Click to buy NOW! Click to buy NOW! DICOM. Kapitel1 Einführung, Datenformat, Datentypen

Transkript

1 DICOM Kapitel1 Einführung, Datenformat, Datentypen

2 Medizinische Bildgebung PROLOG 2

3 Quelle: Dr. Rainer Röhrig, Uniklinik Gießen

4 Quelle: Dr. Rainer Röhrig, Uniklinik Gießen

5 Ihre Bilder 5

6 Übung 17 6

7 PACS Befundungs Arbeitsplatz DVD, CD Drucker DICOM Netzwerk Teleradiologie Kernspin CT Ultraschall RIS DICOM Welt HL7 Netzwerk HL7 Welt KIS LIS PDMS Abrechnung 7

8 Was ist DICOM? DICOM steht für Digital Imaging and COmmunication in Medicine spezifiziert viele Dienste und Formate (zum Austausch von Bildern und anderer medizinischer Daten zwischen Computern) ermöglicht den hersteller übergreifenden Datenaustausch ( offene Systeme ) ist KEIN funktionales Produkt 8

9 Historie des DICOM Standards 1970er Jahre: Digitale Bildgebung entsteht (v.a. CT) 1982: Gründung einer Arbeitsgruppe des American College of Radiology (ACR) und der National Electrical Manufacturers Association (NEMA) 1985: 1. Version des ACR/NEMA Standards 1988: 2. Version des ACR/NEMA Standards 1992: 3. Version als DICOM 3.0 Regelmäßig weitere Revisionen mit Jahreszahl, z.b. DICOM Tipps Digitale Version unter verfügbar Kurzreferenz für z.b. Part 16 in DICOM 2008: PS

10 Part 14 Grayscale Standard Display Function Part 16 Content Mapping Resource DICOM Conformance Statement Document (Part 2) Part 1 Introduction and Overview Part 6 Data Dictionary Part 5 Data Structure and Semantics Part 3 Information Object Definitions Implementation Model Part 9 Obsolete Part 10 Media Application Profile Part 4 Service Class Specification SOP Classes, Roles and Transfer Syntax Part 13 Obsolete Part 7 Message Exchange Part 16 Content Mapping Resource Part 12 Media Formats & Physical Media for Data Interchange Part 11 Media Storage & File Format for Data Interchange Physical Media Part 17 Explanatory Information Part 15 Security Profiles Part 8 Network Communication s Support Communication Stack Part 18 Web Access to DICOM Persistent Objects Security Measures 10

11 Wann bin ich DICOM konform? Produkte implementieren Teilmengen davon DICOM konform bedeutet keine absolute Funktionalität, sondern der Hersteller veröffentlicht im DICOM Conformance Statement DCS, was er unterstützt: Der Standard beschreibt in Part 2 das DCS 11

12 Part 5, Part 6 DICOM Filesets («Dateien») STATISCHE SICHT (TEIL 1) 12

13 Digitale Bilddaten auf CD Spezifikation DICOMDIR Keine Dateiendung File Sets

14 Binärdaten Tag Datentyp DEZ HEX A B C D E F Länge Wert 14

15 Datenstruktur Data Set Data Element (Attribut) Data Element (Attribut) Data Element (Attribut) Tag Datentyp Länge Wert Data Element (Attribut) 15

16

17 Part 14 Grayscale Standard Display Function Part 16 Content Mapping Resource DICOM Conformance Statement Document (Part 2) Part 1 Introduction and Overview Part 6 Data Dictionary Part 5 Data Structure and Semantics Part 3 Information Object Definitions Implementation Model Part 9 Obsolete Part 10 Media Application Profile Part 4 Service Class Specification SOP Classes, Roles and Transfer Syntax Part 13 Obsolete Part 7 Message Exchange Part 16 Content Mapping Resource Part 12 Media Formats & Physical Media for Data Interchange Part 11 Media Storage & File Format for Data Interchange Physical Media Part 17 Explanatory Information Part 15 Security Profiles Part 8 Network Communication s Support Communication Stack Part 18 Web Access to DICOM Persistent Objects Security Measures 17

18 Part 6: Data Dictionary Value Representation VR (Datentyp) Value Multiplicity (Kardinalität) Long String Code String 18

19 Part 14 Grayscale Standard Display Function Part 16 Content Mapping Resource DICOM Conformance Statement Document (Part 2) Part 1 Introduction and Overview Part 6 Data Dictionary Part 5 Data Structure and Semantics Part 3 Information Object Definitions Implementation Model Part 9 Obsolete Part 10 Media Application Profile Part 4 Service Class Specification SOP Classes, Roles and Transfer Syntax Part 13 Obsolete Part 7 Message Exchange Part 16 Content Mapping Resource Part 12 Media Formats & Physical Media for Data Interchange Part 11 Media Storage & File Format for Data Interchange Physical Media Part 17 Explanatory Information Part 15 Security Profiles Part 8 Network Communication s Support Communication Stack Part 18 Web Access to DICOM Persistent Objects Security Measures 19

20 Part 5: Datentypen 20

21 Datentyp PN (Person Name) 21

22 Datentyp PN (Forts.) Adams^John Robert Quincy^^Rev.^B.A.M.Div. [Ein Familienname; drei Vornamen; kein Mittelname; ein Präfix; zwei Suffixe.] Ewing^John Ross^^^ [Ein Familienname; zwei Vornamen; kein Mittelname; kein Präfix; kein Suffix.] Ewing^John Ross [Ein Familienname; zwei Vornamen; kein Mittelname; kein Präfix; kein Suffix.] ABC Farms^Running On Water [Pferd namens Running On Water, das der Organisation ABC Farms gehört] 22

23 Datentyp Sequence SQ 23

24 Sequence: Beispiel 24

25 Datenstruktur bei Sequences Data Set Data Element (Attribut) Data Element (Attribut) Data Element (Attribut) Data Element (Attribut) Tag Datentyp Länge Wert Tag Länge Data Element (Attribut) Wert Tag Datentyp Datentyp Länge Data Element (Attribut) Wert 25

26 Value Multiplicty Value Representation VR (Datentyp) Value Multiplicity (Kardinalität) 26

27 Multiplicity Tag Datentyp Länge Wert Datenelement Achtung, nicht verwechseln: Eine Sequence ist eine Folge mehrerer unterschiedlicher Datenelemente (Tag, Datentyp, Länge, Wert). Ein Wert eines Datenelements mit VR > 1 kann mehrere (gleichartige) Werte enthalten. 27

28 IODS ("BILDER", ENCPDF, SR), TRANSFERSYNTAX,

29 Part 14 Grayscale Standard Display Function Part 16 Content Mapping Resource DICOM Conformance Statement Document (Part 2) Part 1 Introduction and Overview Part 6 Data Dictionary Part 5 Data Structure and Semantics Part 3 Information Object Definitions Implementation Model Part 9 Obsolete Part 10 Media Application Profile Part 4 Service Class Specification SOP Classes, Roles and Transfer Syntax Part 13 Obsolete Part 7 Message Exchange Part 16 Content Mapping Resource Part 12 Media Formats & Physical Media for Data Interchange Part 11 Media Storage & File Format for Data Interchange Physical Media Part 17 Explanatory Information Part 15 Security Profiles Part 8 Network Communication s Support Communication Stack Part 18 Web Access to DICOM Persistent Objects Security Measures 29

30 Part 3: Modell der realen Welt Quelle: PS3.3 Seite 54 30

31 Patient Studie Serie Patient Serie Bild (IOD) Bild Bild Studie Serie Bild (IOD) Weitere Studien Serie Bild (IOD) Bild Bild Bild Neue Serie bei neuer Modalität neuer Position (Kopf, Abdomen, ) Geänderten Aufnahmeparametern (Kontrastmittel, T1/T2 Gewichtung, ) 31

32 IOD CT Bild 1: Mandatory Always Present with a Value 2: Mandatory But allowed to be Empty 1C, 2C: Conditional Type 1 and 2 3: Optional also allowed to be Empty M: Mandatory C: Conditional U: User Option 32

33 Pixel 33

34 IODs und IEs Bild: IOD (Information Object Definition) SOP Patient Studie Serie Equipment Bilddaten Class ID Name ID ID Hersteller Instance ID ID Datum Nummer Institution System spez Bildpixel Geburtstag Zeit Modalität Parameter #Bits Geschlecht Arzt Position Pixeldaten Allgemein Bildnummer Bildtyp VOI Bildnummer Module IE Information Entities Merke Eine IOD besteht aus Information Entities (Patient, Studie,..) Eine IE besteht aus einem oder mehreren Modulen Ein Modul besteht aus mehreren Attributen 34

35 Übungen 18 und 19 35

36 Verzeichniststruktur Achtung: Die Verzeichnisstruktur muss nicht der Hierarchie Patient Studie Serie entsprechen 36

37 DICOMDIR 37

38 Übung 20 38

39 Vom Bild zum Befund Befund Untersuchender Arzt? Radiologe Patient Patient 39 Quelle: Dr. Rainer Röhrig, Uniklinik Gießen

40 Encapsulated PDF IOD Auszug aus Part 3, Anhang 45 40

41 Werkzeugunterstützung Tipp Mit dem Tool Set dcm4che (Pdf2Dcm.bat) können Sie selbst encapsulated PDF Dateien erstellen. 41

42 Structured Report IOD Part 3, Anhang 35 42

43 Beispiel für ein Structured Report 43

44 Beispiel für Structured Report 44

45 Übung 21 45

46 Zeichenkodierung Transfersyntax SPEZIALTHEMEN 46

47 Zeichensätze 47

48 Beispiel PN 48

49 Transfersyntax Data Set Data Element (Attribut) Data Element (Attribut) Data Element (Attribut) Tag Datentyp Länge Wert Explizit: Datentyp ist mit angegeben Implizit: Datentyp ist nicht mit angegeben 49

50 Transfersyntax II Big endian Little endian 42 50

51 Transfersyntax III Big Endian Little Endian Explizit Implizit In Verwendung, heute üblich Nicht in Verwendung In Verwendung In Verwendung 51

52 Eine erste Zusammenfassung Hierarchie der Objekte Patient Studie Serie Bild IOD Information Object Definition IE Information Entity Modul Attribut Attribut Tag Datentyp Länge Wert Spezifikation Part 3: Aufbau IODs Part 5: Kodierung, Datentypen Part 6: Data dictionary 52

53 Austausch und Verarbeitung von Daten DYNAMISCHE SICHT 53

54 Quelle: Dr. Rainer Röhrig, Uniklinik Gießen

55 Austausch von IOs Bisher: Statische Sicht Medien, Datenträger (Bild )Daten Definition von Formaten Struktur Information Jetzt: Dynamische Sicht Verarbeiten der Information Speichern Drucken Suchen, Austausch der Information Kommunikation 55

56 Mögliche Fragen (und Antworten) Kann mein CT seine Bilder an meine Workstation schicken? Wir unterstützen die CT Image Storage SOP Class als SCU Kann sich die Modalität mit meinem RIS verbinden? Wir unterstützen die DICOM Worklist Garantiert DICOM Plug and Play? SOP? SCU? Worklist? Wir sind DICOMkonform! 56

57 DICOM Vokabeln Bekannt Information Object Definition (IOD) Transfer Syntax Information Entity (IE) DICOM Conformance Statement Neu Service Class User (SCU) Service Class Provider (SCP) Service Object Pair (SOP) DIMSE Service Unique Identifier (UID) Application Entity Title (AET) 57

58 Deutsch DICOM Ich möchte ein CT Bild speichern Ich möchte einen Structured Report drucken Information Object Dienst (DIMSE) Ich möchte die MRT Bilder von Patient Maier haben Ich möchte ein Röntgen Bild verschieben 58

59 DICOM Befehle: DIMSE DICOM Message Service Element (DIMSE) Services DIMSE C Services: C STORE, C ECHO, C FIND, C GET, C MOVE DIMSE N Services: N ACTION, N EVENT REPORT, N CREATE, N DELETE, N GET, N SET 59

60 SCP, SCU und SOP Service Class User (SCU) CT Image Storage SOP Class Service Class Provider (SCP) CT Image Storage SOP Class C Store Information Object + DICOM Service (Befehl) CT IOD + C STORE Service Object Pair (SOP) 60

61 Application Entity Title (AET) Storage SCU C Store Storage SCP DICOM Application (z.b. CT) DICOM Application (z.b. PACS) Quelle: SIEMENS, DCS für Somatom syngo CT 61

62 Beispiel 2 für SOPs: Query / Retrieve 62

63 Sprachkurs DICOM DICOM Wir unterstützen die CT Image Storage SOP Class als SCU Wir unterstützen die CT Image Storage SOP Class als SCP Wir unterstützen die Modality Worklist Management als ein SCU Deutsch Das Produkt sendet DICOM Bilder, um sie speichern zu lassen Das Produkt empfängt DICOM CT Bilder und speichert sie 63

64 Part 14 Grayscale Standard Display Function Part 16 Content Mapping Resource DICOM Conformance Statement Document (Part 2) Part 1 Introduction and Overview Part 6 Data Dictionary Part 5 Data Structure and Semantics Part 3 Information Object Definitions Implementation Model Part 9 Obsolete Part 10 Media Application Profile Part 4 Service Class Specification SOP Classes, Roles and Transfer Syntax Part 13 Obsolete Part 7 Message Exchange Part 16 Content Mapping Resource Part 12 Media Formats & Physical Media for Data Interchange Part 11 Media Storage & File Format for Data Interchange Physical Media Part 17 Explanatory Information Part 15 Security Profiles Part 8 Network Communication s Support Communication Stack Part 18 Web Access to DICOM Persistent Objects Security Measures 64

65 Verhandlung, OSI NETZWERK 65

66 Demo: Netzwerkkommunikation 66

67 Netzverbindung Aus Part 8 67

68 Verbindung Aus Part 7 68

69 Verhandlung Aus Part 7 69

70 Übung 22 70

71 Austausch und Verarbeitung von Daten DYNAMISCHE SICHT 71

72 Beispiel 3 für SOPs: Worklists Service Class User (SCU) CT Service Class Provider (SCP) RIS C Find Gib mir meine Aufgabenliste (Worklist) 72

73 Worklist Query 73

74 Übung 23 74

75 Beispiel 4 für SOPs: Performed Procedure Step PPS Aus Part 4 75

76 Szenarien Modalität RIS Ergebnisse Worklist drucken speichern speichern drucken speichern Drucker Workstation abfragen empfangen Archiv