DICOM Digital Imaging and COmmunication in Medicine

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1 DICOM Digital Imaging and COmmunication in Medicine Montevideo, (FING - NIB)

2 Yo Jacques Fauquex miembro DICOM WG27 (wado) expositor científico a la RSNA director Opendicom : empresa uruguaya especializada en dicom y hl7 en base a productos open source (OsiriX, dcm4chee,...) con presencia en Colombia, Chile, Ecuador co - desarrollador y traductor español de OsiriX co - fundador SUEIIDISS

3 Objetivo del curso saber usar la norma DICOM para poder decifrar un archivo experimentar con herramientas open source para familiarizarse con los objetos y su manipulación

4 Introducción

5 Difusión del estándar DICOM más de 20 años de existencia universal, sin otro estándar alternativo en libre acceso conferencia mundial, cada año en Chicago: RSNA (Radiological Society of North América) primera conferencia en sur américa: RIO, 9-10 octubre 2010

6 Actualización en versión 3.0 desde años (no versión 4.0 prevista) suplementos y correcciones cada 1-2 años integra nuevos estándares de imagen cuando llegan a madurez y universalidad suficiente la versión 3.0 edición 2009 salió recientemente en 2011 se publicará una versión xml DocBook del estándar completo

7 Contiene imágenes y más formatos estándares (TIF, JPG, RLE, JP2, MPG, MP2) varios codec para estos formatos desde 2009, soporta MPEG-4 AVC/H.264 texto cda hl7 pdf

8 DICOM formato imagen víncula formatos de imagen y circumstancias identificadas precisamente : el evento de captura las eventuales transformaciones de la misma información del paciente y de la cita adentro de objetos de información precisamente definidos

9 DICOM =... Clase de Servicios abiertos por un Proveedor (SCP) disponibles para Usuarios (SCU) Lenguaje orientado objeto para Definir la Información de Objetos imagenológicos médicos (IOD) Unidad funcional fundamental de DICOM: SOP class = Service Object Pair SCP -- IOD --> SCU

10 IOD, OID y UID

11 IOD : Definición de Información de Objeto IOD = clase (concepto informático) cada imagen es una instancia de un IOD contiene todos los atributos obligatorios de este IOD y eventualmente los opcionales UIDs identifican instancias e IODs UID = identificador único UID de IOD llamado OID OID = UID IDentificador de Objeto IOD

12 IOD OID: ID clase UID: ID instancia atributos : - obligatorios, - opcionales - privados

13 Attributos obligatorios, opcionales y privados obligatorios: por ej. en una imagen, columnas y filas opcionales: por ej. otros identificadores del paciente privados: información embedida en el archivo DICOM por un fabricante de equipo de captura que no corresponde a atributos definidos en la norma

14 IOD enhanced enhanced = mejorado los IOD para tomografía, resonancia, angiografia,... iniciales comportaban muchos atributos opcionales la nueva versión de estos IOD, llamada enhanced, prevista para soportar series más grandes, define muchos atributos obligatorios y pocos opcionales, reduciendo así la cantidad de atributos privados y mejorando la interoperabilidad

15 sintaxis UID Formato de identificador estandarizado ISO contiene cifras y puntos empieza y termina por una cifra permite raíz y subdivisión ej: ( = DICOM)

16 usos genéricos de UID OIDs <http://www.oid-info.com> IANA <http://www.iana.org/assignments/enterprise-numbers> LDAP SNMP HL7 <http://www.hl7.org/oid/> DICOM <ftp://medical.nema.org/medical/dicom/2009/09_06pu3.pdf> léxicos <http://phinvads.cdc.gov/vads/searchvocab.action>

17 otros sistemas de IDs únicos único dentro de objetos DICOM Tag (identificador de atributo) binomio de 2 unsigned short se representa de esta forma : (7FE0, 0010) único universalmente UUID Ej: 550e8400-e29b-41d4-a URL inversa ej: com.opendicom.oid.dicom.clientes.cliente1 sería equivalente a OID

18 ejemplo: UIDs identificando clase SOP e instancia SOP <attr tag=" " name="sop Class UID"> <attr tag=" " name="sop Instance UID">

19 Estándar DICOM y estructura de archivos Conocimientos mínimos de la norma para poder leer y decifrar archivos DICOM

20 Partes fundamentales Norma subdividida en 18 (próximamente 20) partes Para poder leer un archivo necesitamos: Parte 5: Data Structures and Encoding capitulo 6.1 charset (hoy solo usaremos ISO-100, ASCII, para simplificar) capitulo 6.2 value representation (tipo de data) capitulo 7 dataset (conjunto de tags con su(s) valores) capitulo 7.5 nesting of dataset (encapsulación) capitulo 8 pixel y compresión anexo A transfer syntax Parte 6: capitulo 6 Data Dictionary Parte 3: Information Object Definitions

21 Búsqueda dentro de DICOM La sintaxis y representación particular de los identificadores (7FE0, 0010)... facilita la búsqueda de información especifica sin pasar por el índice de títulos

22 ... desde estructura de IOD IODs definidos en la parte 3 de la norma Casi toda la información substancial se encuentra en los anexos Anexos A y B contienen la lista de los IODs Anexo A contiene 60 IOD Anexo B contiene 25 IOD

23 de lo general a los detalles (ver los diapos siguientes) IOD modulo macro atributo sintaxis atributo tipo de dato

24 PARTE 3: A.3.3 CT IMAGE IOD MODULES IE Module Reference Usage Patient Patient C M Clinical Trial Subject C U Study General Study C M Patient Study C U Clinical Trial Study C U Series General Series C M Clinical Trial Series C U Frame of Reference Frame of Reference C M Equipment General Equipment C M Image General Image C M Image Plane C M Image Pixel C M Contrast/bolus C C - Required if contrast media was used in this image Device C U Specimen C U CT Image C M Overlay Plane C.9.2 U VOI LUT C.11.2 U SOP Common C.12.1 M

25 PARTE 3: Table C PATIENT MODULE ATTRIBUTES Attribute Name Tag Type Attribute Description Patient's Name (0010,0010) 2 Patient's full name. Patient ID (0010,0020) 2 Primary hospital identification number or code for the patient. Include Issuer of Patient ID Macro Table Patient's Birth Date (0010,0030) 2 Birth date of the patient. Patient's Sex (0010,0040) 2 Sex of the named patient. Enumerated Values:! M = male! F = female! O = other Referenced Patient Sequence (0008,1120) 3 A sequence that provides reference to a Patient SOP Class/Instance pair. Only a single Item shall be permitted in this Sequence. >Include SOP Instance Reference Macro Table Patient's Birth Time (0010,0032) 3 Birth time of the Patient.

26 PARTE 3: 10.8 SOP INSTANCE REFERENCE MACRO Attribute Name Tag Type Description Referenced SOP Class UID (0008,1150) 1 Uniquely identifies the referenced SOP Class. Referenced SOP Instance UID (0008,1155) 1 Uniquely identifies the referenced SOP Instance.

27 Parte 6: 6 Registry of DICOM data elements Tag Name Keyword VR VM (0008,1150)Referenced SOP Class UID ReferencedSOPClassUID UI 1

28 Parte 5: DICOM VALUE REPRESENTATIONS UI Unique Identifier (UID) A character string containing a UID that is "0-9,." of Default used to uniquely identify a wide variety of Character items. The UID is a series of numeric Repertoire components separated by the period "." character. If a Value Field containing one or more UIDs is an odd number of bytes in length, the Value Field shall be padded with a single trailing NULL (00H) character to ensure that the Value Field is an even number of bytes in length. See Section 9 and Annex B for a complete specification and examples. 64 bytes maximum UL Unsigned Long Unsigned binary integer 32 bits long. Represents an integer n in the range: 0 <= n < 232. not applicable 4 bytes fixed UN Unknown US Unsigned Short A string of bytes where the encoding of the contents is unknown (see Section 6.2.2). Unsigned binary integer 16 bits long. Represents integer n in the range: 0 <= n < 216. not applicable not applicable Any length valid for any of the other DICOM Value Representations 2 bytes fixed

29 ... desde estructura de archivo Los archivos DICOM son de formato binario soportan representación little y big endian Están constituidos por listas de atributos llamados datasets Atributos de tipo SQ (secuencia) contienen 0 o más datasets Las partes textuales están en ASCII Ciertas partes textuales usan un charset definido por el atributo (0008,0005)

30 Estructura atributo

31

32 Tag Name Keyword VR VM (0002,0000) File Meta Information Group Length FileMetaInformationGroupLength UL 1 (0002,0001) File Meta Information Version FileMetaInformationVersion OB 1 (0002,0002) Media Storage SOP Class UID MediaStorageSOPClassUID UI 1 (0002,0003) Media Storage SOP Instance UID MediaStorageSOPInstanceUID UI 1 (0002,0010) Transfer Syntax UID TransferSyntaxUID UI 1 (0002,0012) Implementation Class UID ImplementationClassUID UI 1 (0002,0013) Implementation Version Name ImplementationVersionName SH 1 (0002,0016) Source Application Entity Title SourceApplicationEntityTitle AE 1 (0002,0100) Private Information Creator UID PrivateInformationCreatorUID UI 1 (0002,0102) Private Information PrivateInformation OB 1

33 Transfer syntax Little o Big Endian, Explicit o Implicit, con alguna compresión o no

34 = (0200,0000)? Tag = binomio de 2 short integer 00 representación hexadecimal de un byte (00-FF) short = valor de tamaño 2 bytes (0000-FFFFF) little endian (intel): menos significativo primero big endian (ibm): más significativo primero (como nuestra lectura occidental de izquierda a derecha) (LE) = (BE) Transfer Syntax UID = Implicit VR Little Endian

35 3 transfer syntax básicas Explicit Big Endian (explicit significa que se indica el tipo de datos (las 2 letras) Implicit Little Endian: (sin las 2 letras de indicación de tipo de datos). codificación que cualquier estación DICOM tiene que saber manejar. Es un requisito de la norma misma. Explicit Little Endian: base para todos los tipos de archivos DICOM que tienen la data de los pixeles comprimida.

36 transfer syntax OIDs (Explicit Big Endian) (Implicit Little Endian) (Explicit Little Endian) (Explicit Little... jpg baseline) (Explicit Little... jpg lossless) (Explicit Little... jpg-ls lossless) (Explicit Little... jp2k lossless) (Deflatad Explicit Little...)...

37 Porque comprimir?

38 Teleradiología en jp2k se logra una compresión 1/3 sin perdida ninguna de información para varias modalidades de adquisición una compresión de 1/10 a 1/30 es aceptable el protocolo wado, de acceso a las imágenes mediante URL permite pedirlas comprimidas

39 Atributos estructurales bytes : Preámbulo vacío bytes : "DICM" (firma DICOM) metadata (codificado en ELE) (0002,0002) Media Storage SOP Class UID (0002,0010) Transfer Syntax UID Dataset (0008,0005) Charset atributos clasificados por orden creciente y codificados EBE, ILE o ELE en función de (0002,0010) atributo (7FE0,0010) conteniendo los pixeles codificados, comprimidos en función de (0002,0010)

40 DICOM + XML Convertir DICOM a XML facilita su manipulación

41 dcm2xml dcm2xml = convertidor dicom a xml siendo ambos dicom y xml lenguajes orientados objeto, es posible convertir el más específico en el más general, convertir dicom en xml existen varios convertidores que dan resultados de presentaciones ligeramente diferentes la conversión ontológica dicom -> xml no fue definida todavía. Hubo un proyecto presentado el año pasado a la RSNA que llegará probablemente a madurez dentro de 2 años.

42 Convertidores de código abierto dcm4che 1 dcm4che 2 dcmtk... podría ser un proyecto de grado escribir un convertidor optimizado en velocidad y concisión

43 Herramientas xml Lenguajes XPath XML Schema Definition XSL transformación (versión 1 y 2)... parsers-transformers xml opensource Saxon (java, net) Xalan (C++, java)... Editores OxygenXML...

44 xml2dcm Disponible adentro de las mismas cajas de herramientas que contienen dcm2xml dcm4che 1 dcm4che 2 dcmtk...

45 flujo de transformación de archivo DICOM dcm2xml transformación xsl xml2dcm

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