岐阜県診療放射線技師会 医療情報研究会 様 診療放射線技師に必要なDICOMの知識 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 鳥居 大樹 目次 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』 目次 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 1970年代 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 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 通信設計思想を抜本的に変更 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 現在はDSC(DICOM Standards Committee)がサポート DICOMとは Digital Imaging and Communication in Medicine ■ 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規格内容 ■ DICOM規格はパートで構成されている Part Part Part Part Part Part Part Part Part Part Part Part Part Part 1 :Introduction and Overview (序文と概要) 2 :Conformance (適合性) 基 3 :Information Object Definitions (情報オブジェクト定義) 本 4 :Service Class Specifications (サービスクラス仕様) 部 分 5 :Data Structures and Encoding (データ構造と符号化) 6 :DataDictionary (データ辞書) 7 :Message Exchange (メッセージ交換) 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) 9 :Point-to-Point Communication Support for Message Exchange(2点通信サポート) ・・・ リタイヤ 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) 11:Media Storage Application Profiles (モダリティ別にデータの詳細を定義) 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) 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 14:Grayscale Standard Display Function(グレースケール標準表示関数) ・ ・ 目次 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 病院情報 システム (HIS) PC端末 (クライアント) 情報参照 WEB 検査情報 HL-7 放射線情報 システム (RIS) 実施情報 HL-7 情報参照 WEB 画像サーバ (PACS) 画像検索 オーダ情報 撮影装置 DICOM 画像送信 DICOM 実施情報 DICOM (モダリティ) ドライプリンタ 画像送信 DICOM 画像送信 DICOM ワーク ステーション DICOM通信 AE(Application Entity) 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。 【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 画像サーバ (PACS) 撮影装置 (モダリティ) Calling AE 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。 Called AE DICOM通信 AE(Application Entity) 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 モダリティ AE[ KM_CR_1 ] 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・・・? Calling AE Title Called AE Title SOP Class Transfer Syntax サーバ AE:[ I_PACS001 ] 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 アソシエーションが 確立したら次の対応 Calling AE Title Called AE Title SOP Class Transfer Syntax [ 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。 13 DICOM通信 サービスクラス ★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。 【画像系】 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 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) 【情報系】 「●× 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。 14 院内におけるDICOM通信 病院情報 システム (HIS) PC端末 (クライアント) 情報参照 WEB 検査情報 HL-7 放射線情報 システム (RIS) 実施情報 HL-7 情報参照 WEB 画像サーバ (PACS) 画像検索 オーダ情報 MWM 撮影装置 DICOM 実施情報 DICOM MPPS 画像送信 DICOM STORAGE (モダリティ) ドライプリンタ 画像送信 DICOM RRINT 画像送信 DICOM Q/R ワーク ステーション DICOM通信(Storage Service Class) 装置間で画像を転送する機能 画像サーバ (PACS) 撮影装置 (モダリティ) 画像送信 SCU 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 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 SCP DICOM通信(Query/Retrieve Service Class) 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 画像サーバ (PACS) ①対象患者の検査リスト要求 ②検査リスト提供 ③対象検査の画像要求 SCU ④画像提供 SCP DICOM通信(Print Management Service Class) 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 撮影装置 (モダリティ) ドライプリンタ 画像送信 画像サーバ (PACS) SCU SCP DICOM通信(Modality Worklist Management) 検査リストの取得、管理 撮影装置 (モダリティ) 検査リスト検索 放射線情報 システム (RIS) 検査リスト送信 SCU SCP 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) 検査の実施状況の管理 撮影装置 (モダリティ) 検査結果の送信 放射線情報 システム (RIS) 了解 SCU 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) SCP DICOM通信(Modality Worklist Management) X線管球 X線発生装置 実施情報返信 <管電圧・管電流・曝射時間又はmAs値> ①MWM ②撮影条件送信 X線コントローラ ③実施情報送信 コンソール RIS端末 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 右手関節2R → 撮影コード:右手関節正面 → 撮影コード:左手関節正面 → 撮影コード:右手関節正面 → 撮影コード:右主関節側面 目次 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の情報モデル 患者(Patient) 検査(Study) CT検査 コニカ 太郎 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) 画像(image) SOPインスタンスUID #1 シリーズ シリーズインスタンスUID #2 (肺野条件) 画像(image) SOPインスタンスUID #01 画像(image) SOPインスタンスUID #02 画像(image) SOPインスタンスUID #03 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 #11 画像(image) SOPインスタンスUID #12 画像(image) SOPインスタンスUID #13 検査(Study) 検査(Study) CT検査 CR検査 検査インスタンスUID 検査インスタンスUID 患者→検査→シリーズ→画像の順番で 格納されている DICOM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 コンフォーマンス取得先 http://www.konicaminolta.jp/healthcare/attached/dicom.html 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 ドライプリンタ 【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 保存サービスクラス PACS 【わかる事】 ●どのサービスクラスに対応しているか? RIS 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 ◆ 拡張文字集合のサポート ISO-IR 100 ISO-IR 6 ISO-IR 13 ISO-IR 87 (ラテン1) (ASCII文字) (半角カタカナ) (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 ドライプリンタ 撮影装置 保存サービスクラス PACS 保存サービスクラス RIS 基本ワークリスト管理サービスクラス RIS 検査管理サービスクラス 保存サービスクラス PACS RIS 基本ワークリスト管理サービスクラス PACS 保存委託サービスクラス 検査管理サービスクラス PACS 問い合わせ/取得サービスクラス ドライプリンタ プリント管理サービスクラス DICOMデータ例 TAG [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 0028 画像表示に関する情報 7FE0 画像データ そのものの情報 (検査インスタンスUID,検査ID) 【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) (ウィンド中心,幅 など) 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 27 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? 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 【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。 DICOM規格(例) 【VR】 には どんな宣言があるのか? PN LO SH ST LH DA TM UI ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ 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 人名を格納 値を64文字まで格納 値を16文字まで格納 テキストを1024文字まで格納可能 テキストを10240文字まで格納可能 日付を表す文字列が 「YYYYMMDD」型式で格納 時刻を表す文字列が 「HHMMDD」型式で格納 UID “0”~”9”と”.”の組合わせ 64文字を格納 【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) 【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。 【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』 ・・・ 『2』 ・・・ 『3』 ・・・ *『c』・・・ 必須項目でデータ要素も空欄は認められない 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 データ要素が無い場合は項目ごと省略して構わない。 条件付きで必須 【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。 【例】 患者名 受付番号 生年月日 依頼医師 DICOM TAGの呼称とサンプル(例) 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 CS UI DA TM SH PN LO ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ ・・・ 16文字 値を64文字まで格納 8文字固定『YYYYMMDD』(日付) 16文字『HHMMSS』 16文字 64文字人名を格納 64文字を格納 こんな感じで格納されています DICOM TAGの呼称とサンプル(一般撮影) 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 (0028,0030) 画素間隔 DS 1572 こんな感じで格納されています 0.175¥0.175 DICOM 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¥0.742188 DICOM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 モダリティ PACS 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 検査部位(0018,0015) 検査記述(0008,1030) PACS chest UP_GI DICOM タグ RIS 病棟(0032,1033) 8F病棟 病室コード(0040,2009) 815 患者コメント(0010,4000) CR装置 CR装置(CHEST) X線TV(UP_GI) コンソール 8F病棟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) フイルム表示画像 8bitモニター表示 DICOM Part14 グレースケール画像表示関数 8bitモニタのグレースケール 元のグレースケール なめらか とび つぶれ 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 Look-Up Table (LUT) 目次 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』 電子媒体運用(デジタル化)による効果 <メリット> 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 消耗品の節約 フィルム・フィルム袋 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 オリジナル画像 拡大・縮小、階調処理、心胸比計測、etc・・ 業務効率化 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 クリニック 病院 専門病院 オンライン連携 41 電子媒体運用(デジタル化)による効果 <問題点> 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。 依頼データ ウィルス感染 ウィルス感染 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。 DICOM規格違反で取り込めない データ容量が多く取り込めない PACS 他院画像取込 DICOM規格運用の課題 ■ 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。 PDI (Portable Data for Imaging) ■ 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。 利点 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) ◎ 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 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 PDI標準規格採用による他院紹介患者対応 検査画像をメディアに 保存して運用 病院 診療所 紹介画像取り込みシステムの必要性 DICOMデータなら問題ないのでは? 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 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 DICOM情報 紹介画像取り込みシステムの必要性 DICOMデータなら問題ないのでは? DICOM規格違反が理由で、付属のビューワであれば読み込めるのに、PACSに 送信できない場合があります。 ⇒ DICOMには、登録する項目(TAG)とそこに登録するデータ フォーマットが定義されています。 ServiceClass ⇒ TAG ⇒ VR(型) VM(数) DICOM規格違反について 1、VRエラー ・検査日付(0008,0020) ・検査記述(0008,1030) 正しい書式 YYYYMMDD 20140906 2014.09.06 正しい書式 64バイト 64バイト以上の文字列 2、定義語エラー ・0008,0060(モダリティ) ・0018,0015(検査部位) 『CR』 『RF』 『CHEST』 『LSPINE』 『MEG』 『DR』 『PET_CT』 『UP_GI』 3、VMエラー ・検査記述(0008,1030) データ数は1つのみ定義 ・シリーズ記述(0008,103E) データ数は1つのみ定義 ○○○¥○○○ 2つ存在は違反 ※赤字規格違反例 施設間データ運用 以下の事項を満たすものが望ましい。 【依頼元】 1、メディアに書き込む前にデータのチェック 2、運用中のシステムがDICOM違反を放置していないか確認 3、PDIにきちんと準拠した実装。 【依頼先】 1、診療の継続性を優先すべき 2、不整合データの修正機能 3、患者情報はIRWFに準拠して整合性を確保 まとめ DICOMの課題 1、『DICOM=万能』という誤解 ・DICOMであれば何でもでき、何でもつながるの誤解 2、一部のサポートでもDICOM対応 ・DICOMフルサポートは通常ありえないので、正しいといえば正しい ・ドライイメージャはStorage-SCU/SCPは不要 ・撮影モダリティにStorege-SCUは必要だが、SCPは不要 3、DICOM規格は常に進歩している ・既存の装置は進化しない。 ・機器更新で搭載した新機能を運用できない可能性もあり ご静聴ありがとうございました。
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