Imágenes digitales y comunicaciones en medicina
Casi todos los fabricantes de sistemas de procesamiento de imágenes o imágenes en medicina, como B. Los rayos X digitales , la tomografía por resonancia magnética , la tomografía computarizada o la ecografía implementan el estándar DICOM en sus productos. Esto permite la interoperabilidad entre sistemas de diferentes fabricantes en el entorno clínico .
DICOM también es la base para el archivo de imágenes digitales en consultorios y hospitales ( Sistema de comunicación y archivo de imágenes , PACS).
Además de los campos de datos (por ejemplo, información sobre imágenes, hallazgos , pacientes, estudios, series), DICOM también contiene la sintaxis y semántica de comandos y mensajes. Además, el estándar define regulaciones para la descripción de dispositivos y software compatibles con DICOM, ya que una descripción exacta de la capacidad del sistema debe estar disponible y publicada para cada dispositivo compatible con DICOM (Declaración de conformidad DICOM).
Un registro de datos DICOM sirve como un contenedor que, además de una o más definiciones de objeto , también puede contener metainformación como el nombre del paciente, la fecha de admisión, los parámetros del dispositivo o el nombre del médico. Las definiciones de objeto pueden ser datos de imagen, información geométrica o matemática y también información específica del tratamiento, como en los llamados objetos DICOM RT , que en sí mismos solo contienen datos de tratamiento y solo conjuntos de datos de imagen de referencia.
DICOM guarda o transmite imágenes sin pérdida o con pérdida, según el formato TIFF y el estándar JPEG . Puede resumir series de imágenes. Los distintos métodos de compresión se definen en su propia sintaxis de transferencia.
El estándar DICOM también le permite definir sus propios objetos, módulos o atributos privados . Sin embargo, esta información patentada normalmente ya no es compatible con implementaciones de otros fabricantes.
La imagen de la derecha se basa en un archivo DICOM. Se ha convertido a un formato gráfico estándar para su visualización.
Modelo de información del mundo real
DICOM interpreta los datos en un llamado Modelo de información del mundo real , que se divide en los niveles de paciente, estudio, serie e instancia . Cada instancia de un objeto DICOM contiene así toda la información para poder asignarla a una determinada serie (por ejemplo, una serie de imágenes), estudio (una determinada estancia en la clínica o un examen individual) y pacientes.
La unicidad de la información se basa en identificadores únicos ( Identificador Único ) implementados.
Definición de objeto de información
Todos los objetos en DICOM se especifican mediante la denominada definición de objeto de información . Este consta de varios módulos, que a su vez contienen atributos individuales o secuencias de atributos.
Se hace entre objetos de distinción normalizados (normalizados) y compuestos (compuestos) . Los objetos normalizados corresponden a objetos del mundo real, mientras que los objetos compuestos contienen atributos que de hecho están relacionados con el objeto en el mundo real, pero que no se les pueden asignar directamente.
Los objetos compuestos generalmente tienen todos los siguientes módulos en común: SOP común, paciente, estudio, serie y equipo. Otros módulos varían según la modalidad del inmueble. Con estos módulos , también conocidos como información de encabezado , cualquier objeto puede asignarse claramente a un proceso específico.
Definición de módulo
Las definiciones de módulo agrupan los atributos DICOM en unidades lógicas. Por ejemplo, el módulo de paciente contiene toda la información relacionada con el paciente, como nombre, ID, sexo o edad. Los módulos se pueden reutilizar en varios objetos compuestos . En cada definición de un objeto compuesto también se define si un determinado módulo es absolutamente necesario y debe estar disponible ( M - Obligatorio), si su existencia está ligada a determinadas condiciones ( C - Condicional) o si queda a discreción del usuario ( U - Opción de usuario).
Las definiciones de los módulos se pueden encontrar en el estándar DICOM en el Capítulo 3.
Definición de atributos
Un atributo se define mediante un número hexadecimal fijo de ocho dígitos , la denominada etiqueta de datos . Los primeros cuatro dígitos definen la afiliación del atributo a un determinado grupo (como la metainformación del archivo ), los otros cuatro definen el elemento. Para una mejor legibilidad, una etiqueta de datos DICOM generalmente se muestra en el formato (aaaa, bbbb) con una coma en el medio. Por lo tanto, la etiqueta 0x00100010 (nombre del paciente) corresponde al valor decimal 1048592 y se representa como (0010,0010).
Los atributos estándar DICOM siempre tienen un número par de grupos, con los grupos 0000, 0002, 0004 y 0006 reservados para comandos DIMSE y conjuntos de archivos DICOM . Los números de grupo impares están reservados para elementos de datos privados que pueden ser asignados por cualquier implementador.
Otra característica de un atributo es su representación de valor (VR), por ejemplo DS (cadena decimal), IS (cadena entera) o ST (texto corto). Esto incluye la longitud máxima posible de un campo y el juego de caracteres permitido o los caracteres explícitamente prohibidos.
tiene la multiplicidad 3 para poder especificar la posición en todas las direcciones espaciales.La cuarta propiedad necesaria es el tipo de elemento. Hay una distinción entre el tipo 1 - absolutamente necesario y el contenido debe estar presente -, el tipo 2 - absolutamente necesario, pero puede estar vacío - y el tipo 3 - no absolutamente necesario. Además, los tipos se pueden vincular a las condiciones añadiendo la letra C (“1C”, “2C”). Esto significa que, por ejemplo, un elemento de tipo 1 en realidad solo tiene que estar presente si se cumple realmente la condición definida en la descripción asociada.
también pueden cambiar en consecuencia y se enumeran individualmente en la definición de módulo correspondiente en la descripción del atributo.Ejemplos de
- (0010,0010) - Nombre del paciente, VR: PN, VM: 1, Tipo: 2
- (0010,0020) - ID de paciente, VR: LO, VM: 1, Tipo: 2
- (0010,0021) - IssuerOfPatientID, VR: LO, VM: 1, Tipo: 2 y codificación".
- Verificar
- Tienda
- Consultar / Recuperar
- Paso del procedimiento (notificación)
- Gestión de impresión
- Gestión de almacenamiento de medios
- Compromiso de almacenamiento
- Gestión de listas de trabajo
- Almacenamiento de estado de presentación
- Almacenamiento de informes estructurado
- Registro de eventos de la aplicación
- Consulta de información relevante del paciente
- Notificación de disponibilidad de instancias
- Gestión de creación de medios
- Almacenamiento de protocolos colgantes
- Consulta / recuperación de protocolos colgantes
- Consulta de administración de sustancias
- Verificar
- Verificar se puede utilizar para comprobar si un nodo de red externo admite DICOM con los parámetros configurados.
- Almacenamiento
- El servicio de almacenamiento almacena una gran parte de los objetos de datos persistentes .
- Consultar / Recuperar
- Con Consultar y recuperar, se pueden buscar objetos en un PACS u otro dispositivo DICOM (Consulta) y los objetos encontrados se pueden transferir a otro dispositivo (Recuperar).
- Paso de procedimiento (también abreviado MPPS para paso de procedimiento realizado de modalidad )
- Mediante los pasos del procedimiento, los dispositivos DICOM pueden notificar a otras personas sobre los pasos del examen que se han llevado a cabo. Por lo general, estos procedimientos se comunican al dispositivo para su procesamiento en una lista de trabajo , que luego los ejecuta, los cancela o los cambia. Esta información se puede transmitir al sistema de planificación a través de la Notificación de pasos del procedimiento realizado.
- Compromiso de almacenamiento
- Mediante el compromiso de almacenamiento, la modalidad de almacenamiento puede consultar si los datos que ha transmitido se han almacenado de forma segura. Antecedentes: cada sistema de almacenamiento tiene una caché que inicialmente almacena los datos entrantes en una memoria de datos volátil. Es concebible una situación en la que un conjunto de datos de imágenes se transfirió inicialmente por completo al PACS y se almacenó en la caché. Sin embargo, si el PACS o el sistema de almacenamiento falla antes de que el contenido se haya escrito en el soporte de datos no volátiles (principalmente discos duros), estos datos desaparecerían, aunque la transmisión sin errores se informó a la modalidad de transmisión. Dado que solo hay suficiente espacio de almacenamiento en la modalidad durante unos días, las imágenes podrían eliminarse allí, aunque nunca se guardaron en el PACS. El mensaje de compromiso de almacenamiento solo lo activa el PACS cuando los datos no solo se han recibido en su totalidad, sino que también se han almacenado de forma segura en memorias no volátiles. De esta forma, se puede excluir una pérdida de datos provocada por el escenario descrito.
- Gestión de lista de trabajo (también conocida como MWL para lista de trabajo de modalidad o lista de trabajo de modalidad DICOM )
- Almacenamiento de estado de presentación
- El almacenamiento de estado de presentación se puede utilizar para transmitir información sobre cómo se mostró o se mostrará una imagen. Los estados de presentación incluyen, por ejemplo, B. Información sobre ajustes de escala de grises, anotaciones y marcas, y detalles ampliados.
- Almacenamiento de informes estructurado
- Almacenamiento de protocolos colgantes
- Con el almacenamiento de protocolos colgantes, se puede almacenar una representación coherente de la serie de imágenes y estudios en diferentes pantallas para diferentes usuarios.
- Consulta / recuperación de protocolos colgantes
- Con Consulta / Recuperación de protocolos colgantes, la configuración de pantalla se puede buscar y transferir (compare la clase de servicio Consulta / Recuperación).
- Parte 1: Introducción y descripción general (Introducción y descripción general)
- Parte 2: Conformidad (cumplimiento)
- Parte 4: Especificaciones de clase de servicio (clases de especificaciones de servicio)
- Parte 5: Estructuras de datos y codificación (estructuras de datos y codificación)
- Parte 6: Diccionario de datos (diccionario de datos)
- Parte 7: intercambio de mensajes (mensajería)
- Parte 8: Soporte de comunicación de red para intercambio de mensajes (soporte de comunicación de red para intercambio de datos )
- Parte 9: Comunicación punto a punto (comunicación punto a punto)
- Parte 10: Almacenamiento de medios y formato de archivo para el intercambio de medios (almacenamiento en medios y formato de archivo para el intercambio de medios)
- Parte 12: Formatos de medios y medios físicos para el intercambio de medios (formatos de medios y medios físicos para el intercambio de medios)
- Parte 13: Soporte de comunicación punto a punto de gestión de impresión (soporte de comunicación punto a punto con respecto a la gestión de impresión)
- Parte 15: Perfiles de seguridad y gestión del sistema (perfiles para la seguridad y la gestión del sistema)
- Parte 17: Información explicativa (información explicativa)
- Parte 18: Acceso web a objetos persistentes DICOM (WADO )
- Parte 19: Alojamiento de aplicaciones (alojamiento de aplicaciones)
- Parte 20: Informes de imágenes con HL7 CDA (informes de imágenes con HL7 CDA)
- Parte 21: Transformación de DICOM hacia y desde los estándares HL7 (transformación DICOM hacia y desde los estándares HL7 )
- Comité de Normas DICOM
- WG-01: Información cardíaca y vascular
- WG-02: Radiografía de proyección y angiografía
- WG-03: Medicina nuclear
- WG-04: Compresión
- WG-05: Intercambio de medios
- WG-06: Estándar básico
- WG-07: Radioterapia
- WG-08: Informes estructurados
- WG-09: Oftalmología
- WG-10: Asesoramiento estratégico
- WG-11: Estándar de función de visualización
- WG-12: Ultrasonido
- WG-13: Luz visible
- WG-14: Seguridad
- WG-15: Mamografía digital y CAD
- WG-16: Resonancia magnética
- WG-17: 3D
- WG-18: Ensayos clínicos y educación
- WG-19: Estándares dermatológicos
- WG-20: Integración de sistemas de imágenes e información
- WG-21: Tomografía computarizada
- WG-22: Odontología
- WG-23: Alojamiento de aplicaciones
- WG-24: Cirugía
- WG-25: Medicina veterinaria
- WG-26: Patología
- WG-27: Tecnología web para DICOM
- WG-28: Física
- WG-29: Educación, comunicación y divulgación
- WG-30: Imágenes de animales pequeños
- WG-31: Cumplimiento
- IOD (Definición de objeto de información)
- Los objetos de información representan objetos del mundo médico (real) (por ejemplo, paciente, estudio, serie, imagen) y sus relaciones entre sí.
- SC (clase de servicio)
- Las clases de servicio describen acciones que se pueden realizar con los objetos de información. Ejemplos: almacenamiento, impresión, consulta, recuperación, lista de trabajo de modalidad, compromiso de almacenamiento, paso de procedimiento realizado por modalidad (MPPS). No es necesario admitir todas las clases de servicio para poder describirse como "compatible con DICOM". La mayoría de las aplicaciones y dispositivos solo admiten las clases de servicio que son necesarias para el uso previsto.
- Clase SOP (clase de par de objetos de servicio)
- La combinación del objeto de información y la acción a realizar con él forma un par servicio-objeto (por ejemplo, "guardar imagen de RM", "imprimir imagen de ultrasonido", etc.). Los SOP forman las unidades funcionales básicas de DICOM.
- Transferencia de sintaxis
- Los datos se pueden intercambiar en diferentes representaciones de datos utilizando sintaxis de transferencia. Describen cómo se representan los números y los datos de las imágenes y, si es necesario, cómo se comprimen los datos de las imágenes. DICOM también utiliza formatos incrustados como JFIF para este propósito .
- SCU (usuario de clase de servicio)
- Un usuario de clase de servicio es un dispositivo o una aplicación que utiliza un servicio.
- SCP (Proveedor de clase de servicio)
- Un proveedor de clase de servicio es un dispositivo o una aplicación que ofrece un servicio.
- Clase de servicio de almacenamiento DICOM
- Clase de servicio, que incluye el envío, recepción y almacenamiento de imágenes médicas. Consulte también PACS (Sistema de comunicación y archivo de imágenes) .
- Clase de servicio de gestión de impresión DICOM
- Clase de servicio, que incluye impresión de imágenes médicas.
- Clase de servicio de gestión de listas de trabajo DICOM
- Clase de servicio, que se ocupa de la transferencia de datos del paciente desde la estación de entrada a la modalidad respectiva (por ejemplo , dispositivo de ultrasonido , TC ).
- Clase de servicio de verificación DICOM
- Clase de servicio, que se ocupa de la verificación de la conexión de red entre dos sistemas DICOM. Este proceso a menudo se denomina eco .
- Título AE (título de la entidad de la aplicación)
- "Nombre" de un nodo DICOM.
- HL7 (Health Level 7), estándar internacional para el intercambio de datos entre sistemas informáticos en el sector sanitario.
- IHE (Integrating the Healthcare Enterprise), una iniciativa para llevar los estándares de atención médica bajo un mismo techo.
- IHE PDI (Portable Document Imaging), recomendaciones para el intercambio de medios ópticos portátiles con datos de imágenes del paciente que cumplen con el estándar DICOM.
- OsiriX , visor DICOM
- Sitio DICOM de NEMA
- Estado actual de suplementos y propuestas de cambio
- Estructura del área de datos del encabezado
- Directorio de software gratuito de procesamiento de imágenes médicas
- Libro de cocina DICOM de Phillips
- Navegador estándar DICOM Para buscar y explicar etiquetas DICOM y analizar archivos Dicom
-
Visus.com Declaración de conformidad DICOM
Las clases de servicio definidas en el estándar DICOM designan diferentes servicios. Cuando se aplican a un objeto, forman un grupo de servicios. Están disponibles los siguientes servicios:
(Las descripciones se pueden encontrar en la Parte 4 del estándar, las clases de servicio en cursiva son de menor importancia o aún no cuentan con un amplio respaldo por parte de los fabricantes de dispositivos).
Los principales servicios
Se supone que DICOM garantiza la interoperabilidad entre diferentes aplicaciones médicas ("entidad de aplicación") .
Con DICOM como estándar abierto , los dispositivos que se utilizan principalmente en imágenes médicas se comunican independientemente de la plataforma del sistema utilizada o del fabricante. De esta forma, un usuario tiene la libertad de utilizar los dispositivos con los que mejor pueda resolver sus tareas.
DICOM también puede admitir flujos de trabajo en clínicas. La implementación de la "lista de trabajo" en radiología, así como en el área de laboratorio, ha demostrado su eficacia aquí durante muchos años. Esto permite el trabajo sin películas y el archivo a largo plazo en sistemas digitales.
DICOM también prescribe cómo se deben redactar las declaraciones de conformidad, qué estructura deben tener y qué información debe incluirse. Un usuario con conocimientos de DICOM puede analizar las declaraciones de conformidad de sus dispositivos (o los dispositivos a adquirir) y utilizarlos para hacer predicciones sobre los posibles procesos de comunicación de datos. Las declaraciones solo pueden referirse a implementaciones parciales.
DICOM identifica cada objeto de información mediante identificadores únicos (UID). Los UID son únicos en todo el mundo según la norma ISO 9834-3. Esto se logra porque cada implementador tiene que solicitar una "raíz UID", una entrada raíz en la que luego construye sus identificaciones. Esto significa que los datos de imágenes se pueden identificar claramente, y las series de imágenes y los estudios completos también reciben UID. Los objetos propios de DICOM, como las descripciones de objetos de datos y la sintaxis de transferencia, con los que se transfieren o intercambian objetos de datos, también tienen su propio UID. El formato de los UID está definido por ISO 8824, la información específica de DICOM se puede encontrar en el Capítulo 5, Sección 9 de la documentación.
DICOM no define "archivos" independientes. Los datos que se intercambiarán se pueden guardar como un archivo, pero solo como parte de un conjunto de archivos DICOM. Estos conjuntos de archivos DICOM pueden existir en medios extraíbles, no existe una estandarización para los sistemas de archivos DICOM en discos duros o recursos compartidos de red; sin embargo, se ha convertido en una práctica común entre los fabricantes poder manejar archivos individuales de conjuntos de archivos DICOM; estos se denominan en la jerga "archivos DICOM".
En un conjunto de archivos DICOM, se elige el mínimo común denominador para el sistema de archivos. Los CD deben cumplir estrictamente con la norma ISO 9660 : el nombre del archivo debe constar de un máximo de ocho caracteres (letras mayúsculas, números) y no debe tener ninguna extensión de archivo . Además, en el nivel de directorio más bajo ("Raíz del sistema de archivos") debe haber un archivo con el nombre DICOMDIR, que a su vez contiene información definida con precisión sobre el contenido y la ruta de los archivos en el soporte de datos.
Cuando se trata de miembros del conjunto de archivos DICOM como objetos de datos independientes, también se han establecido extensiones de archivo, por ejemplo .ima, .img y .dcm. Estos permiten que programas simples asignen el archivo según la extensión del archivo. Sin embargo, esto no forma parte de la definición estándar de DICOM.
historia
En el curso del desarrollo de los sistemas de imágenes digitales a principios de la década de 1970, especialmente impulsado por el desarrollo del tomógrafo computarizado por Godfrey Hounsfield , surgió la necesidad de poder intercambiar datos de imágenes entre sistemas de diferentes fabricantes. En 1982 el Colegio Americano de Radiología (ACR) para representar los intereses de los usuarios y la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA), como la asociación profesional de fabricantes norteamericanos, fundaron un grupo de trabajo para definir el intercambio de información de imágenes digitales.
En 1985 se publicó la primera versión del estándar ACR / NEMA, en 1988 una segunda y con la versión 3.0 de 1993 se cambió el nombre de "ACR-NEMA" a DICOM. Desde entonces, han aparecido nuevas revisiones de la norma a intervalos regulares, pero el término “3.0” no se usa aquí, sino que se usa el año de publicación de la versión respectiva. El estándar 2020C está disponible actualmente.
estructura
El estándar DICOM, proporcionado por NEMA (ver enlaces web) en la versión actual, consta de varias partes (a agosto de 2011):
9 partes (Punto a Punto Soporte de comunicaciones para el intercambio de mensajes) y 13 (impresión de gestión del Punto-a-Punto de Apoyo a las Comunicaciones) ya no se incluyen en la norma.
Proceso de estandarización
Varios grupos de trabajo siguen ampliando continuamente el estándar DICOM para cumplir con el desarrollo continuo de la tecnología médica, de hardware y de software. Actualmente hay 31 grupos de trabajo (a enero de 2018) que expanden DICOM en varias subáreas (ver más abajo). Los miembros de los grupos de trabajo son empleados de fabricantes de tecnología médica, clínicas, universidades y otras instituciones de investigación. Como ejemplo, los desarrollos actuales de los grupos de trabajo de Estándar Base y Radioterapia tratan de la introducción de una nueva definición de procesos de trabajo dentro de los diversos dominios de una clínica y la necesaria introducción de nuevos objetos DICOM.
) que tienen derecho a voto. Después de un voto positivo, la información contenida en el apéndice es válida y se incorpora a la versión posterior del estándar DICOM.Los cambios en la norma o los errores en los documentos se pueden enviar a los distintos grupos de trabajo mediante una solicitud de cambio y también se envían a los miembros con derecho a voto por parte del grupo de trabajo de la Norma Base .
Los elementos eliminados del estándar DICOM (retirado) ya no deben tenerse en cuenta en nuevas implementaciones. En general, sin embargo, por razones de compatibilidad descendente, solo se eliminan los elementos que entran en conflicto con otros conceptos de la norma o que nunca o rara vez se han implementado.
Los grupos de trabajo son:
DICONDE (Digital Imaging and Communications for Non-Destructive Evaluation) es una extensión de DICOM para pruebas de materiales no destructivas. Los datos del paciente se reemplazan por datos de componentes. DICONDE es desarrollado por ASTM International .