DICOM nedir? Tıbbi görüntüler için dosya formatı

Radyoloji ve kardiyolojideki görüntüleme cihazlarının neredeyse tamamı DICOM kullanır. Görüntüler cihazdan hastane arşivine, başka bir kliniğe ya da hastanın CD'sine aktarılırken de aynı format kullanılır. Bu sayfa, DICOM dosyalarının içinde neler olduğunu ve bu dosyaların güvenli biçimde nasıl açılacağını, dönüştürüleceğini ve paylaşılacağını anlatır.

DICOM standardı hakkında

DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine (Tıpta Dijital Görüntüleme ve İletişim) ifadesinin kısaltmasıdır. Tıbbi görüntüler için bir dosya formatı ve bir ağ protokolü tanımlar; böylece farklı üreticilerin cihazları ve yazılımları birlikte çalışabilir.

DICOM'u Amerikan Radyoloji Koleji (American College of Radiology, ACR) ile Ulusal Elektrik Üreticileri Birliği (National Electrical Manufacturers Association, NEMA) oluşturmuştur. Bugün standart, sekreteryasını NEMA'nın yürüttüğü DICOM Standartları Komitesi tarafından geliştirilmektedir. DICOM, ISO 12052 numaralı uluslararası standart olarak da kabul edilir.

Standart, PS3.1'den PS3.22'ye kadar numaralandırılmış yaklaşık 20 bölümden oluşur ve yılda birkaç kez güncellenir. Güncel sürümü dicomstandard.org adresinde ücretsiz olarak okunabilir.

DICOM'un tarihçesi

1983'te ACR ve NEMA ortak bir komite kurdu, çünkü cihazların ürettiği görüntüleri üreticinin kendi ekipmanı olmadan okumak zordu.

• 1985 - ACR-NEMA 300: yalnızca bu işe ayrılmış 16 bitlik bir paralel arayüz üzerinden noktadan noktaya aktarım için.
• 1988 - ACR-NEMA 2.0, ikinci sürüm.
• 1993 - DICOM 3.0: yeni adıyla ve bilgisayar ağı (TCP/IP) desteğiyle.
• 1995 - tetkiklerin CD ile paylaşılması; ultrason, X ışınlı anjiyografi ve nükleer tıp için nesneler.

1993'ten bu yana yeni bir ana sürüm çıkmadı. Yeni özellikler ise eklerle (supplement) geldi; örneğin modalite çalışma listesi (1996), yapılandırılmış raporlar (2000), meme tomosentezi (2008), tüm slayt görüntüleme (whole slide imaging, 2010) ve DICOMweb (2013).

Bir DICOM dosyasının içinde ne var

Bir DICOM dosyasında görüntünün yanı sıra hasta, inceleme ve cihaz hakkındaki bilgiler de bulunur. Dosyanın düzeni PS3.10'da tanımlanmıştır:

1. Başlangıç alanı (preamble) - 128 bayt, genellikle tamamı sıfır.
2. Önek (prefix) - bir DICOM dosyasını tanımlayan dört harf: DICM.
3. Dosya meta bilgisi (File Meta Information) - 0002 grubu; dosyanın geri kalanının nasıl kodlandığını belirten Transfer Syntax UID (0002,0010) de bu gruptadır.
4. Veri kümesi (data set) - veri öğelerinden oluşan bir dizi.
5. Piksel verisi (Pixel Data) (7FE0,0010) - görüntünün kendisi; genellikle dosyanın son ve en büyük öğesidir.

1. 0x0000
   Başlangıç alanı (preamble)128 bayt, genellikle tamamı sıfır
2. 0x0080
   DICM ÖnekDICM harfleri dosyanın DICOM olduğunu belirtir
3. (0002,xxxx)
   Dosya meta bilgisiDosyanın geri kalanının nasıl kodlandığı (transfer syntax)
4. (gggg,eeee)
   Veri kümesiHasta, tetkik, seri ve görüntüye ilişkin veri öğeleri

   Bir veri öğesi PatientName

   Etiket

   (0010,0010)10 00 10 00

   Değer türü (VR)

   PN50 4E

   Uzunluk

   808 00

   Değer

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

5. (7FE0,0010)
   Piksel verisiGörüntünün kendisi, ham veya sıkıştırılmış

Her veri öğesinin bir etiketi (tag: onaltılık sistemde grup ve öğe numarası, örneğin (0010,0010)), bir değer gösterimi (VR: ad için PN, tarih için DA gibi iki harfli bir veri türü), bir uzunluğu ve bir değeri vardır. Grup numarası tek sayı olan etiketler özeldir (private) ve genellikle üreticiler tarafından tanımlanır.

Bir tetkik nasıl düzenlenir

DICOM, görüntüleri dört düzeyde düzenler:

• Hasta (Patient) - incelenen kişi.
• Tetkik (Study) - tek bir inceleme; örneğin belirli bir tarihte yapılan toraks BT'si.
• Seri (Series) - birlikte elde edilen veya yeniden oluşturulan görüntüler; örneğin ince kesitler ya da bir kemik rekonstrüksiyonu.
• Nesne (Instance) - çoğunlukla tek bir görüntü olan ve tek dosya olarak saklanan bir nesne.

• Hasta PatientID

  Kişi: ad, kimlik numarası, doğum tarihi

  • Tetkik (Study) StudyInstanceUID

    Belirli bir günde yapılan toraks BT'si gibi tek bir inceleme

    • Seri SeriesInstanceUID

      Tek bir tarama veya rekonstrüksiyondan elde edilen bir görüntü grubu

      • Nesne (Instance) SOPInstanceUID

        Tek dosya olarak saklanan bir görüntü veya nesne

Her görüntü genellikle ayrı bir dosyadır ve bir tetkikte yüzlerce kesitten oluşan birkaç seri bulunabilir; bu nedenle tek bir tetkik binlerce dosya içerebilir.

Her tetkikin, serinin ve nesnenin benzersiz bir tanımlayıcısı (UID) vardır: noktalarla ayrılmış, en çok 64 karakter uzunluğunda sayılar; örneğin 2.25.329800735698586629295641978511506172918. UID'ler dünya genelinde benzersiz olacak biçimde tasarlanmıştır ve yazılımlar görüntüleri gruplamak ve sıralamak için dosya adlarını değil UID'leri kullanır.

Her nesne, türünü belirleyen bir SOP Class'a (SOP sınıfı) aittir; örneğin CT Image Storage (1.2.840.10008.5.1.4.1.1.2). Çok kareli (multi-frame) nesneler, bir ultrason klibi gibi birçok kareyi tek bir dosyada tutar. DICOM başka nesne türlerini de saklar: yapılandırılmış raporlar (SR), gömülü (encapsulated) PDF belgeleri, sunum durumları (presentation state), segmentasyonlar (SEG) ve radyoterapi planları.

Sıkıştırma ve transfer syntax

Transfer syntax bayt sırasını, VR'nin dosyaya yazılıp yazılmadığını ve piksel verisinin sıkıştırılıp sıkıştırılmadığını belirler. Bir transfer syntax'ı desteklemeyen görüntüleyici, geçerli bir dosyayı açamayabilir.

Kayıpsız sıkıştırma her pikseli birebir korur ve dosyaları çoğunlukla iki ila üç kat küçültür. Kayıplı sıkıştırma dosyaları on kat veya daha fazla küçültebilir, ancak ayrıntıyı kalıcı olarak siler. Ultrason ve videoda yaygındır; BT, MR ve röntgen görüntüleri ise kaybolan ayrıntı tanı için önemli olabileceğinden genellikle sıkıştırılmadan ya da kayıpsız olarak saklanır. Lossy Image Compression (0028,2110) etiketindeki 01 değeri, görüntünün kayıplı sıkıştırıldığını gösterir.

DICOM görüntüleri nasıl aktarılır

Hastanede cihazlar görüntüleri PACS'a (Picture Archiving and Communication System, Görüntü Arşivleme ve İletişim Sistemi) gönderir. PACS bu görüntüleri saklar ve radyologların iş istasyonlarına iletir. Her DICOM cihazı ya da programı bir Application Entity (AE) olarak tanımlanır ve bir AE adı, bir IP adresi ile bir portu (genellikle 104 veya 11112) vardır. Klasik DIMSE hizmetleri TCP/IP üzerinden çalışır:

• C-ECHO - bağlantıyı kontrol eder.
• C-STORE - nesneleri gönderir.
• C-FIND - tetkikleri, serileri veya görüntüleri arar.
• C-MOVE - bir sunucudan nesneleri bir hedefe göndermesini ister.
• C-GET - nesneleri aynı bağlantı üzerinden alır.

Modality worklist (modalite çalışma listesi) sayesinde cihaz, randevusu olan hastaların listesini alır; böylece ad ve kimlik numaralarının elle girilmesi gerekmez. DICOMweb (PS3.18) benzer hizmetleri HTTP üzerinden sunar: arama için QIDO-RS, alma için WADO-RS, saklama için STOW-RS.

Hastalara genellikle bir CD, DVD, USB bellek ya da indirme bağlantısı verilir. DICOM standardına uygun hazırlanmış bir diskte DICOMDIR dizin dosyası ve çoğu zaman bir görüntüleyici bulunur.

Modaliteler ve kodları

Modalite kodu (0008,0060) etiketinde saklanır.

Bir PET/BT tetkiki hem PT hem de CT serilerini içerir; diş hekimliğinde kullanılan konik ışınlı BT (KIBT/CBCT) ise genellikle CT kodunu kullanır. Diğer kodlar arasında OP ve OPT (göz görüntüleme), SM (lam mikroskopisi), ES (endoskopi), ECG, SR, SEG ile RTSTRUCT, RTPLAN, RTDOSE (radyoterapi) bulunur.

DICOM dosyaları nasıl açılır

Sıradan fotoğraf görüntüleyicileri DICOM dosyalarını açamaz. Bunun için bir DICOM görüntüleyici gerekir, örneğin:

• Weasis - ücretsiz ve açık kaynaklı; Windows, macOS ve Linux için.
• 3D Slicer - ücretsiz ve açık kaynaklı, gelişmiş 3B araçlara sahip; Windows, macOS ve Linux için.
• Horos - ücretsiz ve açık kaynaklı; macOS için.
• OHIF Viewer - ücretsiz ve açık kaynaklı; web tarayıcısında çalışır.
• MicroDicom - ticari olmayan kullanım için ücretsiz; Windows için.
• RadiAnt DICOM Viewer - ticari, ücretsiz deneme sürümü var; Windows için.

Lisanslar değişebilir; bu liste bir öneri değildir.

Bir CD'yi görüntülemek için içeriğinin tamamını bilgisayarınıza kopyalayın, ardından DICOMDIR dosyasını ya da klasörü bir görüntüleyicide açın. CD'deki görüntüleyiciyi kullanmak zorunda değilsiniz; bu program çoğu zaman yalnızca Windows'ta çalışır. Bilgisayarınızda CD sürücüsü yoksa klinikten bir indirme bağlantısı isteyin.

DICOM'u JPEG, PNG veya videoya dönüştürme

Görüntüleyiciler görüntüleri JPEG veya PNG olarak, serileri ise video olarak dışa aktarabilir; ancak elde edilen dosya artık tam değerli bir tıbbi görüntü değildir:

• Meta veriler kaybolur: hasta, tetkik ve cihaz bilgileri ile görüntülerin sırası.
• Gri ton sayısı azalır. BT ve MR görüntülerinde genellikle piksel başına 12 ila 16 bit (binlerce gri tonu) bulunur; tipik bir JPEG'de ise 8 bit (256 ton) vardır.
• Pencere (window) ve seviye (level) sabitlenir. Doktor artık kemik, akciğer veya yumuşak doku için gösterilen değer aralığını ayarlayamaz.
• Ölçümler güvenilmez hâle gelir ve 3B rekonstrüksiyonlar artık yapılamaz.

İkinci görüş için ekran görüntülerini ya da videoları değil, tüm tetkikin özgün DICOM dosyalarını gönderin.

Kişisel veriler ve kimliksizleştirme

DICOM başlıkları genellikle kişisel veriler içerir: hastanın adı, kimlik numarası, doğum tarihi ve cinsiyeti, inceleme tarihleri ile hastanenin ve doktorların adları. Metin, örneğin ultrason görüntülerinde olduğu gibi, piksellerin içine de işlenmiş olabilir; özel etiketler de kimliği belirleyen veriler taşıyabilir.

Kimliksizleştirme (de-identification) bu bilgileri siler ya da değiştirir. Standart bunu PS3.15, Annex E'de (Attribute Confidentiality Profiles; Öznitelik Gizlilik Profilleri) tanımlar. Görüntüleri herkese açık olarak ya da eğitim amacıyla paylaşmadan önce:

• özel etiketleri de kaldıran bir kimliksizleştirme aracı kullanın;
• piksellerde ad ve tarih olup olmadığını kontrol edin; varsa kırpın veya kapatın;
• baş BT'sinden ya da MR'ından yapılan 3B rekonstrüksiyonda yüzün görülebileceğini unutmayın;
• özgün dosyaları doktorlarınız için saklayın.

Sık sorulan sorular

Tetkikimde neden bu kadar çok dosya var?

Her görüntü genellikle ayrı bir dosyadır ve bir tetkikte yüzlerce ya da binlerce görüntü olabilir (bir tetkikin nasıl düzenlendiğine bakın). Bu normaldir.

DICOMDIR nedir?

DICOMDIR, CD'deki bir dizin dosyasıdır. Tüm hastaları, tetkikleri, serileri ve görüntüleri ile her dosyanın yerini listeler. CD'nin tamamını yüklemek için bu dosyayı bir görüntüleyicide açın.

DICOM dosyalarını telefonda açabilir miyim?

Evet, bir DICOM görüntüleyici uygulamasıyla ya da web tabanlı bir görüntüleyiciyle açabilirsiniz. Tanı için doktorlar daha büyük, kalibre edilmiş ekranlar kullanır.

DICOM'u JPG veya PDF'ye dönüştürebilir miyim?

Evet, ancak dışa aktarılan görüntüler bilgi kaybeder; bu nedenle özgün dosyaları saklayın (DICOM'u dönüştürme bölümüne bakın).

DICOM'u kullanmak ücretsiz mi?

Standardı okumak ücretsizdir ve birçok ücretsiz, açık kaynaklı program DICOM'u destekler. NEMA ürünlere sertifika vermez; üreticiler DICOM Conformance Statement (uygunluk beyanı) yayımlar.

DICOM dosyasının .dcm uzantısı olması gerekir mi?

Hayır. CD'lerdeki dosyaların adları çoğu zaman IM000001 gibi kısadır ve uzantı içermez. Programlar bir DICOM dosyasını adından değil, DICM önekinden tanır.

Kaynaklar

• DICOM hakkında (İngilizce)
• DICOM'un tarihçesi (İngilizce)
• DICOM Standardı, güncel sürüm (İngilizce)
• CD'lerdeki görüntüler (İngilizce)