История разработки стандарта DICOM

5.1. История разработки стандарта DICOM

Разработка стандарта DICOM началась в начале 1980-х гг., когда проблема интеграции сложных цифровых устройств лучевой диагностики стояла уже достаточно остро. В 1983 г. Американским колледжем радиологии (American College of Radiology, ACR) и Национальной ассоциацией производителей электронного оборудования (NEMA, CШA) был создан объединенный комитет, в задачи которого входила разработка стандарта, обеспечивающего передачу цифровых медицинских изображений, не зависящую от производителей диагностического оборудования, и способствующую:

1)    развитию систем архивирования и передачи изображений (PACS);

2)    обеспечению взаимодействия медицинского оборудования с автоматизированными больничными информационными системами;

3)    созданию баз данных, содержащих диагностическую информацию, получаемую с помощью большого числа удаленных друг от друга устройств различных типов.

DICOM - индустриальный стандарт для передачи радиологических изображений и другой медицинской информации, опирающийся на стандарт Взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI), разработанный Международной организацией по стандартизации (International Standards Organization, ISO).

Первая версия стандарта (DICOM 1.0) появилась в 1985 г. и вторая (DICOM 2.0) - в 1988 г. Для поддержки развития и демонстрации третьей

версии стандарта (DICOM 3.0) Комитет по электронным коммуникациям Радиологического общества Северной Америки (Radiological Society of North America, RSNA) в 1992 г. начал работу с секцией MedPacs ACR-NEMA. Этот комитет, возглавляемый Robert Hindel, представил концепцию "Центрального тестового узла" (Central Test Node, CTN), центральной точки обмена информацией о передаче данных между медицинским оборудованием различных производителей.

При поддержке RSNA Лаборатория электронной радиологии (Electronic Radiology Laboratory, ERL) Института радиологии Маллинкродта (Mallinckrodt Institute of Radiology, MIR) разработала программное обеспечение, которое впервые включало поддержку спецификации DICOM 3.0. Данное программное обеспечение было установлено в CTN для демонстрации применения стандарта в локальной компьютерной сети секции infoRAD на ассамблее RSNA '92. Позднее ERL выпустила более развитое програм-ммное обеспечение. В январе 1994 г. с целью помощи разработчикам в понимании сущности стандарта рабочая версия, исходные коды и документация этого программного обеспечения были опубликованы на ftp-серверах RSNA и MIR для бесплатного доступа.

Таким образом, в разработке стандарта DICOM участвовали следующие организации:

-    Американский радиологический колледж;

-    Институт радиологии Маллинкродта;

-    Национальная ассоциация производителей электронного оборудования;

-    Радиологическое общество Северной Америки.

Третья версия стандарта (DICOM 3.0) была выпущена в 1991 г. и перерабатывалась до 1993 г. Она стала существенным шагом вперед, поскольку ее можно было использовать в сетевых средах с использованием стандартных протоколов, например TCP/IP; в ней были описаны уровни совместимости со стандартом, семантика программных команд и ассоциированных с ними данных; структура стандарта была приведена в соответствие с директивами ISO, что существенно отличает DICOM от HL7. Стандарт DICOM версии 3.0 предназначен для передачи медицинских изображений, получаемых с помощью 29 методов диагностики, и широко распространен в США, Японии, Германии и других странах. Крупнейшие производители диагностического оборудования начали планировать в составе своих систем возможность обмена изображениями в стандарте DICOM 3.0.

Стандарт имеет технологию для уникальной идентификации любого информационного объекта при сетевом взаимодействии, применяет сжатие изображений по стандарту JPEG. В качестве файловой системы использует FAT (совместимую с DOS версии 4.0 и выше) и поддерживает различные форматы физических носителей: дискеты 1.44М, МОД, CD. Появившись как корпоративный, DICOM стал стандартом де-факто и встраивается крупней

шими производителями в выпускаемое радиологическое оборудование и большинство систем PACS. Он поддерживается национальными организациями по стандартам - CEN TC251 в Европе и JIRA в Японии.

Трудности передачи медицинского изображения связаны с необходимостью иметь, кроме самого снимка, достаточно подробные сведения об условиях, в которых он был сделан, а также сведения о состоянии и положении пациента в момент получения изображения. Это вызвано тем, что часто приходится сравнивать изображения одного объекта, полученные в разное время, при различных условиях и с помощью различных диагностических устройств. Формализация подобных данных представляет собой сложную задачу, постановка которой зависит от целей дальнейшего использования указанных сведений. Именно формализация описания условий получения и хранения изображений, а также сведений о состоянии пациента, является основной целью разработки стандартов электронной передачи медицинских изображений. Стандарт DICOM определяет термин "сложное изображение", которое представляет собой элемент серии изображений, полученной при исследовании одного и того же пациента. Кроме элементарного изображения, компонентами сложного изображения могут быть несколько кривых (например, задающих область исследования на обзорном снимке), наложений (растровых текстов с параметрами исследования, сведеньями о пациенте, фамилией врача и т.д.), несколько таблиц преобразования пикселов изображения при его визуализации.

Стандарт DICOM состоит из 13 частей, из которых в версии DICOM 3.0 представлены первые девять. Кратко остановимся на их содержании.

1.    Введение. Описываются история разработки стандарта, его назначение и структура.

2.    Соответствие основному стандарту. Указываются структура сертификата соответствия стандарту и критерии совместимости диагностических устройств со стандартом DICOM.

3.    Определение информационных объектов. Предлагается информационная модель "реального мира", описывающая взаимоотношения между нормализованными объектами (пациент, устройство) и составными объектами (исследования, изображения и др.), наследующими некоторые атрибуты нормализованных объектов.

4.    Спецификации классов операций. Специфицируются классы действий или операций, которые могут выполняться над информационными объектами. Вводится понятие операция-объект (service-object pair, SOP). Разработчики стандарта исходили из того, что применение операции к объекту может быть ограничено его свойствами, поэтому необходимо отдельное описание классов SOP. Например, для класса операций «хранение» выделяются отдельные стандартные классы операций-объектов: хранение изображений цифровой радиографии, хранение ультразвуковых изображений, хранение

наложений, хранение таблицы преобразования пикселов и т.д. Аналогичные пары выделяются для операции «запрос/извлечение» и пр.

5.    Структура и семантика данных. Описываются типы данных и правила кодирования, используемые при передаче данных из одной системы в другую. Специфицируются форматы передачи изображений. Стандарт допускает передачу исходных и уплотненных изображений; особо описывается синтаксис передачи при использовании неискажающих и искажающих алгоритмов уплотнения JPEG. Допускаются другие, не специфицируемые в стандарте алгоритмы уплотнения.

6.    Словарь данных. Приводится полный список элементов данных, описанных в стандарте DICOM. Каждый элемент данных идентифицируется парой целых чисел, например, пара (0018,5100) идентифицирует описание положения пациента по отношению к устройству в момент проведения исследования. Кроме идентификатора, приводятся имя элемента, характеристика его значения (строка символов, число и т.д.) и допустимое число повторений элемента в сообщении.

7.    Обмен сообщениями. Описывается структура команд и протокола обмена сообщениями. Изложение этой части существенно опирается на соответствующие стандарты Взаимодействия открытых систем OSI (ISO 8222 и ISO 8649).

8.    Обеспечение обмена сообщениями в сетевых средах. Определяются необходимые компоненты системы обмена сообщениями в сетевых средах, использующих протокол TCP/IP.

9.    Обеспечение обмена сообщениями при прямой связи абонентов (point-to-point). Приводится подробное описание прямого взаимодействия двух устройств, в том числе, назначение каждой ножки 50-контактного разъема, уровня передаваемых сигналов, их временные характеристики и т.д

На стадии разработки и утверждения находятся еще четыре части третьей версии стандарта:

10.    Носители данных и форматы файлов. Описываются теоретические основы хранения медицинских изображений на внешних носителях данных.

11.    Прикладные характеристики хранения данных на внешних носителях. Описываются требования к данным, которые должны храниться на внешних носителях, описания имеют клиническую направленность.

12.    Форматы носителей и физическая среда хранения данных. Специфицируются различные носители данных, которые могут использоваться для хранения медицинских изображений (например, дискеты, компакт-диски CD ROM, магнитооптические диски и т.д.).

13.    Управление выводом на печатающие устройства при прямом соединении. Описываются протоколы и операции, необходимые для вывода изображения на печатающее устройство. Вывод осуществляется системой-исполнителем, напрямую соединенной с системой-инициатором вывода.

Рекомендуем к просомтру

www.kievoncology.com благодарны автору и издательству, которые способствует образованию медицинских работников. При нарушении авторских прав, сообщите нам и мы незамедлительно удалим материалы.