ما هو DICOM؟ صيغة ملفات الصور الطبية

تكاد جميع أجهزة التصوير في الأشعة وطب القلب تعتمد على صيغة DICOM. وتُستخدم الصيغة نفسها حين تنتقل الصور من جهاز التصوير إلى أرشيف المستشفى أو إلى عيادة أخرى أو إلى قرص المريض. توضّح هذه الصفحة ما يوجد داخل ملفات DICOM، وكيف تفتحها وتحوّلها وتشاركها بأمان.

نبذة عن معيار DICOM

DICOM اختصار لعبارة Digital Imaging and Communications in Medicine، أي «التصوير الرقمي والاتصالات في الطب». وهو يحدّد صيغة للملفات وبروتوكول اتصال عبر الشبكة للصور الطبية، حتى تتمكن أجهزة وبرامج من شركات مصنّعة مختلفة من العمل معًا.

أنشأت هذا المعيار الكلية الأمريكية للأشعة (ACR) والرابطة الوطنية الأمريكية لمصنّعي المعدات الكهربائية (NEMA). وتتولى تطويره اليوم لجنة معايير DICOM (DICOM Standards Committee)، فيما تقوم NEMA بدور أمانة اللجنة. كما أن DICOM معترَف به معيارًا دوليًا برقم ISO 12052.

يتألف المعيار من نحو 20 جزءًا، مرقّمة من PS3.1 إلى PS3.22، ويُحدَّث عدة مرات في السنة. والإصدار الحالي متاح للقراءة مجانًا على الموقع dicomstandard.org.

تاريخ DICOM

في عام 1983 شكّلت ACR وNEMA لجنة مشتركة، لأن قراءة صور أجهزة التصوير كانت صعبة دون معدات الشركة المصنّعة نفسها.

• 1985 - ACR-NEMA 300، لنقل البيانات من نقطة إلى نقطة عبر واجهة متوازية مخصصة بعرض 16 بت.
• 1988 - ACR-NEMA 2.0، وهو الإصدار الثاني.
• 1993 - DICOM 3.0، بالاسم الجديد ودعم شبكات الحاسوب (TCP/IP).
• 1995 - تبادل الفحوصات على أقراص مضغوطة (CD)، وكائنات خاصة بالموجات فوق الصوتية وتصوير الأوعية بالأشعة السينية والطب النووي.

لم يظهر إصدار رئيسي جديد منذ عام 1993. وقد أضافت الملاحق، على سبيل المثال، قائمة عمل الجهاز (Modality Worklist) عام 1996، والتقارير المنظَّمة عام 2000، والتصوير المقطعي للثدي (tomosynthesis) عام 2008، وتصوير الشرائح المجهرية الكاملة (whole slide imaging) عام 2010، وخدمات DICOMweb عام 2013.

ماذا يوجد داخل ملف DICOM

يحتوي ملف DICOM على الصورة ومعلومات عن المريض والفحص والجهاز. ويحدّد الجزء PS3.10 بنيته:

1. المقدمة (Preamble) - 128 بايت، وهي عادةً كلها أصفار.
2. البادئة (Prefix) - الأحرف الأربعة DICM التي تدل على أن الملف بصيغة DICOM.
3. المعلومات الوصفية للملف (File Meta Information) - المجموعة 0002، ومن عناصرها Transfer Syntax UID (0002,0010) الذي يبيّن طريقة ترميز بقية الملف.
4. مجموعة البيانات (Data Set) - عناصر بيانات متتالية.
5. بيانات البكسل (Pixel Data) (7FE0,0010) - الصورة نفسها، وهي عادةً العنصر الأخير والأكبر.

1. 0x0000
   المقدمة128 بايت، كلها أصفار عادةً
2. 0x0080
   DICM البادئةالأحرف DICM تدل على أن الملف بصيغة DICOM
3. (0002,xxxx)
   المعلومات الوصفية للملفطريقة ترميز بقية الملف (صيغة النقل)
4. (gggg,eeee)
   مجموعة البياناتعناصر بيانات عن المريض والفحص والسلسلة والصورة

   عنصر بيانات واحد PatientName

   الوسم

   (0010,0010)10 00 10 00

   نوع القيمة (VR)

   PN50 4E

   الطول

   808 00

   القيمة

   DOE^JANE44 4F 45 5E 4A 41 4E 45

5. (7FE0,0010)
   بيانات البكسلالصورة نفسها، خامًا أو مضغوطة

يتألف كل عنصر بيانات من وسم (tag)، وهو رقم المجموعة ورقم العنصر بالنظام السداسي العشري، مثل (0010,0010)؛ وتمثيل القيمة (value representation) أو VR، وهو نوع البيانات مكتوبًا بحرفين، مثل PN للاسم وDA للتاريخ؛ ثم الطول والقيمة. أما الوسوم ذات أرقام المجموعات الفردية فهي وسوم خاصة، وتحدّدها عادةً الشركات المصنّعة.

كيف يُنظَّم الفحص

ينظّم DICOM الصور في أربعة مستويات:

• المريض (Patient) - الشخص الذي أُجري له الفحص.
• الفحص (Study) - فحص واحد، مثل أشعة مقطعية للصدر في تاريخ معيّن.
• السلسلة (Series) - صور تُلتقط أو يُعاد بناؤها معًا، مثل المقاطع الرقيقة أو إعادة بناء مخصصة للعظام.
• المثيل (Instance) - كائن واحد، وهو عادةً صورة واحدة، يُخزَّن في ملف واحد.

• المريض PatientID

  الشخص: الاسم ورقم التعريف وتاريخ الميلاد

  • الفحص StudyInstanceUID

    فحص واحد، مثل أشعة مقطعية للصدر في يوم معيّن

    • السلسلة SeriesInstanceUID

      مجموعة صور واحدة من مسح واحد أو من إعادة بناء واحدة

      • المثيل SOPInstanceUID

        صورة واحدة أو كائن واحد، يُخزَّن في ملف واحد

تكون كل صورة عادةً ملفًا مستقلًا، وقد يضم الفحص الواحد عدة سلاسل في كل منها مئات المقاطع، ولذلك قد يحتوي فحص واحد على آلاف الملفات.

لكل فحص ولكل سلسلة ولكل مثيل معرّف فريد (UID): أرقام تفصل بينها نقاط، لا يزيد طولها على 64 حرفًا، مثل 2.25.329800735698586629295641978511506172918. وقد صُمّمت المعرّفات الفريدة لتكون غير مكررة في العالم كله، وتعتمد البرامج عليها، لا على أسماء الملفات، في تجميع الصور وترتيبها.

ينتمي كل كائن إلى فئة SOP (SOP Class) تحدّد نوعه، مثل CT Image Storage (1.2.840.10008.5.1.4.1.1.2)، أي تخزين صور الأشعة المقطعية. وتحفظ الكائنات متعددة الإطارات إطارات كثيرة في ملف واحد، مثل مقطع فيديو بالموجات فوق الصوتية. كما يخزّن DICOM أنواعًا أخرى من الكائنات: التقارير المنظَّمة (SR)، ومستندات PDF المضمَّنة، وحالات العرض (presentation states)، ونتائج تجزئة الصور (SEG)، وخطط العلاج الإشعاعي.

الضغط وصيغ النقل

تحدّد صيغة النقل (transfer syntax) ترتيب البايتات، وهل يُكتب نوع القيمة VR داخل الملف، وهل بيانات البكسل مضغوطة. وقد يعجز العارض الذي لا يدعم صيغة نقل معيّنة عن فتح ملف سليم.

يحافظ الضغط بلا فقدان على كل بكسل كما هو، وكثيرًا ما يصغّر حجم الملفات إلى ما بين نصف حجمها وثلثه. أما الضغط مع الفقدان فقد يصغّر الملفات إلى عُشر حجمها أو أقل، لكنه يزيل جزءًا من التفاصيل بصورة دائمة. وهو شائع في الموجات فوق الصوتية والفيديو، بينما تُخزَّن صور الأشعة المقطعية والرنين المغناطيسي والأشعة السينية عادةً دون ضغط أو بضغط بلا فقدان، لأن التفاصيل المفقودة قد تؤثر في التشخيص. وتدل القيمة 01 في Lossy Image Compression (0028,2110) (ضغط الصورة مع فقدان) على أن الصورة ضُغطت مع فقدان.

كيف تُتبادل صور DICOM

في المستشفى ترسل أجهزة التصوير الصور إلى نظام PACS (Picture Archiving and Communication System، أي نظام أرشفة الصور والاتصالات)، الذي يخزّنها ويوصلها إلى محطات عمل أطباء الأشعة. وكل جهاز أو برنامج DICOM هو كيان تطبيق (Application Entity، اختصارًا AE) له اسم AE وعنوان IP ومنفذ رقمه عادةً 104 أو 11112. وتعمل خدمات DIMSE التقليدية عبر TCP/IP:

• C-ECHO - يتحقق من الاتصال.
• C-STORE - يرسل الكائنات.
• C-FIND - يبحث عن فحوصات أو سلاسل أو صور.
• C-MOVE - يطلب من خادم أن يرسل كائنات إلى وجهة معيّنة.
• C-GET - يسترجع الكائنات عبر الاتصال نفسه.

وبفضل قائمة عمل الجهاز (Modality Worklist) يتلقى جهاز التصوير قائمة المرضى المحدَّدة مواعيدهم، فلا حاجة إلى إدخال الأسماء وأرقام التعريف يدويًا. أما DICOMweb (الجزء PS3.18) فيقدّم خدمات مماثلة عبر HTTP: QIDO-RS للبحث، وWADO-RS للاسترجاع، وSTOW-RS للتخزين.

يتلقى المرضى عادةً قرصًا مضغوطًا (CD) أو قرص DVD أو ذاكرة USB أو رابط تنزيل. ويحتوي القرص المُعدّ وفق معيار DICOM على ملف فهرس اسمه DICOMDIR، وغالبًا على برنامج عرض.

أنماط التصوير ورموزها

يُخزَّن رمز نمط التصوير في الوسم (0008,0060).

يضم فحص PET/CT سلاسل من النمطين PT وCT معًا، ويستخدم التصوير المقطعي بالحزمة المخروطية للأسنان (CBCT) عادةً الرمز CT. ومن الرموز الأخرى OP وOPT (تصوير العين)، وSM (الفحص المجهري للشرائح)، وES (التنظير الداخلي)، وECG وSR وSEG، وRTSTRUCT وRTPLAN وRTDOSE (العلاج الإشعاعي).

كيف تفتح ملفات DICOM

لا تستطيع برامج عرض الصور العادية فتح ملفات DICOM. تحتاج إلى عارض DICOM، مثل:

• Weasis - مجاني ومفتوح المصدر، لأنظمة Windows وmacOS وLinux.
• 3D Slicer - مجاني ومفتوح المصدر، وفيه أدوات ثلاثية الأبعاد متقدمة، لأنظمة Windows وmacOS وLinux.
• Horos - مجاني ومفتوح المصدر، لنظام macOS.
• OHIF Viewer - مجاني ومفتوح المصدر، ويعمل في متصفح الويب.
• MicroDicom - مجاني للاستخدام غير التجاري، لنظام Windows.
• RadiAnt DICOM Viewer - تجاري مع نسخة تجريبية مجانية، لنظام Windows.

قد تتغير التراخيص، وهذه القائمة ليست توصية.

لعرض القرص، انسخ محتواه كله إلى حاسوبك، ثم افتح ملف DICOMDIR أو المجلد في أحد برامج العرض. أما برنامج العرض الموجود على القرص فاستخدامه اختياري، وكثيرًا ما يعمل على Windows فقط. وإذا لم يكن لديك قارئ أقراص، فاطلب من العيادة رابط تنزيل.

تحويل DICOM إلى JPEG أو PNG أو فيديو

تستطيع برامج العرض تصدير الصور إلى JPEG أو PNG وتصدير السلاسل إلى فيديو، لكن الناتج لم يعد صورة طبية كاملة:

• تضيع البيانات الوصفية: بيانات المريض والفحص والجهاز، وترتيب الصور.
• تقلّ مستويات الرمادي. تكون صور الأشعة المقطعية والرنين المغناطيسي عادةً بعمق 12 إلى 16 بتًّا لكل بكسل (آلاف من درجات الرمادي)، أما ملف JPEG المعتاد فعمقه 8 بتات (256 درجة).
• تُثبَّت إعدادات النافذة (العرض والمستوى). لم يعد بإمكان الطبيب تعديل نطاق القيم المعروض ليناسب العظام أو الرئتين أو الأنسجة الرخوة.
• تصبح القياسات غير موثوقة، ولا تعود إعادة البناء ثلاثية الأبعاد ممكنة.

للحصول على رأي طبي ثانٍ، أرسل ملفات DICOM الأصلية للفحص كاملًا، لا لقطات الشاشة أو مقاطع الفيديو.

البيانات الشخصية وإخفاء الهوية

تحتوي ترويسات DICOM عادةً على بيانات شخصية: اسم المريض ورقم تعريفه وتاريخ ميلاده وجنسه، وتواريخ الفحوصات، وأسماء المستشفى والأطباء. وقد تكون هناك نصوص مدمجة في البكسلات نفسها، كما في صور الموجات فوق الصوتية، وقد تحمل الوسوم الخاصة بيانات تدل على الهوية.

تزيل عملية إخفاء الهوية (de-identification) هذه المعلومات أو تستبدل بها غيرها. ويصفها المعيار في الجزء PS3.15، الملحق E (Attribute Confidentiality Profiles، أي ملفات تعريف سرّية السمات). وقبل أن تشارك الصور علنًا أو لأغراض التدريس:

• استخدم أداة لإخفاء الهوية تزيل الوسوم الخاصة أيضًا؛
• افحص البكسلات بحثًا عن أسماء وتواريخ، واقتصّ مواضعها أو غطِّها؛
• تذكّر أن إعادة البناء ثلاثية الأبعاد لصور الأشعة المقطعية أو الرنين المغناطيسي للرأس قد تُظهر الوجه؛
• احتفظ بالملفات الأصلية لأطبائك.

الأسئلة الشائعة

لماذا يحتوي فحصي على هذا العدد الكبير من الملفات؟

تكون كل صورة عادةً ملفًا مستقلًا، وقد يضم الفحص مئات أو آلاف الصور (انظر كيف يُنظَّم الفحص). وهذا أمر طبيعي.

ما هو DICOMDIR؟

DICOMDIR ملف فهرس موجود على القرص. يسرد جميع المرضى والفحوصات والسلاسل والصور، وموقع كل ملف. افتحه في أحد برامج العرض لتحميل القرص بأكمله.

هل يمكنني فتح ملفات DICOM على الهاتف؟

نعم، باستخدام تطبيق لعرض DICOM أو عارض ويب. أما للتشخيص فيستخدم الأطباء شاشات أكبر ومعايَرة.

هل يمكنني تحويل DICOM إلى JPG أو PDF؟

نعم، لكن الصور المصدَّرة تفقد جزءًا من المعلومات، لذا احتفظ بالملفات الأصلية (انظر تحويل DICOM).

هل استخدام DICOM مجاني؟

قراءة المعيار مجانية، ويدعمه كثير من البرامج المجانية ومفتوحة المصدر. ولا تمنح NEMA شهادات للمنتجات، بل تنشر الشركات المصنّعة بيانات المطابقة لمعيار DICOM (DICOM Conformance Statements).

هل يحتاج ملف DICOM إلى الامتداد .dcm؟

لا. تحمل الملفات الموجودة على الأقراص غالبًا أسماء قصيرة، مثل IM000001، بلا امتداد. وتتعرف البرامج على ملف DICOM من البادئة DICM، لا من اسمه.

المصادر

• نبذة عن DICOM (بالإنجليزية)
• تاريخ DICOM (بالإنجليزية)
• معيار DICOM، الإصدار الحالي (بالإنجليزية)
• الصور على الأقراص المضغوطة (بالإنجليزية)