Qu’est-ce que DICOM ? Le format de fichier des images médicales

Presque tous les appareils d’imagerie utilisés en radiologie et en cardiologie emploient DICOM. Le même format sert lorsque les images sont transférées de l’appareil vers le système d’archivage de l’hôpital, vers un autre établissement ou sur le disque remis au patient. Cette page explique ce que contiennent les fichiers DICOM et comment les ouvrir, les convertir et les partager en toute sécurité.

À propos de la norme DICOM

DICOM est l’acronyme de Digital Imaging and Communications in Medicine (imagerie numérique et communications en médecine). Cette norme définit un format de fichier et un protocole réseau pour les images médicales, afin que les appareils et les logiciels de fabricants différents puissent fonctionner ensemble.

DICOM a été créé par l’American College of Radiology (ACR) et la National Electrical Manufacturers Association (NEMA). Il est aujourd’hui développé par le DICOM Standards Committee, dont la NEMA assure le secrétariat. DICOM est aussi reconnu comme norme internationale ISO 12052.

La norme compte environ 20 parties, numérotées de PS3.1 à PS3.22, et elle est mise à jour plusieurs fois par an. L’édition en vigueur est consultable gratuitement sur dicomstandard.org.

Histoire de DICOM

En 1983, l’ACR et la NEMA ont formé un comité commun, car les images d’un appareil étaient difficiles à lire sans l’équipement de son fabricant.

• 1985 - ACR-NEMA 300, pour un transfert point à point sur une interface parallèle dédiée de 16 bits.
• 1988 - ACR-NEMA 2.0, la deuxième version.
• 1993 - DICOM 3.0, avec le nouveau nom et la prise en charge des réseaux informatiques (TCP/IP).
• 1995 - échange d’examens sur CD, et objets pour l’échographie, l’angiographie par rayons X et la médecine nucléaire.

Il n’y a pas eu de nouvelle version majeure depuis 1993. Des suppléments ont ajouté, par exemple, la liste de travail des modalités (modality worklist, 1996), les comptes rendus structurés (2000), la tomosynthèse mammaire (2008), l’imagerie de lames entières (whole slide imaging, 2010) et DICOMweb (2013).

Ce que contient un fichier DICOM

Un fichier DICOM contient l’image ainsi que des informations sur le patient, l’examen et l’appareil. Sa structure est définie dans la partie PS3.10 :

1. Préambule - 128 octets, généralement tous à zéro.
2. Préfixe - les quatre lettres DICM, qui identifient un fichier DICOM.
3. Méta-informations du fichier (File Meta Information) - groupe 0002, dont le Transfer Syntax UID (0002,0010), qui indique comment le reste du fichier est encodé.
4. Jeu de données - une suite d’éléments de données.
5. Données de pixels (Pixel Data) (7FE0,0010) - l’image elle-même, en général le dernier et le plus volumineux des éléments.

1. 0x0000
   Préambule128 octets, généralement tous à zéro
2. 0x0080
   DICM PréfixeLes lettres DICM indiquent qu’il s’agit d’un fichier DICOM
3. (0002,xxxx)
   Méta-informations du fichierComment le reste du fichier est encodé (syntaxe de transfert)
4. (gggg,eeee)
   Jeu de donnéesÉléments de données sur le patient, l’examen, la série et l’image

   Un élément de données PatientName

   Tag

   (0010,0010)10 00 10 00

   Type de valeur (VR)

   PN50 4E

   Longueur

   808 00

   Valeur

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

5. (7FE0,0010)
   Données de pixelsL’image elle-même, brute ou compressée

Chaque élément de données comporte un tag (numéros de groupe et d’élément en hexadécimal, par exemple (0010,0010)), une représentation de la valeur ou VR (un type de données de deux lettres, comme PN pour un nom ou DA pour une date), une longueur et une valeur. Les tags dont le numéro de groupe est impair sont privés ; ils sont en général définis par les fabricants.

Comment un examen est organisé

DICOM organise les images en quatre niveaux :

• Patient - la personne qui a été examinée.
• Examen (Study) - un examen, par exemple un scanner thoracique à une date donnée.
• Série (Series) - des images acquises ou reconstruites ensemble, par exemple des coupes fines ou une reconstruction adaptée à l’os.
• Instance - un objet, en général une image, enregistré dans un seul fichier.

• Patient PatientID

  La personne : nom, identifiant, date de naissance

  • Examen StudyInstanceUID

    Un examen, par exemple un scanner thoracique à une date donnée

    • Série SeriesInstanceUID

      Un ensemble d’images issues d’une même acquisition ou reconstruction

      • Instance SOPInstanceUID

        Une image ou un objet, enregistré dans un seul fichier

Chaque image est en général un fichier distinct, et un examen peut comporter plusieurs séries de centaines de coupes ; un seul examen peut donc contenir des milliers de fichiers.

Chaque examen, chaque série et chaque instance possède un identifiant unique (UID) : une suite de nombres séparés par des points, de 64 caractères au maximum, par exemple 2.25.329800735698586629295641978511506172918. Les UID sont conçus pour être uniques dans le monde entier, et les logiciels s’en servent, plutôt que des noms de fichiers, pour regrouper et trier les images.

Chaque objet appartient à une classe SOP (SOP Class) qui définit son type, par exemple CT Image Storage (1.2.840.10008.5.1.4.1.1.2). Les objets multi-images (multi-frame) conservent de nombreuses images dans un seul fichier, comme une séquence vidéo d’échographie. DICOM permet aussi de stocker d’autres types d’objets : comptes rendus structurés (SR), documents PDF encapsulés, états de présentation, segmentations (SEG) et plans de radiothérapie.

Compression et syntaxes de transfert

La syntaxe de transfert (transfer syntax) définit l’ordre des octets et indique si la VR est écrite dans le fichier et si les données de pixels sont compressées. Une visionneuse qui ne prend pas en charge une syntaxe de transfert peut ne pas parvenir à ouvrir un fichier pourtant valide.

La compression sans perte conserve chaque pixel à l’identique et divise souvent la taille des fichiers par deux ou trois. La compression avec perte peut la diviser par dix, voire davantage, mais elle supprime définitivement des détails. Elle est courante pour l’échographie et la vidéo, alors que les images de scanner, d’IRM et de radiographie sont en général enregistrées sans compression ou avec une compression sans perte, car les détails perdus peuvent avoir de l’importance pour le diagnostic. La valeur 01 dans Lossy Image Compression (0028,2110) signale une image qui a été compressée avec perte.

Comment les images DICOM sont échangées

À l’hôpital, les appareils envoient les images à un PACS (Picture Archiving and Communication System, système d’archivage et de transmission d’images), qui les stocke et les met à disposition sur les postes de travail des radiologues. Chaque appareil ou programme DICOM est une Application Entity (AE, entité applicative) dotée d’un AE title, d’une adresse IP et d’un port, en général 104 ou 11112. Les services DIMSE classiques fonctionnent sur TCP/IP :

• C-ECHO - vérifie la connexion.
• C-STORE - envoie des objets.
• C-FIND - recherche des examens, des séries ou des images.
• C-MOVE - demande à un serveur d’envoyer des objets vers une destination.
• C-GET - récupère des objets par la même connexion.

Avec la liste de travail des modalités (modality worklist), l’appareil reçoit la liste des patients attendus ; les noms et les identifiants n’ont donc pas à être saisis à la main. DICOMweb (PS3.18) propose des services similaires sur HTTP : QIDO-RS pour rechercher, WADO-RS pour récupérer et STOW-RS pour stocker.

Les patients reçoivent en général un CD, un DVD, une clé USB ou un lien de téléchargement. Un disque conforme à la norme DICOM contient un fichier d’index DICOMDIR et souvent une visionneuse.

Les modalités et leurs codes

Le code de la modalité est enregistré dans le tag (0008,0060).

Un examen TEP-TDM contient à la fois des séries PT et CT, et le CBCT dentaire (tomographie volumique à faisceau conique) utilise en général le code CT. Parmi les autres codes figurent OP et OPT (imagerie de l’œil), SM (microscopie de lames), ES (endoscopie), ECG, SR, SEG ainsi que RTSTRUCT, RTPLAN et RTDOSE (radiothérapie).

Comment ouvrir des fichiers DICOM

Les visionneuses de photos ordinaires ne peuvent pas ouvrir les fichiers DICOM. Il faut une visionneuse DICOM, par exemple :

• Weasis - gratuit et open source, pour Windows, macOS et Linux.
• 3D Slicer - gratuit et open source, avec des outils 3D avancés, pour Windows, macOS et Linux.
• Horos - gratuit et open source, pour macOS.
• OHIF Viewer - gratuit et open source, fonctionne dans un navigateur web.
• MicroDicom - gratuit pour un usage non commercial, pour Windows.
• RadiAnt DICOM Viewer - payant, avec une version d’essai gratuite, pour Windows.

Les licences peuvent changer, et cette liste n’est pas une recommandation.

Pour consulter un disque, copiez-en tout le contenu sur votre ordinateur, puis ouvrez le fichier DICOMDIR ou le dossier dans une visionneuse. Il n’est pas nécessaire d’utiliser la visionneuse fournie sur le disque, qui ne fonctionne souvent que sous Windows. Si votre ordinateur n’a pas de lecteur de disque, demandez un lien de téléchargement à l’établissement.

Convertir des fichiers DICOM en JPEG, PNG ou vidéo

Les visionneuses peuvent exporter des images en JPEG ou en PNG et des séries en vidéo, mais le résultat n’est plus une image médicale complète :

• Les métadonnées sont perdues : données du patient, de l’examen et de l’appareil, et ordre des images.
• Le nombre de niveaux de gris diminue. Les images de scanner et d’IRM sont en général codées sur 12 à 16 bits par pixel (des milliers de nuances de gris), alors qu’un JPEG courant est codé sur 8 bits (256 nuances).
• Le fenêtrage (largeur et niveau) est figé. Un médecin ne peut plus ajuster la plage affichée pour l’os, les poumons ou les tissus mous.
• Les mesures deviennent peu fiables, et les reconstructions 3D ne sont plus possibles.

Pour un second avis, envoyez les fichiers DICOM originaux de l’examen complet, et non des captures d’écran ou des vidéos.

Données personnelles et anonymisation

Les en-têtes DICOM contiennent en général des données personnelles : nom du patient, identifiant, date de naissance et sexe, dates des examens, noms de l’hôpital et des médecins. Du texte peut aussi être incrusté dans les pixels, par exemple sur les images d’échographie, et des tags privés peuvent contenir des données identifiantes.

L’anonymisation (ou désidentification) supprime ou remplace ces informations. La norme la décrit dans la partie PS3.15, annexe E (Attribute Confidentiality Profiles, profils de confidentialité des attributs). Avant de partager des images publiquement ou à des fins d’enseignement :

• utilisez un outil d’anonymisation qui supprime aussi les tags privés ;
• vérifiez si des noms ou des dates apparaissent dans l’image et, le cas échéant, recadrez-la ou masquez-les ;
• n’oubliez pas qu’une reconstruction 3D d’un scanner ou d’une IRM de la tête peut montrer le visage ;
• conservez les fichiers originaux pour vos médecins.

Questions fréquentes

Pourquoi mon examen compte-t-il autant de fichiers ?

Chaque image est en général un fichier distinct, et un examen peut comporter des centaines ou des milliers d’images (voir comment un examen est organisé). C’est normal.

Qu’est-ce que le DICOMDIR ?

Le DICOMDIR est un fichier d’index présent sur le disque. Il répertorie tous les patients, examens, séries et images, ainsi que l’emplacement de chaque fichier. Ouvrez-le dans une visionneuse pour charger l’ensemble du disque.

Puis-je ouvrir des fichiers DICOM sur un téléphone ?

Oui, avec une application de visualisation DICOM ou une visionneuse web. Pour poser un diagnostic, les médecins utilisent des écrans plus grands et calibrés.

Puis-je convertir des fichiers DICOM en JPG ou en PDF ?

Oui, mais les images exportées perdent des informations ; conservez donc les fichiers originaux (voir convertir des fichiers DICOM).

L’utilisation de DICOM est-elle gratuite ?

La norme est consultable gratuitement, et de nombreux logiciels gratuits et open source la prennent en charge. La NEMA ne certifie pas les produits ; les fabricants publient des DICOM Conformance Statements (déclarations de conformité DICOM).

Un fichier DICOM doit-il avoir l’extension .dcm ?

Non. Les fichiers présents sur les disques ont souvent des noms courts, comme IM000001, sans extension. Les programmes reconnaissent un fichier DICOM grâce au préfixe DICM, et non à son nom.

Sources

• À propos de DICOM (en anglais)
• Histoire de DICOM (en anglais)
• Norme DICOM, édition en vigueur (en anglais)
• Images sur CD (en anglais)