kapitel1 einführung, datenformat, datentypen · • „adams^john robert quincy^^rev.^b.a.m.div....
TRANSCRIPT
DICOM
Kapitel 1
Einführung, Datenformat, Datentypen
DICOM Netzwerk
Tele-radiologie
Kernspin CT Ultraschall RIS
PACS Befundungs-Arbeitsplatz
DVD, CD Drucker
DICOM Welt
HL7 Netzwerk
AbrechnungPDMSLISKIS
HL7 Welt
Kernspin CT Ultraschall RIS
2
Was ist DICOM?
• DICOM
– steht für Digital Imaging and COmmunication in Medicine
– spezifiziert viele Dienste und Formate (zum – 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 Produkt3
Historie des DICOM Standards
1988: 2. Version des ACR/NEMA Standards
1985: 1. Version des ACR/NEMA Standards
1982: Gründung einer Arbeitsgruppe des
American College of Radiology (ACR) und der
National Electrical Manufacturers Association (NEMA)
1970er Jahre: Digitale Bildgebung entsteht (v.a. CT)
4
Tipps- Digitale Version unter http://medical.nema.org verfügbar
- Kurzreferenz für z.B. Part 16 in DICOM 2008: PS 3.16 – 2008
1970 1980 1990 2000 2010
1992: 3. Version als DICOM 3.0
Regelmäßig weitere Revisionen
mit Jahreszahl, z.B. „DICOM 2008“
Part 14Grayscale
Standard Display Function
Part 16Content Mapping
Resource
Part 5Data Structure and Semantics
Part 6Data Dictionary
Part 3Information
Object Definitions
Part 4Service Class Specification
Part 10Media Application
Profile
Implementation Model
SOP Classes, Roles
and Transfer Syntax
DICOM ConformanceStatement Document
(Part 2)
Part 7Message Exchange
Part 1Introduction
and Overview
Part 9Obsolete
Part 13Obsolete
Part 16Content Mapping
Resource
5
Part 12Media Formats &
Physical Media for Data Interchange
Part 11Media Storage & File Format for
Data Interchange
Part 15Security Profiles
Physical Media
Security Measures
Part 8Network
Communication sSupport
Communication Stack
Exchange Resource
Part 17Explanatory Information
Part 18Web Access to
DICOM Persistent Objects
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
6
STATISCHE SICHT (TEIL 1)
Part 5, Part 6
DICOM Filesets («Dateien»)
7
Digitale Bilddaten auf CD
• Spezifikation
– DICOMDIR
– Keine Dateiendung
– File-Sets
Übung
9
Binärdaten
DatentypTag
10
WertLänge
DEZ HEX001 001002 002...009 009010 00A011 00B012 00C013 00D014 00E015 00F016 010017 011018 012
Datenstruktur
Data Element(Attribut)
Data Element(Attribut)
…Data Element
(Attribut)
Data Set
11
LängeTag
(Attribut) (Attribut)…
(Attribut)
Daten-typ
Wert
Data Element (Attribut)
http://www.dclunie.com/pixelmed/software/webstart/DicomImageViewer.jnlp
Part 14Grayscale
Standard Display Function
Part 16Content Mapping
Resource
Part 5Data Structure and Semantics
Part 6Data Dictionary
Part 3Information
Object Definitions
Part 4Service Class Specification
Part 10Media Application
Profile
Implementation Model
SOP Classes, Roles
and Transfer Syntax
DICOM ConformanceStatement Document
(Part 2)
Part 7Message Exchange
Part 1Introduction
and Overview
Part 9Obsolete
Part 13Obsolete
Part 16Content Mapping
Resource
13
Part 12Media Formats &
Physical Media for Data Interchange
Part 11Media Storage & File Format for
Data Interchange
Part 15Security Profiles
Physical Media
Security Measures
Part 8Network
Communication sSupport
Communication Stack
Exchange Resource
Part 17Explanatory Information
Part 18Web Access to
DICOM Persistent Objects
Part 6: Data DictionaryValue Representation VR
(Datentyp)
Value Multiplicity
(Kardinalität)
Long String
14
Code String
Part 14Grayscale
Standard Display Function
Part 16Content Mapping
Resource
Part 5Data Structure and Semantics
Part 6Data Dictionary
Part 3Information
Object Definitions
Part 4Service Class Specification
Part 10Media Application
Profile
Implementation Model
SOP Classes, Roles
and Transfer Syntax
DICOM ConformanceStatement Document
(Part 2)
Part 7Message Exchange
Part 1Introduction
and Overview
Part 9Obsolete
Part 13Obsolete
Part 16Content Mapping
Resource
15
Part 12Media Formats &
Physical Media for Data Interchange
Part 11Media Storage & File Format for
Data Interchange
Part 15Security Profiles
Physical Media
Security Measures
Part 8Network
Communication sSupport
Communication Stack
Exchange Resource
Part 17Explanatory Information
Part 18Web Access to
DICOM Persistent Objects
Part 5: Datentypen
16
Datentyp PN (Person Name)
17
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;– [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]
18
Datentyp Sequence SQ
19
Sequence: Beispiel
20
Datenstruktur bei Sequences
Data Element(Attribut)
Data Element(Attribut)
…Data Element
(Attribut)
Data Element (Attribut)
Data Set
21
LängeTagDaten-
typWert
Data Element (Attribut)
LängeTagDaten-
typWert
Data Element (Attribut)
LängeTagDaten-
typWert
Data Element (Attribut)
…
Value MultiplictyValue Representation VR
(Datentyp)
Value Multiplicity
(Kardinalität)
22
Multiplicity
23
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.
LängeTagDaten-
typWert
Datenelement
IODS ("BILDER", ENCPDF, SR), TRANSFERSYNTAX,
Verzeichnisstruktur
25
Part 14Grayscale
Standard Display Function
Part 16Content Mapping
Resource
Part 5Data Structure and Semantics
Part 6Data Dictionary
Part 3Information
Object Definitions
Part 4Service Class Specification
Part 10Media Application
Profile
Implementation Model
SOP Classes, Roles
and Transfer Syntax
DICOM ConformanceStatement Document
(Part 2)
Part 7Message Exchange
Part 1Introduction
and Overview
Part 9Obsolete
Part 13Obsolete
Part 16Content Mapping
Resource
26
Part 12Media Formats &
Physical Media for Data Interchange
Part 11Media Storage & File Format for
Data Interchange
Part 15Security Profiles
Physical Media
Security Measures
Part 8Network
Communication sSupport
Communication Stack
Exchange Resource
Part 17Explanatory Information
Part 18Web Access to
DICOM Persistent Objects
Part 3: Modell der realen Welt
27Quelle: PS3.3 Seite 54
Patient-Studie-Serie
Patient
Studie
Weitere Studien
Neue Serie bei• neuer Modalität• neuer Position
28
SerieSerie Serie
BildBild
Bild (IOD)
BildBildBild
Bild (IOD)
Bild (IOD)
• neuer Position (Kopf, Abdomen, …)
• Geänderten Aufnahme-parametern (Kontrastmittel, T1/T2-Gewichtung, …)
Ihre Bilder
29Achtung: Die Verzeichnisstruktur muss nicht der Hierarchie Patient-Studie-Serie entsprechen
DICOMDIR
30
IOD CT Bild
M: Mandatory
C: Conditional
• 1: Mandatory - Always Present with a Value• 2: Mandatory - But allowed to be Empty• 1C, 2C: Conditional - Type 1 and 2
31
C: Conditional
U: User Option
• 1C, 2C: Conditional - Type 1 and 2• 3: Optional - also allowed to be Empty
Pixel
32
Bild: IOD (Information Object Definition)
SOP Studie Serie Equipment BilddatenPatient
IODs und IEs
PatientNameIDGeburtstagGeschlecht
SOPClass IDInstance- ID
StudieIDDatumZeitArzt
Serie IDNummerModalität
EquipmentHerstellerInstitution
Bilddaten
System spezParameterPosition
AllgemeinBildnummer
Bildpixel#BitsPixeldaten
VOIBildnummer
Module
IE Information Entities
33
BildnummerBildtyp
Bildnummer…
MerkeEine IOD besteht aus Information Entities (Patient, Studie, ..)Eine IE besteht aus einem oder mehreren ModulenEin Modul besteht aus mehreren Attributen
Übung
34
Vom Bild zum Befund
Be-fund
35
Untersuchender Arzt
Patient
Radiologe
?
Patient
Quelle: Dr. Rainer Röhrig, Uniklinik Gießen
Encapsulated PDF IOD
36Auszug aus Part 3, Anhang 45
Werkzeugunterstützung
37
TippMit dem Tool-Set dcm4che (Pdf2Dcm.bat) können Sie selbst
encapsulated PDF-Dateien erstellen.
Structured Report IOD
38Part 3, Anhang 35
Beispiel für ein Structured Report
39
Beispiel für Structured Report
40
SPEZIALTHEMEN
Zeichenkodierung
Transfersyntax
41
Zeichensätze
42
Beispiel PN
43
Transfersyntax
LängeTag
Data Element(Attribut)
Data Element(Attribut)
…Data Element
(Attribut)
Daten-typ
Wert
Data Set
44
typ
Explizit: Datentyp ist mit angegebenImplizit: Datentyp ist nicht mit angegeben
Transfersyntax II
Big endian
45
Little endian
42
Transfersyntax III
Big Endian Little Endian
ExplizitIn Verwendung,heute üblich
In VerwendungExplizitheute üblich
In Verwendung
ImplizitNicht in Verwendung
In Verwendung
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Eine erste Zusammenfassung
• Hierarchie der Objekte
– Patient
– Studie
– Serie
• Attribut
– Tag
– Datentyp
– Länge
– Bild � IOD Information Object Definition
– IE Information Entity
– Modul
– Attribut
– Wert
• Spezifikation
– Part 3: Aufbau IODs
– Part 5: Kodierung, Datentypen
– Part 6: Data dictionary
47
DYNAMISCHE SICHT
Austausch und Verarbeitung von Daten
48
Quelle: Dr. Rainer Röhrig, Uniklinik GießenQuelle: Dr. Rainer Röhrig, Uniklinik GießenQuelle: Dr. Rainer Röhrig, Uniklinik Gießen
Austausch von IOs
Bisher: Statische Sicht
• Medien, Datenträger
• (Bild-)Daten
• Definition von Formaten
Jetzt: Dynamische Sicht
• Verarbeiten der Information
– Speichern
– Suchen, …• Definition von Formaten
• Struktur
• Information
– Suchen, …
• Austausch der Information
• Kommunikation
50
Mögliche Fragen (und Antworten)
Kann mein CT seine Bilder anmeine Workstation schicken?
Kann sich die
Wir unterstützen die CT ImageStorage SOP Class als SCU
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Kann sich die Modalität mit meinem RIS verbinden?
Garantiert DICOM
Plug and Play?
Wir sind DICOM-konform!
Wir unterstützen die DICOM Worklist
SOP? SCU?
Worklist?
DICOM Vokabeln
Bekannt
• Information Object Definition (IOD)
• Transfer Syntax
Neu
• Service Class User (SCU)
• Service Class Provider (SCP)
• Service Object Pair (SOP)• Information Entity (IE)
• DICOM Conformance Statement
• Service Object Pair (SOP)
• DIMSE Service
• Unique Identifier (UID)
• Application Entity Title (AET)
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Ich möchte ein CT-Bild speichern
Ich möchte die MRT-Bilder von Patient Maier
haben
Deutsch ���� DICOM
Ich möchte ein CT-Bild speichern
Ich möchte die MRT-Bilder von Patient Maier
haben
Ich möchte einen Structured Report
haben
Ich möchte ein Röntgen-Bild verschieben
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Ich möchte einen Structured Report
haben
Ich möchte ein Röntgen-Bildverschieben
Information ObjectDienst (DIMSE)
DICOM Befehle: DIMSE
• DICOM Message Service Element (DIMSE)
• Services
– DIMSE-C Services:C-STORE, C-ECHO, C-FIND, C-GET, C-MOVEC-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
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SCP, SCU und SOP
C-Store
Service Class User (SCU)CT Image Storage SOP Class
Service Class Provider (SCP)CT Image Storage SOP Class
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Information Object + DICOM Service (Befehl)CT IOD + C-STORE
Service Object Pair (SOP)
Storage SCU
Storage
SCP
Application Entity Title (AET)
C-Store
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DICOM Application(z.B. CT)
DICOM Application(z.B. PACS)
Quelle: SIEMENS, DCS für Somatom syngo CT
Beispiel 2 für SOPs: Query / Retrieve
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Sprachkurs DICOM
DICOM Deutsch
Wir unterstützen die CT Image Storage SOP Class als SCU
Das Produkt sendet DICOM Bilder, um sie speichern zu lassen
Wir unterstützen die CT Image Storage SOP Class als SCP
Das Produkt empfängt DICOM CT Bilder und speichert sie
Wir unterstützen die Modality WorklistWir unterstützen die Modality WorklistManagement als ein SCU
58
Part 14Grayscale
Standard Display Function
Part 16Content Mapping
Resource
Part 5Data Structure and Semantics
Part 6Data Dictionary
Part 3Information
Object Definitions
Part 4Service Class Specification
Part 10Media Application
Profile
Implementation Model
SOP Classes, Roles
and Transfer Syntax
DICOM ConformanceStatement Document
(Part 2)
Part 7Message Exchange
Part 1Introduction
and Overview
Part 9Obsolete
Part 13Obsolete
Part 16Content Mapping
Resource
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Part 12Media Formats &
Physical Media for Data Interchange
Part 11Media Storage & File Format for
Data Interchange
Part 15Security Profiles
Physical Media
Security Measures
Part 8Network
Communication sSupport
Communication Stack
Exchange Resource
Part 17Explanatory Information
Part 18Web Access to
DICOM Persistent Objects
NETZWERK
Verhandlung, OSI
60
Demo: Netzwerkkommunikation
61
Netzverbindung
62Aus Part 8
Verbindung
63Aus Part 7
Verhandlung
64Aus Part 7
Übung 2: Query/Retrieve
• Bilden Sie Paare (PCs)
• Wählen Sie je eine Rollen als SCU oder SCP
• Suchen Sie Bilder mit JDICOM
– SCU: QueryRetrieveSCU– SCU: QueryRetrieveSCU
– SCP: ImageServer
65
Zum Experimentieren:Erhöhen Sie den Verbose-Level in der KonfigurationÜbungsblatt: ./Unterlagen/Übungen/QueryRetrieve.pdf
DYNAMISCHE SICHT
Austausch und Verarbeitung von Daten
66
Beispiel 3 für SOPs: Worklists
Service Class User (SCU)CT
Service Class Provider (SCP)RIS
67
C-Find
Gib mir meine Aufgabenliste (Worklist)
Worklist Query
68
Beispiel 4 für SOPs:Performed Procedure Step PPS
69Aus Part 4
Szenarien
Modalität RIS
Worklist
Ergebnisse
Workstation ArchivDrucker
speichernspeicherndrucken
druckenspeichern
abfragen
empfangen