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

1. Introducción al estándar
DICOM
José Ramón Varela Pernas
Director de Proyectos
Bahía Software
5 de mayo de 2011

2. Agenda
Conceptos básicos
• Fundamentos de la Imagen Digital
• Sistemas de información en Diagnóstico
por la Imagen y Flujo de trabajo
DICOM
• Origen y descripción
• Formato y Servicios
• Declaración de conformidad
• Recursos

3. Imagen Médica
Una imagen se representa como una serie de valores que
describen la intensidad de luz en un punto concreto que será
representado 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. Imagen Médica
Resolución 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. Imagen Médica
Resolución Espacial / Resolución de Contraste
Esta es la misma imagen de 256 x 256 pero pasando de 4096 niveles de gris a
sólo 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. Imagen Médica
Pixel: Es la unidad mínima que compone una imagen. Cada pixel
contiene información de ubicación y color. No posee un tamaño
definido (resolución de la imagen).
Resolución: La resolución de una imagen está dada por la
cantidad de pixeles concentrados por unidad de medida.
Profundidad de color: Cantidad de colores que puede contener
un pixel
Modo del color: Asociado directamente a la profundidad de color
se encuentra el Modo de color, que es la manera en que se
descompone la imagen en colores básicos (RGB y CMYK).
Formatos: Modos de almacenamiento de la imagen,
determinados por las posibilidades de mostrar información de
color y la posibilidad de utilizar compresión para disminuir el peso
del archivo resultante.

7. Imagen Médica
La 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. Imagen Médica
La 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. Imagen Médica
TAC
Imágenes/estudio: 80-1800
Tamaño: 512K/1,5GB
RM
Imágenes/estudio: 100
Tamaño : 128K/25MB
CR
Imágenes/estudio: 2
Tamaño : 10.240K/20MB
Ecografía
Imágenes/estudio: 12
Tamaño : 512K/6MB

10. Imagen Médica
Las imágenes digitales se pueden
transmitir, almacenar, visualizar y procesar
de una forma optimizada. Esto resulta mucho menos eficiente
dependiendo de un soporte físico para realizar todas ellas
simultáneamente.
La imagen digital también puede vincularse de forma
automática con la información del paciente, de la prueba y del
informe asociados a ella.

11. Imagen Médica
Las 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. 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. Agenda
Conceptos básicos
• Fundamentos de la Imagen Digital
• Sistemas de información en Diagnóstico
por la Imagen y Flujo de trabajo
DICOM
• Origen y descripción
• Formato y Servicios
• Declaración de conformidad
• Recursos

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. 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. Sistemas de Información
HCE HIS PACS RIS
RIS y Vis. Diagnóstico
Worklist
RIS y Vis. Consulta
HCE y Vis. Consulta
Ecógrafo CR CT o MR
Páxina 16

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 Imagen
Justificación
Validación
Modalidad Imágenes
Lista de Trabajo Almacenadas
de Modalidad Modalidad adquisicion
Programación finalizada Película
RIS Adquisición
Finalizada
Imágenes
Impresas
Páxina 17

18. Agenda
Conceptos básicos
• Fundamentos de la Imagen Digital
• Sistemas de información en Diagnóstico
por la Imagen y Flujo de trabajo
DICOM
• Origen y descripción
• Formato y Servicios
• Declaración de conformidad
• Recursos

19. Origen y descripción
Archivo Archivo
RIS imágenes informes
Confirma prueba realizada
Pide lista pacientes
Genera informe
Imprime imagen
Modalidad CT Impresora Estación de trabajo

20. Origen y descripción
DICOM: Digital Imaging Communications in Medicine
Es el estándar en Comunicaciones de Imagen Digital
en Medicina, y describe detalladamente los
mecanismos para intercambiar imágenes y la
información relacionada con las mismas entre
dispositivos diferentes.

21. Origen y descripción
En 1983, el Colegio Estadounidense de Radiología (ACR) y
la Asociación Nacional de Fabricantes eléctricos (NEMA)
formó un Comité para la Estandarización del Tratamiento
Digital de Imágenes y Comunicaciones en medicina ACR-
NEMA
El comité ACR-NEMA publica su primer estándar en 1985
ACR-NEMA 300-1985.
En 1988, se mejoró y surgió la version 2.0

22. Origen y descripción
DICOM fue publicado por primera vez en 1993. Se
denomina DICOM 3.0 y desde ese año, cada tres meses se
publican versiones actualizadas del mismo.
Más de 10 años para el éxito.
Actualmente existe un procentaje elevadísimo de equipos
compatibles DICOM.
No sólo para radiología: cardiólogos, patólogos,
odontólogos, oftalmólogos…

23. Origen y descripción
http://medical.nema.org

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 Objects
General por red y punto a Visualización
punto
medios de almacenamiento (WADO)

25. Agenda
Conceptos básicos
• Fundamentos de la Imagen Digital
• Sistemas de información en Diagnóstico
por la Imagen y Flujo de trabajo
DICOM
• Origen y descripción
• Formato y Servicios
• Declaración de conformidad
• Recursos

26. Formato
El formato especifica un
formato de fichero
2015069
que 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. Formato
Los Atributos (información)
se envía en etiquetas (tags)
Los tags se agrupan en
Módulos por su significado
Módulos de información
relacionados forman
Entidades de Información

28. Compresión
Con pérdidas (lossy).- Se trata de un mecanismo de
compactación de la información de las imágenes digitales en
que se consiguen unos elevados ratios de compresión.
Aunque conllevan una pérdida en la información y por tanto
en la calidad de la imagen. A mayor cantidad desechada
mayor compresión, menor espacio, pero también menor
calidad.
Sin Pérdidas (lossless).- En los formatos de compresión con
pérdidas se aplican algoritmos que permiten decidir cual es
la información menos relevante para el ojo humano y la
desechan. Consiguen una ratio típica de 3/1.

29. Compresión
DICOM establece varios formatos para
la codificación de los pixels de la
imagen:
– 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. Protocolo transmisión
DICOM es un protocolo cliente / servidor
DICOM utiliza el protocolo TCP/IP como base para las
comunicaciones a través de una red
Los servicios DICOM utilizan el protocolo DICOM, o conjunto
de reglas precisas a las que se ciñen todas las partes que
desean 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. Roles cliente y servidor
SCU.- Service Class User.
Pide un servicio
SCP.- 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. Protocolo transmisión
Visualizador PACS

33. Protocolo transmisión

34. Servicios DICOM
Definicion 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. Servicios DICOM
STORAGE SERVICE CLASS
QUERY/RETRIEVE SERVICE CLASS
STUDY CONTENT NOTIFICATION SERVICE CLASS
PATIENT MANAGEMENT SERVICE CLASS
PROCEDURE STEP SOP CLASSES
RESULTS MANAGEMENT SERVICE CLASS
PRINT MANAGEMENT SERVICE CLASS
MEDIA STORAGE SERVICE CLASS
STORAGE COMMITMENT SERVICE CLASS
BASIC WORKLIST MANAGEMENT SERVICE
QUEUE MANAGEMENT SERVICE CLASS
HANDLING OF IDENTIFYING PARAMETERS
SOFTCOPY PRESENTATION STATE STORAGE SOP CLASSES
STRUCTURED REPORTING STORAGE SOP CLASSES
APPLICATION EVENT LOGGING SERVICE CLASS
RELEVANT PATIENT INFORMATION QUERY SERVICE CLASS
INSTANCE AVAILABILITY NOTIFICATION SERVICE CLASS
MEDIA CREATION MANAGEMENT SERVICE CLASS
HANGING PROTOCOL STORAGE SERVICE CLASS
HANGING PROTOCOL QUERY/RETRIEVE SERVICE CLASS
SUBSTANCE ADMINISTRATION QUERY SERVICE CLASS
COLOR PALETTE STORAGE SERVICE CLASS
COLOR PALETTE QUERY/RETRIEVE SERVICE CLASS
OPHTHALMIC REFRACTIVE MEASUREMENTS STORAGE SOP CLASSES

36. Modality Worklist SOP Class
C-FIND-RQ
Modalidad CT C-FIND-RSP
RIS
Patient Name
Patient ID
Patient Sex
Seleccionar ....
paciente concreto
Accesion Number
de la worklist
...........
Study data
....

37. Storage Service Class
Envío de imágenes a otro dispositivo (una estación, un
archivo) 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. 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. Query/retrieve Service Class
Solicitar 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. 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. Print Management Service Class
Imprimir Imágenes:
N-CREATE, N-SET, N-DELETE, N-ACTION
Impresora
Modalidad CT Estación de trabajo

42. Media Storage Service Class
RIS Archivo Archivo
imágenes informes
Media Storage
Service Class
Modalidad CT Estación de trabajo

43. Agenda
Conceptos básicos
• Fundamentos de la Imagen Digital
• Sistemas de información en Diagnóstico
por la Imagen y Flujo de trabajo
DICOM
• Origen y descripción
• Formato y Servicios
• Declaración de conformidad
• Recursos

44. Declaración de conformidad
DICOM no proporciona ninguna certificación oficial ni
verificación a los productos DICOM
Cada fabricante simplemente proclama su conformidad al
estándar
Pero DICOM obliga a proporcionar un documento donde se
especifica las capacidades y características DICOM de un
producto de un modo definido en el propio estándar
Es el llamado documento de Declaración de Conformidad
(Conformance Statement)‫‏‬

45. Declaración de conformidad
Incluye 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 estándar
se especifica que información debe contener la
Declaración de Conformidad sobre dicho servicio

46. Declaración de conformidad
Pasos para verificar el plug&play:
1. Comparar las descripciones de las aplicaciones
2. Comparar las SOP Classes
3. Comparar los roles de cliente y servidor
4. Comprobar el número de asociaciones simultáneas
5. Comparar los contextos de presentación (TS)‫‏‬
6. Comparar los perfiles de comunicación
7. Comprobar cualquier requerimiento de algún atributo

47. Agenda
Conceptos básicos
• Fundamentos de la Imagen Digital
• Sistemas de información en Diagnóstico
por la Imagen y Flujo de trabajo
DICOM
• Origen y descripción
• Formato y Servicios
• Declaración de conformidad
• Recursos

48. Recursos - Toolkits
dcmtk dcm4chee
http://dicom.offis.de/software.php.en http://www.dcm4che.org

49. Recursos - Utilidades
jdicom DVTK
http://members.chello.at/petra.kirchd http://www.dvtk.org
orfer/jdicom/

50. Recursos - Workstation
ClearCanvas OsiriX
http://www.clearcanvas.ca http://www.osirix-viewer.com/

51. Recursos - PACS
ClearCanvas dcm4chee
http://www.clearcanvas.ca http://www.dcm4che.org

52. Contacto
http://www.bahiasoftware.es
bahia@bahiasoftware.es
http://twitter.com/bahiasoftware
http://linkedin.com/company/bah-a-software