Introdução. aborda algumas das metodologias de conversão de imagens médicas no padrão DICOM para o padrão XML

(1)

DICOM

(2)

Introdução

aborda algumas das metodologias de aborda algumas das metodologias de

conversão de imagens médicas no

padrão DICOM para o padrão XML

(3)

Introdução

Até a década de 70, maioria dos Até a década de 70, maioria dos

dispositivos armazenava imagens em

formatos proprietários, e transferiam

os arquivos pela rede, ou através de

discos removíveis para efetuarem a

comunicação das imagens.

(4)

Introdução

A introdução de imagens digitais A introdução de imagens digitais

médicas e o uso de computadores no

seu processamento impulsionaram a

American

American CollegeCollege of of RadiologyRadiology (ACR) (ACR) e o

e o NationalNational ElectricalElectrical ManufacturersManufacturers Association

Association (NEMA) a formarem um (NEMA) a formarem um comitê com o objetivo de criar um

comitê com o objetivo de criar um

método padrão para transmissão de

imagens médicas e as informações a

elas associadas.

(5)

Introdução

As versões iniciais do ACRAs versões iniciais do ACR--NEMA NEMA

criavam terminologias padronizadas,

estrutura de informação, muitos dos

métodos padrão de comunicação de

imagens digitais ainda não haviam

sido desenvolvidos até o lançamento

da versão 3.0, chamada DICOM.

(6)

DICOM

Digital

Imaging

_Imaging

and

_and

Communications

in

Medicine

foi estruturado como um documento foi estruturado como um documento

de múltiplas partes para facilitar a

extensão do padrão. Também foram

definidos objetos não só para

imagens, mas também para

pacientes, relatórios, e outros grupos

de dados.

(7)

DICOM

Com os aprimoramentos feitos na Com os aprimoramentos feitos na

versão 3, também tornou

versão 3, também tornou--se possível se possível o desenvolvimento e expansão do

o desenvolvimento e expansão do

arquivamento de imagens e sistemas

de comunicação (PACS

de comunicação (PACS –– Picture Picture Archiving

Archiving andand communicationcommunication systems

systems), permitindo que sistemas ), permitindo que sistemas de informações médicas tivessem

de informações médicas tivessem

interfaces próprias para a exibição do

padrão.

(8)

DICOM

pode ser aplicado a todas as áreas pode ser aplicado a todas as áreas

médicas que utilizam imagens

digitais, como a cardiologia,

endoscopia,

endoscopia, mamografiamamografia, ,

oftalmologia, radiologia, cirurgia, etc.

(9)

Tecnologia

define uma camada de aplicação chamada define uma camada de aplicação chamada ULP

ULP –– upperupper layerlayer protocolprotocol –– usada sobre usada sobre o

o TCP/IPTCP/IP

mensagens, serviços, objetos de mensagens, serviços, objetos de

informações, e mecanismos de negociação

e associação garantem que duas

implementações quaisquer que possuam

um conjunto compatível de serviços

possam efetivamente se comunicar

(10)

Tecnologia

Camada

Camada de de AplicaçãoAplicação

cinco áreas primárias de

funcionalidade:

Transmissão e persistência dos Transmissão e persistência dos

objetos

imagens, formato de ondas e documentos imagens, formato de ondas e documentos

Busca e recuperação dos objetos Busca e recuperação dos objetos

Performance de ações específicas Performance de ações específicas

(11)

Tecnologia

Camada

Camada de de AplicaçãoAplicação

Gerenciamento de atividadesGerenciamento de atividades

relatório de atividades e informação do relatório de atividades e informação do estado

estado

Qualidade e consistência da imagemQualidade e consistência da imagem

(12)

Tecnologia

DICOM não define a arquitetura de DICOM não define a arquitetura de

um sistema inteiro, nem especifica

requerimentos de funcionalidade em

torno do comportamento definido

para serviços específicos.

armazenamento de imagens é definido em armazenamento de imagens é definido em termos de quais informações devem ser

termos de quais informações devem ser

transmitidas e capturadas, não como

imagens são exibidas

(13)

Partes

do DICOM

_{do DICOM}

DICOM v.3 é constituído de 16 DICOM v.3 é constituído de 16

partes. Cada parte do padrão se

concentra em diferentes pontos de

vista do protocolo.

(14)

Partes

do DICOM

_{do DICOM}

PARTE 1

PARTE 1 –– INTRODUÇÃO E VISÃO INTRODUÇÃO E VISÃO GERAL

GERAL

Provê uma visão geral do padrão. Provê uma visão geral do padrão.

Descreve a história, escopo,

objetivos, e a estrutura do padrão.

Em particular, contém uma breve

descrição do conteúdo de cada parte.

(15)

PARTE 2

PARTE 2 –– CONFORMANCECONFORMANCE

Define regras de implementação que Define regras de implementação que

estejam em concordância com os

requisitos estabelecidos.

(16)

PARTE 3

PARTE 3 –– DEFINIÇÕES DE OBJETOS DEFINIÇÕES DE OBJETOS DE INFORMAÇÃO:

DE INFORMAÇÃO:

Especifica classes de objetos de Especifica classes de objetos de

informação que provêem uma

definição abstrata de entidades do

mundo real aplicáveis a comunicação

de imagens médicas digitais e as

informações relacionadas

formato de onda, relatórios, doses formato de onda, relatórios, doses quimioterápicas

(17)

Dois tipos de classes de objetos de Dois tipos de classes de objetos de

informação são definidos:

–

– Normalizadas: incluem somente os Normalizadas: incluem somente os atributos inerentes a entidades do

atributos inerentes a entidades do

mundo real representadas

atributos de data e hora de um estudo de atributos de data e hora de um estudo de caso

(18)

–

– Compostas :podem adicionalmente Compostas :podem adicionalmente

incluir atributos que estão relacionados

aos pacientes mas não inerentes a

entidades no mundo real.

Tomografia computadorizada, que é definida Tomografia computadorizada, que é definida como composta, contém tanto atributos

como composta, contém tanto atributos

essenciais à imagem (como data da

imagem), e atributos relacionados, mas não

inerentes à imagem (como o nome do

paciente).

(19)

PARTE 4

PARTE 4 –– ESPECIFICAÇÕES DE ESPECIFICAÇÕES DE CLASSES DE SERVIÇOS

CLASSES DE SERVIÇOS

Armazenamento;Armazenamento;

ConsultaConsulta e e recuperaçãorecuperação;;

Gerenciamento de tarefas;Gerenciamento de tarefas;

Gerenciamento de serviços de Gerenciamento de serviços de

impressão.

(20)

PARTE 5

PARTE 5 –– ESTRUTURA DE DADOS E ESTRUTURA DE DADOS E SEMÂNTICA:

SEMÂNTICA:

Especifica como aplicações DICOM Especifica como aplicações DICOM

constroem e codificam os conjuntos

de dados (Data Sets) resultantes do

uso de Objetos de Informação e

Classes de Serviços definidos nas

partes 3 e 4 do padrão.

suporte a técnicas de compressão de suporte a técnicas de compressão de imagem

(21)

PARTE 6

PARTE 6 –– DICIONÁRIO DE DADOS:DICIONÁRIO DE DADOS:

Esta parte do padrão é um registro Esta parte do padrão é um registro

centralizado que define a coleção de

todos os elementos de dados

disponíveis para representar

informações.

(22)

Para cada elemento, esta parte do Para cada elemento, esta parte do

padrão especifica:

TagTag única, que consiste em um grupo, e única, que consiste em um grupo, e número do elemento;

número do elemento;

Nome;Nome;

Sua representação de valores Sua representação de valores –– VR (string, VR (string, inteiro, etc.);

inteiro, etc.);

Multiplicidade (quantos valores por Multiplicidade (quantos valores por atributo);

atributo);

(23)

PARTE 7

PARTE 7 –– TROCA DE MENSAGENS:TROCA DE MENSAGENS:

Especifica tanto o serviço quanto o Especifica tanto o serviço quanto o

protocolo usado por uma aplicação

para troca de mensagens.

RegrasRegras parapara estabelecimentoestabelecimento e e términotérmino de de associações

associações providasprovidas pelopelo suportesuporte de de comunicações

comunicações (P.8), e o (P.8), e o impactoimpacto de de transações

transações pendentespendentes..

RegrasRegras de de codificaçãocodificação parapara a a construçãoconstrução de de mensagens

(24)

PARTE 8

PARTE 8 –– SUPORTE À COMUNICAÇÃO SUPORTE À COMUNICAÇÃO EM REDE PARA TROCA DE

EM REDE PARA TROCA DE

MENSAGENS:

Especifica os serviços de Especifica os serviços de

comunicação e protocolos de camada

superior necessários ao suporte, em

ambientes de rede, à comunicação

entre aplicações DICOM

(25)

PARTE 10

PARTE 10 –– ARMAZENAMENTO EM MÍDIA E ARMAZENAMENTO EM MÍDIA E FORMADO DE ARQUIVO:

FORMADO DE ARQUIVO:

Especifica um modelo geral de Especifica um modelo geral de

armazenamento de imagens em mídia

removível. O propósito desta

removível. O propósito desta parteparte é é prover um

prover um frameworkframework que permite o que permite o

intercâmbio de vários tipos de imagens

médicas e as informações associadas em

uma variedade de tipos de mídias de

armazenamento removível.

(26)

PARTE 11

PARTE 11 –– PERFIS DA APLICAÇÃO DE PERFIS DA APLICAÇÃO DE ARMAZENAMENTO EM MÍDIA:

ARMAZENAMENTO EM MÍDIA:

Especifica subconjuntos específicos Especifica subconjuntos específicos

da aplicação que devem estar em

concordância com o padrão.

Estes subconjuntos são chamados Estes subconjuntos são chamados

Perfis da Aplicação

RefereRefere--se ao intercâmbio de imagens se ao intercâmbio de imagens médicas em mídias de armazenamento

(27)

PARTE 12

PARTE 12 –– FORMATO DE MÍDIA E MÍDIA FORMATO DE MÍDIA E MÍDIA FÍSICA PARA INTERCÂMBIO:

FÍSICA PARA INTERCÂMBIO:

Facilita o intercâmbio de informações Facilita o intercâmbio de informações entre aplicações de sistemas médicos

entre aplicações de sistemas médicos

determinando tanto a estrutura de

descrição de relacionamento entre o

modelo de armazenamento em mídia

quanto uma mídia física específica e

formato de mídia, e também a

característica da mídia.

(28)

PARTE 14

PARTE 14 –– FUNÇÃO DE EXIBIÇÃO DE FUNÇÃO DE EXIBIÇÃO DE ESCALA DE CINZA:

ESCALA DE CINZA:

Padroniza as funções de exibição Padroniza as funções de exibição

escala de cinza para imagens

apresentadas em diferentes mídias,

como, por exemplo, monitores e

impressoras.

(29)

PARTE 15

PARTE 15 –– PERFIS DE SEGURANÇA E PERFIS DE SEGURANÇA E SISTEMA DE GERENCIAMENTO

SISTEMA DE GERENCIAMENTO

Estes perfis são definidos usandoEstes perfis são definidos usando--se se

protocolos externos (DHCP, etc.), e

são especificados nesta parte do

padrão. Estes protocolos também

devem incluir criptografia de dados,

chave pública, e “

(30)

PARTE 16

PARTE 16 –– RECURSO DE RECURSO DE

MAPEAMENTO DE CONTEÚDO:

Define Define templatestemplates de estruturação de de estruturação de

documentos, conjunto de termos

codificados, dicionário de termos e

traduções.

(31)

PARTE 17

PARTE 17 –– INFORMAÇÃO INFORMAÇÃO REDUNDANTE:

REDUNDANTE:

Define anexos normativos e Define anexos normativos e

informativos incluindo informações

explicativas.

(32)

PARTE 18

PARTE 18 –– ACESSO WEB A OBJETOS ACESSO WEB A OBJETOS PERSISTENTES

PERSISTENTES

Realizado através de requisições Realizado através de requisições

http. A requisição inclui um ponteiro

para o objeto no formato de UID

(

(unique_unique identifier_identifier) de sua instância. _{) de sua instância.}

Este padrão ilustra como esta

requisição deve ser iniciada.

(33)

Modelagem da Informação

O Diagrama entidadeO Diagrama entidade--relacionamento relacionamento

exibe alguns objetos de informação

(“

(“InformationInformation ObjectsObjects”), como ”), como Patient

(34)

(35)

ObjetosObjetos de de informaçãoinformação representadosrepresentados

pelos

pelos retângulosretângulos

TiposTipos de de associaçõesassociações definidosdefinidos pelospelos

losangos

(36)

Conversão de DICOM para XML

DICOM domina o setor de DICOM domina o setor de

aplicações com imagens médicas,

mas é incompleto no sentido de que

há ainda uma carência numa

representação de dados conveniente,

que seja fácil o suficiente para que

programadores usem

programadores usem--na para na para

transferirem dados dentro e entre

seus programas.

(37)

Conversão de DICOM para XML

Um arquivo binário DICOM requer que Um arquivo binário DICOM requer que cada programa, ou seus componentes

cada programa, ou seus componentes

tenham conhecimento das nuances de

como se codifica e decodifica o arquivo.

PropõePropõe--se aqui uma maneira alternativa se aqui uma maneira alternativa baseada no padrão XML para representar

baseada no padrão XML para representar

os dados DICOM, e realizar o intercâmbio

das informações.

(38)

Conversão de DICOM para XML

Como mostrado anteriormente, o Como mostrado anteriormente, o

padrão

padrão consiste em dezesseis partes, consiste em dezesseis partes, e o objetivo deste trabalho é mostrar

e o objetivo deste trabalho é mostrar

uma maneira de representar os

dados definidos nas partes 3, 5 e 6.

(39)

Conversão de DICOM para XML

A parte 6 lista todas as A parte 6 lista todas as tagstags

existentes em um dado. Todas as

Conversão de DICOM para XML

Na parte 5, temos os tipos de Na parte 5, temos os tipos de

representação de valores (VR) e sua

extensão

PersonPerson NameName (PN), tem comprimento (PN), tem comprimento máximo de 64 caracteres.

máximo de 64 caracteres.

Outras Outras tagstags possuem possuem SequenceSequence como VR. como VR. Tais

Tais tagstags não têm um valor direto, mas não têm um valor direto, mas seqüência de itens como um valor.

(41)

Conversão de DICOM para XML

A parte 3 do padrão lista quais A parte 3 do padrão lista quais tagstags

de dados devem estar presentes em

cada objeto de informação

imagem digital de raioimagem digital de raio--x intrax intra--oral é um oral é um objeto de informação, e possui o nome do

objeto de informação, e possui o nome do

paciente (0010, 0010) e

paciente (0010, 0010) e pixelpixel data (7FE0, data (7FE0, 0010) como

(42)

Critérios para a conversão

A representação deve ter estrutura A representação deve ter estrutura lógica como a definida no padrão

lógica como a definida no padrão

DICOM;

Deve ser capaz de representar tudo o Deve ser capaz de representar tudo o que o padrão DICOM permitir;

que o padrão DICOM permitir;

A representação dos dados deve ser A representação dos dados deve ser

extensível para suportar novos campos

de dados e novos objetos de informação

que poderão ser introduzidos;

(43)

Assegurar compatibilidade com Assegurar compatibilidade com

versões anteriores;

Independência de plataforma, se Independência de plataforma, se

possível;

Baseado em padrões conhecidos e Baseado em padrões conhecidos e

populares;

Prover uma ferramenta de suporte Prover uma ferramenta de suporte

adequada;

(44)

Representação dos dados o mais Representação dos dados o mais

simples possível;

Leitura compreensível ao homem Leitura compreensível ao homem

para facilitar a depuração e a

autenticação, caso solicitada;

Todos os documentos criados pelo Todos os documentos criados pelo

uso desta representação devem ser

plausíveis de interpretação

(45)

Os tipos de dados do DICOM, Os tipos de dados do DICOM,

chamados de VR’s (

chamados de VR’s (valuevalue representations

representations) são muito ricos em ) são muito ricos em restrições (

restrições (constraintsconstraints). Como ). Como

exemplo, DICOM define 20 tipos de

strings

(46)

Contrastando com isso, a DTD não Contrastando com isso, a DTD não

pode limitar o tamanho da string.

DICOM suporta vários tipos de

dados, como

dados, como stringsstrings, inteiros, ponto , inteiros, ponto flutuante, etc., enquanto que a DTD

flutuante, etc., enquanto que a DTD

suporta apenas

(47)

Tipos de dados não são o único Tipos de dados não são o único

problema!!! Restrições lógicas de

alto nível introduzidas no padrão

DICOM, como as

DICOM, como as tagstags, devem estar , devem estar presentes em cada objeto de

presentes em cada objeto de

informação e pode ser representada

pela DTD

ForçaForça a a repetiçãorepetição de de amplasamplas partespartes do do padrão

(48)

Uma proposta para uma DTD de Uma proposta para uma DTD de

funcionalidade geral para um

documento DICOM

documento DICOM--XMLXML

<!DOCTYPE dicom_item [

<!ELEMENT dicom_item (dicom_tag*, dicom_sequence*)> <!ELEMENT dicom_tag (#PCDATA)>

<!ELEMENT dicom_sequence (dicom_item*)> <!ATTLIST dicom_tag

group CDATA #REQUIRED element CDATA #REQUIRED name CDATA #IMPLIED vr CDATA #IMPLIED

<!ATTLIST dicom_sequence

group CDATA #REQUIRED

element CDATA #REQUIRED name CDATA #IMPLIED

vr CDATA #IMPLIED ]>

(49)

DocumentoDocumento DICOMDICOM--XML XML queque

representa

representa informaçõesinformações de de umauma imagem

imagem digital de um digital de um raioraio--X intraX intra- -oral

(50)

<dicom_item>

<dicom_tag group="0x0008" element="0x0008" name="ImageType" vr="CS">DERIVED\PRIMARY\</dicom_tag>

<dicom_tag group="0x0008" element="0x0016" name="SOPClassUID" vr="UI">1.2.840.10008.5.1.4.1.1.1.3.1</dicom_tag>

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vr="CS">FOR PROCESSING </dicom_tag>