Войти
Цифровая визуализация и связь в медицине (DICOM ) - это стандарт для связи и управления в медицине. информация о изображениях и связанные данные. DICOM чаще всего используется для хранения и передачи медицинских изображений, что позволяет интегрировать медицинские устройства обработки изображений, такие как сканеры, серверы, рабочие станции, принтеры, сетевое оборудование, а также архивирование изображений и системы связи (PACS) от нескольких производителей. Он получил широкое распространение в больницах и находит применение в небольших приложениях, таких как кабинеты стоматологов и врачей.
DICOM-файлами можно обмениваться между двумя объектами, которые могут получать изображения и данные пациента в формате DICOM. Различные устройства поставляются с заявлениями о соответствии DICOM, в которых указывается, какие классы DICOM они поддерживают. Стандарт включает определение формата файла и сетевой протокол связи, который использует TCP / IP для связи между системами.
Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) владеет авторскими правами на опубликованный стандарт, который был разработан Комитетом по стандартам DICOM, члены которого также частично являются членами NEMA. Он также известен как NEMA стандарт PS3 и как стандарт ISO 12052: 2017 «Информатика здравоохранения - Цифровая визуализация и коммуникация в медицине (DICOM), включая рабочий процесс и управление данными».
DICOM используется во всем мире для хранения, обмена и передачи медицинских изображений. DICOM играет центральную роль в разработке современной радиологической визуализации : DICOM включает стандарты для методов визуализации, таких как рентгенография, ультрасонография, компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ) и лучевая терапия. DICOM включает протоколы для обмена изображениями (например, через переносные носители, такие как DVD), сжатия изображений, трехмерной визуализации, представления изображений и отчетов о результатах.
DICOM Стандарт разделен на связанные, но независимые части.
Первая страница ACR / NEMA 300, версия 1.0, выпущенная в 1985 году DICOM - это стандарт, разработанный Американским колледжем Радиология (ACR) и Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA).
В начале 1980-х годов никому, кроме производителей компьютерной томографии или магнитно-резонансной томографии, было очень сложно декодировать изображения, создаваемые машинами.. Радиологи и медицинские физики хотели использовать изображения для планирования дозы лучевой терапии. ACR и NEMA объединили свои усилия и сформировали комитет по стандартизации в 1983 году. Их первый стандарт, ACR / NEMA 300, названный «Цифровые изображения и связь», был выпущен в 1985 году. Вскоре после его выпуска стало ясно, что необходимы улучшения. Текст был расплывчатым и имел внутренние противоречия.
В 1988 году была выпущена вторая версия. Эта версия получила большее признание среди поставщиков. Передача изображения была указана по выделенному двухпарному кабелю (EIA-485 ). Первая демонстрация технологии взаимодействия ACR / NEMA V2.0 была проведена в Джорджтаунском университете 21–23 мая 1990 года. В этом мероприятии участвовали шесть компаний: DeJarnette Research Systems, General Electric Medical Systems, Merge Technologies, Siemens Medical Systems, Vortech ( приобретена компанией Kodak в том же году) и 3M. Коммерческое оборудование, поддерживающее ACR / NEMA 2.0, было представлено на ежегодном собрании Радиологического общества Северной Америки (RSNA) в 1990 году этими же поставщиками. Многие вскоре поняли, что вторая версия тоже нуждается в доработке. Было создано несколько расширений ACR / NEMA 2.0, таких как Papyrus (разработанный Университетской больницей Женевы, Швейцария) и SPI (Standard Product Interconnect), управляемый Siemens Medical Systems и Philips Medical Systems.
Первое крупномасштабное внедрение технологии ACR / NEMA было осуществлено в 1992 году армией и военно-воздушными силами США в рамках программы MDIS (Поддержка медицинской диагностической визуализации), базирующейся в Ft. Детрик, Мэриленд. Loral Aerospace и Siemens Medical Systems возглавили консорциум компаний по развертыванию первых американских военных PACS (система архивации изображений и связи) на всех основных медицинских лечебных учреждениях армии и ВВС и узлах телерадиологии в большом количестве США. военные клиники. DeJarnette Research Systems и Merge Technologies предоставили межсетевые интерфейсы модальностей от сторонних средств визуализации к сети Siemens SPI. Управление по делам ветеранов и ВМФ также закупили системы по этому контракту.
В 1993 году была выпущена третья версия стандарта. Затем его название было изменено на «Цифровые изображения и коммуникации в медицине», сокращенно DICOM. Были определены новые классы обслуживания, добавлена сетевая поддержка и введено Заявление о соответствии. Первоначально стандарт DICOM назывался «DICOM 3.0», чтобы отличать его от своих предшественников. DICOM постоянно обновлялся и расширялся с 1993 года с целью обеспечения обратной совместимости изменений, за исключением редких случаев, когда более ранняя спецификация была неправильной или двусмысленной. Официально не существует «версии» стандарта, кроме текущего, поэтому номер версии «3.0» больше не используется. Для стандарта нет «второстепенных» версий (например, нет такого понятия, как «DICOM 3.1»), и в настоящее время нет планов по разработке новой несовместимой версии стандарта (т.е. без «DICOM 4.0»). На стандарт следует ссылаться без указания даты выпуска конкретной опубликованной версии, за исключением тех случаев, когда применяются особые требования соответствия, которые зависят от устаревшей функции, которая больше не документирована в текущем стандарте.
Хотя DICOM Стандарт получил почти универсальный уровень признания среди поставщиков оборудования для медицинской визуализации и ИТ-организаций здравоохранения, у стандарта есть свои ограничения. DICOM - это стандарт, направленный на решение проблем технической совместимости при медицинской визуализации. Это не структура или архитектура для достижения полезного клинического рабочего процесса. Инициатива Integrating the Healthcare Enterprise (IHE), основанная на DICOM (и HL-7 ), определяет профили для выбора функций из этих стандартов для реализации транзакций для конкретных случаев использования взаимодействия с медицинской визуализацией.
Хотя всегда Интернет-совместим и основан на передаче по TCP, со временем возникла растущая потребность в поддержке транспорта порта 80 HTTP, чтобы упростить использование в сети. браузер. Совсем недавно было определено семейство веб-служб DICOM RESTful для обеспечения удобного доступа мобильных устройств к объектам и службам DICOM, которые включают WADO-RS, STOW-RS и QIDO-RS, которые вместе составляют DICOMweb инициатива.
Существуют некоторые производные от стандарта DICOM в других областях применения. К ним относятся DICONDE (Цифровое изображение и коммуникация в неразрушающей оценке), который был создан в 2004 году как способ для неразрушающего контроля производителей и пользователей обмениваться данными изображений, и DICOS (Цифровое изображение и коммуникация в безопасности), который был создан в 2009 году будет использоваться для совместного использования изображений в безопасности аэропорта.
DICOM группирует информацию в наборы данных. Например, файл рентгеновского снимка грудной клетки может содержать идентификатор пациента в файле, так что изображение никогда нельзя будет по ошибке отделить от этой информации. Это похоже на то, как форматы изображений, такие как JPEG, также могут иметь встроенные теги для идентификации и иного описания изображения.
Объект данных DICOM состоит из ряда атрибутов, включая такие элементы, как имя, идентификатор и т. Д., А также одного специального атрибута, содержащего данные пикселей изображения (т.е. логически главный объект не имеет «заголовка» как таковой, являясь просто списком атрибутов, включая данные пикселей). Один объект DICOM может иметь только один атрибут, содержащий данные пикселей. Для многих модальностей это соответствует одному изображению. Однако атрибут может содержать несколько «кадров», что позволяет хранить кинопетли или другие многокадровые данные. Другой пример - данные NM, где изображение NM по определению является многомерным многокадровым изображением. В этих случаях трехмерные или четырехмерные данные могут быть инкапсулированы в один объект DICOM. Данные пикселей могут быть сжаты с использованием различных стандартов, включая JPEG, JPEG без потерь, JPEG 2000 и кодирование длин серий (RLE). Сжатие LZW (zip) может использоваться для всего набора данных (а не только для данных пикселей), но это редко реализуется.
DICOM использует три разные схемы кодирования элементов данных. С элементами данных явного представления значений (VR) для VR, которые не являются OB, OW, OF, SQ, UT или UN, формат каждого элемента данных следующий: ГРУППА (2 байта) ЭЛЕМЕНТ (2 байта) VR (2 байта) LengthInByte (2 байта) Данные (переменной длины). Для других явных элементов данных или неявных элементов данных см. Раздел 7.1 Части 5 стандарта DICOM.
Один и тот же базовый формат используется для всех приложений, включая использование сети и файлов, но при записи в файл обычно используется настоящий «заголовок» (содержащий копии нескольких ключевых атрибутов и деталей приложения, написавшего это) добавлено.
Чтобы продвигать идентичное отображение изображения в градациях серого на разных мониторах и единообразных печатных изображений с различных принтеров, комитет DICOM разработал справочную таблицу для отображения значений пикселей, присвоенных цифровым способом. Чтобы использовать стандартную функцию отображения в оттенках серого DICOM (GSDF), изображения необходимо просматривать (или распечатывать) на устройствах с этой справочной кривой или на устройствах, откалиброванных по кривой GSDF.
В дополнение к представлению значения каждый атрибут также имеет кратность значения, указывающую количество элементов данных, содержащихся в атрибуте. Для представлений значений символьной строки, если кодируется более одного элемента данных, последовательные элементы данных разделяются символом обратной косой черты "\".
DICOM состоит из служб, большинство из которые включают передачу данных по сети. Формат файлов для автономных носителей является более поздним дополнением к стандарту.
Служба хранилища DICOM используется для отправки изображений или других постоянных объектов (структурированных отчетов и т. Д.) В систему архивирования изображений и связи (PACS) или рабочая станция.
Служба выделения памяти DICOM используется для подтверждения того, что изображение постоянно хранится на устройстве (либо на резервных дисках, либо на резервных носителях, например, записано на компакт-диск). Пользователь класса обслуживания (SCU: аналог клиент ), модальность или рабочая станция и т. Д. Использует подтверждение от поставщика класса обслуживания (SCP: аналогично серверу ), например, станцию архивации, чтобы убедиться, что локальное удаление изображений безопасно.
Это позволяет рабочей станции находить списки изображений или других подобных объектов, а затем извлекать их из системы архивирования изображений и связи.
Служба рабочего списка модальности DICOM предоставляет список процедур формирования изображения, выполнение которых запланировано устройством получения изображения (иногда называемым системой модальности). Пункты рабочего списка включают соответствующие детали о предмете процедуры (идентификатор пациента, имя, пол и возраст), типе процедуры (тип оборудования, описание процедуры, код процедуры) и порядке процедуры (обращающийся врач, инвентарный номер, причина экзамена). Устройство получения изображения, такое как компьютерный томограф, запрашивает у поставщика услуг, такого как RIS, эту информацию, которая затем представляется оператору системы и используется устройством формирования изображения для заполнения деталей в метаданные изображения.
До использования службы рабочего списка модальности DICOM оператор сканера должен был вручную вводить все соответствующие данные. Ручной ввод выполняется медленнее и представляет риск неправильного написания имен пациентов и других ошибок при вводе данных.
Дополнительная услуга к рабочему списку модальности, это позволяет модальности отправлять отчет о проведенном обследовании, включая данные о полученных изображениях, времени начала, времени окончания и продолжительности. исследования, полученной дозы и т. д. Это помогает отделению радиологии более точно определять использование ресурсов (станции сбора данных). Эта служба, также известная как MPPS, позволяет лучше координировать свою работу с серверами хранения изображений, предоставляя серверу список объектов для отправки до или во время фактической отправки таких объектов.
Служба печати DICOM используется для отправки изображений на принтер DICOM, обычно для печати рентгеновской пленки. Существует стандартная калибровка (определенная в DICOM, часть 14), чтобы обеспечить согласованность между различными устройствами отображения, включая распечатку бумажных копий.
Формат автономных медиафайлов определен в Части 10 стандарта DICOM. Такие файлы иногда называют «файлами части 10».
DICOM ограничивает имена файлов на носителе DICOM 8 символами (некоторые системы ошибочно используют 8.3, но это не соответствует стандарту). Из этих имен нельзя извлекать какую-либо информацию (PS3.10, раздел 6.2.3.2). Это частый источник проблем с носителями, созданными разработчиками, которые не внимательно прочитали спецификации. Это историческое требование для обеспечения совместимости со старыми существующими системами. Он также требует наличия каталога мультимедиа, файла DICOMDIR, который предоставляет индексную и сводную информацию для всех файлов DICOM на носителе. Информация DICOMDIR предоставляет значительно больше информации о каждом файле, чем любое имя файла, поэтому необходимость в значимых именах файлов меньше.
Файлы DICOM обычно имеют расширение.dcm, если они не являются частью носителя DICOM (что требует, чтобы они были без расширения).
Тип MIME для файлов DICOM определен в RFC 3240 как application / dicom.
Тип унифицированного идентификатора типа для файлов DICOM - org.nema.dicom.
Существует также постоянный тест обмена носителями и процесс «connectathon» для компакт-дисков и сетевых операций, который организован организацией IHE.
Основным применением стандарта DICOM является захват, хранение и распространение медицинских изображений. Стандарт также предоставляет услуги, связанные с визуализацией, такие как управление рабочими списками процедур визуализации, печать изображений на пленке или цифровых носителях, таких как DVD, отчет о состоянии процедуры, например, завершение получения изображений, подтверждение успешного архивирования изображений, шифрование наборов данных, удаление идентификационной информации пациента из наборов данных., организация макетов изображений для просмотра, сохранение манипуляций с изображениями и аннотаций, калибровка отображаемых изображений, кодирование ЭКГ, кодирование результатов САПР, кодирование структурированных данных измерений и сохранение протоколов сбора данных.
Определения информационного объекта DICOM кодируют данные, создаваемые различными типами устройств формирования изображений, включая, CT (компьютерная томография), МРТ (магнитно-резонансная томография), ультразвук, рентген, рентгеноскопия, ангиография, маммография, томосинтез груди, ПЭТ (позитронно-эмиссионная томография ), SPECT (однофотонная эмиссионная компьютерная томография), эндоскопия, микроскопия, визуализация всего слайда, ОКТ (оптическая когерентная томография).
DICOM также реализуется устройствами, связанными с изображениями или рабочим процессом обработки изображений, включая, PACS (системы архивирования изображений и связи), средства просмотра изображений и станции отображения, CAD (системы компьютерного обнаружения / диагностики).), Системы трехмерной визуализации, приложения для клинического анализа, принтеры изображений, пленочные сканеры, устройства записи мультимедиа (которые экспортируют файлы DICOM на компакт-диски, DVD и т. Д.), Средства импорта мультимедиа (которые импортируют файлы DICOM с компакт-дисков, DVD, USB и т. RIS (радиологические информационные системы), VNA (независимые от поставщиков архивы), системы EMR (электронные медицинские записи) и системы радиологической отчетности
Многие области медицины имеют специальную рабочую группу в рамках DICOM, и DICOM применим к любой области медицины, в которой преобладает визуализация, в том числе: радиология, кардиология, онкология, ядерная медицина, лучевая терапия, неврология, ортопедия, акушерство, гинекология, офтальмология, стоматология, челюстно-лицевая хирургия, дерматология, патология, кли клинические испытания, ветеринария и медицинская / клиническая фотография
DICOM зарезервировал следующие номера портов TCP и UDP с помощью назначенного в Интернете Numbers Authority (IANA): 104 известный порт для DICOM через протокол управления передачей (TCP) или протокол дейтаграмм пользователя (UDP). Поскольку 104 находится в зарезервированном подмножестве, многие операционные системы требуют специальных привилегий для его использования; 2761 зарегистрированный порт для DICOM с использованием (ISCL) через TCP или UDP; 2762 зарегистрированный порт для DICOM с использованием Transport Layer Security (TLS) через TCP или UDP; 11112 зарегистрированный порт для DICOM, использующий стандартную открытую связь по TCP или UDP. Стандарт рекомендует, но не требует использования этих номеров портов.
Согласно докладу, представленному на международном симпозиуме в 2008 году, стандарт DICOM имеет проблемы, связанные с вводом данных. «Основным недостатком стандарта DICOM Standard является возможность ввода, вероятно, слишком большого количества необязательных полей. Этот недостаток в основном проявляется в несогласованности заполнения всех полей данными. Некоторые объекты изображения часто являются неполными, потому что некоторые поля остаются пустыми, а некоторые - заполнены неверными данными. "
С другой стороны, формат файла допускает исполняемый код и может содержать вредоносное ПО.
DVTk - проект с открытым исходным кодом для тестирование, проверка и диагностика протоколов и сценариев связи в медицинских средах. Он поддерживает профили интеграции DICOM, HL7 и IHE.
Health Level 7 - это некоммерческая организация, занимающаяся разработкой международных стандартов взаимодействия в области информатики здравоохранения. HL7 и DICOM управляют совместной рабочей группой для согласования областей, в которых эти два стандарта пересекаются, и решения вопросов интеграции изображений в электронную медицинскую карту.
Интеграция медицинского предприятия (IHE) - это некоммерческая организация, спонсируемая отраслью, которая описывает использование стандартов для решения конкретных задач в сфере здравоохранения. DICOM включен в различные профили IHE, связанные с визуализацией.
Систематизированная номенклатура медицины (SNOMED) - это систематизированный, обрабатываемый компьютером сборник медицинских терминов, используемых в медицине и ветеринарии, для предоставления кодов, терминов и синонимов и определения, которые охватывают анатомию, заболевания, результаты, процедуры, микроорганизмы, вещества и т. д. Данные DICOM используют SNOMED для кодирования соответствующих понятий.
XnView поддерживает .dic/ .dicomдля MIME типа application / dicom
Наиболее известные стандарты и протоколы, используемые DICOM:
Стандарт DICOM используется в большом количестве ресурсов (IHE, HL7... a), которые связаны к изображениям.
Стандарты ISO12052: 2017 и CEN 12052 относятся к стандарту DICOM.
