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

46

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

– Drucken

– 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

51

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)

52

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

drucken

haben

Ich möchte ein Röntgen-Bild verschieben

53

Ich möchte einen Structured Report

drucken

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

54

SCP, SCU und SOP

C-Store

Service Class User (SCU)CT Image Storage SOP Class

Service Class Provider (SCP)CT Image Storage SOP Class

55

Information Object + DICOM Service (Befehl)CT IOD + C-STORE

Service Object Pair (SOP)

Storage SCU

Storage

SCP

Application Entity Title (AET)

C-Store

56

DICOM Application(z.B. CT)

DICOM Application(z.B. PACS)

Quelle: SIEMENS, DCS für Somatom syngo CT

Beispiel 2 für SOPs: Query / Retrieve

57

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

59

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