O que é DICOM? O formato de arquivo das imagens médicas

Quase todos os equipamentos de imagem da radiologia e da cardiologia usam DICOM. O mesmo formato é usado quando as imagens vão do aparelho para o sistema de arquivamento do hospital, para outra clínica ou para o disco entregue ao paciente. Esta página explica o que há dentro dos arquivos DICOM e como abri-los, convertê-los e compartilhá-los com segurança.

Sobre o padrão DICOM

DICOM é a sigla de Digital Imaging and Communications in Medicine (imagens digitais e comunicações em medicina). Ele define um formato de arquivo e um protocolo de rede para imagens médicas, para que equipamentos e programas de fabricantes diferentes possam funcionar em conjunto.

O DICOM foi criado pelo Colégio Americano de Radiologia (ACR) e pela National Electrical Manufacturers Association (NEMA). Hoje é desenvolvido pelo DICOM Standards Committee, que tem a NEMA como secretariado. O DICOM também é reconhecido como a norma internacional ISO 12052.

O padrão tem cerca de 20 partes, numeradas de PS3.1 a PS3.22, e é atualizado várias vezes por ano. A edição atual pode ser lida gratuitamente em dicomstandard.org.

História do DICOM

Em 1983, o ACR e a NEMA formaram um comitê conjunto, porque as imagens dos aparelhos eram difíceis de ler sem o equipamento do próprio fabricante.

• 1985 - ACR-NEMA 300, para transferência ponto a ponto por uma interface paralela dedicada de 16 bits.
• 1988 - ACR-NEMA 2.0, a segunda versão.
• 1993 - DICOM 3.0, com o novo nome e suporte a redes de computadores (TCP/IP).
• 1995 - troca de exames em CDs, e objetos para ultrassom, angiografia por raios X e medicina nuclear.

Desde 1993 não houve nenhuma nova versão principal. Os suplementos acrescentaram, por exemplo, a lista de trabalho da modalidade (modality worklist, 1996), os relatórios estruturados (2000), a tomossíntese mamária (2008), as imagens de lâmina inteira (whole slide imaging, 2010) e o DICOMweb (2013).

O que há dentro de um arquivo DICOM

Um arquivo DICOM contém a imagem e informações sobre o paciente, o exame e o equipamento. Sua estrutura é definida na PS3.10:

1. Preâmbulo - 128 bytes, geralmente todos zerados.
2. Prefixo - as quatro letras DICM, que identificam um arquivo DICOM.
3. File Meta Information (metainformações do arquivo) - o grupo 0002, que inclui o Transfer Syntax UID (0002,0010), o qual informa como o restante do arquivo é codificado.
4. Conjunto de dados (data set) - uma sequência de elementos de dados.
5. Pixel Data (7FE0,0010) (dados de pixels) - a própria imagem, em geral o último e maior elemento.

1. 0x0000
   Preâmbulo128 bytes, geralmente todos zerados
2. 0x0080
   DICM PrefixoAs letras DICM identificam o arquivo como DICOM
3. (0002,xxxx)
   Metainformações do arquivoComo o restante do arquivo é codificado (sintaxe de transferência)
4. (gggg,eeee)
   Conjunto de dadosElementos de dados sobre o paciente, o estudo, a série e a imagem

   Um elemento de dados PatientName

   Tag

   (0010,0010)10 00 10 00

   Tipo de valor (VR)

   PN50 4E

   Tamanho

   808 00

   Valor

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

5. (7FE0,0010)
   Dados de pixelsA imagem em si, sem compressão ou comprimida

Cada elemento de dados tem uma tag (os números hexadecimais de grupo e de elemento, por exemplo (0010,0010)), uma representação de valor ou VR (um tipo de dado de duas letras, como PN para um nome ou DA para uma data), um tamanho e um valor. As tags com número de grupo ímpar são privadas, em geral definidas pelos fabricantes.

Como um exame é organizado

O DICOM organiza as imagens em quatro níveis:

• Paciente - a pessoa que foi examinada.
• Estudo - um exame, por exemplo uma TC de tórax em determinada data.
• Série - imagens adquiridas ou reconstruídas em conjunto, por exemplo cortes finos ou uma reconstrução com filtro ósseo.
• Instância - um objeto, em geral uma imagem, armazenado como um arquivo.

• Paciente PatientID

  A pessoa: nome, ID, data de nascimento

  • Estudo StudyInstanceUID

    Um exame, como uma TC de tórax em determinado dia

    • Série SeriesInstanceUID

      Um conjunto de imagens de uma mesma aquisição ou reconstrução

      • Instância SOPInstanceUID

        Uma imagem ou objeto, armazenado como um arquivo

Cada imagem costuma ser um arquivo separado, e um exame pode ter várias séries com centenas de cortes, de modo que um único exame pode conter milhares de arquivos.

Cada estudo, série e instância tem um identificador único (UID): números separados por pontos, com até 64 caracteres, por exemplo 2.25.329800735698586629295641978511506172918. Os UIDs são projetados para serem únicos no mundo todo, e os programas os usam, e não os nomes de arquivo, para agrupar e ordenar as imagens.

Cada objeto pertence a uma SOP Class (classe SOP) que define seu tipo, por exemplo CT Image Storage (1.2.840.10008.5.1.4.1.1.2). Os objetos multiquadro (multi-frame) guardam muitos quadros em um único arquivo, como um clipe de ultrassom. O DICOM também armazena outros tipos de objetos: relatórios estruturados (SR), documentos PDF encapsulados, estados de apresentação, segmentações (SEG) e planos de radioterapia.

Compressão e sintaxes de transferência

A sintaxe de transferência define a ordem dos bytes, se a VR é escrita no arquivo e se os dados de pixels são comprimidos. Um visualizador que não oferece suporte a uma determinada sintaxe de transferência pode não conseguir abrir um arquivo válido.

A compressão sem perdas preserva exatamente cada pixel e muitas vezes deixa os arquivos de duas a três vezes menores. A compressão com perdas pode deixá-los dez vezes menores ou mais, mas remove detalhes de forma permanente. Ela é comum em ultrassom e vídeo, enquanto as imagens de TC, RM e radiografia costumam ser armazenadas sem compressão ou com compressão sem perdas, porque os detalhes perdidos podem fazer diferença no diagnóstico. O valor 01 em Lossy Image Compression (0028,2110) (compressão de imagem com perdas) indica uma imagem que foi comprimida com perdas.

Como as imagens DICOM são trocadas

Nos hospitais, os aparelhos enviam as imagens para um PACS (Picture Archiving and Communication System, sistema de arquivamento e comunicação de imagens), que as armazena e as entrega às estações de trabalho dos radiologistas. Cada dispositivo ou programa DICOM é uma Application Entity (AE, entidade de aplicação) com um AE title (nome da entidade), um endereço IP e uma porta, em geral 104 ou 11112. Os serviços DIMSE clássicos funcionam sobre TCP/IP:

• C-ECHO - verifica a conexão.
• C-STORE - envia objetos.
• C-FIND - procura estudos, séries ou imagens.
• C-MOVE - pede a um servidor que envie objetos a um destino.
• C-GET - recupera objetos pela mesma conexão.

Com a modality worklist (lista de trabalho da modalidade), o aparelho recebe a lista de pacientes agendados, de modo que nomes e IDs não precisam ser digitados à mão. O DICOMweb (PS3.18) oferece serviços semelhantes sobre HTTP: QIDO-RS para buscar, WADO-RS para recuperar e STOW-RS para armazenar.

Os pacientes costumam receber um CD, um DVD, um pen drive ou um link de download. Um disco gravado de acordo com o padrão DICOM tem um arquivo de índice DICOMDIR e, muitas vezes, um visualizador.

Modalidades e seus códigos

O código da modalidade é armazenado na tag (0008,0060).

Um exame de PET-CT contém séries PT e CT, e, na odontologia, a tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC/CBCT) costuma usar o código CT. Outros códigos incluem OP e OPT (imagens oftalmológicas), SM (microscopia de lâminas), ES (endoscopia), ECG, SR, SEG e RTSTRUCT, RTPLAN, RTDOSE (radioterapia).

Como abrir arquivos DICOM

Os visualizadores de fotos comuns não conseguem abrir arquivos DICOM. Você precisa de um visualizador DICOM, por exemplo:

• Weasis - gratuito e de código aberto, para Windows, macOS e Linux.
• 3D Slicer - gratuito e de código aberto, com ferramentas 3D avançadas, para Windows, macOS e Linux.
• Horos - gratuito e de código aberto, para macOS.
• OHIF Viewer - gratuito e de código aberto, funciona em um navegador da web.
• MicroDicom - gratuito para uso não comercial, para Windows.
• RadiAnt DICOM Viewer - comercial, com período de teste gratuito, para Windows.

As licenças podem mudar, e esta lista não é uma recomendação.

Para ver um disco, copie todo o conteúdo para o seu computador e depois abra o arquivo DICOMDIR ou a pasta em um visualizador. O visualizador que vem no disco é opcional e muitas vezes funciona apenas no Windows. Se não houver leitor de CD ou DVD no computador, peça à clínica um link de download.

Converter DICOM em JPEG, PNG ou vídeo

Os visualizadores podem exportar imagens para JPEG ou PNG e séries para vídeo, mas o resultado deixa de ser uma imagem médica completa:

• Os metadados são perdidos: os dados do paciente, do exame e do equipamento e a ordem das imagens.
• Os níveis de cinza são reduzidos. As imagens de TC e RM costumam ter de 12 a 16 bits por pixel (milhares de tons de cinza), mas um JPEG típico tem 8 bits (256 tons).
• A janela e o nível ficam fixos. O médico não pode mais ajustar a faixa exibida para osso, pulmões ou partes moles.
• As medidas deixam de ser confiáveis, e já não é possível fazer reconstruções 3D.

Para uma segunda opinião, envie os arquivos DICOM originais de todo o exame, não capturas de tela nem vídeos.

Dados pessoais e desidentificação

Os cabeçalhos DICOM costumam conter dados pessoais: o nome do paciente, o ID, a data de nascimento e o sexo, as datas dos exames e os nomes do hospital e dos médicos. Também pode haver texto gravado nos próprios pixels, por exemplo nas imagens de ultrassom, e as tags privadas podem guardar dados que identificam a pessoa.

A desidentificação remove ou substitui essas informações. O padrão a descreve na PS3.15, Anexo E (Attribute Confidentiality Profiles, perfis de confidencialidade de atributos). Antes de compartilhar imagens publicamente ou para ensino:

• use uma ferramenta de desidentificação que também remova as tags privadas;
• verifique se há nomes e datas nos pixels e recorte ou cubra essas áreas;
• lembre-se de que uma reconstrução 3D de uma TC ou RM da cabeça pode mostrar o rosto;
• guarde os arquivos originais para os seus médicos.

Perguntas frequentes

Por que o meu exame tem tantos arquivos?

Cada imagem costuma ser um arquivo separado, e um exame pode ter centenas ou milhares de imagens (veja como um exame é organizado). Isso é normal.

O que é DICOMDIR?

O DICOMDIR é um arquivo de índice que fica no disco. Ele lista todos os pacientes, estudos, séries e imagens e o local de cada arquivo. Abra-o em um visualizador para carregar o disco inteiro.

Posso abrir arquivos DICOM no celular?

Sim, com um aplicativo visualizador de DICOM ou um visualizador na web. Para diagnóstico, os médicos usam monitores maiores e calibrados.

Posso converter DICOM em JPG ou PDF?

Sim, mas as imagens exportadas perdem informações, por isso guarde os arquivos originais (veja converter DICOM).

O DICOM é gratuito?

O padrão pode ser lido gratuitamente, e muitos programas gratuitos e de código aberto oferecem suporte a ele. A NEMA não certifica produtos; os fabricantes publicam DICOM Conformance Statements (declarações de conformidade DICOM).

Um arquivo DICOM precisa ter a extensão .dcm?

Não. Nos discos, os arquivos costumam ter nomes curtos, como IM000001, sem extensão. Os programas reconhecem um arquivo DICOM pelo prefixo DICM, e não pelo nome.

Fontes

• Sobre o DICOM (em inglês)
• História do DICOM (em inglês)
• Padrão DICOM, edição atual (em inglês)
• Imagens em CDs (em inglês)