診療放射線技師に必要なDICOMの知識
岐阜県診療放射線技師会
医療情報研究会 様
コニカミノルタヘルスケア株式会社
名古屋支店 ソリューショングループ
DICOMの歴史
DICOM通信について
DICOM規格について
施設間電子媒体運用の課題『PDI/IHE』
DICOMの歴史
DICOM通信について
DICOM規格について
施設間電子媒体運用の課題『PDI/IHE』
DICOMの歴史
CTの実用化、MRやDSAの市場導入による画像診断電子化時代の到来
・最優先テーマは機器の性能向上
1970年代
1980年代
医療情報のデジタル化が急速に普及、各機器間でのデータの情報共有化
有効利用の要望が高まる。
・メーカー独自の方式でデータ交換
問題点
①接続のための専用開発が必要、長い期間とコスト
②機器の更新やシステム拡張の際は再度設計のやり直し
③制約事項が多く、自由度の高い機器の選択ができない
標準化必要
DICOMの歴史
1983年
ACR(米国放射線学会)とNEMA(米国電気機器工業会)が合同で
ACR-NEMA委員会を結成
1985年
ACR-NEMA規格(Ver1.0)を発表
1988年
ACR-NEMA規格(Ver2.0)を発表
機器同士1:1での通信方法が標準化
DICOMの歴史
1990年代
複数機器の接続によるネットワークの時代へ移行
医療分野でもデータの多様化による同様の仕組みを要望
1993年
DICOM規格
として承認
・設計思想が根本的に異なるためACR-NEMA規格(Ver3.0)ではなく通信設計思想を抜本的に変更
現在はDSC(DICOM Standards Committee)がサポート
DICOMとは
D
igital
I
maging and
Co
mmunication in
M
edicine
■
標準的なネットワーク環境に適応した規格
■ 情報交換の媒体としてネットワークだけでなく
オフラインメディア
も可能
■ 扱う情報は
医療画像
に関連するものが中心
■
オープン規格
であり、インターネットで無償
で入手可能。
※印刷すると3000項以上DICOMの特徴
■ 『オブジェクト指向』 の概念に基づき定義
・扱われる医用情報の構造を細部にわたって明確に定義■ コンフォーマンス・ステートメント(適合性宣言)
・製造者はサポート範囲について明確に宣言する■ 追加/拡張/修正を継続的に実施
■ DICOM規格はパートで構成されている
Part 1 :Introduction and Overview (序文と概要) Part 2 :Conformance (適合性) Part 3 :Information Object Definitions (情報オブジェクト定義) Part 4 :Service Class Specifications (サービスクラス仕様) Part 5 :Data Structures and Encoding (データ構造と符号化) Part 6 :DataDictionary (データ辞書) Part 7 :Message Exchange (メッセージ交換) Part 8 :Network Communication Support for Message Exchange(メッセージ交換のためのネットワーク通信サポート) Part 9 :Point-to-Point Communication Support for Message Exchange(2点通信サポート) ・・・ リタイヤ Part 10:Media Storage and File Format for Media Interchange (可搬メディアの論理的データ構造を定義) Part 11:Media Storage Application Profiles (モダリティ別にデータの詳細を定義) Part 12:Media Formats and Physical Media for Media Interchange (各種メディアに合わせた物理的データ構造を定義) Part 13:Print Management Point-to-Point Communication Support(2点間通信印刷管理サポート)・・・ リタイヤ Part 14:Grayscale Standard Display Function(グレースケール標準表示関数) ・ ・DICOM規格内容
基 本 部 分DICOMの歴史
DICOM通信について
DICOM規格について
施設間電子媒体運用の課題『PDI/IHE』
院内におけるDICOM通信
DICOM DICOM DICOM HL-7 実施情報 検査情報 病院情報 システム (HIS) 放射線情報 システム (RIS) 撮影装置 (モダリティ) オーダ情報 実施情報 HL-7 PC端末 (クライアント) 情報参照 WEB 画像サーバ (PACS) 画像送信 DICOM ワーク ステーション 情報参照 WEB 画像送信 画像検索 ドライプリンタ 画像送信 DICOMDICOM通信 AE(Application Entity)
DICOM通信は通信を開始する側から呼びかけ (Calling AE)てからスタートする。 撮影装置 (モダリティ)AE
DICOM通信を行うアプリケーションの実体を示す。
(誰であるかの宣言)
AEタイトル
AEを識別するために名づけられた名前
通信設定上はAEタイトルでお互いの機器を識別する。
Calling AE Called AE 画像サーバ (PACS) 【通信を開始する側】 今から画像送信しても 良いですか? 【通信を受け入れ側】 CRさんから連絡が来たDICOM通信 AE(Application Entity)
13 ①アソシエーション確立の要求 ②アソシエーション確立の応答 こちらは[ KM_CR_001]です。 [ I_PACS 001] 様に CR画像保存サービスを ILの型式(符号化)で 送りたいのですが・・・? モダリティ AE[ KM_CR_1 ] サーバ AE:[ I_PACS001 ] [ I_PACS 001] です。 [KM_CR_001]様専用で CT画像保存サービスを受付け可能です。 ILの型式(符号化)で送って下さい。 Calling AE Title Called AE Title SOP Class Transfer Syntax Calling AE Title Called AE Title SOP Class Transfer Syntax ア ソ シ エ ー シ ョ ン が 確 立 し た ら 次 の 対 応今まで使った言葉でDICOM通信を開始するとこんなイメージ
DICOM通信 サービスクラス
14 ★DICOM アソシエーションが確立したら、下記のサービス(実際の通信)が可能になります。 Storage Management 画像送信(保管・転送) Print Management プリント送信・受信 Query/Retrieve 問合せ/取得 Storage Commitment 保存委託 【画像系】 【情報系】Modality WorkList Management
(MWM) 検査情報の取得/管理(ワークリスト管理) Modality Performed Procedure Step (MPPS) 検査の実施状況の管理 (実施済み手続きステップ) 「●× Management」 は DICOMの会話をした時に、きっ と耳にした事があると思います。
院内におけるDICOM通信
DICOM DICOM DICOM HL-7 実施情報 検査情報 病院情報 システム (HIS) 放射線情報 システム (RIS) 撮影装置 (モダリティ) オーダ情報 実施情報 HL-7 PC端末 (クライアント) 情報参照 WEB 画像サーバ (PACS) 画像送信 DICOM ワーク ステーション 情報参照 WEB 画像送信 画像検索 ドライプリンタ 画像送信 DICOM MWM MPPS STORAGE Q/R RRINTDICOM通信(Storage Service Class)
画像サーバ (PACS) 画像送信 撮影装置 (モダリティ) SCU SCP SCP Service Class Provider(サービスクラスプロバイダ) DICOMサービスを提供する側の呼び方 SCU Service Class User(サービスクラスユーザ) DICOMサービスを利用する側の呼び方装置間で画像を転送する機能
DICOM通信(Query
/Retrieve Service Class)
画像サーバ (PACS) ①対象患者の検査リスト要求医用情報について問い合わせ/検索、画像転送機能
ワーク ステーション ②検査リスト提供 ③対象検査の画像要求 ④画像提供 SCU SCPDICOM通信(Print Management Service Class)
画像送信 撮影装置 (モダリティ) SCU SCP ドライプリンタ 画像サーバ (PACS)撮影装置、診断装置とドライプリンタを接続し
『画像プリント』する機能
DICOM通信(Modality Worklist Management)
検査リスト検索 撮影装置 (モダリティ) SCU SCP 検査リスト送信検査リストの取得、管理
放射線情報 システム (RIS)患者ID、日付、モダリティ種等の条件をトリガーに
登録された検査リストを取得する
DICOM通信(Modality Performed Procedure Step)
検査結果の送信 撮影装置 (モダリティ) SCU SCP 了解検査の実施状況の管理
放射線情報 システム (RIS)検査終了通知を送信する
(実行撮影条件を送信することも可能)
DICOM通信(Modality Worklist Management)
実施情報返信 <管電圧・管電流・曝射時間又はmAs値> X線管球 X線発生装置 X線コントローラ コンソール RIS端末 ①MWM ②撮影条件送信 ③実施情報送信 ④MPPS (実施情報送信)セットキーの運用は正確には実施情報を送信できない
【例】 RISコード:両手関節正面 → 撮影コード:右手関節正面 → 撮影コード:左手関節正面 右手関節2R → 撮影コード:右手関節正面 → 撮影コード:右主関節側面DICOMの歴史
DICOM通信について
DICOM規格について
施設間電子媒体運用の課題『PDI/IHE』
画像(image) SOPインスタンスUID #03
DICOMの情報モデル
患者(Patient) コニカ 太郎 検査(Study) CT検査 検査インスタンスUID シリーズ シリーズインスタンスUID #1 (スカウト) 患者→検査→シリーズ→画像の順番で 格納されている 検査(Study) CT検査 検査インスタンスUID 検査(Study) CR検査 検査インスタンスUID シリーズ シリーズインスタンスUID #2 (肺野条件) シリーズ シリーズインスタンスUID #3 (縦隔条件) 画像(image) SOPインスタンスUID #1 画像(image) SOPインスタンスUID #02 画像(image) SOPインスタンスUID #01 画像(image) SOPインスタンスUID #13 画像(image) SOPインスタンスUID #12 画像(image) SOPインスタンスUID #11DICOMコンフォーマンスとは?
DICOM Conformance Statement = 適合性宣言書
[略してシーエスとも呼ぶ事もある]
・各装置がサポートしているDICOM機能の範囲を明記した説明書 ・宣言書を発行する事はDICOM規格に準拠している事を表す ・転送構文や圧縮の使用について記載される
DICOMコンフォーマンスの読み方
【読み方】 ●点線より左側が装置自信を表す ●点線より右側がその装置と情報交換する 相手側の装置を指す ●矢印の向きが情報の送信方向を表す 【わかる事】 ●どのサービスクラスに対応しているか? プリント管理サービスクラス 保存サービスクラス 基本ワークリスト管理サービスクラス 検査管理サービスクラス ドライプリンタ PACS RIS ◆ 拡張文字集合のサポート ISO-IR 100 (ラテン1) ISO-IR 6 (ASCII文字) ISO-IR 13 (半角カタカナ) ISO-IR 87 (漢字) 【わかる事】 ●どの文字種をサポート出来るか? ※ もしも IR87と書いて無ければ漢字は使えませんDICOMコンフォーマンスの読み方
プリント管理サービスクラス 保存サービスクラス 基本ワークリスト管理サービスクラス 検査管理サービスクラス ドライプリンタ PACS RIS プリント管理サービスクラス ドライプリンタ 保存サービスクラス 基本ワークリスト管理サービスクラス 検査管理サービスクラス PACS RIS 保存サービスクラス 撮影装置 RIS PACS PACS 問い合わせ/取得サービスクラス 保存委託サービスクラスDICOMデータ例
27TAG [タグ]
→ DICOMデータ要素(データエレメント)の属性を識別する。 各データ要素を格納する荷札の様な物。 全てのデータ要素は属性を識別する「TAG」が付く。 「グループ番号,エレメント番号」 の2つの16進数で表される。 グループ 情報 0008 画像に関する情報 (検査日時、受付番号など) 0010 患者に関する情報 (名前,生年月日など) 0018 収集に関する情報 (検査部位など) 0020 画像付帯情報 (検査インスタンスUID,検査ID) 0028 画像表示に関する情報 (ウィンド中心,幅 など) 7FE0 画像データ そのものの情報 【番外】 ※ プライベートTAGとは 各モダリティメーカで独自のオリジナルデータを 扱う時に使用。 グループ番号が奇数で表現される。 例 (0011,0010) 但し、施設外や二次利用を考えると プライベートTAGは利用しない方がベターDICOM規格
VR ・・・ 値の表現方法を宣言 VM ・・・ タグ内にいくつのデータを持つか タイプ ・ 必須項目か?省略可能か? 【例】 VR PN ・・・ 人名を格納出来ます。 VM 1 ・・・ 1つだけデータを持てます。 タイプ 2 ・・・ 項目が必須だが、値が不明ならば 空欄で送っても構わない。 タグ 属性名 VR VM タイプ (0010,0010) 患者の名前 PN 1 2 グループ番号 エレメント番号DICOM規格(例)
【VR】 には どんな宣言があるのか?
PN ・・・ 人名を格納 LO ・・・ 値を64文字まで格納 SH ・・・ 値を16文字まで格納 ST ・・・ テキストを1024文字まで格納可能 LH ・・・ テキストを10240文字まで格納可能 DA ・・・ 日付を表す文字列が 「YYYYMMDD」型式で格納 TM ・・・ 時刻を表す文字列が 「HHMMDD」型式で格納 UI ・・・ UID “0”~”9”と”.”の組合わせ 64文字を格納 格納するタグ(箇所)により 0010,0010「患者名」 0032,1032「依頼側医師名」 0008,1070「操作者名」 などになります【VM】 には どんな表現があるのか?
●数値で表した数だけデータ要素に格納されます。 例 『1』 ・・・・ 250 『2』 ・・・・ 512¥1024 『1-3』 ・・・ 123 の時もあれば 123¥456¥789 など格納要素の個数が可変するDICOM規格(例)
【タイプ】 とは?
●そのタグ情報が必須 か 不要か? を宣言している 『1』 ・・・ 必須項目でデータ要素も空欄は認められない 『2』 ・・・ 必須項目であるが、データ要素は不明の場合は空欄でも良い 『3』 ・・・ データ要素が無い場合は項目ごと省略して構わない。 *『c』・・・ 条件付きで必須 【例】 患者名 受付番号 生年月日 依頼医師 【例】 検査インスタンスUID SOPインスタンスUID などが該当します。 【例】 (0028、2110)で非可逆圧縮画像を 宣言した場合は、(0028,2112)に 圧縮率を定義する。 など。DICOM TAGの呼称とサンプル(例)
こんな感じで格納されています CS ・・・ 16文字 UI ・・・ 値を64文字まで格納 DA ・・・ 8文字固定『YYYYMMDD』(日付) TM ・・・ 16文字『HHMMSS』 SH ・・・ 16文字 PN ・・・ 64文字人名を格納 LO ・・・ 64文字を格納 TAG 属性名 VR サンプルデータ(0008,0005) 特定文字集合 CS ¥ISO 2022 IR87¥ISO 2022IR13
(0008,0016) SOPクラスUID UI 1.2.840.100008.5.1.4.1.1.1 (0008,0018) SOPインスタンスUID UI 1.2.392.200036.9107.638.9002.2014090 (0008,0020) 検査日付 DA 20140906 (0008,0030) 検査時刻 TM 154519 (0008,0050) 受付番号 SH 1234567890123456 (0008,1010) ステーション名 SH CS-7_U001 (0010,0010) 患者氏名 PN KONIKA^TAROU=コニカ^太郎=コニカ^タロウ (0010,0020) 患者ID LO 1234567 (0010,0030) 患者誕生日 DA 19730103
DICOM TAGの呼称とサンプル(一般撮影)
こんな感じで格納されています TAG 属性名 VR サンプルデータ (0018,0015) 検査部位 CS CHEST (0018,0060) KVP DS 90 (0018,1150) 照射時間 IS 30 (0018,1151) X線管電流 IS 200 (0020,000D) 検査インスタンスUID UI 1.2.392.20045.6960.4.7.100060.20 (0020,000E) シリーズインスタンスUID UI 1.2.392.20036.9107.307.1042960.2 (0020,0010) 検査ID SH 1234567890123456 (0020,0062) 画像側性 CS R (0028,0010) 横行 US 1996 (0028,0011) 縦列 US 1572 (0028,0030) 画素間隔 DS 0.175¥0.175DICOM TAGの呼称とサンプル(CT)
TAG 属性名 VR サンプルデータ (0008,1030) 検査記述 LO ABD (0018,0060) KVP DS 120 (0018,1150) 照射時間 IS 854 (0018,1151) X線管電流 IS 376 (0020,000D) 検査インスタンスUID UI 1.2.392.20045.6960.4.7.100060.20 (0020,000E) シリーズインスタンスUID UI 1.2.392.20036.9107.307.1042960.2 (0020,0010) 検査ID SH 1234567890123456 (0020,1041) スライス位置 CS 82.709999 (0028,0010) 横行 US 512 (0028,0011) 縦列 US 512 (0028,0030) 画素間隔 DS 0.742188¥0.742188DICOM規格(Tag置換)
施設運用の効率化を行う目的でDICOMタグのカスタマイズ
1) 検診運用において、自動発番された患者IDを検査IDや受付番号
に置き換えたい
2) PACS運用において、異なるベンダー間のタグ番号を1つに集約する
例) 検査部位 依頼科等
3) 撮影コンソール上で病棟、病室番号を表示できるようにする。
RIS端末 PACS モダリティDICOM規格(Tag置換)
DICOM タグ 撮影装置 PACS 患者ID(0010,0020) 20140906001 正規患者ID 検査ID(0020,0010) 20140906001 受付番号(0008,0050) 20140906001 DICOM タグ X線TV CR装置 PACS 検査部位(0018,0015) chest検査記述(0008,1030) UP_GI CR装置(CHEST) X線TV(UP_GI)
DICOM タグ RIS コンソール
病棟(0032,1033) 8F病棟
病室コード(0040,2009) 815
DICOM規格(Tag置換)
【メリット】
1) 施設内で必要な情報をPACS管理できる。
2) 部位情報リスト、オーバーレイの視認性改善
3) 施設運用の改善
【注意点】
1) DICOM違反を発生させないこと
2) DICOMタグ情報の確認
DICOM Part14 グレースケール画像表示関数
GSDF(グレースケール画像の表示のための標準表示関数)
DICOM Part14 グレースケール画像表示関数
元のグレースケール 8bitモニタのグレースケール とび つぶれ なめらか ばらつきはモニターのメーカー機種によって様々DICOM Part14 グレースケール画像表示関数
GSDF(グレースケール画像の表示のための標準表示関数)
図6 JND:最小弁別閾
(どこまで階調が見分けられるか
DICOMの歴史
DICOM通信について
DICOM規格について
施設間電子媒体運用の課題『PDI/IHE』
41
フィルム・フィルム袋消耗品の節約
半切フィルム 258円/枚 フィルム袋 30円/枚 10枚分であれば・・ → 2610円 CD-R 20円/枚 1枚当たり半切画像データ 30枚分以上書き込み可能業務効率化
オリジナル画像 拡大・縮小、階調処理、心胸比計測、etc・・ マウス操作のみで患者変更 各種計測、画像処理が行えます クリニック 病院 専門病院オンライン連携
各施設間のネットワークを構築 する事で、簡便に画像の送受信が 可能です電子媒体運用(デジタル化)による効果 <メリット>
電子媒体運用(デジタル化)による効果 <問題点>
ウィルス感染
依頼データ ウィルス感染 他院からの依頼データを直接院内ネットワーク 上の端末で読み取るとウィルス感染の恐れが あります。 院内ネットワークより遮断されたパソコンにてウィルス チェック後データ読み込みを実施する事を推奨します。他院画像取込
DICOM規格違反で取り込めない PACS 他院持ち込みデータを院内PACSに保存したいが 取り込むことができない。 データ容量が多く取り込めない■ DICOMは規格を定義するもので運用は規定していない
・DICOMデータを解釈するためのソフトウエアが必要です。
・提供先の環境はわからない。
・DICOM形式以外のデータもCD-Rに保存
『DICOM』の使い方を定める必要性
そこでIHEが
IHEとは医療情報の円滑な連携を可能とするため、
規格の使い方を提案しているガイドラインです。
DICOM規格運用の課題
PDI標準規格採用による他院紹介患者対応
■ PDIとは・・・IHEで提供されているガイドラインで可搬媒体による画像関連情報を 交換する仕組みを規定した規格です。 画像、診療情報を確実に交換、参照できることを目的としています。 画像、診療情報はDICOM規格である。 可搬媒体はCD-Rメディアである。(DVD,USBも対象) CD・DVDと言った可搬型媒体にデータだけではなく、DICOM画像を表示する為の ビューイングソフトを一緒に書き込みする画像表示用の専門システムが無い施設でもでも画像参照可能
◎ コスト削減 ◎ 特殊ソフト/端末の必要性無し ◎ 地域医療連携の推進 利点 検査画像をメディアに 保存して運用PDI (Portable Data for Imaging)
病院 診療所1、DICOMとPDIの仕様を満たさない事例
・ビューイングソフト付=PDI形式とは限らない
・PDI形式はメディアに書き込む際のコンテンツを規格したもの
2、DICOM規格の不備、違反
・施設内運用上のカスタマイズで発生した規格違反
・PDIはDICOM違反をチェックするものではない
3、運用上の課題
・施設間のやりとりでSOPの重複エラー
・非DICOM画像の格納
DICOMデータなら問題ないのでは?
紹介画像取り込みシステムの必要性
紹介画像取り込みシステムの必要性
ブラウザによる 参照の仕組み
画像ビューワ、非