Ιατρική Πληροφορική. Δρ. Π. ΑΣΒΕΣΤΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Τ.Ε. DICOM Επικοινωνία Γενικά

Transcript

1 Ιατρική Πληροφορική Δρ. Π. ΑΣΒΕΣΤΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Τ.Ε. DICOM Επικοινωνία Γενικά Το πρότυπο DICOM δεν καθορίζει μόνο τον μορφότυπο (format) ενός αρχείου που περιέχει μία ιατρική εικόνα, αλλά περιλαμβάνει κανόνες για τη μετάδοση ιατρικών εικόνων μεταξύ διαφόρων συσκευών. Οι συσκευές που μπορούν να συμμετέχουν στη μετάδοση εικόνων είναι: Συσκευές συλλογής εικόνων, δηλαδή τα απεικονιστικά μηχανήματα. Διακομιστές, όπου αποθηκεύονται κεντρικά οι εικόνες. Σταθμοί εργασίας όπου γίνεται η διάγνωση. Συσκευές που εκτυπώνουν εικόνες σε φιλμ. 2 1

2 DICOM Επικοινωνία Γενικά Κάθε συσκευή έχει μία ή περισσότερες κάρτες δικτύου στις οποίες έχει αποδοθεί IP διεύθυνση. Κάθε συσκευή έχει μία εφαρμογή (ή και περισσότερες), η οποία έχει τη δυνατότητα να αποστέλλει ή/και να δέχεται DICOM εικόνες. Οι εφαρμογές αυτές ονομάζονται Application Entities. Κάθε εφαρμογή έχει έναν συγκεκριμένο τίτλο, ο οποίος ονομάζεται Application Entity Title (AET). Ένα ΑΕΤ έχει τύπο δεδομένων (VR) ΑΕ, ο οποίος είναι συμβολοσειρά χαρακτήρων (μέγιστου μήκους 16 χαρακτήρων), όπου κενά στην αρχή ή στο τέλος αγνοούνται. Συνήθως, η τιμή ενός AET είναι με κεφαλαία γράμματα χωρίς κενά ή σημεία στίξης και υποδηλώνει είτε το όνομα της εφαρμογής (π.χ. PACSSERVER) ή τη θέση του υπολογιστή (π.χ. DRBOBOFFICE). 3 DICOM Επικοινωνία Γενικά Η DICOM επικοινωνία βασίζεται στη χρήση του πρωτοκόλλου TCP (Transfer Control Protocol), το οποίο απαιτεί τη χρήση ενός αριθμού θύρας (port number) για να προσδιορίσει μία εφαρμογή στο δίκτυο (π.χ. για διαχείριση ιστοσελίδων ο αριθμός θύρας είναι 80, για διαχείριση ηλεκτρονικής αλληλογραφίας είναι 25 κ.λπ.). Συνήθως, για τις εφαρμογές που διαχειρίζονται DICOM εικόνες, ο αριθμός θύρας είναι 104, ο οποίος μπορεί να αλλάξει. Οι μόνοι περιορισμοί είναι ο αριθμός θύρας να μην χρησιμοποιείται κάπου αλλού (π.χ. δεν έχει νόημα να αλλάξει σε 80) και όλες οι εφαρμογές στο δίκτυο που δέχονται ή αποστέλλουν DICOM δεδομένα να χρησιμοποιούν τον ίδιο αριθμό θύρας. Αρκετά συχνά, μία εφαρμογή έχει 2 αριθμούς θύρας, έναν για την αποστολή και έναν για τη λήψη DICOM εικόνων. 4 2

3 DICOM Επικοινωνία Γενικά Συνεπώς, για να μπορέσει μία DICOM εφαρμογή Χ να στείλει εικόνες σε μία εφαρμογή Y, η Χ πρέπει να ξέρει τα ακόλουθα στοιχεία της Y: Την ΙP διεύθυνση του υπολογιστή στον οποίο είναι εγκατεστημένη η εφαρμογή Υ. Το ΑΕΤ της Υ. Τον αριθμό θύρας που χρησιμοποιεί η Y. Πολλές φορές, είναι χρήσιμο να ρυθμίζεται η εφαρμογή Υ με τα στοιχεία της εφαρμογής Χ, ακόμα και αν η Υ δεν πρόκειται να στείλει ποτέ δεδομένα στη Χ. 5 DICOM Επικοινωνία Υπηρεσίες Η επικοινωνία DICOM στηρίζεται στη παροχή υπηρεσιών μίας DICOM εφαρμογής σε άλλη. Με άλλα λόγια, μία DICOM εφαρμογή Χ αιτείται μία υπηρεσία (π.χ. αποθήκευση εικόνας, ανάκτηση εικόνας, εκτύπωση, λίστα εξετάσεων) από μία άλλη εφαρμογή Υ και ηυπαρέχειτηνυπηρεσίααυτήστηχ. Στην ορολογία DICOM, η εφαρμογή που αιτείται την υπηρεσία ονομάζεται SCU (Service Class User). Ο πάροχος της υπηρεσίας ονομάζεται SCP (Service Class Provider). Για παράδειγμα, εάν η υπηρεσία αφορά εκτύπωση σε φιλμ τότε ένας υπολογιστής Α που στέλνει μία εικόνα για εκτύπωση είναι το SCUκαιοεκτυπωτήςείναιτοSCP. Ταυτόχρονα, ο υπολογιστής Α θα μπορούσε να είναι ένας κεντρικός διακομιστής στον οποίο αποθηκεύονται οι εικόνες. Στην περίπτωση που ένας υπολογιστής Β αποστέλλει εικόνες για αποθήκευση στον Α,τότεοΑείναιτοSCPκαιοΒτοSCU. 6 3

4 DICOM Επικοινωνία Υπηρεσίες Η επικοινωνία μεταξύ δύο εφαρμογών για τη χρήση μίας υπηρεσίας επιτυγχάνεται με ανταλλαγή κατάλληλων μηνυμάτων. Κάθε φορά που μία εφαρμογή αποστέλλει ένα μήνυμα σε μία άλλη εφαρμογή αιτούμενη μία υπηρεσία, υπάρχει αντίστοιχη αποστολή απάντησης από την άλλη εφαρμογή. Όπως και με τις πληροφορίες που υπάρχουν σε ένα DICOM αρχείο, κάθε μήνυμα αποτελείται από tags. Η κωδικοποίηση των tags αυτών γίνεται ακριβώς με τον ίδιο τρόπο που κωδικοποιούνται και τα tags των δεδομένων. 7 DICOM Επικοινωνία Υπηρεσίες Το αίτημα χρήσης μίας υπηρεσίας από ένα SCU φέρνει την κατάληξη Rq. Για παράδειγμα, η υπηρεσία αποθήκευσης εικόνων ονομάζεται C Store. Επομένως, μία εφαρμογή που αιτείται την αποθήκευση μίας εικόνας θα στείλει ένα μήνυμα C Strore Rq. Αντίστοιχα, η απάντηση στο αίτημα φέρνει την κατάληξη Rsp. Επομένως, η απάντηση στο αίτημα αποθήκευσης θα είναι ένα μήνυμα C Strore Rsp. 9 4

5 DICOM Επικοινωνία Υπηρεσία C Echo Η πιο απλή υπηρεσία είναι αυτή που έχει να κάνει με την επιβεβαίωση της επικοινωνίας δύο εφαρμογών. Το ότι δύο υπολογιστές είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο και μπορούν να ανταλλάσουν δεδομένα γενικά, δεν σημαίνει απαραίτητα ότι είναι εφικτή η αποστολή μίας DICOM εικόνας από τη μία εφαρμογή στην άλλη, γιατί για παράδειγμα δεν έχουν ρυθμιστεί σωστά τα AET. Η επιβεβαίωση της DICOM επικοινωνίας γίνεται με χρήση της υπηρεσίας C Echo. Στην περίπτωση αυτή, η μία εφαρμογή αποστέλλει ένα αίτημα C Echo Rq. Εάν η άλλη εφαρμογή απαντήσει με μήνυμα C Echo Rsp, τότε υπάρχει επικοινωνία σε επίπεδο DICOM. 10 DICOM ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ Υπηρεσία C Store C STORE: αποστολή εικόνων σε άλλο σταθμό εργασίας ή σε βάση δεδομένων (PACS). C Store SCU (Απεικονιστικό μηχάνημα) C Store SCP (Βάση δεδομένων) 13 5

6 DICOM ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ Υπηρεσία C Find C Find: αναζήτηση με κριτήρια σε επίπεδο ασθενή ή εξέτασης ήσειράςεικόνωνήεικόνας. C Find SCU (Σταθμός Εργασίας) C Find SCP (Βάση δεδομένων) 14 DICOM ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ Υπηρεσία Modality Worklist MODALITY WORKLIST (MWL): δίνει τη δυνατότητα σε απεικονιστική μονάδα να λάβει λίστα προγραμματισμένων εξετάσεων. Πληροφοριακό Σύστημα Ακτινολογικού (RIS) MWL SCP (Διακομιστής DICOM) MWL SCU (Απεικονιστικό μηχάνημα) 15 6

7 DICOM ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ Υπηρεσία C Get C Get: Ανάκτηση εικόνων από βάση δεδομένων (PACS). C GET SCU & C Store SCP (Σταθμός Εργασίας)... C Get SCP & C Store SCU (Βάση δεδομένων) 16 DICOM ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ Υπηρεσία C Move C Move: Μετακίνηση εικόνων από βάση δεδομένων (PACS) σε άλλον σταθμό εργασίας. C Move SCU (Σταθμός Εργασίας 1 ) C Move SCP & C Store SCU (Βάση δεδομένων) C Store SCP (Σταθμός Εργασίας 2 ) 17 7

8 Πληροφοριακά Συστήματα Υγείας Πληροφοριακό Σύστημα (Information System): χρήση τεχνολογιών πληροφορικής και επικοινωνιών για τη συλλογή, οργάνωση, αποθήκευση και μεταφοράς πληροφοριών. Νοσοκομειακό Πληροφοριακό Σύστημα (Hospital Information System HIS): ολοκληρωμένο πληροφοριακό σύστημα που καλύπτει όλες τις πτυχές της λειτουργίας ενός νοσοκομείου (ιατρικές, διοικητικές, οικονομικές και νομικές). Πληροφοριακό Σύστημα Ακτινολογίας (Radiology Information System RIS): πληροφοριακό σύστημα για την αποθήκευση, διαχείριση και μετάδοση ιατρικών εικόνων ασθενών. Πληροφοριακό Σύστημα Εργαστηρίου (Laboratory Information System LIS): πληροφοριακό σύστημα για την αποθήκευση, διαχείριση και μετάδοση δεδομένων ιατρικών εργαστηρίων. 18 Σύστημα Αποθήκευσης και Μετάδοσης Εικόνων (PACS) Λειτουργία PACS 18/1/

9 Σύστημα Αποθήκευσης και Μετάδοσης Εικόνων (PACS) Τυπική δομή PACS 18/1/ Σύστημα Αποθήκευσης και Μετάδοσης Εικόνων (PACS) Ροή εργασίας με PACS Ο ασθενής εισέρχεται στο νοσοκομείο O ασθενής εγγράφεται στο πληροφοριακό σύστημα του νοσοκομείου (HIS). Ζητείται μία εξέταση από το πληροφοριακό σύστημα του ακτινολογικού τμήματος (RIS)*. Ανατίθεται κατάλληλος αριθμός στην εξέταση. John Doe 20 Boulevard, LA HIS John Doe X-ray RIS *Θεωρείται ότι περιλαμβάνει όλες τις απεικονιστικές συσκευές 21 9

10 Σύστημα Αποθήκευσης και Μετάδοσης Εικόνων (PACS) Ροή εργασίας με PACS To RIS αποστέλλει κατάλληλα μηνύματα και δημογραφικά δεδομένα στo λογισμικό μετατροπής μηνυμάτων HL7 σε λειτουργίες DICOM (PACS Broker). To PACS Broker ενημερώνει τον εξυπηρετητή αρχείων για την προγραμματισμένη εξέταση του ασθενή HIS RIS PACS BROKER FILE SERVER 22 Σύστημα Αποθήκευσης και Μετάδοσης Εικόνων (PACS) Ροή εργασίας με PACS Ο εξυπηρετητής αρχείων αποστέλλει προηγούμενες εξετάσεις του ασθενή (αν υπάρχουν) στο σταθμό ανάγνωσης. Ο ασθενής φθάνει στο μηχάνημα. Ζητείται από το PACS Broker η λίστα με τις προγραμματισμένες εξετάσεις HIS RIS PACS BROKER FILE SERVER ΣΤΑΘΜΟΣ ΑΝΑΓΝΩΣΗΣ 23 10

11 Σύστημα Αποθήκευσης και Μετάδοσης Εικόνων (PACS) Ροή εργασίας με PACS Οι εικόνες της εξέτασης (σε μορφή DICOM) και τα δημογραφικά στοιχεία του ασθενή αποστέλλονται στο σταθμό ελέγχου ποιότητας. Η εξέταση αποστέλλεται στο σταθμό ανάγνωσης και από εκεί αυτόματα στη βάση δεδομένων. HIS RIS PACS BROKER FILE SERVER ΣΤΑΘΜΟΣ ΑΝΑΓΝΩΣΗΣ 24 Σύστημα Αποθήκευσης και Μετάδοσης Εικόνων (PACS) Ροή εργασίας με PACS Ο εξυπηρετητής αρχείων αποστέλλει την εξέταση PACS στους σταθμούς εξέτασης (PACS Review Workstations) στις πτέρυγες του νοσοκομείου, βάσει της τοποθεσίας του ασθενή, όπως λαμβάνεται από το μήνυμα HL7 του ΗΙS/RIS HIS RIS PACS BROKER FILE SERVER ΣΤΑΘΜΟΣ ΑΝΑΓΝΩΣΗΣ 25 11

12 Σύστημα Αποθήκευσης και Μετάδοσης Εικόνων (PACS) Ροή εργασίας με PACS O ακτινολόγος μαγνητοφωνεί τη γνωμάτευση Η αναφορά απομαγνητοφωνείται αποθηκεύεται στην βάση δεδομένων FILE SERVER ΣΤΑΘΜΟΣ ΑΝΑΓΝΩΣΗΣ μπλα HIS RIS PACS BROKER 26 12