1986. Den første utgaven av standarden var utilstrekkelig og først i 1990 fikk vi de første røntgenapparatene som støttet 2.o-utgaven av standarden.

DICOM fines i mange versjoner. DICOM 3.0 fra 1992 er mest kjent, men senere brukes det versjonsnummer for det aktuelle året hvor standarden ble revidert; f.ek.s DICOM 2015.

DICOM-standarden er komplisert og utgjør over 30000 sider med tekst i A4-format. Den består i dag av 20 kapitler, 193 DICOM Supplements og 1559 Corrections:

  • DICOM Part 1: Introduction and Overview
  • DICOM Part 2: Conformance
  • DICOM Part 3: Information Object Definitions
  • DICOM Part 4: Service Class Specifications
  • DICOM Part 5: Data Structures and Encoding
  • DICOM Part 6: Data Dictionary
  • DICOM Part 7: Message Exchange
  • DICOM Part 8: Network Communication Support for Message Exchange
  • DICOM Part 10: Media Storage and File Format for Media Interchange
  • DICOM Part 11: Media Storage Application Profiles
  • DICOM Part 12: Media Formats and Physical Media for Media Interchange
  • DICOM Part 14: Grayscale Standard Display Function
  • DICOM Part 15: Security and System Management Profiles
  • DICOM Part 16: Content Mapping Resource
  • DICOM Part 17: Explanatory Information
  • DICOM Part 18: Web Services
  • DICOM Part 19: Application Hosting
  • DICOM Part 20: Imaging Reports using HL7 Clinical Document Architecture

 

DICOM er en programvareintegrasjonstandard som brukes i medisinsk avbildning. Alle moderne medisinsk bildediagnostikk systemer som tradisjonell gjennomlysningsrøntgen, ultralydundersøkelser, CT (computertomografi) og MRI (Magnetic Resonance Imaging) støtter DICOM.

 


DICOM filformat og nettverksprotokoll

 

DICOM Header

DICOM-filer inneholder en Header, en metafil-informasjonsdel som inneholder informasjon om filen, serien og studien som den tilhører og en enkel SOP. (Service Object Pair)

 

Metafil med informasjon

DICOM-filer inneholder ikke bare  bilder (pixeldata), men også metadata som pasientopplysninger (navn, ID, kjønn og fødselsdato), viktige data knyttet til undersøkelsen (for eksempel type utstyr som brukes og dets innstillinger, dosedata etc

 

Dataelementer i DICOM Header

DICOM-headeren har en rekke ulike tag-er for å registrere data, modalitet, undersøkelse med mer. Eksempel på dataelementer:

DICOM CT Dose SR

CT accumulated

CT Irradiation Event


SOP (Service Object Par og SOP klasse)

En SOP-klasse er definert som en kombinasjon av en eller flere DICOM Service Element (DIMSE) kommandoer og et objekt, som er definert av en Information Object Definition (IOD). Eksempler på Service Elementer (tjenesteelementer) er Store, Get, Find, Move, etc. Eksempler på objekter er CT-bilder og MR-bilder, men også  Schedule List (planleggingslister), Print Queues (utskriftskøer) etc. defineres som objekter.

En SOP-klasse definerer en viss funksjonalitet som består av en kombinasjon av en tjeneste og et objekt, som utgjør et par (Pair) – f.eks CT Storage er et eksempel på en SOP-klasse.

Hver SOP-klasse er identifisert med en unik identifikator (UID). SOP Klasse UIDs er utstedt av NEMA, slik at de kan brukes av programvaren som utfører forhandlingen mellom tjeneste og objekt.


DICOM Image IOD

DICOMs statiske datamodell kalles SOP Classes (Service Object Pair) som e r definert av IOD-er (Information Object Definition)

 

 

Mulige IOD-definisjoner.

 

IE Module
Patient Patient
Clinical Trial Subject
Study General Study
Patient Study
Clinical Trial Study
Series General Series
Clinical Trial Series
Equipment General Equipment
SC Equipment
Image General Image
Image Pixel
Device
Specimen
SC Image
Overlay Plane
Modality LUT
VOI LUT
SOP Common

 


DICOM fil-format

Alle medisinske bilder blir lagret i DICOM-format. Det bildedannende utstyret (røntgen) lager DICOM-filer. Legen bruker en DICOM Viewer og en datamaskin med programvare som kan vise DICOM-bilder for å diagnostisere funnene i bildene. DICOM Vieweren er normalt en del av et PACS-system.

DICOM-filer inneholder ikke bare  bilder (pixeldata), men også metadata som pasient-opplysninger (navn, ID, kjønn og fødselsdato), viktige data knyttet til undersøkelsen (for eksempel type utstyr som brukes og dets innstillinger, dosedata etc.) I tillegg er det en sammenheng (contex) som knytter bilde til den medisinske behandlingen som den er en del av. (RIS-system: Radiology Information System) DICOM- headeren er kodet slik at den ikke ved et uhell kan skilles fra bildedataene.  Dersom headeren er adskilt fra bildedataene så mister vi informasjonen som knytter sammen pasient og bilde slik at vi ikke kan vite hvilken bildeserie som tilhører den enkelte pasient.

Akkurat som at en nettleser kan vise JPEG-bilder som er lagret på en server, kan medisinske systemer som bruker DICOM sende og motta DICOM-bilder og søke etter dem i andre medisinske systemer. DICOM skiller seg fra andre bildeformater i at det grupperer informasjon i datasett. En DICOM-fil består av en header og et bildedatasett pakket inn i en enkelt fil. Informasjonen i overskriften er organisert som en konstant og standardisert i forhold til en rekke koder. Ved å trekke ut data fra disse kodene kan man få tilgang til viktig informasjon om pasientens demografi, studieparametere, etc. All informasjon som kan brukes til å identifisere pasienten kan fjernes fra et DICOM-bilde.


DICOM nettverksprotokoll

Alle medisinske bildebehandlingsprogrammer som er koblet til sykehuset nettverket bruker DICOM-protokoll for å utveksle informasjon, hovedsakelig DICOM-bilder, men også pasient og prosedyreinformasjon. DICOM nettverksprotokoll brukes til å søke etter røntgenundersøkelser  i arkivet og til å vise disse bildene på  arbeidsstasjoner for granskning. Det finnes også mer avanserte nettverkskommandoer som brukes til å kontrollere og følge behandlingen, planlegge prosedyrer, rapportstatuser og dele arbeidsmengden mellom leger og bildebehandlingsenheter. (arbeidsflyt)

DICOM definerer ført og fremst et grensesnitt som gjør utveksling av røntgenbilder og tilhørende informasjon mulig. For at utvekslings skal være mulig må det være mulig å integrerer ulike typer utstyr fra forskjellige leverandører.


DICOM SR

Med bruk av DICOM SR objekter overvinnes svakhetene i som ligger i å bruke bare informasjon fra DCOM-header for doseovervåking. DICOM SR gir mer informasjon.

Hovedformålet med DICOM SR er imidlertid å lage et system for å støtte arbeidsflyten. Dersom bildene er blitt slettet eller ikke sendt til PACS-et så vil viktig doseinformasjon mangle.

Dosedetaljene blir registrert for hver enkelt hendelse, som er definert som en kontinuerlig forekomst av bestråling til en pasient. Et enkelt pulserende fluoroX-gjennomlysning, eller en enkelt (multi slice) spiralformede CT scan er eksempler på enkelt hendelser. En CT scanogram og tilhørende spiralformede skanningen er to separate hendelser.

Vanligvis opprettes doseobjektet på slutten prosessen som utføres på modaliteten. Dose-objektet samler sammen alle bestrålingshendelser fra prosedyren og legger de sammen.

DICOM strukturert rapportering (SR) gir:

  • Lister og hierarkiske relasjoner
  • Bruk av kodet eller numerisk innhold i tillegg til ren tekst
  • Bruk av relasjoner mellom begreper
  • Tilstedeværelsen av innebygde referanser til bilder og lignende objekter

DICOM SR kan sammenlignes med XML (eXtensible Markup Language) som gir koder med mening, men uten en eksplisitt eller implisitt presentasjon i motsetning til HTML.

DICOM SR dokumenterer «innhold» som er overskrifter samt tekst og annen informasjon som formidler meningen med dokumentet.


DICOM RT

For kommunikasjon av strålebehandlingsdata bør overføringsprotokoller følge de standarder som brukes i DICOM for kommunikasjon av medisinske bilder. Strålebehandling krever unike informasjonen i strålebehandlingen som for eksempel tekst, grafer og isodoselinjer. Informasjon om strålebehandlingen integreres med de medisinske bilder. Dette gjør at det må etableres egne objektdefinisjoner og attributter for strålebehandling.

Strålebehandling har en annen arbeidsflyt enn tradisjonell radiologi.

 

DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) har en egen utvidelse for stråleterapi, DICOM-RT. I tillegg til protokollen og objektene som brukes i DICOM så innfører DICOM-RT syv nye objekter:

  • DICOM RT Image
  • DICOM RT Structure Set
  • DICOM RT Plan
  • DICOM RT Dose
  • DICOM RT Beams Treatment Record
  • DICOM RT Brachy Treatment Record
  • DICOM RT Treatment Summary Record

Ved å definere datamodellene legges det tilrette både for interoperabilitet og deling av informasjon mellom ulike strålebehandlingssystemer samt at det muliggjør at entydig informasjon kan integreres i pasientjournalen.

 


DICOM RDSR

DICOM Standarden har definert rapport; DICOM RDSR Strukturert Report for å ivareta lagring av informasjon inklusive stråledoser fra bildediagnostikk (røntgen). DICOM RDSR er utviklet for å inkludere den nødvendige informasjonen; CT Dose Information (CTDI) og CT Dose Length Product (DLP), for å kunne registrere strålingen og beregne stråledoser fra bildedannende enheter.

 

DICOM RDSR er tilgjengelig i de fleste nye modeller av CT skannere. Det finnes både kommersiell og åpen programvare inklusive kildekode som har løsninger for å trekke ut, lese, lagre og prosessere relevant informasjon fra DICOM RDSR.


DICOM MPPS

Modality Performed Procedure Steps: En tjeneste som kommuniserer status fra bildeinnsamling fra modalitet til RIS og/eller PACS


DICOM MWL

Modality worklist: Arbeidsliste for modualitet. Arbeidslisten inneholder undersøkelser for pasienter som skal utføres på en bestemt modualitet. Normalt vil det vaære RIS som fungerer som SCP for modualitet som da er SCP; dvs RIS leverer arbeidliste til modualitet.


DICOM SCU

Service Class User: En rolle håndtert av en DICOM applikasjonsenhet som benytter seg av en DICOM nettverkstjeneste. Eksempler på SCU; modalitet (bruker tjenester for bildelagring og modalitetsarbeidsliste SCU), granskningsstasjon (bruker tjeneste for bildehenting). SCU kan sammenlignes med en klient.


SCP

Service Class Provider: En rolle håndtert av en DICOM applikasjonsenhet som tilbyr en DICOM nettverkstjeneste; typisk en server som utfører handlinger etterspurt av en annen applikasjonsenhet (SCU). Eksempler på SCP; PACS (tilbyr lagring og hending av bilder), RIS (tilbyr arbeidsliste for modaliteter). SCP kan sammenlignes med en server.


AA-title

Application Entity: En unik identifikator for en DICOM applikasjonsenhet eller program, brukes for å identifisere en DICOM applikasjon for andre DICOM applikasjoner i nettverket.


DICOM oversikt

DICOM-standarden består av følgende elementer:

Samsvarserklæring (Conformance Statment)

Informasjonsobjekter

Tjenesteklasser

Struktur og semantikk

Datadefinisjoner

Meldingsformidling

Nettverksstøtte

Punkt til punkt

Medielagring og filformater

Medielagring og informasjonsprofiler


DICOM supplement

I tillegg til selve standarden består DICOM ev en rekke tillegg (supplementer)

[1] http://www.dclunie.com/pixelmed/DICOMSR.book.pdf

[2] American College of Radilogy

[3] Standarden ble kalt ACR/NEMA helt til 1992 da den byttet navn til DICOM