Norma DICOM. Pós-graduação em sistemas de informação para a saúde Faculdade de Engenharia da Universidade Católica Portuguesa

Transcrição

1 Norma DICOM Pós-graduação em sistemas de informação para a saúde Faculdade de Engenharia da Universidade Católica Portuguesa António Cardoso Martins (antonio.cmartins@siemens.com) Copyright Siemens AG All rights reserved.

2 Agenda Norma DICOM Introdução Visão conceptual O que é o Dicom Porquê o Dicom Quem está a trabalhar na norma Dicom Visão técnica Os serviços Os objectos Pares serviço-objecto Information Object Definitions (IOD) As transferências de dados (transfer syntax) Conformance Statements Como ler Page 2 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

4 O que é o DICOM? DICOM é o protocolo de aplicação para imagem digital e comunicação em medicina (Digital Imaging and Communications in Medicine) DICOM (definido pelo ACR-NEMA Versão 3) é a norma da indústria para a transferência de imagens médicas e troca de informação entre dispositivos médicos Cada aplicação DICOM tem de se fazer acompanhar pelo conhecido Conformance Statement A declaração de conformidade é um documento com informação detalhada acerca das capacidades da implementação Em particular, os parâmetros de configuração devem ser listados nestes documentos Recordar: A Interoperabilidade pode ser verificada com o auxílio dos DICOM Conformance Statements! Page 4 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

5 Porquê DICOM nota histórica Page 5 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

6 Porquê DICOM nota histórica NEMA - National Electrical Manufacturers Association Page 6 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

7 Quem está a trabalhar no DICOM? Page 7 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

8 Membros do comité DICOM Page 8 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

9 O que é que o Dicom especifica? Page 9 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

10 O que é que o Dicom especifica? Page 10 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

11 Objectivo: abertura nas comunicações Aquisição de Imagem Workstations Conectividade DICOM Sistemas de Informação (RIS,HIS) Arquivo Printer Page 11 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

12 A visão geral: e-health Os hospitais dependem dos sistemas de gestão da informação para a troca e gestão de processos internos O protocolo aplicacional HL7 (Health Level 7) é especializado na troca de informação clínica, financeira e administrativa O DICOM é especializado para a troca de informação radiológica Pharmacy Laboratory Finance Therapy Cardiology Hospital ICU Surgery Wards Radiology A iniciativa IHE (Integrating the Healthcare Enterprise) pretende combiná-los a ambos Page 12 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

13 IHE - Integrating the Healthcare Enterprise O IHE é uma iniciativa para melhorar a forma como os sistemas informáticos na saúde partilham informação. Foi iniciado em 1997 e é baseado em normas, actualmente o HL7 e o DICOM O IHE iniciou pelo departamento de radiologia, e o objectivo é cobrir todo o worflow clínico O IHE fornece uma moldura tecnológica que descreve detalhadamente o fluxo de trabalho dos processos base e comuns realizados na radiologia O IHE Europa (França, Alemanha, Itália, Reino Unido) e IHE Japão foram fundados para promover o IHE fora dos Estado Unidos Page 13 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

14 Workflow IHE Patient Registration Initial capture of patient demographic information HIS Patient Information report Radiologist report stored for network access Report Repository report Diagnostic image and demographic info presented to radiologist Workstation Light Box Orders Placed Referring physician orders the desired radiology procedure Orders Filled Break down the entered order into specific radiology procedure steps to be performed Examination Ordered RIS modality worklist Patient and procedure information retrieved by the modality acquisition completed acquisition completed Diagnostic image and demographic info stored for network access procedure scheduled Prefetch any relevant prior studies PACS storage retrieve Image images Manager and Archive commitment print images Film Folder Position patient and Universidade Católica acquire curso images de sistemas de informação para a saúde Page 14 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal Film

15 O que é que o DICOM não define Procedimentos de teste para validar a funcionalidade descrita no documento de conformidade DICOM (DICOM Conformance Statement) A funcionalidade mínima para obter interoperabilidade Quaisquer requisitos de implementação: não existe uma política DICOM para verificar como é que se integram as implementação de DICOM Nenhuma forma directa de interacção com o homem (GUI) Page 15 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

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17 Porque é o DICOM tão complicado? O que dificulta as coisas? A norma DICOM garante a conectividade entre aplicações de imagem médica, mas não garante a interoperabilidade! Dizer suportamos DICOM 3.0 não é suficiente! Page 17 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

19 A norma DICOM é definida por Part 1 Part 2 Part 3 Part 4 Part 5 Part 6 Part 7 Part 8 Introduction Conformance Statement Information Object Definitions Service Class Specifications Data Structures and Encoding Data Dictionary Message Exchange (service commands) Network Comm Support for Message Exchange Part 10 Media Storage for Media Exchange Part 11 Media Storage Application Profiles Part 12 Media Formats and Physical Media Part 13 Print Management Point-to-Point Part 14 Grayscale Standard Display Function Part 15 Security Profiles Part 16 Content Mapping Resource Page 19 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

20 Visão geral da norma DICOM Serviços (Aplicações) Comandos DICOM Definição do objecto Sintaxe de transferência Descrição da Definição do objecto Comandos de rede DICOM DIMSE: DICOM Message Service Element Page 20 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

21 Os serviços DICOM Parte 4 The serviços (aplicações) são definidos em classes Page 21 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

22 Os serviços DICOM Storage: Permite o envio e recepção de imagens DICOM Query / Retrieve: Permite o acesso a imagens localizadas noutra workstation DICOM Modality Worklist: Garante consistência de informação entre HIS / RIS / PACS; Os técnicos de radiologia não perdem tempo na inscrição do utente; Não há perda de informação necessária para o Workflow; DICOM Basic Print: Permite a impressão de películas sem necessidade de interfaces de hardware para conversão de protocolos Page 22 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

23 Serviços DICOM no Mundo real Report of performed procedures Worklist for modality (Scheduler) Send images to a workstation for viewing Get a verification that the images are stored Print an image Export images to a CD, DVD or MOD Search and import images Page 23 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

24 DICOM Services in the DICOM Definition MPPS (Modality Performed Procedure Steps) HIS/RIS Storage Storage Commitment Basic Print Media Storage Query/ Retrieve Page 24 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

25 Conceito Service Class Role Concept O Service Class User (SCU) solicita um serviço ao Service Class Provider (SCP) O Provider responde com um accept ou reject request response Make transfer acknowledge Se o provider aceitou o pedido, o SCU envia o objecto para o SCP... e o SCP realiza o serviço Data base Page 25 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

26 Papel - SCU / SCP O computador que inicia a comunicação DICOM (iniciador) é o Service Class User (SCU) O outro computador, que disponibliza o serviço, é o Service Class Provider (SCP) A comunicação inicia-se com a conhecida Associação e Negociação A Associação e Negociação é a discussão sobre quais os dados a transferir e em que formato (sintaxe) O Service Class Provider decide a sintaxe de transferência (transfer syntax) Page 26 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

27 Query / Retrieve (Q/R) Page 27 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

28 Query / Retrieve o que acontece? Page 28 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

29 Serviço DICOM Modality Worklist Page 29 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

30 Modality Worklist porquê e o quê? Page 30 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

31 Modality Worklist - vantagens Page 31 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

32 Métodos para invocar o serviço MWL Page 32 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

33 Modality worklist como funciona Page 33 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

34 Modality worklist como funciona Page 34 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

35 Modality Performed Procedure Step (MPPS) Page 35 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

36 MPPS perspectiva geral Page 36 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

37 MPPS algumas definições Page 37 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

38 MPPS - Resumo Page 38 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

39 DICOM Basic Print Service Page 39 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

40 Funcionalidade Basic Print Page 40 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

41 Layout de uma película Page 41 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

42 Entidades de Aplicação (AE, AET) Cada serviço DICOM é identificado pelo Application Entity Title (AET) O AE Titles locais dos parceiros DICOM devem ser diferentes! Aplicações DICOM são apenas acessíveis através de um determinado porto de software Outros parceiros DICOM Partners necessitam configurar o AE title correspondente para o serviço que pretendem utilizar O Study Transfer AE Title constitui: - a classe Store service (send) - a classe Query service (search) - a classe Retrieve service (import) Page 42 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

43 Pares Objecto-Serviço de DICOM Os serviços DICOM, por ex: C-STORE, mais o objecto, por ex: uma imagem ou relatório, são chamados Service Object Pairs (SOP) Cada classe SOP é definida por um ID único Serviço Objecto Par Serviço- Objecto (SOP) Page 43 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

44 Os objectos Parte 3 - Information Object Definitions (IODs) Page 44 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

45 Objectos O que é um objecto? Um objecto pode ser... Uma imagem Um relatório de laboratório Uma forma de onda fisiológica Entre outros Page 45 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

46 Information Object Definitions (IOD) Os objectos cobertos pela norma DICOM são explicitamente descritos pelas definições de objecto de informação, ou IOD s Actualmente, mais de 50 objectos foram definidos pela norma. Mais virão M: Mandatório U: Opcional pelo utilizador C: Condicional SC: Captura Secundária Um exemplo de IOD: Information Usage Entity Modules CT MR SC Patient Patient M M M Study General Study M M M Patient Study U U U Series Frame General Of Series M M M Fr. of Reference Reference General M M - Equipment Equipment M M U Image SC Equipment - - M General Image M M M Image Plane M M - Image Pixel M M M Contrast/Bolus C C - CT Image M - - MR Image - M - SC Image - - M Overlay Plane U U U Modality LUT - - U VOI LUT U U U SOP Common M M M Page 46 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

47 Estrutura Organizacional dos IOD Entidade de informação Módulo Atributo Page 47 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

48 Modelo de Informação DICOM This is John Doe Hi, And I m I feel John lousy... So, John makes a to see Dr. Degel Doc s not sure, so he wants to have a What do I got Doc? Hmm..I m not sure done on which creates a which will show Dr. Degel what s wrong with John. containing the Page 48 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

49 Modelo de Informação DICOM no syngo Page 49 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

51 Iniciar uma transferência Um SCU sempre toma a iniciativa e inicia a comunicação com um SCP para solicitar um serviço O SCU abre um canal de comunicação para o SCP e inicia uma Associação Existirá uma negociação entre os dois para determinar se o SCP fornece os serviços que o SCU pretende, e se existe uma sintaxe comum para transferência ( dialecto ) que ambos compreendam Page 51 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

52 Analogia de associação DICOM Host name DICOM port AET Little Endian Big Endian Implicit Explicit JPEG codex SOP Class Data exchange with DIMSE C-Store Karl AET_Workstation Open Association Transfer Language Syntax Abstract Topic Syntax Association is Opened Communicate Horst, 104, AET_Camera Guten Morgen, Buenos Dias, Good Morning, Bon Jour, Buon Giorno, Hey man Can you print MR images? Sending MR image for printing Horst AET_Camera:104 :-) Good Morning Yes Got it Close Association Good Bye Good Bye Association is closed Page 52 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

53 Sintaxes de transferência (Transfer Syntaxes) Existem três formatos de transferência possíveis Implicit Little Endian Explicit Little Endian Explicit Big Endian Page 53 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

54 Sintaxes de Transferência A Data Set is constructed of Data Elements. This includes pixel data. Implicit Tag: identifies the Data Element (see next page) VL: Value Length of the Value field Value: e.g. patient name, image type, pixel VR: Value Representation, describing the data type of the Value Doe^John^Mr Doe^John^Mr. Explicit PN 12 Doe^John^Mr od^eojnhm^.r Explicit for VR=OB OW SQ UN UT 7FE OW 0800 (pixel data) Page 54 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal Pixel Data

55 Identificadores - Tags Identificadores Grupos Elementos Identificadores de grupos pares são oficiais (mandatórios) Identificadores de grupos impares são privados (elementos privados) Page 55 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

56 Imagens simples ou multiframe Imagens simples (ex: CT e MR) DICOM Header John Doe Image 1... DICOM Header John Doe Image 2... DICOM Header John Doe Image 3... DICOM Header John Doe Image DICOM Header John Doe Image Multiframe (ex: Angio) DICOM Header John Doe Multiframe Frames: 19 Frame time: Page 56 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

57 Query (search) Three Information Models : Root Patient Root Study Root Patient/ Study Only Patient Study Patient Patient Patient Series Study Study Study Series Series Image Image Image Page 57 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

58 Query (search) Page 58 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

59 Tipos de imagens Cada modalidade tem atributos específicos (matriz, cor/preto e branco...) Em DICOM estas diferenças são distinguidas pelos tipos de imagem Image Type Examples: AS = Angioscopy BI = Biomagnetic Imaging CF = Cinefluorography (retired) CP = Colposcopy CR = Computed Radiography CT = Computed Tomography DD = Duplex Doppler DF = Digital Fluoroscopy (retired) DG = Diaphanography DM = Digital Microscopy DS = Digital Subtraction Angiography DX = Digital Radiography HC = Hard Copy LS = Laser Surface Scan MA = Magnetic Resonance Angiography MG = [Mammography] MR = Magnetic Resonance MS = Magnetic Resonance Spectroscopy NM = Nuclear Medicine OT = Other PT = Positron Emission Tomography (PET) RF = Radio Fluoroscopy TG = Thermography US = Ultrasound VF = Videofluorography (retired) XA = X-Ray Angiography ECG = Electrocardiograms Page 59 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

60 Resumo dos parâmetros de associação Association Negotiation = the formalities handled out between two computers about what (Abstract syntax) and how (transfer syntax) they will communicate. Abstract Syntax = Service Object Pair (SOP) = a combination of a service (e.g., storage) and an object (e.g., CT-Image) Transfer Syntax = Which encoding format should be used SCU = Service Class User. The client SCP = Service Class Provider. The server Implicit Value Representation = the unit for the different values is predefined in the DICOM dictionary and is not transferred with the values. Explicit Value Representation = the units are transferred in addition to the values. Big Endian = Most significant byte first Little Endian = Least significant byte first JPEG = A group of algorithms for data compression (lossless and lossy) Page 60 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

64 Conformance Statements Provide information on which DICOM features have been implemented into the equipment Must be provided by the medical product vendor implementing DICOM (usually available via internet) Must provide a Conformance Statement for every product Page 64 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

65 Its Content At least the following information must be provided by the conformance statement: Implementation Model Application Data Flow Diagram Sequencing of real-world activities AE Specifications Association Establishment Policy(ies) Association Initiation Policy(ies) (SCU) Association Acceptance Policy(ies) (SCP) Configuration DICOM Services AE Title TCP listening port (DICOM Port) Page 65 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

66 Comparar os Conformance Statements According to their conformance Second: Third: First: statements, Do these Will Is they one Lets these two an share read units SCU two a their and units common should the be be able able transfer to other conformance to communicate do SOP? syntax business SCP?? with statements... together each YES! other!??? Page 66 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal

67 Obrigado! António Cardoso Martins Page 67 Maio-2008 Siemens Healthcare Portugal