DICOM-överföringssyntax: En detaljerad översikt

DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) är den internationella standarden som underlättar utbyte av medicinska bilder och relaterade data över olika enheter och system.

Det möjliggör integration av medicinska bildanordningar, såsom skannrar, servrar, arbetsstationer, skrivare, nätverkshårdvara och bildarkiverings- och kommunikationssystem (PACS) från olika tillverkare.

En nyckelkomponent i DICOM-standarden är Transfer Syntax, som definierar hur DICOM-data kodas och överförs mellan system. Detta säkerställer att medicinska bilder och tillhörande data kan delas exakt mellan olika system och enheter.

Definition av DICOM-överföringssyntax

En DICOM-överföringssyntax är en uppsättning kodningsregler som ger en entydig representation av en eller flera abstrakta syntaxer. Det gör det möjligt för kommunicerande applikationsenheter att förhandla om vanliga kodningstekniker som de båda stöder, såsom byteordning och komprimeringsmetoder.

En överföringssyntax är ett attribut för en presentationskontext, varav en eller flera förhandlas fram vid upprättandet av en associering mellan DICOM-applikationsenheter.

DICOM definierar en standardöverföringssyntax, DICOM Implicit VR Little Endian Transfer Syntax (identifierad med överföringssyntax-UID = ”1.2.840.10008.1.2"). Varje överensstämmande DICOM-implementering ska stödja denna standardöverföringssyntax.

Syfte och funktion för DICOM Transfer Syntax

DICOM Transfer Syntax spelar en avgörande roll i arbetsflöden för medicinsk bildbehandling genom att säkerställa interoperabilitet, effektivitet och flexibilitet.

• Interoperabilitet: Olika bildenheter och programvara från olika tillverkare kan arbeta sömlöst tillsammans baserat på de överföringssyntaxer som de båda stöder. Denna interoperabilitet sträcker sig bortom sjukhusmiljön och underlättar teleradiologi och telemedicin genom att möjliggöra utbyte av medicinska bilder utanför sjukhuset.

• Effektivitet: Genom att använda komprimerade format kan bilder överföras snabbare och ta mindre lagringsutrymme.

• Flexibilitet: Användare kan välja en överföringssyntax baserat på deras specifika behov, till exempel förlustfri eller förlustfri komprimering.

Struktur och komponenter i en DICOM-överföringssyntax

DICOM-överföringssyntax definierar två huvudaspekter av DICOM-filer:

• Datakodning: Detta anger hur dataelementen i en DICOM-fil kodas, vilket främst påverkar bildkomprimeringsalgoritmen, vilket kan påverka både filstorlek och bildkvalitet.

• Byteordning: Detta bestämmer hur datatyper med flera byte, till exempel heltal och flyttalnummer, representeras i filen. De två vanliga byteordningarna är Little Endian och Big Endian, som dikterar i vilken ordning byte är ordnade för att representera dessa datatyper.

Överföringssyntax styr också serialiseringen av DICOM-objekt, som omvandlar objektet till en byteström för överföring eller lagring.

En DICOM-fil består av:

• Filhuvud: Inne håller en 128-byte ingressen, ett 4-byte prefix ('D', 'I', 'C', 'M') och filmetainformation.

• Datauppsättning: Representerar en enda SOP-instans relaterad till en enda SOP-klass. Överföringssyntaxen som används för att koda datauppsättningen identifieras av överföringssyntax-UID för DICOM-filens metainformation.

DICOM-överföringssyntax i olika medicinska bildmetoder

DICOM Transfer Syntax säkerställer att bilder från olika modaliteter, såsom röntgen, CT och MRI, kan utbytas och tolkas korrekt av olika system.

Till exempel kan en CT-skanner skicka bilder till en PACS med hjälp av en specifik överföringssyntax, och en radiolog kan visa dessa bilder på en arbetsstation med samma överföringssyntax.

Denna standardisering är avgörande för att upprätthålla konsistens och noggrannhet i medicinsk bildtolkning över olika modaliteter.

Fördelar och utmaningar med att använda DICOM Transfer Syntax

Fördelar

• Minskade fel: DICOM tillhandahåller ett standardiserat sätt att lagra, skicka och ta emot medicinska bilder och information utan behov av manuell datainmatning, vilket minskar fel och förbättrar effektiviteten.

• Förbättrad effektivitet: Elektronisk överföring av medicinska bilder med DICOM-standarden har gjort hälsosystemen mycket effektivare. Detta kan hjälpa leverantörer att diagnostisera patienter snabbare och påbörja behandlingar omedelbart.

• Bättre diagnos och patientvård: Im plementering av DICOM underlättar tillgång till information och diagnos. Interoperabiliteten hos DICOM-kompatibla enheter säkerställer att läkare kan få tillgång till medicinsk data över hela världen.

• Förbättrat arbetsflöde: Manuell arkivering, hämtning och transport av mappar hör till det förflutna inom medicinsk bildbehandling.

• Strukturerad rapportering: DICOM möjliggör skapande av strukturerade rapporter, vilket kan gynna samarbete och forskning.

Utmaningar

• Kompatibilitetsproblem: Olika leverantörer kan införa variationer i sina DICOM-implementeringar, vilket kan leda till kompatibilitetsproblem.

Datarelaterade utmaningar: Inkonsekvenser i dataformat, variationer i metadatataggning eller till och med skillnader i hur patientinformation registreras kan hindra sömlöst datautbyte.

Säkerhetsproblem: Säk ra DICOM-implementeringar kan kräva ytterligare krypterings- och autentiseringsprocesser, vilket kan medföra förseningar eller tekniska problem vid överföring av medicinska bilder.

• Prestandaproblem: Säkra DICOM-protokoll kan införa latens och öka behandlingstiderna, vilket är ett kritiskt problem i kliniska miljöer där snabb tillgång till medicinska bilder är avgörande.

• Komprimeringsbegränsningar: Även om komprimeringstekniker som RLE-kodning (RLE) kan minska filstorleken, kan de vara mindre effektiva för vissa typer av medicinska bilder, vilket kan leda till större filstorlekar och minskad bildkvalitet.

Standarder och föreskrifter relaterade till DICOM-överföringssyntax

DICOM Transfer Syntax definieras och registreras av NEMA (National Electrical Manufacturers Association). NEMA garanterar unikhet för alla DICOM-överföringssyntaxnamn. Privat definierade överföringssyntaxnamn kan också användas; de kommer dock inte att registreras av NEMA.

Överföringssyntaxen anger följande:

• Byteordningen (liten/stor Endian)

• Huruvida Vrs (värderepresentationer) är serialiserade (explicit/implicit)

• Huruvida pixeldata komprimeras eller inte

I följande tabell visas tillgängliga DICOM-överföringssyntaxer och deras motsvarande UID:er:

Sammanfattning

DICOM Transfer Syntax är en avgörande del av DICOM-standarden, vilket möjliggör ett effektivt och tillförlitligt utbyte av medicinska bilder och relaterad information. Det säkerställer interoperabilitet mellan olika medicintekniska avbildningsenheter och system, förbättrar arbetsflödets effektivitet och förbättrar patientvården genom att:

• Tillhandahålla ett standardiserat format för kodning och överföring av medicinska bilddata.

• Underlätta kommunikationen mellan olika medicinska avbildningsenheter och system.

• Möjliggör effektiv komprimering av medicinska bilder.

• Stöd för olika bildmodaliteter, inklusive röntgen, Ct och Mri.

Medan DICOM Transfer Syntax kan ge utmaningar som kompatibilitetsproblem och säkerhetsproblem, överväger fördelarna nackdelarna, vilket gör det till en viktig teknik inom modern medicinsk bildbehandling.

Slutsats

DICOM Transfer Syntax är en grundläggande komponent i DICOM-standarden. Det möjliggör ett effektivt och tillförlitligt utbyte av medicinska bilder och relaterad information. Det säkerställer interoperabilitet mellan medicinska avbildningsenheter och system, förbättrar arbetsflödets effektivitet och förbättrar patientvården.

Även om utmaningar är förknippade med att använda DICOM Transfer Syntax, uppväger fördelarna nackdelarna, vilket gör det till en viktig teknik inom modern medicinsk bildbehandling. Genom att främja interoperabilitet och standardisering spelar DICOM Transfer Syntax en viktig roll för att förbättra patientvården och främja området för medicinsk bildbehandling.