2 2 モーニングセミナー 2 DICOM PACS 7 17 8: 20 8: 50 座長 : 松尾義朋 ( イーサイトヘルスケア ) 上杉正人 ( 北海道情報大医療情報学部 )
基礎からの DICOM PACS そして外部保存 2016.7.17 北海道情報大学医療情報学部上杉正人
1993 年 DICOM ver3.0 1983 年医療画像規格委員会結成 ( 米国 ) 1985 年 ACR-NEMA Ver1.0 1988 年 ACR-NEMA Ver2.0 1970 1980 1990 2000 PACSの普及 1972 年 Hounsfield CT 開発 1989 年北海道大学病院 PACS 稼働 1976 年 John Keys SPECT 開発 1978 年 NMRによる初の人体画像撮影に成功 1983 年最初の臨床機であるFCR101が発売
当時は診断装置ごとの接続方法が異なり 接続のための費用と時間が膨大であった ユーザ ベンダーともに負担であった
DICOM イーサネットなど 患者情報や検査情報がオブジェクトとして画像の先頭 ( ヘッダー ) に記述されている DICOM 装置がどのような機能 ( サービスクラス ) を実装しているか文書化されている 機器を接続する前にサービスが利用できるか確認することができる Part 1 から Part20 から構成されている これまで多くの補遺 (Supplements) が提示され 追加 拡張が行われている 5
DICOM
DICOM 規格は Part 1 から Part 20 から構成されているが ただし Part9(1 対 1 通信 ) Part13(1 対 1 のプリント通信 ) は廃止されている DICOM Part 1: Introduction and Overview DICOM Part 2: Conformance DICOM Part 3: Information Object Definitions DICOM Part 4: Service Class Specifications DICOM Part 5: Data Structures and Encoding DICOM Part 6: Data Dictionary DICOM Part 7: Message Exchange DICOM Part 8: Network Communication Support for Message Exchange DICOM Part 10: Media Storage and File Format for Media Interchange DICOM Part 11: Media Storage Application Profiles DICOM Part 12: Media Formats and Physical Media for Media Interchange DICOM Part 14: Grayscale Standard Display DICOMタグ情報が定 Function DICOM Part 15: Security and System Management 義されている Profiles DICOM Part 16: Content Mapping Resource DICOM Part 17: Explanatory Information DICOM Part 18: Web Services DICOM Part 19: Application Hosting DICOM Part 20: Imaging Reports using HL7 Clinical Document Architecture 検査画像に関する情報オブジェクトが定義されている DICOMデータにどのように情報を格納するか定義されている
DICOM の基礎
DICOM では 何をするか ( サービス ) と 対象となるデータ ( 情報オブジェクト ) の組み合わせで機能が定義されている サービスクラス ( 何をするか ) PS3.4 で定義されている サービスを提供する側 :SCP(Service Class Provider) サービスを利用する側 :SCU(Service Class User) サービスを提供する側と利用する側を明確に分けて定義している 例 ) Storage Service Class サービス名 Print Management Service Class 機能概要 装置間で画像転送し 保存するサービス 画像をプリントするサービス Modality Worklist Management Service Class 検査情報を管理するサービス Query/Retrieve Service Class 画像検索と転送をするサービス
DICOM Storage Service Class SCU DICOM 画像を保存管理する SCU : Service Class of User SCP : Service Class of Provider Storage Service Class SCP Query / Retrieve Service Class SCP Print Service Class SCP PACS サーバ DICOM 画像を印刷 DICOM 画像を検索表示 Query / Retrieve Service Class SCU レーザーイメージャー l DICOM 対応機器 同士であっても サポート範囲が異なれば通信 ( データ交換 ) できない Print Service Class SCU 画像参照端末
IE(Informa)on En)ty) 情報実体 AOribute Name Tag Type ----------------------------------------------------- Study Instance UID (0020,000D) 1 Study Date (0008,0020) 2 Study Time (0008,0030) 2 Module Reference Usage (, ) PaEent PaEent C.7.1.1 必須 Study General Study C.7.2.1 必須 PaEent Study C.7.2.2 オプション Series General Series C.7.3.1 必須 image General Image C.7.6.1 必須 Image Pixel C.7.6.3 必須 Contrast/Bolus C.7.6.4 条件により必須
Data Element Data Element Data Element Data Element Data Element Data Element Tag 0010,0020 VR LO VL 10 Value Feild 0123456789 最後のデータエレメントに画素データが格納される Tag はグループ番号 (2 バイト ) とエレメント番号 (2 バイト ) の 16 進数で構成される値に付けられたタグで タグから値の意味を特定することができる VR( Value RepresentaEon) には 2 バイトの文字列が入る明示的に値の表現形を示す 数値 文字 日付など VL (Value Length) には VF に入るデータの長さが 16 進数で保存される氏名やコメントなどの長さ ( 可変長 ) を表すことができる VF( Value Field ) に必要な情報が保存されている実際に検査日や患者氏名などが入る
Type 説明例 1 必須項目 有効なデータを含めなくてはならない Study Instance UID 2 必須項目であるが 有効なデータがない場合は空のデータを含めること PaEent Name PaEent ID 3 オプション なくてもよい また からのデータを入れてもよい PaEent Comment 1C 条件によって Type1 となる属性 2C 条件によって Type2 となる属性 Pixel Spacing Laterality
CS(Code String) VR 名定義 使用可能な文字値の長さ / データ種 大文字のアルファベット 0-9 スペース _ ( 例 ) モダリティ名 MR 最大 16 バイト / 文字列 DA(Date) YYYYMMDD で表される日付文字列 ( 例 ) 検査日 20160716 8 バイト固定 / 文字列 TM(Time) HHMMSS.FFFFFF で表す文字列 ( 例 ) 検査時間 131526.000000 最大 14 バイト / 文字列 PN(Person Name) 人名 ( 例 )Kobe^Taro= 神戸 ^ 太郎 = こうべ^たろう 構成要素グループごと に最大 64 文字 / 文字列 DS(Decimal String) 固定または浮動小数点を表す文字列 ( 例 ) スライス厚 12.399 UI(Unique IdenEfier) 識別子 ( 例 )SOP instance UID 1.2.392.200054.1.21000001.1.6.1 最大 16 バイト / 文字列 最大 64 バイト / 文字列 US(Unsigned short) 符号なし 16 ビットの整数 ( 例 ) 画像の縦横の画素数 2 バイト固定 / 数値 OB(Other Byte String) バイト列 ( 例 ) 画像データ 別定義 / バイト列
DICOM の定義 説明 患者 (0010, 0020) PaEent ID 施設内で一意に管理される 検査 シリーズ (0020, 000D) Study Instance UID 世界に一つしかない番号で検査を区別する (0020, 000E) Series Instance UID 世界に一つしかない番号でシリーズを区別する 画像 (0008, 0018) SOP instance UID 世界に一つしかない番号で画像を区別する SOP instance UID の例 1.3.12.2.1107.5.6.1.7520.30000015041304542343700000002 root 組織を表す常に同じ値 suffix 組織ごとにルールに則って発番する
画像に対してユニークな番号が付与される オーダ番号が入り HIS と連携を撮ることができる
mm msec ma Head First-Supine それぞれの検査に特化した検査情報が格納されている
画素の最低値を黒として解釈する 画像の縦の画素数 1 画素のサイズ ( 縦 / 横 mm) 1 画素のビット数 16bit = 2 バイト 画像表示のための出ディフォルトの WC=40 と WW=88 最後のデータエレメント このタグの次に画像のデータエレメント 画素値が 524K バイト続く
ワークステーション Q/R SCU 1PASC AE Etle に通信の確立要求 ワークステーションから Q/R して画像を受信する Step1: アソシエーション確立要求 Step1: アソシエーション確立応答 PACS Q/R SCP 2 許可している AE か? サポートしているサービスクラスか? 3 画像の転送要求と受信確認 Step2: 画像転送要求 Step2: 画像送信 C-Store 4 画像の送信 6 アソシエーションの解放して転送を終了する Step3: アソシエーション解放要求 Step3: アソシエーション解放 5 アソシエーションの解放を要求
VR データ形式 UID 名 UID 値 なし Raw( 非圧縮 ) Implicit VR LiOle Endian(DICOM default Transfer Syntax) 1.2.840.10008.1.2 Raw( 非圧縮 ) Explicit VR LiOle Endian 1.2.840.10008.1.2.1 あり JPEG JPEG Lossless JPEG-LS JPEG 2000 JPEG Baseline( 非可逆 8 ビット圧縮の default) 1.2.840.10008.1.2.50 JPEG Extended( 非可逆 12 ビット圧縮の default) 1.2.840.10008.1.2.51 Non-Hierarchical 1.2.840.10008.1.2.57 Non-Hierarchical First-OderPredicEon 可逆 JPEG 圧縮の default 1.2.840.10008.1.2.70 JPEG-LS Lossless Image Compression 1.2.840.10008.1.2.80 JPEG-LS Lossy image Compression 1.2.840.10008.1.2.81 JPEG2000 Image Compression(Lossless) 1.2.840.10008.1.2.90 JPEG 2000 Image Compression 1.2.840.10008.1.2.91
HIS オーダ発行 OrdNum:20160716123456 Study:Abd-CT PtID:9812345 PtNm:JCR^TARO RIS DICOM MWM クエリ OrdNum:20160716123456 Accession Number PACS 画像生成 AccessionNum:20160716123456 DICOM Storage
外部保存の基礎
大阪大学附属病院祐延良治氏よりデータを提供
Medical ImageLab 社よりデータを提供 出典日本医用画像管理学会 Essential 医用画像情報管理 (2015)
1 バックアップ型 オンプレス PACS にて通常運用するバックアップとして外部に保存する災害時にバックアップから復旧する オンプレミス PACS の画像保存容量を最適化する Long Eme archive として外部保存を利用する過去画像は外部保存から取得する 2 ハイブリット型 3 クラウド PACS 型 画像の保存だけでなくサーバアプリケーション 画像ビューワも外部のサービスを利用する
外部保存利用前には ネットワークのパフォーマンス サポート体制 や セキュリティ などの不安があった 外部保存導入後は 安心感 画像管理からの解放 や 高速アクセス が導入効果として挙げられている