DICOM
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[Bearbeiten] DICOM
Was genau ist DICOM? Auf wikipedia.org findet man folgende Definition:
"Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) ist ein weltweiter offener Standard zum Austausch von digitalen Bildern in der Medizin. DICOM standardisiert sowohl das Format zur Speicherung von Bilddaten, als auch das Kommunikationsprotokoll zum Austausch der Bilder."
(Zitat: DICOM)
DICOM ist ein offener Standard der die Interoperabilität von medizinischen Systemen herstellerübergreifend gewährleistet. DICOM wird in Krankenhäusern verwendet. Alle DICOM konformen Medizinprodukte müssen ein Conformance-Statement nachweisen. Das Statement stellt sicher, dass alle DICOM Produkte untereinander kompatibel sind.
DICOM ist somit die Schnittstelle zwischen den bildgebenden Geräten(CT, Röntgen, Kernspin, usw.) und den anderen Objekten die mit dem DICOM-Netzwerk verbunden sind (Befundungsarbeitsplatz, Drucker, PACS, …). Das Krankenhauspersonal ist somit in der Lage, von verschiedenen Orten (z.B. Behandlungszimmer, Station oder Büro) aus, über verschiedenste DICOM-fähige Geräte auf die gewünschten Daten zuzugreifen.
[Bearbeiten] Systemüberblick
[Bearbeiten] PACS
Picture Archiving and Communication System (PACS) ist ein System, dass sich um die Archivierung und Kommunikation von digitalen Bilddaten in einem Netzwerk kümmert. Die Bilddaten aller Modalitäten (siehe Modalität) können archiviert werden. Durch die Verwendung eines digitalen Archivierungssystems entstehen viele Vorteile wie z.B. schneller, unkomplizierter Zugriff auf die Daten, schnelle Verfügbarkeit und Reproduzierbarkeit (siehe Teleradiologie), kontrastreichere und informativere Daten.
[Bearbeiten] RIS
Das Radiologieinformationssystem (RIS) kümmert sich unter anderem um die Verwaltung der Patientenstammdaten. Dabei kommuniziert es mit anderen Systemen(siehe Bild Überblick DICOM) meistens mittels HL7. Die Patientendaten werden benötigt um die Bilder mit entsprechenden Metadaten auszustatten.
Das Radiologieinformationssystem bezeichnet EDV-Systeme zur Dokumentation und Verwaltung medizinischer und administrativer Daten in der Radiologie.
(Zitat: RIS)
[Bearbeiten] Teleradiologie
Bei der Teleradiologie wird das radiologische Bildmaterial an einen entfernten Ort übertragen um dort ausgewertet zu werden. Hier befindet sich der fachkundige Arzt nicht am Ort der Untersuchung, sondern an einem entfernten Ort und ist mittels elektronischer Datenübertragung(z.B. Internet-tunneling oder Telefon-Verbindung) unmittelbar mit der durchführenden Stelle verbunden.
[Bearbeiten] Datenstruktur
Alle Daten die von einem Patienten erfasst und ihm dann zugeordnet werden sollen, werden in folgender Hierarchie abgelegt: Patient, Studie, Serie, Bild. In der folgenden Grafik wird der Zusammenhang verdeutlicht.
Abbildung 2: Gruppierung von DICOM Objekten
[Bearbeiten] Patient
Der Patient ist die Wurzel der Hierarchie. Von dem Patienten werden Daten gespeichert, wie z.B. Name, Geburtsdatum, Versichertennummer und Status.
[Bearbeiten] Studie
Der Patient hat meist eine Studie an der er teilnimmt z.B. im Kontext Autounfall. Sie enthält meist eine ID und einen Namen (hier beispielswiese „Autounfall“). Eigentlich sollte es im System einen Patienten immer nur einmal geben. Wenn er dann noch einmal eingeliefert wird, kann einen neue Studie angelegt werden. In der Praxis wird meistens allerdings bei jedem Fall ein neuer Patient mit eigener Studie angelegt.
[Bearbeiten] Serie
In einer Studie gibt es nun mehrere Geräte mit denen der Patienten untersucht wird. Die Daten der Geräte werden in sogenannten Serien abgelegt wie z.B. die Serie eines CTs, oder Ultraschalls. Neue Serien werden begonnen bei:
- Jeder Modalität(Ultraschall, Kernspin, … )
- Jeder Aufnahmeposition: Körperstelle, Gantry-Winkel bei CT, …
- Unterschiedlichen Aufnahmeparametern: mit/ohne Kontrastmittel, T1 oder T2 Gewichtung bei Kernspin, usw.
- verschiedenen Zeitpunkten*
In diesen Serien werden Informationen wie z.B. überprüfte Körperregionen, Datum und Uhrzeit, Hersteller und Typ des Gerätes und eine fortlaufende Nummer gespeichert.
[Bearbeiten] Bilder
In einer solchen Serie befinden sich nun die Bilder der entsprechenden Geräte. Die Bilder werden ebenfalls mit Metadaten versehen, die die Bildgröße, Fensterbreite und –größe und verschiedene gerätespezifische Daten enthalten.
[Bearbeiten] Datenformat
DICOM Objekte, auch IOD (Information Object Description) genannt, enthalten wie gesagt nicht nur die Bilder, sondern auch Metainformationen zu jedem Bild. Dazu zählen Attribute die in folgender Mindmap dargestellt werden.
Abbildung 3: Metadaten eines DICOM Objektes
Alle Bild Informationen z.B. Patient oder Serie sind in sogenannten Information Entities(IE). Eine IE ist wiederum in ein oder mehrere Module unterteilt. Die einzelnen Informationen in den Modulen heißen Attribute. Es gibt viele tausend Attribute(siehe DICOM Spezifikation) wie z.B. Patientenname, Datum, usw.
Abbildung 4: Information Entity
Jede IE enthält also mehrere Attribute. Jedes dieser Attribute besitzt einen eindeutigen "Tag" in Hexadezimaler Form, der die Position in der Datei definiert (binär). Hier sind einige Attribute für den Patienten aufgelistet:
(Ausschnitt aus Tabelle C.7-1; Seite 289; Spezifikation_PART_3)
Zusätzlich wird bei dem Modul Patient ein „Type“ angegeben der folgende Werte annehmen kann.
- 1: Verpflichtend, muss immer mit einem Wert gefüllt sein
- 2: Verpflichtend, darf aber leer sein
- 1c, 2c: Abhängig von Logik (Conditional)
- 3: Optional
In diesem Ausschnitt der Spezifikation der Tags (das sog. Data Dictionary) erkennt man folgende Werte:
- Name
- VR: Value Representation , also Datentyp (hier: PN = Person Name, DA = Date, CS = Code String, usw. ).
- VM: Value Multiplicity, also Kardinalität.
(Aufbau der Tags; Seite 13; Spezifikation PART 6)
Die komplette Liste der Datentypen sind in einer weiteren Tabelle spezifiziert:
(Spezifikation der Datentypen; Seite 27; Spezifikation _PART_5)
Für einen Überblick über die Spezifikation hilft folgendes Diagramm. Es gibt jeweils den Teil der Spezifikation an in dem das jeweilige Thema gefunden werden kann.
Abbildung 5: Überblick Spezifikation
[Bearbeiten] Organisation der DICOM-Bilder
Allein die Struktur der „Tags“ (z.B. 0010,0010) weist auf ein binäres Format hin. Das bedeutet im Gegensatz zu HL7 Dateien, können wir diese nicht mit einem normalen Texteditor öffnen, sondern benötigen einen HEX-Editor wie z.B. PSPad oder UltraEdit. Laut Spezifikation können DICOM-Dateien nicht eigenständig gespeichert werden, sondern müssen in sog. DICOM Filesets abgespeichert werden. Das oberste Element dieses Filesets muss die Datei DICOMDIR sein, die Informationen über Pfade und Struktur des Verzeichnisses enthält. Die einzelnen DICOM-Bilder sollen nach Spezifikation KEINE Endung besitzen. In der Praxis werden die Bilder jedoch oft mit Endungen wie z.B. dcm, ima oder img versehen. Die Bilder selbst enthalten redundant alle Informationen des Patienten, der Studie und der Serie.
[Bearbeiten] Dienste
In einem DICOM Netzwerk gibt es viele Vorgänge die oft auftauchen wie beispielsweise ein Bild zu drucken. Damit die Informationssysteme (z.B. RIS,…) mit den Modalitäten zusammenarbeiten können, spezifiziert DICOM Dienste. Hier legt DICOM fest, welche Dienste es gibt und wie sie aufgerufen werden. Dienste wären z.B. Bilder ausdrucken, Bilder suchen (mit Suchkriterien wie z.B. Patientenname, … ) und anzeigen, beauftragen von Untersuchungen, Bilder archivieren, usw.
Im Folgenden wird der Vorgang "Speichere Bild" dargestellt.
Abbildung 6: Datentyp Definition
Die Dienste werden auch Service-Classes genannt, die man in Client und Server unterteilt. Hier befielt der Client (SCU Service Class User) dem Server (SCP Service Class Provider) eine Datei abzuspeichern(1). Der Provider kommt dem nach(2) und sendet nach erfolgter Speicherung dem User eine Erfolgsmeldung(3). Die Datenübertragung zwischen SCU und SCP erfolgt über TCP/IP. SCU und SCP benötigen also nur die IP-Adresse und den Port um mit dem Datenaustausch zu beginnen und die SOPs auszutauschen.
[Bearbeiten] SOP
Nicht alle Geräte die mit dem DICOM-Netzwerk verbunden sind, können alle Dienste wie z.B. Bilder speichern oder Bilder suchen. Beispielsweise kann ein Drucker keine Bilder speichern und ein Arbeitsplatzrechner kann keine Bilder drucken. Ein Service Object Pair (SOP) ist ein Paar, das aus dem Gerät (z.B. Drucker, Rechner, usw.) und der auszuführenden Aktion (z.B. Bild erstellen, Bild drucken) besteht. Um auf einen Blick erkennen zu können, welche Dienste ein Gerät anbietet, werden zu diesen Geräten eine SOP-Liste mitgeliefert. In der Spezifikation einer Service Class Providers werden nun alle möglichen Kombinationen aller Dienste und Objekte aufgelistet, die er anbietet. Alle SOPs besitzen sog. UIDs (Unique Identifiers) nach ISO Standard, mit welchem sie eindeutig identifiziert werden. Die SOP Class Namen und die dazugehörigen UIDs finden sie hier.
[Bearbeiten] Selbstest
[Bearbeiten] Offizielle Fragen
Was standardisiert DICOM? Wie grenzt es sich von HL7 V2 ab?
siehe oben!
Wen verbindet ein DICOM-Netzwerk?
siehe oben!
Wie sind einzelne Bilder organisiert/zusammengefasst?
siehe oben!
Wann beginnt man eine neue Serie?
siehe oben!
Was ist ein IOD, eine IE, ein Modul und ein Attribut? Wie sind diese hierarchisch aufgebaut?
IOD -> DICOM Bild es enthält IEs (Information Entities). IEs enthalten Module. Die einzelnen Informationen in den Modulen heißen Attribute
Welche Daten enthält ein CT-Bild?
siehe oben!
Wie kann man die Informationen eines DICOM-Bildes mit einem HEX-Editor auslesen?
In der Spezifikation werden zu den einzelnen Informationen, "Tags" angegeben, an dessen Stellen sich die gewünschten Daten befinden.
Welche Dateiendung haben DICOM-Bilder gemäß Spezifikation?
Keine!
Welche Informationen enthält die Datei DICOMDIR?
DICOMDIR ist das Wurzelverzeichnis der DICOM-Bilder. Es verzweigt sich in Patient-Studie-Serie-Bild.
Welche Dienste stellt DICOM zur Verfügung?
Verschiedenste Dienste wie z.B. Bild übertragen, Untersuchung beauftragen, Bild drucken, Bild archivieren, uvm.
Was sind SOP, SCU und SCP?
SOP => Service Object Pair SCU => Service Class User SCP => Service Class Provider
[Bearbeiten] Quizfragen
1. Wofür steht die Abkürzung DICOM?
a. Digital Imaging and Communication in Medicine
b. Duplex Image Compression
c. Digital Image Computer Online Message
2. Was ist ein Einsatzgebiet von DICOM??
a. Röntgenbilder
b. Medikationsbestimmung
c. Krankenhausabrechnung
3. Beinhaltet eine DICOM-Datei zwangläufig Bilddaten?
a. Muss ein Bild(er) enthalten
b. Muss ein Video enthalten
c. Kann ein Bild enthalten
d. Kann ein Video enthalten
4. Welche der folgenden DICOM Dienste existieren?
a. Print Service
b. Store Service
c. Move Service
5. In welchem Format wird eine DICOM Datei gespeichert?
a. XML
b. Binär
c. Textdateien
6. Welche der folgenden Hierarchien entspricht der DICOM Architektur?
a. Patient -> Serie -> Bild -> Studie
b. Patient -> Studie -> Serie -> Bild
c. Patient -> Serie -> Studie -> Bild
7. Für welche Gerätschaften wird DICOM verwendet?
a. Röntgengerät
b. Blutdruckmesser
c. CT
8. DICOM-Dateien besitzen laut Spezifikation die folgende Dateierweiterung
a. keine
b. *.dcm
c. eine beliebige
9. Eine DICOM-Datei wird einzeln Übertragen. Beinhaltet die Datei Patientendaten, etwa den Namen?
a. ja
b. nein
c. Abhängig von der Version welche Implementiert wurde
10. Wie heißt die Datei, welche an der Spitze eines DICOM Verzeichnisses steht?
a. DICOMFOLDER
b. DICOMDIR
c. DICOMROOT
