Introdução. aborda algumas das metodologias de conversão de imagens médicas no padrão DICOM para o padrão XML

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1 DICOM - XML

2 Introdução aborda algumas das metodologias de conversão de imagens médicas no padrão DICOM para o padrão XML

3 Introdução Até a década de 70, maioria dos dispositivos armazenava imagens em formatos proprietários, e transferiam os arquivos pela rede, ou através de discos removíveis para efetuarem a comunicação das imagens.

4 Introdução A introdução de imagens digitais médicas e o uso de computadores no seu processamento impulsionaram a American College of Radiology (ACR) e o National Electrical Manufacturers Association (NEMA) a formarem um comitê com o objetivo de criar um método padrão para transmissão de imagens médicas e as informações a elas associadas.

5 Introdução As versões iniciais do ACR-NEMA criavam terminologias padronizadas, estrutura de informação, muitos dos métodos padrão de comunicação de imagens digitais ainda não haviam sido desenvolvidos até o lançamento da versão 3.0, chamada DICOM.

6 DICOM Digital Imaging and Communications in Medicine foi estruturado como um documento de múltiplas partes para facilitar a extensão do padrão. Também foram definidos objetos não só para imagens, mas também para pacientes, relatórios, e outros grupos de dados.

7 DICOM Com os aprimoramentos feitos na versão 3, também tornou-se possível o desenvolvimento e expansão do arquivamento de imagens e sistemas de comunicação (PACS Picture Archiving and communication systems), permitindo que sistemas de informações médicas tivessem interfaces próprias para a exibição do padrão.

8 DICOM pode ser aplicado a todas as áreas médicas que utilizam imagens digitais, como a cardiologia, endoscopia, mamografia, oftalmologia, radiologia, cirurgia, etc.

9 Tecnologia define uma camada de aplicação chamada ULP upper layer protocol usada sobre o TCP/IP mensagens, serviços, objetos de informações, e mecanismos de negociação e associação garantem que duas implementações quaisquer que possuam um conjunto compatível de serviços possam efetivamente se comunicar

10 Tecnologia Camada de Aplicação cinco áreas primárias de funcionalidade: Transmissão e persistência dos objetos imagens, formato de ondas e documentos Busca e recuperação dos objetos Performance de ações específicas impressão de imagens

11 Tecnologia Camada de Aplicação Gerenciamento de atividades relatório de atividades e informação do estado Qualidade e consistência da imagem exibição e impressão

12 Tecnologia DICOM não define a arquitetura de um sistema inteiro, nem especifica requerimentos de funcionalidade em torno do comportamento definido para serviços específicos. armazenamento de imagens é definido em termos de quais informações devem ser transmitidas e capturadas, não como imagens são exibidas

13 Partes do DICOM DICOM v.3 é constituído de 16 partes. Cada parte do padrão se concentra em diferentes pontos de vista do protocolo.

14 Partes do DICOM PARTE 1 INTRODUÇÃO E VISÃO GERAL Provê uma visão geral do padrão. Descreve a história, escopo, objetivos, e a estrutura do padrão. Em particular, contém uma breve descrição do conteúdo de cada parte.

15 PARTE 2 CONFORMANCE Define regras de implementação que estejam em concordância com os requisitos estabelecidos.

16 PARTE 3 DEFINIÇÕES DE OBJETOS DE INFORMAÇÃO: Especifica classes de objetos de informação que provêem uma definição abstrata de entidades do mundo real aplicáveis a comunicação de imagens médicas digitais e as informações relacionadas formato de onda, relatórios, doses quimioterápicas,, etc.

17 Dois tipos de classes de objetos de informação são definidos: Normalizadas: incluem somente os atributos inerentes a entidades do mundo real representadas atributos de data e hora de um estudo de caso

18 Compostas :podem adicionalmente incluir atributos que estão relacionados aos pacientes mas não inerentes a entidades no mundo real. Tomografia computadorizada, que é definida como composta, contém tanto atributos essenciais à imagem (como data da imagem), e atributos relacionados, mas não inerentes à imagem (como o nome do paciente).

19 PARTE 4 ESPECIFICAÇÕES DE CLASSES DE SERVIÇOS Armazenamento; Consulta e recuperação; Gerenciamento de tarefas; Gerenciamento de serviços de impressão.

20 PARTE 5 ESTRUTURA DE DADOS E SEMÂNTICA: Especifica como aplicações DICOM constroem e codificam os conjuntos de dados (Data Sets) resultantes do uso de Objetos de Informação e Classes de Serviços definidos nas partes 3 e 4 do padrão. suporte a técnicas de compressão de imagem

21 PARTE 6 DICIONÁRIO DE DADOS: Esta parte do padrão é um registro centralizado que define a coleção de todos os elementos de dados disponíveis para representar informações.

22 Para cada elemento, esta parte do padrão especifica: Tag única, que consiste em um grupo, e número do elemento; Nome; Sua representação de valores VR (string, inteiro, etc.); Multiplicidade (quantos valores por atributo); Quando há exclusão

23 PARTE 7 TROCA DE MENSAGENS: Especifica tanto o serviço quanto o protocolo usado por uma aplicação para troca de mensagens. Regras para estabelecimento e término de associações providas pelo suporte de comunicações (P.8), e o impacto de transações pendentes. Regras de codificação para a construção de mensagens.

24 PARTE 8 SUPORTE À COMUNICAÇÃO EM REDE PARA TROCA DE MENSAGENS: Especifica os serviços de comunicação e protocolos de camada superior necessários ao suporte, em ambientes de rede, à comunicação entre aplicações DICOM

25 PARTE 10 ARMAZENAMENTO EM MÍDIA E FORMADO DE ARQUIVO: Especifica um modelo geral de armazenamento de imagens em mídia removível. O propósito desta parte é prover um framework que permite o intercâmbio de vários tipos de imagens médicas e as informações associadas em uma variedade de tipos de mídias de armazenamento removível.

26 PARTE 11 PERFIS DA APLICAÇÃO DE ARMAZENAMENTO EM MÍDIA: Especifica subconjuntos específicos da aplicação que devem estar em concordância com o padrão. Estes subconjuntos são chamados Perfis da Aplicação Refere-se ao intercâmbio de imagens médicas em mídias de armazenamento

27 PARTE 12 FORMATO DE MÍDIA E MÍDIA FÍSICA PARA INTERCÂMBIO: Facilita o intercâmbio de informações entre aplicações de sistemas médicos determinando tanto a estrutura de descrição de relacionamento entre o modelo de armazenamento em mídia quanto uma mídia física específica e formato de mídia, e também a característica da mídia.

28 PARTE 14 FUNÇÃO DE EXIBIÇÃO DE ESCALA DE CINZA: Padroniza as funções de exibição escala de cinza para imagens apresentadas em diferentes mídias, como, por exemplo, monitores e impressoras.

29 PARTE 15 PERFIS DE SEGURANÇA E SISTEMA DE GERENCIAMENTO Estes perfis são definidos usando-se se protocolos externos (DHCP, etc.), e são especificados nesta parte do padrão. Estes protocolos também devem incluir criptografia de dados, chave pública, e smart cards.

30 PARTE 16 RECURSO DE MAPEAMENTO DE CONTEÚDO: Define templates de estruturação de documentos, conjunto de termos codificados, dicionário de termos e traduções.

31 PARTE 17 INFORMAÇÃO REDUNDANTE: Define anexos normativos e informativos incluindo informações explicativas.

32 PARTE 18 ACESSO WEB A OBJETOS PERSISTENTES Realizado através de requisições http. A requisição inclui um ponteiro para o objeto no formato de UID (unique identifier) ) de sua instância. Este padrão ilustra como esta requisição deve ser iniciada.

33 Modelagem da Informação O Diagrama entidade-relacionamento exibe alguns objetos de informação ( Information Objects ), como Patient, Image, Report.

34

35 Objetos de informação representados pelos retângulos Tipos de associações definidos pelos losangos

36 Conversão de DICOM para XML DICOM domina o setor de aplicações com imagens médicas, mas é incompleto no sentido de que há ainda uma carência numa representação de dados conveniente, que seja fácil o suficiente para que programadores usem-na para transferirem dados dentro e entre seus programas.

37 Conversão de DICOM para XML Um arquivo binário DICOM requer que cada programa, ou seus componentes tenham conhecimento das nuances de como se codifica e decodifica o arquivo. Propõe-se aqui uma maneira alternativa baseada no padrão XML para representar os dados DICOM, e realizar o intercâmbio das informações.

38 Conversão de DICOM para XML Como mostrado anteriormente, o padrão consiste em dezesseis partes, e o objetivo deste trabalho é mostrar uma maneira de representar os dados definidos nas partes 3, 5 e 6.

39 Conversão de DICOM para XML A parte 6 lista todas as tags existentes em um dado. Todas as tags são identificadas por um par de números de 16 bits. Os números são chamados de group-member e element-member member.. Como exemplo de tags,, temos nome do paciente (0010, 0010), pixel data (7FE0, 0010), e valor do menor pixel da imagem (0028,0106).

40 Conversão de DICOM para XML Na parte 5, temos os tipos de representação de valores (VR) e sua extensão Person Name (PN), tem comprimento máximo de 64 caracteres. Outras tags possuem Sequence como VR. Tais tags não têm um valor direto, mas seqüência de itens como um valor.

41 Conversão de DICOM para XML A parte 3 do padrão lista quais tags de dados devem estar presentes em cada objeto de informação imagem digital de raio-x x intra-oral é um objeto de informação, e possui o nome do paciente (0010, 0010) e pixel data (7FE0, 0010) como tags de dados obrigatórias.

42 Critérios para a conversão A representação deve ter estrutura lógica como a definida no padrão DICOM; Deve ser capaz de representar tudo o que o padrão DICOM permitir; A representação dos dados deve ser extensível para suportar novos campos de dados e novos objetos de informação que poderão ser introduzidos;

43 Assegurar compatibilidade com versões anteriores; Independência de plataforma, se possível; Baseado em padrões conhecidos e populares; Prover uma ferramenta de suporte adequada;

44 Representação dos dados o mais simples possível; Leitura compreensível ao homem para facilitar a depuração e a autenticação, caso solicitada; Todos os documentos criados pelo uso desta representação devem ser plausíveis de interpretação

45 Os tipos de dados do DICOM, chamados de VR s (value( representations) ) são muito ricos em restrições (constraints( constraints). Como exemplo, DICOM define 20 tipos de strings,, em termos de comprimento

46 Contrastando com isso, a DTD não pode limitar o tamanho da string. DICOM suporta vários tipos de dados, como strings,, inteiros, ponto flutuante, etc., enquanto que a DTD suporta apenas strings

47 Tipos de dados não são o único problema!!! Restrições lógicas de alto nível introduzidas no padrão DICOM, como as tags,, devem estar presentes em cada objeto de informação e pode ser representada pela DTD Força a repetição de amplas partes do padrão.

48 Uma proposta para uma DTD de funcionalidade geral para um documento DICOM-XML <!DOCTYPE dicom_item [ <!ELEMENT dicom_item (dicom_tag*, dicom_sequence*)> <!ELEMENT dicom_tag (#PCDATA)> <!ELEMENT dicom_sequence (dicom_item*)> <!ATTLIST dicom_tag group CDATA #REQUIRED element CDATA #REQUIRED name CDATA #IMPLIED vr CDATA #IMPLIED <!ATTLIST dicom_sequence group CDATA #REQUIRED element CDATA #REQUIRED name CDATA #IMPLIED vr CDATA #IMPLIED ]>

49 Documento DICOM-XML que representa informações de uma imagem digital de um raio-x X intra- oral

50 <dicom_item> <dicom_tag group="0x0008" element="0x0008" name="imagetype" vr="cs">derived\primary\</dicom_tag> <dicom_tag group="0x0008" element="0x0016" name="sopclassuid" vr="ui"> </dicom_tag> <dicom_tag group="0x0008" element="0x0018" name="sopinstanceuid" vr="ui"> </dicom_tag> <dicom_tag group="0x0008" element="0x0020" name="studydate" vr="da"> </dicom_tag> <dicom_tag group="0x0008" element="0x0030" name="studytime" vr="tm">104818</dicom_tag> <dicom_tag group="0x0008" element="0x0060" name="modality" vr="cs">io</dicom_tag> <dicom_tag group="0x0008" element="0x0068" name="presentationintenttype" vr="cs">for PROCESSING </dicom_tag>

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