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Apiscam DICOM 5/5/2011

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Seminario sobre DICOM dado en las I Jornadas Técnicas de APISCAM de Informática Sanitaria: "Integración en SSII sanitarios"
Salud Madrid

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Apiscam DICOM 5/5/2011

  1. 1. Introducción al estándar DICOM José Ramón Varela Pernas Director de Proyectos Bahía Software 5 de mayo de 2011
  2. 2. AgendaConceptos básicos• Fundamentos de la Imagen Digital• Sistemas de información en Diagnóstico por la Imagen y Flujo de trabajoDICOM• Origen y descripción• Formato y Servicios• Declaración de conformidad• Recursos
  3. 3. Imagen MédicaUna imagen se representa como una serie de valores quedescriben la intensidad de luz en un punto concreto que serárepresentado sobre una matriz de filas y columnas. 0 2 4 7 8 14 14 10 0 2 4 1 13 12 11 10 0 5 6 1 12 3 4 10 0 2 2 1 5 4 4 10 0 2 2 4 7 8 13 12 0 4 4 4 1 13 12 3 0 4 4 6 1 12 13 12 0 8 8 2 1 5 12 3 Cada elemento de la imagen es un pixel
  4. 4. Imagen MédicaResolución Espacial / Resolución de Contraste Esta es una imagen con una matriz de 256 x 256 puntos. Si la misma imagen la representamos con una matriz de 32 x 32 bits, la imagen pierde calidad.
  5. 5. Imagen MédicaResolución Espacial / Resolución de ContrasteEsta es la misma imagen de 256 x 256 pero pasando de 4096 niveles de gris asólo 4 posibles valores en los niveles para reflejar la intensidad de cada píxel.Se pierden los matices, es decir, información y por tanto, calidad de imagen
  6. 6. Imagen MédicaPixel: Es la unidad mínima que compone una imagen. Cada pixelcontiene información de ubicación y color. No posee un tamañodefinido (resolución de la imagen).Resolución: La resolución de una imagen está dada por lacantidad de pixeles concentrados por unidad de medida.Profundidad de color: Cantidad de colores que puede contenerun pixelModo del color: Asociado directamente a la profundidad de colorse encuentra el Modo de color, que es la manera en que sedescompone la imagen en colores básicos (RGB y CMYK).Formatos: Modos de almacenamiento de la imagen,determinados por las posibilidades de mostrar información decolor y la posibilidad de utilizar compresión para disminuir el pesodel archivo resultante.
  7. 7. Imagen MédicaLa primera imagen médica En 1895 por el físico alemán Wilhelm Roentgen mientras estudiaba los rayos catódicos en un tubo de descarga gaseosa de alto voltaje. Roentgen comprobó cómo los rayos habían atravesado su mano quedando la estructura de la misma recogida en una película que había bajo ella.
  8. 8. Imagen MédicaLa primera imagen médica digital: Godfrey N. Hounsfield’s consigue generar en Londres en 1972 -trabajando para la empresa discográfica EMI- la primera imagen de tomografía computerizada abriendo una nueva era ya que a partir de entonces existen imágenes médicas que sólo se obtienen a través de un computador
  9. 9. Imagen Médica TAC Imágenes/estudio: 80-1800 Tamaño: 512K/1,5GB RM Imágenes/estudio: 100 Tamaño : 128K/25MBCRImágenes/estudio: 2Tamaño : 10.240K/20MB Ecografía Imágenes/estudio: 12 Tamaño : 512K/6MB
  10. 10. Imagen MédicaLas imágenes digitales se puedentransmitir, almacenar, visualizar y procesarde una forma optimizada. Esto resulta mucho menos eficientedependiendo de un soporte físico para realizar todas ellassimultáneamente.La imagen digital también puede vincularse de formaautomática con la información del paciente, de la prueba y delinforme asociados a ella.
  11. 11. Imagen MédicaLas imágenes digitales se pueden(ventajas): Procesar para mejorar la calidad de adquisición, reduciendo el ratio de repeticiones Almacenarse de una forma ordenada Transmitirse a múltiples puntos de un hospital simultáneamente con la misma calidad Utilizarse en tareas de postprocesado para obtener mejoras en la visualización y en aplicaciones de ayuda al diagnóstico Integrarse en la historia clínica electrónica
  12. 12. Imagen Médica Ámbitos de Imagen Médica : Otorrinolarigología (ORL)– Radiodiagnóstico Medicina Interna– Radiología Intervencionista (RAD) Alergología (ALG)– Cardiología (ECC y Ecocardio) (CAR) Medicina Interna– Angiología y Cirugía Vascular (ACV) Neumología (NEU)– Ginecología (Ecografía) (GIN) Psiquiatría (PSQ)– Obstetricia (Ecografía) (OBS) ElectroCardiograma– Digestivo –Sec. Endoscopia- (DIG) (URG, UCI, ANR, MIR)– Anatomía Patológica (APA) Urología– Microbiología (MIC) Traumatología– Neurofisiología (NFL) Cirugía General, CMA)– Áreas Quirúrgicos (Imagen intra-quirófano) Dermatología (DER)– Oftalmología (OFT)
  13. 13. AgendaConceptos básicos• Fundamentos de la Imagen Digital• Sistemas de información en Diagnóstico por la Imagen y Flujo de trabajoDICOM• Origen y descripción• Formato y Servicios• Declaración de conformidad• Recursos
  14. 14. Sistemas de Información Modalidad: Este dispositivo es el equipamiento hardware / software que lleva a cabo la exploración al paciente y la captura de imágenes. PACS: (Picture Archiving and Communication System) Servidor de almacenamiento que almacena las imágenes radiológicas relativas a un periodo de tiempo determinado, que es determinado por la cantidad de memoria de la que dispone. HIS: Sistema de información del hospital, que almacena la información de los pacientes, citación, etc RIS: Sistema de Información de Radiología almacena la información específica del servicio.Páxina 14
  15. 15. Sistemas de Información Visualizador: Obtiene las imágenes del servidor de imágenes (PACS), las muestra y permite su manipulación. Se pueden dividir en visualizadores para diagnóstico, de gran resolución, habitualmente herramientas cliente, y visualizadores de consulta, de baja resolución, normalmente Web. Los visualizadores empleados con RaimServer son: DICOM Worklist: Servidor que hace de intermediario entre el RIS/HIS del hospital y las modalidades para ofrecer a las modalidades las pruebas a ser realizadas. Una modalidad hace una petición al DICOM Worklist, y este último, obtendrá del RIS/HIS del hospital la información de las agendas implicadas.Páxina 15
  16. 16. Sistemas de Información HCE HIS PACS RIS RIS y Vis. Diagnóstico Worklist RIS y Vis. Consulta HCE y Vis. Consulta Ecógrafo CR CT o MRPáxina 16
  17. 17. Flujo de trabajo Informe Informe Almacen de informes Admisión Informe Negatoscopio Información del Estación de Diagnostico paciente Imágenes Recuperadas PACS Petición Consulta Gestor/Archivo Estudio Petición Notificación de llegada de estudio de ImagenJustificación Validación Modalidad Imágenes Lista de Trabajo Almacenadas de Modalidad Modalidad adquisicion Programación finalizada Película RIS Adquisición Finalizada Imágenes ImpresasPáxina 17
  18. 18. AgendaConceptos básicos• Fundamentos de la Imagen Digital• Sistemas de información en Diagnóstico por la Imagen y Flujo de trabajoDICOM• Origen y descripción• Formato y Servicios• Declaración de conformidad• Recursos
  19. 19. Origen y descripción Archivo Archivo RIS imágenes informes Confirma prueba realizada Pide lista pacientes Genera informe Imprime imagenModalidad CT Impresora Estación de trabajo
  20. 20. Origen y descripciónDICOM: Digital Imaging Communications in MedicineEs el estándar en Comunicaciones de Imagen Digitalen Medicina, y describe detalladamente losmecanismos para intercambiar imágenes y lainformación relacionada con las mismas entredispositivos diferentes.
  21. 21. Origen y descripciónEn 1983, el Colegio Estadounidense de Radiología (ACR) yla Asociación Nacional de Fabricantes eléctricos (NEMA)formó un Comité para la Estandarización del TratamientoDigital de Imágenes y Comunicaciones en medicina ACR-NEMAEl comité ACR-NEMA publica su primer estándar en 1985ACR-NEMA 300-1985.En 1988, se mejoró y surgió la version 2.0
  22. 22. Origen y descripciónDICOM fue publicado por primera vez en 1993. Sedenomina DICOM 3.0 y desde ese año, cada tres meses sepublican versiones actualizadas del mismo.Más de 10 años para el éxito.Actualmente existe un procentaje elevadísimo de equiposcompatibles DICOM.No sólo para radiología: cardiólogos, patólogos,odontólogos, oftalmólogos…
  23. 23. Origen y descripción http://medical.nema.org
  24. 24. Origen y descripción PS-2 Conformance PS-7 Mesage Exchange PS-8 Network PS-16 Content Mapping Resource Communication Support for PS-4 Service Class Message Exchange PS-14 Grayscale Standard Specifications PS-12 Media Formats and Application Profiles PS-1 Introduction and Physical Media for Media PS-11 Media Storage Display Function PS-3 Information Object Definition Interchange Overview PS-10 Media Storage and PS-6 Data Dictionary File Format for media PS-5 Data Structures and Interchange Encoding PS-15 Security and System PS-7 PS-10 PS-15 Management Profiles Part-17 Explanatory PS-8 PS-12 Information Part-18 Web Access to Comunicaciones Intercambio a través de DICOM Persistent ObjectsGeneral por red y punto a Visualización punto medios de almacenamiento (WADO)
  25. 25. AgendaConceptos básicos• Fundamentos de la Imagen Digital• Sistemas de información en Diagnóstico por la Imagen y Flujo de trabajoDICOM• Origen y descripción• Formato y Servicios• Declaración de conformidad• Recursos
  26. 26. FormatoEl formato especifica unformato de fichero 2015069que contiene: RODRIGUEZ RODRIGUEZ^LUCIA– Una cabecera con TORAX, P-A HGAL00023458101 información del paciente, de la prueba, del modo de captura, de la modalidad de imagen, etc.– Un cuerpo del fichero constituida por la matriz de datos que es la imagen.
  27. 27. FormatoLos Atributos (información)se envía en etiquetas (tags)Los tags se agrupan enMódulos por su significadoMódulos de informaciónrelacionados formanEntidades de Información
  28. 28. CompresiónCon pérdidas (lossy).- Se trata de un mecanismo decompactación de la información de las imágenes digitales enque se consiguen unos elevados ratios de compresión.Aunque conllevan una pérdida en la información y por tantoen la calidad de la imagen. A mayor cantidad desechadamayor compresión, menor espacio, pero también menorcalidad.Sin Pérdidas (lossless).- En los formatos de compresión conpérdidas se aplican algoritmos que permiten decidir cual esla información menos relevante para el ojo humano y ladesechan. Consiguen una ratio típica de 3/1.
  29. 29. CompresiónDICOM establece varios formatos parala codificación de los pixels de laimagen:– Pixels “Crudos” o Raw Data. Cada pixel está definido por uno o dos bytes, según la profundidad del pixel.– Comprimido utilizando JPEG Lossless– Comprimido utilizando JPEG Lossy– Comprimido utilizando JPEG2000– Comprimido utilizando MPEG2 para secuencias de imagen dinámica– En los casos donde se utilizan algoritmos con pérdidas se debe indicar el nivel de compresión en la imagen.
  30. 30. Protocolo transmisiónDICOM es un protocolo cliente / servidorDICOM utiliza el protocolo TCP/IP como base para lascomunicaciones a través de una redLos servicios DICOM utilizan el protocolo DICOM, o conjuntode reglas precisas a las que se ciñen todas las partes quedesean comunicarse. Primero se negocia bidireccionalmente en qué va a consistir el intercambio de información (qué se va a enviar, si está comprimido, cómo está codificado…)‫‏‬ Posteriormente se envía la información
  31. 31. Roles cliente y servidorSCU.- Service Class User. Pide un servicioSCP.- Service Class Provider. Proporciona un servicio Te proporciono un servicio de almacenamiento para el estudio de TAC Pido que se almacene este estudio de TAC SCU SCP Red Modalidad CT. PACS
  32. 32. Protocolo transmisiónVisualizador PACS
  33. 33. Protocolo transmisión
  34. 34. Servicios DICOMDefinicion de servicios:Service Object Pair Class (SOP Class) IOD Information Object Definition + Service Object Pair Class: SOP Class (Parte 3) (Parte 4) Servicios DIMSE Dicom Message Verb: Storec Service (DIMSE) Service Element Noun: CT Image Information Object Definition (Parte 7) Generic Sentence: SOP Class Store in a CT image Specific Sentence: SOP Instance Store THIS CT image
  35. 35. Servicios DICOMSTORAGE SERVICE CLASSQUERY/RETRIEVE SERVICE CLASSSTUDY CONTENT NOTIFICATION SERVICE CLASSPATIENT MANAGEMENT SERVICE CLASSPROCEDURE STEP SOP CLASSESRESULTS MANAGEMENT SERVICE CLASSPRINT MANAGEMENT SERVICE CLASSMEDIA STORAGE SERVICE CLASSSTORAGE COMMITMENT SERVICE CLASSBASIC WORKLIST MANAGEMENT SERVICEQUEUE MANAGEMENT SERVICE CLASSHANDLING OF IDENTIFYING PARAMETERSSOFTCOPY PRESENTATION STATE STORAGE SOP CLASSESSTRUCTURED REPORTING STORAGE SOP CLASSESAPPLICATION EVENT LOGGING SERVICE CLASSRELEVANT PATIENT INFORMATION QUERY SERVICE CLASSINSTANCE AVAILABILITY NOTIFICATION SERVICE CLASSMEDIA CREATION MANAGEMENT SERVICE CLASSHANGING PROTOCOL STORAGE SERVICE CLASSHANGING PROTOCOL QUERY/RETRIEVE SERVICE CLASSSUBSTANCE ADMINISTRATION QUERY SERVICE CLASSCOLOR PALETTE STORAGE SERVICE CLASSCOLOR PALETTE QUERY/RETRIEVE SERVICE CLASSOPHTHALMIC REFRACTIVE MEASUREMENTS STORAGE SOP CLASSES
  36. 36. Modality Worklist SOP Class C-FIND-RQModalidad CT C-FIND-RSP RIS Patient Name Patient ID Patient Sex Seleccionar ....paciente concreto Accesion Number de la worklist ........... Study data ....
  37. 37. Storage Service ClassEnvío de imágenes a otro dispositivo (una estación, unarchivo) C-Store C-STORE-RQ { DATOS OBLIGATORIOS C-STORE-RSP -Paciente { ... -Datos de estudio -Datos Class serie SOP de la UID -Datos Instance UID SOP imagen ... } -Códigos de identificación ... } Archivo digital Modalidad CT SCU SCP
  38. 38. Modality Performed Procedure Step Modality Performed Procedure Step SOP Class N-CREATE-RQ N-CREATE-RS N-SET-RQ Modalidad CT N-SET-RS RIS SCU SCP Patient Name Patient ID Datos del Estudio Patient Sex Informacion del .... estado de realización ........... Accesion Number Study data ....
  39. 39. Query/retrieve Service ClassSolicitar Información: C-FIND C-FIND-RQ Se solicita información De un C-FIND-RSP paciente De un estudio datos Se devuelven Se envía un identificador Archivo RIS imágenes SCU SCP
  40. 40. Query/retrieve Service Class Recuperar Imágenes: C-GET C-GET-RSP C-GET-RQ Se devuelven Se solicitan imágenes Las imágenes Solicitadas Archivo Estación de trabajo imágenes SCU SCP(incluye Storage SCP)‫‏‬
  41. 41. Print Management Service ClassImprimir Imágenes: N-CREATE, N-SET, N-DELETE, N-ACTION Impresora Modalidad CT Estación de trabajo
  42. 42. Media Storage Service Class RIS Archivo Archivo imágenes informes Media Storage Service ClassModalidad CT Estación de trabajo
  43. 43. AgendaConceptos básicos• Fundamentos de la Imagen Digital• Sistemas de información en Diagnóstico por la Imagen y Flujo de trabajoDICOM• Origen y descripción• Formato y Servicios• Declaración de conformidad• Recursos
  44. 44. Declaración de conformidadDICOM no proporciona ninguna certificación oficial niverificación a los productos DICOMCada fabricante simplemente proclama su conformidad alestándarPero DICOM obliga a proporcionar un documento donde seespecifica las capacidades y características DICOM de unproducto de un modo definido en el propio estándarEs el llamado documento de Declaración de Conformidad(Conformance Statement)‫‏‬
  45. 45. Declaración de conformidadIncluye información como:– SOP Classes que implementa– Transfer Syntaxes que soporta– Descripciones de implementaciones privadas– Descripciones de Modelos de Información privados– Etc.En cada definición de un servicio en el estándarse especifica que información debe contener laDeclaración de Conformidad sobre dicho servicio
  46. 46. Declaración de conformidad Pasos para verificar el plug&play:1. Comparar las descripciones de las aplicaciones2. Comparar las SOP Classes3. Comparar los roles de cliente y servidor4. Comprobar el número de asociaciones simultáneas5. Comparar los contextos de presentación (TS)‫‏‬6. Comparar los perfiles de comunicación7. Comprobar cualquier requerimiento de algún atributo
  47. 47. AgendaConceptos básicos• Fundamentos de la Imagen Digital• Sistemas de información en Diagnóstico por la Imagen y Flujo de trabajoDICOM• Origen y descripción• Formato y Servicios• Declaración de conformidad• Recursos
  48. 48. Recursos - Toolkitsdcmtk dcm4cheehttp://dicom.offis.de/software.php.en http://www.dcm4che.org
  49. 49. Recursos - Utilidadesjdicom DVTKhttp://members.chello.at/petra.kirchd http://www.dvtk.orgorfer/jdicom/
  50. 50. Recursos - WorkstationClearCanvas OsiriXhttp://www.clearcanvas.ca http://www.osirix-viewer.com/
  51. 51. Recursos - PACSClearCanvas dcm4cheehttp://www.clearcanvas.ca http://www.dcm4che.org
  52. 52. Contactohttp://www.bahiasoftware.esbahia@bahiasoftware.eshttp://twitter.com/bahiasoftwarehttp://linkedin.com/company/bah-a-software

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