DICOM

Imágenes digitales y comunicaciones en medicina (DICOM) es el estándar para la comunicación y gestión de información de imágenes médicas y datos relacionados. DICOM se usa más comúnmente para almacenar y transmitir imágenes médicas, lo que permite la integración de dispositivos de imágenes médicas como escáneres, servidores, estaciones de trabajo, impresoras, hardware de red y sistemas de archivo y comunicación de imágenes (PACS) de múltiples fabricantes. Ha sido ampliamente adoptado por los hospitales y está incursionando en aplicaciones más pequeñas, como los dentistas & # 39; y doctores' oficinas

Los archivos DICOM se pueden intercambiar entre dos entidades capaces de recibir imágenes y datos de pacientes en formato DICOM. Los diferentes dispositivos vienen con declaraciones de conformidad DICOM que indican qué clases DICOM admiten. El estándar incluye una definición de formato de archivo y un protocolo de comunicaciones de red que usa TCP/IP para comunicarse entre sistemas.

La Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) posee los derechos de autor del estándar publicado que fue desarrollado por el Comité de Estándares DICOM, cuyos miembros también son en parte miembros de NEMA. También se conoce como estándar NEMA PS3 y como estándar ISO 12052:2017 "Informática de la salud: imágenes digitales y comunicación en medicina (DICOM), incluido el flujo de trabajo y la gestión de datos".

Aplicaciones

DICOM se utiliza en todo el mundo para almacenar, intercambiar y transmitir imágenes médicas. DICOM ha sido fundamental para el desarrollo de los modernos imágenes radiológicas: DICOM incorpora estándares para modalidades de imágenes como radiografía, ultrasonografía, tomografía computarizada (CT), imágenes de resonancia magnética (MRI) y radioterapia. DICOM incluye protocolos para el intercambio de imágenes (p. ej., a través de medios portátiles como DVD), compresión de imágenes, visualización en 3D, presentación de imágenes e informes de resultados.

Partes del estándar

El estándar DICOM se divide en partes relacionadas pero independientes.

Historia

Primera página de ACR/NEMA 300, versión 1.0, publicada en 1985

DICOM es un estándar desarrollado por el Colegio Americano de Radiología (ACR) y la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA).

A principios de la década de 1980, era muy difícil para alguien que no fuera fabricante de dispositivos de tomografía computarizada o resonancia magnética decodificar las imágenes que generaban las máquinas. Los radiólogos y los físicos médicos querían utilizar las imágenes para planificar la dosis de radioterapia. ACR y NEMA unieron fuerzas y formaron un comité de estándares en 1983. Su primer estándar, ACR/NEMA 300, titulado "Imágenes digitales y comunicaciones", se publicó en 1985. Muy pronto después de su lanzamiento, quedó claro que se necesitaban mejoras. El texto era vago y tenía contradicciones internas.

En 1988 se lanzó la segunda versión. Esta versión ganó más aceptación entre los vendedores. La transmisión de imágenes se especificó a través de un cable de 2 pares dedicado (EIA-485). La primera demostración de la tecnología de interconectividad ACR/NEMA V2.0 se llevó a cabo en la Universidad de Georgetown, del 21 al 23 de mayo de 1990. Seis empresas participaron en este evento, DeJarnette Research Systems, General Electric Medical Systems, Merge Technologies, Siemens Medical Systems, Vortech (adquirida por Kodak ese mismo año) y 3M. El equipo comercial compatible con ACR/NEMA 2.0 fue presentado en la reunión anual de la Sociedad Radiológica de América del Norte (RSNA) en 1990 por estos mismos proveedores. Muchos pronto se dieron cuenta de que la segunda versión también necesitaba mejoras. Se crearon varias extensiones para ACR/NEMA 2.0, como Papyrus (desarrollado por el Hospital Universitario de Ginebra, Suiza) y SPI (Standard Product Interconnect), impulsado por Siemens Medical Systems y Philips Medical Systems.

La primera implementación a gran escala de la tecnología ACR/NEMA fue realizada en 1992 por el Ejército y la Fuerza Aérea de los EE. Detrick, Maryland. Loral Aerospace y Siemens Medical Systems lideraron un consorcio de empresas en el despliegue del primer PACS (Sistema de comunicación y archivo de imágenes) militar de EE. UU. en todas las principales instalaciones de tratamiento médico del Ejército y la Fuerza Aérea y nodos de telerradiología en un gran número de clínicas militares de EE. UU. DeJarnette Research Systems y Merge Technologies proporcionaron las interfaces de puerta de enlace de modalidad de modalidades de imágenes de terceros a la red SPI de Siemens. La Administración de Veteranos y la Marina también compraron sistemas de este contrato.

En 1993 se lanzó la tercera versión del estándar. Luego, su nombre se cambió a "Imágenes digitales y comunicaciones en medicina", abreviado DICOM. Se definieron nuevas clases de servicio, se agregó soporte de red y se introdujo la Declaración de Conformidad. Inicialmente, el estándar DICOM se denominaba "DICOM 3.0" para distinguirlo de sus predecesores. DICOM se ha actualizado y ampliado constantemente desde 1993, con la intención de que los cambios sean compatibles con versiones anteriores, excepto en casos excepcionales en los que la especificación anterior era incorrecta o ambigua. Oficialmente no hay "versión" del estándar excepto el estándar actual, de ahí el "3.0" el número de versión ya no se usa. No hay "menores" versiones al estándar (por ejemplo, no hay tal cosa como "DICOM 3.1") y no hay planes actuales para desarrollar una nueva versión incompatible del estándar (es decir, no hay "DICOM 4.0& #34;). Se debe hacer referencia al estándar sin especificar la fecha de lanzamiento de una edición publicada en particular, excepto cuando se invoquen requisitos de conformidad específicos que dependan de una característica retirada que ya no está documentada en el estándar actual.

Si bien el estándar DICOM ha logrado un nivel de aceptación casi universal entre los proveedores de equipos de imágenes médicas y las organizaciones de TI de atención médica, el estándar tiene sus limitaciones. DICOM es un estándar dirigido a abordar problemas de interoperabilidad técnica en imágenes médicas. No es un marco o arquitectura para lograr un flujo de trabajo clínico útil. La iniciativa Integrating the Healthcare Enterprise (IHE) superpuesta a DICOM (y HL-7) define perfiles para seleccionar características de estos estándares para implementar transacciones para casos de uso específicos de interoperabilidad de imágenes médicas.

Aunque siempre compatible con Internet y basado en el transporte sobre TCP, con el tiempo ha habido una necesidad cada vez mayor de admitir el transporte HTTP del puerto 80 para facilitar el uso dentro del navegador web. Más recientemente, se definió una familia de servicios web RESTful de DICOM para permitir el acceso fácil de dispositivos móviles a objetos y servicios DICOM, que incluyen WADO-RS, STOW-RS y QIDO-RS, que juntos constituyen la iniciativa DICOMweb.

Derivaciones

Hay algunas derivaciones del estándar DICOM en otras áreas de aplicación. Estos incluyen DICONDE (Imágenes digitales y comunicación en evaluación no destructiva) que se estableció en 2004 como una forma para que los fabricantes y usuarios de pruebas no destructivas compartan datos de imagen, y DICOS (Imágenes digitales y comunicación en seguridad ) que se estableció en 2009 para usarse para compartir imágenes en la seguridad aeroportuaria.

Formato de datos

DICOM agrupa la información en conjuntos de datos. Por ejemplo, un archivo de una imagen de radiografía de tórax puede contener la identificación del paciente dentro del archivo, de modo que la imagen nunca se pueda separar de esta información por error. Esto es similar a la forma en que los formatos de imagen como JPEG también pueden tener etiquetas incrustadas para identificar y describir la imagen.

Un objeto de datos DICOM consta de una serie de atributos, incluidos elementos como nombre, ID, etc., y también un atributo especial que contiene los datos de píxeles de la imagen (es decir, lógicamente, el objeto principal no tiene "encabezado&# 34; como tal, siendo simplemente una lista de atributos, incluidos los datos de píxeles). Un solo objeto DICOM puede tener solo un atributo que contenga datos de píxeles. Para muchas modalidades, esto corresponde a una sola imagen. Sin embargo, el atributo puede contener varios "fotogramas", lo que permite el almacenamiento de bucles de cine u otros datos de varios fotogramas. Otro ejemplo son los datos de NM, donde una imagen de NM, por definición, es una imagen multidimensional de varios fotogramas. En estos casos, los datos de tres o cuatro dimensiones se pueden encapsular en un único objeto DICOM. Los datos de píxeles se pueden comprimir utilizando una variedad de estándares, incluidos JPEG, JPEG sin pérdida, JPEG 2000 y codificación de longitud de ejecución (RLE). La compresión LZW (zip) se puede usar para todo el conjunto de datos (no solo para los datos de píxeles), pero rara vez se ha implementado.

DICOM utiliza tres esquemas de codificación de elementos de datos diferentes. Con elementos de datos de representación de valor explícito (VR), para VR que no son OB, OW, OF, SQ, UT o UN, el formato para cada elemento de datos es: GRUPO (2 bytes) ELEMENTO (2 bytes) VR (2 bytes) LengthInByte (2 bytes) Datos (longitud variable). Para los demás elementos de datos explícitos o elementos de datos implícitos, consulte la sección 7.1 de la Parte 5 del estándar DICOM.

Se utiliza el mismo formato básico para todas las aplicaciones, incluido el uso de la red y los archivos, pero cuando se escribe en un archivo, generalmente se muestra un verdadero "encabezado" (que contiene copias de algunos atributos clave y detalles de la aplicación que lo escribió).

Visualización de imágenes

Para promover la visualización de imágenes idénticas en escala de grises en diferentes monitores e imágenes impresas consistentes de varias impresoras, el comité DICOM desarrolló una tabla de búsqueda para mostrar valores de píxeles asignados digitalmente. Para usar la función de visualización estándar de escala de grises DICOM (GSDF), las imágenes deben verse (o imprimirse) en dispositivos que tengan esta curva de búsqueda o en dispositivos que hayan sido calibrados para la curva GSDF.

Representaciones de valor

Además de una representación de valor, cada atributo también tiene una multiplicidad de valor para indicar el número de elementos de datos contenidos en el atributo. Para representaciones de valor de cadena de caracteres, si se codifica más de un elemento de datos, los elementos de datos sucesivos se separan con el carácter de barra invertida "".

Servicios

DICOM consta de servicios, la mayoría de los cuales implican la transmisión de datos a través de una red. El formato de archivo para medios fuera de línea es una adición posterior al estándar.

Tienda

El servicio DICOM Store se utiliza para enviar imágenes u otros objetos persistentes (informes estructurados, etc.) a un sistema de archivo y comunicación de imágenes (PACS) oa una estación de trabajo.

Compromiso de almacenamiento

El servicio de compromiso de almacenamiento DICOM se usa para confirmar que una imagen ha sido almacenada permanentemente por un dispositivo (ya sea en discos redundantes o en medios de copia de seguridad, por ejemplo, grabada en un CD). El Usuario de Clase de Servicio (SCU: similar a un cliente), una modalidad o estación de trabajo, etc., utiliza la confirmación del Proveedor de Clase de Servicio (SCP: similar a un servidor), una estación de archivo por ejemplo, para asegurarse de que está seguro eliminar las imágenes localmente.

Consultar/recuperar

Esto permite que una estación de trabajo encuentre listas de imágenes u otros objetos similares y luego los recupere de un sistema de archivo y comunicación de imágenes.

Lista de trabajo de modalidad

El servicio de lista de trabajo de modalidad DICOM proporciona una lista de procedimientos de imágenes que se han programado para realizar mediante un dispositivo de adquisición de imágenes (a veces denominado sistema de modalidad). Los elementos de la lista de trabajo incluyen detalles relevantes sobre el tema del procedimiento (ID del paciente, nombre, sexo y edad), el tipo de procedimiento (tipo de equipo, descripción del procedimiento, código del procedimiento) y la orden del procedimiento (médico que lo remitió, número de acceso, motivo del examen). Un dispositivo de adquisición de imágenes, como un escáner CT, consulta a un proveedor de servicios, como un RIS, para obtener esta información que luego se presenta al operador del sistema y es utilizada por el dispositivo de imágenes para completar los detalles en los metadatos de la imagen.

Antes del uso del servicio de lista de trabajo de la modalidad DICOM, el operador del escáner debía ingresar manualmente todos los detalles relevantes. La entrada manual es más lenta e introduce el riesgo de nombres de pacientes mal escritos y otros errores de entrada de datos.

Modalidad paso del procedimiento realizado

Un servicio complementario a la modalidad lista de trabajo, esto permite que la modalidad envíe un informe sobre un examen realizado que incluye datos sobre las imágenes adquiridas, hora de inicio, hora de finalización y duración de un estudio, dosis entregada, etc. Ayuda a dar al departamento de radiología un manejo más preciso del uso de recursos (estación de adquisición). Este servicio, también conocido como MPPS, permite que una modalidad se coordine mejor con los servidores de almacenamiento de imágenes al proporcionar al servidor una lista de objetos para enviar antes o durante el envío de dichos objetos.

Imprimir

El servicio de impresión DICOM se utiliza para enviar imágenes a una impresora DICOM, normalmente para imprimir una "radiografía" película. Hay una calibración estándar (definida en DICOM Parte 14) para ayudar a garantizar la coherencia entre varios dispositivos de visualización, incluida la copia impresa.

Medios sin conexión (archivos)

El formato de los archivos multimedia sin conexión se especifica en la Parte 10 del estándar DICOM. Dichos archivos a veces se denominan "archivos de la Parte 10".

DICOM restringe los nombres de archivo en medios DICOM a 8 caracteres (algunos sistemas usan incorrectamente 8.3, pero esto no se ajusta al estándar). No se debe extraer información de estos nombres (PS3.10 Sección 6.2.3.2). Esta es una fuente común de problemas con los medios creados por desarrolladores que no leyeron las especificaciones detenidamente. Este es un requisito histórico para mantener la compatibilidad con los sistemas existentes más antiguos. También exige la presencia de un directorio de medios, el archivo DICOMDIR, que proporciona información de índice y resumen para todos los archivos DICOM en los medios. La información de DICOMDIR proporciona mucha más información sobre cada archivo que cualquier nombre de archivo, por lo que hay menos necesidad de nombres de archivo significativos.

Los archivos DICOM suelen tener una extensión de archivo.dcm si no forman parte de un medio DICOM (lo que requiere que no tengan extensión).

El tipo MIME para archivos DICOM está definido por RFC 3240 como application/dicom.

El tipo de identificador de tipo uniforme para archivos DICOM es org.nema.dicom.

También hay una prueba de intercambio de medios en curso y un "connectathon" proceso para el funcionamiento de medios y redes de CD organizado por la organización IHE.

Áreas de aplicación

La aplicación principal del estándar DICOM es capturar, almacenar y distribuir imágenes médicas. El estándar también proporciona servicios relacionados con la imagen, como la gestión de listas de trabajo de procedimientos de imagen, la impresión de imágenes en películas o medios digitales como DVD, el estado del procedimiento de informes como la finalización de una adquisición de imágenes, la confirmación del archivo exitoso de imágenes, el cifrado de conjuntos de datos, la eliminación de la información de identificación del paciente de los conjuntos de datos., organizar diseños de imágenes para su revisión, guardar manipulaciones y anotaciones de imágenes, calibrar pantallas de imágenes, codificar ECG, codificar resultados de CAD, codificar datos de medición estructurados y almacenar protocolos de adquisición.

Tipos de equipos

Las definiciones de objetos de información DICOM codifican los datos producidos por una amplia variedad de tipos de dispositivos de imágenes, incluidos CT (tomografía computarizada), MRI (imágenes por resonancia magnética), ultrasonido, rayos X, fluoroscopia, angiografía, mamografía, tomosíntesis de mama, PET (tomografía por emisión de positrones), SPECT (tomografía computarizada por emisión de fotón único), endoscopia, microscopía e imágenes de portaobjetos completos, OCT (tomografía de coherencia óptica).

DICOM también se implementa mediante dispositivos asociados con imágenes o flujo de trabajo de imágenes, incluidos PACS (sistemas de archivo y comunicación de imágenes), visores de imágenes y estaciones de visualización, CAD (sistemas de detección/diagnóstico asistidos por computadora), sistemas de visualización 3D, aplicaciones de análisis clínico, impresoras de imágenes, escáneres de película, grabadores de medios (que exportan archivos DICOM a CD, DVD, etc.), importadores de medios (que importan archivos DICOM de CD, DVD, USB, etc.), RIS (sistemas de información de radiología), VNA (archivos independientes del proveedor), sistemas EMR (registro médico electrónico) y sistemas de informes de radiología

Campos de la medicina

Muchos campos de la medicina tienen un grupo de trabajo dedicado dentro de DICOM, y DICOM es aplicable a cualquier campo de la medicina en el que prevalezcan las imágenes, incluidos: radiología, cardiología, oncología, medicina nuclear, radioterapia, neurología, ortopedia, obstetricia, ginecología, oftalmología, odontología, cirugía maxilofacial, dermatología, patología, ensayos clínicos, medicina veterinaria y fotografía médico-clínica

Números de puerto sobre IP

DICOM ha reservado los siguientes números de puerto TCP y UDP por parte de la Autoridad de Números Asignados de Internet (IANA): 104 puerto conocido para DICOM sobre el Protocolo de control de transmisión (TCP) o el Protocolo de datagramas de usuario (UDP). Dado que 104 está en el subconjunto reservado, muchos sistemas operativos requieren privilegios especiales para usarlo; 2761 puerto registrado para DICOM usando Integrated Secure Communication Layer (ISCL) sobre TCP o UDP; 2762 puerto registrado para DICOM usando Transport Layer Security (TLS) sobre TCP o UDP; Puerto registrado 11112 para DICOM mediante comunicación abierta estándar a través de TCP o UDP. El estándar recomienda pero no requiere el uso de estos números de puerto.

Desventajas

Según un documento presentado en un simposio internacional en 2008, el estándar DICOM tiene problemas relacionados con la entrada de datos. "Una gran desventaja del estándar DICOM es la posibilidad de ingresar probablemente demasiados campos opcionales. Esta desventaja se muestra principalmente en la inconsistencia de llenar todos los campos con los datos. Algunos objetos de imagen a menudo están incompletos porque algunos campos se dejan en blanco y otros se llenan con datos incorrectos."

Otra desventaja es que el formato del archivo admite código ejecutable y puede contener malware.

Estándares relacionados y SDO

DVTk es un proyecto de código abierto para probar, validar y diagnosticar escenarios y protocolos de comunicación en entornos médicos. Soporta perfiles de integración DICOM, HL7 e IHE.

Health Level 7 es una organización sin fines de lucro involucrada en el desarrollo de estándares internacionales de interoperabilidad informática para el cuidado de la salud. HL7 y DICOM administran un grupo de trabajo conjunto para armonizar áreas donde los dos estándares se superponen y abordar la integración de imágenes en el registro médico electrónico.

Integrating the Healthcare Enterprise (IHE) es una organización sin fines de lucro patrocinada por la industria que perfila el uso de estándares para abordar casos de uso de atención médica específicos. DICOM se incorpora en una variedad de perfiles IHE relacionados con la imagen.

La nomenclatura sistemática de medicina (SNOMED) es una colección sistemática y procesable por computadora de términos médicos, en medicina humana y veterinaria, para proporcionar códigos, términos, sinónimos y definiciones que cubren anatomía, enfermedades, hallazgos, procedimientos, microorganismos, sustancias, etc. Los datos DICOM utilizan SNOMED para codificar conceptos relevantes.

XnView admite .dic / .dicom para el tipo MIME application/dicom

Estándares utilizados por DICOM

Los estándares y protocolos más conocidos utilizados por DICOM son:

• DICOM Hace uso del modelo de red OSI. Utiliza los 2 protocolos de red en los que se basa Internet y que permiten la transferencia de datos, TCP / IP, y el protocolo de transferencia de hipertexto HTTP. Además DICOM tiene su propio tipo de contenido MIME.
• DICOM utiliza otros protocolos como DHCP, SAML...
• DICOM utiliza un sistema de codificación llamado TC SNOMED que se basa en términos médicos y clínicos.
• DICOM utiliza un alfabeto externo conocido como LOINC.
• En el caso de las imágenes de mama, el uso está hecho de otros tipos de archivos estructurados conocidos como BI-RADS.

Estándares que usan DICOM

El estándar DICOM se utiliza en una gran variedad de recursos (IHE, HL7... a) que están relacionados con imágenes.

Los estándares ISO12052: 2017 y CEN 12052 hacen referencia al estándar DICOM.