O DICOM é o padrão internacionalmente aceito usado para armazenar, trocar e transmitir dados de imagens médicas: ao concordar e unificar um padrão comum, é possível um ambiente de “fornecedor misto”. Seus recursos incluem armazenamento, recuperação e exibição de imagens (hoje em monitores, nos anos anteriores via impressão).
História e Desenvolvimento
No início dos anos 80, à medida que cada fabricante utilizava codificação proprietária de imagens, tornou-se evidente que era difícil visualizar ou armazenar imagens médicas fora dos limites da modalidade de aquisição original e, de fato, como resultado disso, alguns hospitais foram forçados a compra de todos os equipamentos de um único fabricante. Reconhecendo a necessidade de uma maior coordenação entre os diferentes fornecedores e sistemas na área em desenvolvimento de informática de imagem, os grupos começaram a debater as possíveis soluções. Em 1985, a especificação inicial do DICOM foi publicada pela primeira vez em conjunto pela National Electrical Manufacturers Association (NEMA) e pelo American College of Radiology (ACR), com o objetivo de permitir a interoperabilidade. Hoje, várias décadas depois, a terceira versão do DICOM permanece em uso e agora é apoiada por um padrão da International Standard Organization (ISO 12052: 2006).
A visualização do padrão DICOM mais recente é gratuita e facilmente acessível na Internet, através do site da NEMA. A versão atual do DICOM em uso a partir de 1993 continua sendo o DICOM v3, que ainda está sendo desenvolvido, recebendo atualizações regulares, mas mantendo o mesmo número de versão. Isso ocorre porque todas as atualizações atuais são compatíveis com versões anteriores e anteriores na versão, permitindo uma ampla compatibilidade entre equipamentos antigos e novos, mesmo quando as tecnologias recentes não haviam sido previstas originalmente, como placas de imagem DDR conectadas por Bluetooth. Uma conseqüência dessa interoperabilidade é que um número estimado de trilhões (mil bilhões) de imagens médicas pode ser visualizado e transferido com o DICOM hoje, ao contrário de outros formatos, que atingiram o pico e diminuíram no mesmo período (você poderia abrir um Microsoft anteriormente comum) Documento Works ou Word Perfect a partir de um disquete do seu hospital agora?). Equipamentos mais antigos, como scanners NM antigos, também podem coexistir em uma rede com pacotes avançados de reconstrução de volume ou análise de imagem. Para reduzir a confusão, o padrão DICOM é definido como a soma de todas as peças aprovadas, suplementos e propostas de mudança acordadas – não há revisões distintas (v.3.17 etc.) e as mudanças são lançadas periodicamente em uma nova edição. No campo, os profissionais do PACS tendem a se referir às revisões do DICOM por ano de revisão, como o DICOM v3 2017, embora isso não seja incentivado pelo NEMA.
A função do DICOM
O próprio DICOM (como padrão) contém várias partes, com 18 (20 no total, com duas aposentadas) a partir de 2017. O DICOM documenta e define uma maneira padrão de os dados serem formatados, comunicados e apresentados pelos sistemas de imagens médicas durante o criação, gerenciamento e troca dessas imagens. Ao criar um padrão comum, isso permite que as imagens adquiridas no dispositivo de um fabricante sejam visualizadas em outro dispositivo compatível muito mais amplamente, e é a base de como somos capazes de ‘misturar e combinar’ diferentes peças de equipamento em nossos departamentos.
O padrão geral define:
Set Um conjunto de protocolos (regras) para uso dos fabricantes.
Syn A sintaxe (arranjo) e a semântica (significado) de comandos e modelos de dados (relacionamentos).
◾ Orientação sobre formatação padronizada de dados.
Methods Métodos de comunicação.
As várias partes do padrão lidam com cada parte do processo de manipulação de imagens. A funcionalidade principal é explicada abaixo e, para detalhes técnicos atualizados e completos, os documentos NEMA necessários devem ser consultados on-line. Como seu alcance é intencionalmente bastante amplo, o padrão DICOM abrange todos os equipamentos de imagens médicas (incluindo PACS, RIS, MPI, estações de trabalho e estações de aquisição de imagens).
Uma conseqüência interessante da necessidade de ser compatível com versões anteriores é que partes do padrão DICOM ainda incluem a exigência de modalidades compatíveis com o que hoje consideramos tecnologias antiquadas, como os antecessores de redes padrão (que ainda estavam disponíveis em década de 1990), ou mesmo impressoras de filme.
Termos comuns do DICOM
Os termos comumente usados para o DICOM são mostrados na Tabela 8.1.
Modalidade
Na terminologia correta, uma modalidade é um tipo discreto de especialidade de imagem, como CT, MR, CR e US; no entanto, no uso popular, é usado (incorretamente) para se referir a uma única estação de aquisição.
AETs
Um termo comum no PACS Office, AETs são os ‘nomes’ de serviços ou aplicativos que se comunicam na rede, normalmente usados para identificar peças individuais de equipamentos de aquisição de imagens. Semelhante a um endereço de caixa de correio, eles devem ser localmente exclusivos na mesma rede, com um comprimento máximo de 16 caracteres. É uma boa prática no Reino Unido garantir que os AETs usados em cada hospital sejam prefixados com o código ODS do site. Isso ajuda no compartilhamento de imagens (como as listas de trabalho do PACS podem ser rapidamente construídas para incluir um nome de estação ou AET ou excluir AETs ‘estrangeiros’ conforme desejado) e para a prova de futuro, à medida que os hospitais se tornam cada vez mais unidos.
| Termo DICOM | Simplificação |
| Entidade de aplicação | Pessoa |
| Associação | Conversação |
| Classe SOP | Tópico da conversa |
| Instância SOP | Informações |
| Sintaxe de transferência | Língua |
| Serviço | Forma de conversa (palestra, pergunta e resposta, folha de referência, etc.) |
| Mídia off-line | Livro impresso |
| AET | Nome da pessoa |
AET, título da entidade do aplicativo; DICOM, imagem digital e comunicações em medicina;
SOP, par de objeto de serviço.
Listas de trabalho da modalidade
Um serviço DICOM que fornece um feed agrupado de dados demográficos e de exames para o equipamento de aquisição de imagens. Normalmente, isso é filtrado por uma consulta seletiva para exibir apenas os exames relevantes para uma determinada sala de exame e, em seguida, classificado por data / hora do comparecimento, para facilitar a referência e a seleção pelos operadores desse equipamento.
Consulta / Recuperação
O serviço de consulta / recuperação (P / R) fornece um método para pesquisar (consultar) atributos específicos – normalmente um nome de paciente, ID do paciente ou data de nascimento, etc., e depois baixar (recuperar) os dados e imagens correspondentes do exame . As estações de trabalho fazem grande uso disso ao trazer imagens para exibição nos terminais de relatório. O Image Exchange Portal nacional utiliza Q / R para procurar pacientes correspondentes quando dados demográficos são inseridos nas seções de transferência ou solicitação do sistema.
Associação
Uma conexão ou conversa entre dois programas é conhecida como associação. As associações geralmente têm vida curta, em vez de serem mantidas constantemente por longos períodos, devido a cada programa ter um número máximo de associações que podem ocorrer a qualquer momento.
O padrão DICOM usa o protocolo de comunicação TCP / IP (protocolo de controle de transmissão / protocolo de internet) para se comunicar entre sistemas em uma rede, com a porta 104 sendo atribuída com mais frequência.
Classe SOP
A classe SOP (Service-Object Pair) é efetivamente equivalente ao ‘tópico’ de uma conversa e é enquadrada no contexto com o ator (‘coisa’ que está executando a ação) mais a ação necessária.
SCU / SCP
O usuário da classe de serviço (SCU) e o provedor de classe de serviço (SCP) são simplesmente as duas ‘extremidades’ de uma única conexão ao mesmo tempo – a SCU é o fim do início do contato e o SCP o receptor ou respondedor, da mesma forma da mesma maneira que os seres humanos iniciam conversas bidirecionais em pares – uma pessoa faz uma pergunta, a outra escuta e responde.
Operações compostas e normalizadas
As operações compostas (começando com C-) são encontradas como parte de conjuntos mais amplos de instruções, enquanto as operações normalizadas (começando com N-) contêm informações suficientes para serem independentes como uma única instrução. No uso padrão, as operações compostas respondem por muitas das operações de arquivo DICOM observadas no front-end do PACS, pois são emitidas no contexto de outras instruções ao redor para formar um conjunto de ações necessário (é raro que uma estação de aquisição simplesmente diga, ‘aqui, tenha essa imagem’, sem contexto).
Operações básicas de movimentação de arquivos DICOM
◾ C-Store: envia dados para armazenamento. Como verificação de segurança, um serviço conhecido como compromisso de armazenamento (SCM) pode verificar se há espaço suficiente antes do início da operação e, no final, se os dados foram realmente armazenados antes que o programa de envio descarte os dados (isso evita um equivalente do problema comum encontrado nos sistemas operacionais padrão em que um arquivo é copiado por vários minutos antes que uma mensagem de falta de memória seja exibida.
C-Find: procure algo e retorne resultados.
C-Move: copia um objeto composto em uma nova associação a seguir (esse objeto composto geralmente é uma imagem DICOM, mas pode ser outros itens mais raros).
C-Get: também copia um objeto composto, mas sem iniciar uma nova associação para fazer isso.
C-Echo: semelhante a um ‘ping’, verifica a operação técnica de baixo nível do aplicativo de conexão e destino.
Outras operações, incluindo operações normalizadas, existem e estão listadas na respectiva parte padrão do DICOM.
O processo básico simplificado para estabelecer conexões no DICOM é que a SCU (entidade que deseja fazer algo) se comunique com o SCP (entidade que provavelmente pode fazer isso), negociando primeiramente um protocolo técnico (linguagem o mais rápido possível, mas linguagem compreensível) líder a uma associação (uma conversa) sendo criada. Por meio dessa associação, as solicitações são feitas e os dados são passados (usando as operações compostas acima, ou talvez as operações normalizadas, conforme necessário). A associação é então fechada.
Declarações de conformidade
As declarações de conformidade com DICOM são documentos importantes, mas extremamente demorados, emitidos para cada peça de equipamento, como um PACS, console CR, scanner CT, que detalham em profundidade a conformidade específica da máquina e a implementação do padrão DICOM.
Isso é necessário, pois, embora a versão geral do DICOM permaneça inalterada por anos na versão 3, funcionalidades e métodos adicionais foram adicionados. A leitura da declaração de conformidade de qualquer novo equipamento de imagem recebido é extremamente importante para determinar quaisquer problemas de compatibilidade ou fluxo de trabalho que possam surgir. Essa revisão deve ser realizada muito antes de uma decisão de compra ser tomada pelos responsáveis pelo gerenciamento do PACS em conjunto com o líder do departamento que deseja comprar ou adicionar novos equipamentos.
Etapa de procedimento realizado na modalidade
Um serviço DICOM útil, mas atualmente não amplamente adotado na comunidade de radiologia, a etapa de procedimento realizado na modalidade (MPPS) permite que o feedback seja enviado a partir da estação de aquisição de imagens, de modo que partes individuais dos exames de diagnóstico possam ser enviadas separadamente e o status destes atualizados, também separadamente. Por exemplo, uma atualização de “progresso” pode ser feita em exames com várias partes do corpo, com imagens anteriores sendo disponibilizadas para revisão mais rapidamente do que em todo o exame; ou informações de dose padronizada fornecidas. Isso fornece parcialmente funcionalidade semelhante às solicitações históricas de imagens de ‘filme úmido’ (clínicos que precisam ver radiografias quimicamente desenvolvidas assim que são removidas do processo de desenvolvimento).
Instâncias compostas
Significando ‘parte de mais de um’, de longe a instância composta mais comum é a imagem DICOM (examinada em mais detalhes em breve). Alguns outros são:
States Estados da apresentação: contêm um registro de ajustes ou manipulações feitos em uma imagem de diagnóstico, de modo que a imagem original não seja afetada e o estado da apresentação (alterações) possa ser alternado à vontade na totalidade.
Objects Objetos de radioterapia: semelhantes às imagens DICOM produzidas como saída para encontros de diagnóstico, mas sem dados de pixel (imagens), contendo doses de radioterapia e informações de planejamento, etc.
Reports Relatórios estruturados: uma ‘estrutura’ para emitir relatórios de maneira reproduzível (semelhante a cada relatório sendo de um modelo).
O arquivo DICOM
Formalmente conhecidos como ‘objetos de dados DICOM’, eles consistem em vários atributos (componentes), incluindo um preâmbulo (identificando o tipo de arquivo e os componentes), um bloco de dados (comumente conhecido como cabeçalhos DICOM, incluindo dados demográficos do paciente, informações técnicas). sobre a imagem, o estudo, seus parâmetros de aquisição e dispositivo de aquisição, juntamente com muitos outros atributos listados) e os próprios dados da imagem (um atributo único que contém os dados necessários para recriar os pixels ou voxels da imagem).
O cabeçalho DICOM
Cada imagem gerada pelo equipamento médico tem, armazenada nela, um pedaço de informação sobre os aspectos técnicos da imagem, o paciente e os métodos de transferência no início, seguidos pelos dados reais da imagem.
Um exemplo, usando um paciente fictício, é ilustrado na Fig. 8.1.
Essa tela pode parecer bastante complexa e assustadora no começo, mas é possível dissecar cada linha apenas lendo uma linha de cada vez.
Uma amostra de tag DICOM seria:
0008 0020 8 data_de_estudo | DA 1 | “20130415”
Neste exemplo, os dois blocos de caracteres hexadecimais (todos numéricos aqui) no início de cada linha são o número do grupo e do elemento – essas partes de referência do padrão e ajudam o equipamento a saber quais informações estão sendo apresentadas. O comprimento aconselha o tamanho máximo do valor. Em seguida, a Descrição ajuda na interpretação humana, fornecendo uma breve explicação da linha. A seguir, estão os valores de Representação de valor (VR) e Multiplicidade de valor (VM); o VR fornece o tipo de valor que o sistema deve encontrar (por exemplo, DT = Data e hora; UI = Identificador exclusivo; TM = hora) de uma lista contida no padrão DICOM. A VM indica quantos valores são fornecidos. Finalmente, o valor real é dado. As listas de todos os grupos públicos, elementos e possíveis opções de VR / VM são fornecidas nas estruturas de dados DICOM e no documento de codificação. Observe que as datas utilizadas no DICOM são armazenadas no formato internacional: AAAAMMDD para evitar a necessidade de conversão entre os respectivos formatos dos EUA e do Reino Unido.
UIDs
Vários identificadores exclusivos (UIDs) são gerados em cada modalidade e são incluídos nas imagens produzidas. Esses identificadores juntos servem para apresentar informações diferentes sobre os dispositivos geradores, o paciente, o encontro individual e os arquivos que compõem o estudo. Continuando, cada imagem de um estudo contém vários UIDs diferentes para vincular essa imagem única ao restante da série, ao exame e ao encontro geral do paciente (a hierarquia é: Paciente> Estudo> Série> Imagem). Os UIDs gerados como parte do processo devem ser globalmente exclusivos e existem vários registros de emissão, que buscam evitar duplicação atribuindo lotes a fabricantes e indivíduos ou sites, conforme necessário.
Todos os UIDs gerados para serviços DICOM começam com os dígitos principais 1.2.840.10008, […] permitindo seu fácil reconhecimento entre o tráfego de rede mais amplo. A Figura 8.2 identifica UIDs dentro de uma parte de um cabeçalho DICOM de amostra.
Figura 1- Cabeçalho Dicom
Figura 2 – UID no Cabeçalho Dicom
Tags públicas versus tags privadas
Tags públicas
Como mostrado na Fig. 8.3, os tags públicos são os ‘comuns’ que foram internacionalmente padronizados pelo comitê e provavelmente são encontrados em circunstâncias normais. Elas variam de comuns em todos os exames (nome do paciente, data de nascimento, endereço, número de acesso etc.), às encontradas apenas em determinados exames (por exemplo, tom, largura do escaneamento, espessura da fatia na TC). Tags públicas têm números de grupo pares (o primeiro bloco de números em cada linha, como [0008], [0010]).
Tags privadas
As tags privadas encontradas nos cabeçalhos das imagens médicas são diferenciadas das tags públicas, pois os números dos grupos são ímpares (Fig. 8.4).
As tags privadas contêm partes da informação da imagem que são exclusivas do equipamento através do qual a imagem foi adquirida ou são partes extras de dados fornecidas além do disponível nas tags públicas para permitir um uso mais especializado. Alguns usos de tags privadas podem criar uma forma de aprisionamento de fornecedores – um problema visto historicamente no CT – sem o conhecimento das tags privadas específicas e dos dados esperados contidos nelas, só será possível usar com eficiência uma estação de reconstrução da mesma marca (e talvez até a linha do modelo) como o scanner adquirente.
Figura 3 – Tags públicas
Figura 4 – Tags privadas
Interpretações fotométricas
Nem todas as imagens digitais são capturadas apenas em escala de cinza; mesmo quando as imagens estão em escala de cinza, há uma pergunta sobre qual ‘maneira alternativa’ a escala de cinza é aplicada em uma imagem específica. Por exemplo, em um intervalo de escala de cinza de 0 a 256, 0 é o valor de pixel mais branco, com 256 sendo preto puro (um gradiente de tons de cinza) ou vice-versa?
A definição da interpretação fotométrica é realizada com todas as imagens e permite que o software de exibição processe (exiba) imagens fielmente, conforme pretendido. Durante 2013, foram encontrados problemas com os valores incorretos da interpretação fotométrica, com as imagens herdadas dos equipamentos de CR sendo exibidas invertidas quando transmitidas pelos serviços de compartilhamento de dados até que um patch para o equipamento original fosse aplicado.
Os valores de interpretação fotométrica são geralmente: Monocromático 2 (o menor valor de pixel é exibido em preto), Monocromático 1 (o menor valor de pixel é exibido em branco) ou RGB (cores para exibição em monitores). Uma etiqueta DICOM de interpretação fotométrica é incluída em todas as imagens para garantir que as imagens sejam exibidas corretamente.
Exibindo imagens DICOM fora do PACS
Para visualizar imagens DICOM individuais fora do ambiente médico onde o visualizador PACS original não está disponível, um programa dedicado pode ser usado para abrir os arquivos (por exemplo, o Osirix para o ambiente Mac ou o DICOMworks para PCs baseados no Microsoft Windows).
Alguns sistemas operacionais também incluem suporte nativo (Windows 7, mas não 10), o que significa que abrir a imagem DICOM é tão simples quanto abrir uma foto JPEG padrão. Deve-se lembrar que os arquivos DICOM contêm os dados demográficos e os detalhes do episódio incorporados às informações do cabeçalho – a identificação completa de casos de ensino é muito importante para preservar a confidencialidade, principalmente ao trabalhar com imagens que contêm um grande número de tags particulares que podem conter informações ocultas. demografia duplicada não removida pelas técnicas de anonimização automatizadas.
Na prática diária, as imagens visualizadas fora do ambiente PACS são normalmente apresentadas no que é conhecido como ‘mídia offline’. Este termo, neste contexto, refere-se aos CDs e DVDs com os quais nos familiarizamos, contendo os arquivos DICOM, um aplicativo de visualização e possivelmente outros arquivos. Mídia offline, como CDs / DVDs, exportados do PACS precisam ter uma tabela de estrutura formada de acordo com o padrão DICOM, geralmente na forma de um arquivo DICOMDIR no diretório raiz (primeira pasta da mídia). O arquivo DICOMDIR é simplesmente um índice das imagens, contendo a estrutura hierárquica do exame (Paciente> Estudo> Série> Imagem) e definindo a relação entre cada uma das imagens no disco para que sejam exibidas corretamente. Sem esse arquivo, alguns PACS atuais podem não conseguir importar os estudos, pois a hierarquia pode não ser recuperável automaticamente sem intervenção manual.
Compartilhamento de documentos entre empresas para criação de imagens
Na radiologia, os padrões amplamente utilizados para armazenar e transferir dados de texto e imagem são HL7 e DICOM, respectivamente.
No entanto, existem tantos fornecedores e implementações diferentes de radiologia PACS e RIS (para não mencionar EPR, MPI, OCS, etc.) que a iniciativa IHE foi lançada por fornecedores e profissionais de saúde para melhorar o compartilhamento de dados de saúde entre sistemas que possuem a mesma função (mas talvez diferentes fornecedores, layouts ou diferenças estilísticas). A IHE criou um perfil de interoperabilidade (especificação detalhada) chamado XDS ou, especificamente para os departamentos de Radiologia, XDS-I. Esses perfis simplesmente recomendam métodos para as maneiras técnicas de compartilhamento por meio de interconexões entre diferentes sistemas e organizações de saúde, muitos dos quais usam diferentes fornecedores, embora para a mesma tarefa. O XDS permite a criação de uma lista centralizada de estudos em uma ampla área (e vários sistemas de radiologia), o que significa que está sendo encontrada como uma solução para o problema enfrentado por muitas instituições, por não saberem onde a última imagem do paciente foi externa (fora de seus próprios limites) )
No entanto, a partir de 2017, o XDS ainda não é amplamente utilizado em radiologia devido ao seu lançamento relativamente recente, mas está ganhando popularidade à medida que a próxima geração de PACS e Enterprise Archives estiver sendo instalada no final de 2010. O XDS complementa os padrões HL7 e DICOM, fornecendo a facilidade de registrar documentos centralmente contra um paciente, distribuir e fornecer acesso a eles sem necessariamente fazer cópias.
O próprio XDS foi projetado para vários aplicativos na área da saúde e, portanto, um ‘documento’ refere-se a uma imagem de diagnóstico (uma radiografia ou tomografia computadorizada etc.) nesse contexto. O perfil de interoperabilidade foi desenvolvido para reduzir a necessidade de duplicar ou copiar imagens em todo o país, reduzindo o risco para os pacientes em que incorretamente são utilizadas incorretamente cópias de imagens desatualizadas durante o tratamento.
Uma visão geral do XDS é mostrada na Figura abaixo
Figura 5 – XDS
Princípios do XDS-I
Registro do Paciente
O XDS permite que os usuários (o documento ‘consumidores’) procurem todos os documentos relevantes para um paciente específico, criando um índice (registro) dos documentos à medida que são adquiridos para cada paciente.
Fonte de identidade do paciente
Antes que um documento possa ser registrado em um paciente, o sistema precisa saber sobre ele. A fonte usual para a demografia dos pacientes nos hospitais do NHS, direta ou indiretamente, é o MPI, potencialmente via PAS ou RIS.
Repositório de Documentos
Simplesmente armazena os documentos (ou o ‘objeto KOS’ para imagens DICOM) registrados. Mais de um repositório de documentos pode existir.
Objeto KOS
Objetos KOS são itens com um índice de indicadores para estudos, séries e instâncias DICOM para um paciente. Eles apontam para onde as imagens são mantidas e contêm dados sobre tamanho, formato etc.
Origem do Documento
Pode ser qualquer sistema compatível que gere documentos ou imagens, como modalidades de aquisição.
Consumidor de documentos
Qualquer sistema compatível que possa consultar o registro, recuperar do repositório e exibir o documento ou imagens, como um visualizador proprietário de código aberto ou neutro do fornecedor ou tradicional. Uma configuração típica do XDS-I é ilustrada na Fig. 8.6.
Um registro e repositório central do XDS é hospedado em um datacenter independente do local. Os pacientes são listados no registro usando dados do MPI de cada instituição de saúde. Quando a presença de um paciente em um departamento de geração de imagens é feita no RIS, ela também é registrada no registro central e seus dados armazenados no repositório central. Após a imagem do paciente, o objeto KOS (ponteiros para imagens do estudo neste caso) é armazenado e indexado, seguido pelo documento do relatório posteriormente. Usando um logon baseado na Web, os usuários podem ter acesso rápido aos dados de radiologia em várias relações de confiança, eliminando o problema de precisar criar cópias não controladas e duplicar dados entre sites.
Figura 6 – Configuração típica XDS
