Разработка программных средств поддержки служб назначений на обследования и хранения изображений в медицинском архиве

Реферат

 

Тема выпускной квалификационной работы – «Разработка программных  средств поддержки служб назначений на обследования и хранения изображений  в медицинском архиве»

Автор работы – Стрельников В.Е., руководитель – Зыбарев В.М.

Целью работы является создание программ расширяющие функциональные возможности информационной системы МЕДАРМ, путем добавления в нее функций: сопровождения листов назначений и подтверждения хранения изображения.

Пояснительная записка содержит 84 страницы, 29 рисунков, 4 таблицы, 5 приложений, 6 использованных источников.

Работа представляет собой расширение DICOM-модулей ПО МЕДАРМ, путем добавления в него последних обновлений стандарта DICOM 3.0, а также их тестирование на существующих эмуляторах DICOM-сетей.

Одно из расширений направлено на автоматизацию и ускорение работы больницы. Оно осуществляет поддержку, так называемых списков назначения, в которых содержиться нужная информация о пациентах: ФИО, день рождения, вес, рост и т.п. Получая эти файлы, МЕДАРМ обрабатывает и записывает эти данные в базу данных, откуда лаборант с легкостью может их извлечь.

Второе расширение обеспечивает надежность хранение цифровых изображений. Его  работа заключается в проверке набора нужных снимков на сервере. При отсутствии каких-либо изображений, происходит оповещение клиента об ошибке.

Ключевые слова: DICOM, Storage Commitment, Modality Worklist, модальность, PACS.

 

 

 

 

 Введение

 

DICOM (Digital Imaging and COmmunications in Medicine) — стандарт, который опирается на сетевую модель OSI и является основой современной цифровой медицины, эквивалентом которого является фотопленка до цифровой эры. С момента внедрения этого стандарта прошло около 20 лет, и он стал движущей силой рабочего процесса цифровой медицины.

В отличие от стандартов здравоохранения, таких как HL7, DICOM не так хорошо известен или понятен IT–специалистам. С одной стороны, DICOM предоставляет совместимость и экономическую эффективность. С другой стороны, он требует некоторой доработки и настройки для его работы. Ошибки в планировании и внедрении DICOM весьма обычное дело, некоторые, из которых приводят к настоящим кошмарам. Учитывая, что цифровая медицина и системы хранения и передачи изображений (PACS) требуют значительных инвестиций и имеют решающее значение, заставить DICOM работать правильно – первоочередная цель. 

Часто из вида упускается вклад DICOM и  PACS на фактического пациента. DICOM обеспечивает весь рабочий процесс с момента, когда пациент входит в радиологическое отделение, собирая важные данные и изображения с цифровых модальностей и доставляя их за считанные минуты рентгенологам в самой точной для диагностики форме. Сравнение предыдущих исследований с новыми не требуют огромных усилий с DICOM, что приводит к более точной диагностики и лучшему лечению. Нет пленок, которые можно потерять, перепутать, просрочить, а отсюда и меньше повторных исследований. Все это позволяет ускорить и значительно улучшить современное здравоохранение. Важность DICOM, как неотъемлемой части IT–инфраструктуры, будет расти. Количество существующих и доступных DICOM и PACS приложений просто ошеломляет. Выбор PACS с каждым годом становится все сложнее, а понимание DICOM все важнее.

Без базовых знаний DICOM существует риск сделать нелепые ошибки в  таких областях, как безопасность, спецификация оборудования, планирование, настройка сети и аварийные восстановление / работа.

Миллионы клинических практиков  во многом зависят от DICOM, но лишь немногие имеют четкое представление о  том, что это. Поскольку цифровая медицина распространяется в даже самые  специализированные области классической медицинской практики, знание DICOM становится все более необходимым для обеспечения точности, эффективности и надежности любого медицинского приложения или процесса.

 

1. Введение в предметную область

 

DICOM расшифровывается как Digital Imaging and COmmunication in Medicine (Цифровое создание изображений и связи в медицине) и представляет собой многолетний труд для создания универсального и фундаментального стандарта создания изображений. Другой очень важный акроним для этого стандарта является PACS (Picture Archiving and Communication System), которые хранят в себе цифровые изображения со всех устройств в госпитале.

Пожалуй, все современные медицинские системы (модальности), такие как рентген, ультразвук, КТ (компьютерная томография), МРТ (магнитно-резонансная томография) поддерживают DICOM и очень широко его используют.

Ядром DICOM являются файловый формат и сетевой протокол:

• Файловый формат DICOM – все медицинские изображения хранятся в формате DICOM. Различные модальности создают файлы DICOM. Врачи используют приложения для просмотра DICOM изображений. Однако DICOM файлы содержат не просто изображения. Они представляет собой объектно-ориентированные файлы с теговой организацией, которые могут содержать информацию о пациенте (имя, пол, день рождения и т.п.), технические данные (используемое оборудование и его настройки)
• Сетевой протокол DICOM – все модальности, которые подключены к сети больницы используют DICOM для обмена различной информации, в основном это изображения, но также и информация о пациентах и процедурах. Сетевой протокол используется для поиска изображений в архиве и их восстановления на рабочих станциях для их отображения. Также существуют более сложные команды, которые используются для контроля лечения, расписания процедур, отчетов

1. Элементы DICOM

 

Любой DICOM объект состоит из DICOM элементов или DICOM атрибутов. Каждый DICOM элемент состоит из тэга, типа данных (Value Representation), длины и значения. На рисунке 1.1.1 изображен дамп DICOM файла. Каждая строка в приведенном дампе является одним DICOM элементом. Любая строка начинается со значения тега (gggg,eeee), далее Value Representation код, затем имя тега и в конце в скобках его значение. Имя тега добавляется самим приложением для создания дампа.

Рисунок 1.1.1 – дамп DICOM файла

 

На рисунке 1.1.2 изображен способ кодирования DICOM элемента.

 

Рисунок 1.1.2 – кодирование DICOM элемента

 

Рассмотрим каждую часть  элемента:

• Тэг. Каждый элемент DICOM имеет тег, который однозначно определяет элемент и его свойства. Тег DICOM состоит из двух коротких номеров, которые называются группой и элементом. DICOM тэги, которые связаны друг с другом имеют одну и ту же группу. Например, в дампе на рисунке 1.1.1 много элементов из группы 0008. Эта группа называется «Идентифицирующая информация». В ней находятся теги, которые идентифицируют изображение: дата, время создания изображения и т.п. В данный момент насчитывается около 3000 тегов, некоторые из которых устарели и не используются в DICOM 3.0. Так же есть возможность создавать свои теги, занимая «пустые». В таблице 1.1.1, 1.1.2, 1.1.3 показаны наиболее используемые теги.
• VR. VR представлен кодом из двух символов. VR определяет тип данных элемента. В таблице 1.1.4 изображены основные типы VR, а также их размер
• Длина значения. Поскольку DICOM является бинарным стандартом, любые элементы имеют длину. Длина DICOM элементов всегда четная, даже если значение элемента всего один символ, то к значению добавляется пробел или нуль

 

Тэг	Значение
(0008,0020)	Study Date - дата осмотра  больного
(0008,0021)	Series Date - дата серии изображений
(0008,0022)	Acquisition Date – дата получения  изображений
(0008,0030)	Study Time – время осмотра  больного
(0008,0031)	Series Time – время серии  изображений
(0008,0032)	Acquisition Time – время получения  изображений
(0008,0060)	Modality – модальность  (KT, МР, УЗИ,...)
(0008,0061)	Modalities – список всех  модальностей пациента
(0008,0082)	Institution Code Sequence - клиника
(0008,0090)	Referring Physician’s Name – имя  врача (направляющего)
(0008,0092)	Referring Physician’s – адрес врача
(0008,0094)	Referring Physician’s Telephone – телефон врача
(0008,0116)	Responsible Organization – ответственная организация
(0008,1010)	Station Name – имя рабочей станции
(0008,1030)	Study Description – описание исследования
(0008,1032)	Procedure Code Sequence – последовательность процедур
(0008,103E)	Series Description – описание серии
(0008,1050)	Performing Physician’s Name – лечащие врачи (имена)
(0008,1060)	Name of Physician(s) Reading Study – радиологи (имена)
(0008,1080)	Admitting Diagnoses Description – диагноз
(0008,1084)	Admitting Diagnoses Code Sequence – коды диагноза
(0008,1090)	Manufacturer’s Model Name – модель устройства
(0008,2218)	Anatomic Region Sequence – анатомическая последовательность

Таблица 1.1.1 Наиболее используемые тэги группы 0008 (идентифицирующая информация)

 

Тэг	Значение
(0010,0010)	Patient’s Name – имя
(0010,0020)	Patient ID – номер (паспорта)
(0010,0030)	Patient’s Birth Date – дата рождения
(0010,0032)	Patient’s Birth Time – время рождения
(0010,0040)	Patient’s Sex – пол
(0010,0050)	Patient’s Insurance Plan Code Sequence – страховка
(0010,0101)	Patient’s Primary Language Code Sequence – родной язык
(0010,1000)	Other Patient IDs – прочие номера
(0010,1001)	Other Patient Names – прочие имена
(0010,1005)	Patient’s Birth Name – имя при рождении
(0010,1010)	Patient’s Age – возраст
(0010,1020)	Patient’s Size – рост
(0010,1030)	Patient’s Weight – вес
(0010,1040)	Patient’s Address – адрес
(0010,1080)	Military Rank – военное звание
(0010,1081)	Branch of Service – род войск
(0010,2000)	Medical Alerts – противопоказания
(0010,2110)	Contrast Allergies – аллергии
(0010,2150)	Country of Residence – страна проживания
(0010,2152)	Region of Residence – район проживания
(0010,2154)	Patient’s Telephone Numbers – номера телефонов
(0010,2160)	Ethnic Group – раса
(0010,2180)	Occupation – профессия
(0010,21A0)	Smoking Status – курит?
(0010,21B0)	Additional Patient History – дополнительная история пациента
(0010,21C0)	Pregnancy Status – беременность
(0010,21F0)	Patient’s Religious Preference – религия
(0010,4000)	Patient Comments – комментарии

Таблица 1.1.2 Наиболее используемые тэги группы 0010 (пациет)

 

Тэг	Значение
(0028,0002)	Samples per Pixel – число компонент пикселя
(0028,0004)	Photometric Interpretation – тип изображения
(0028,0008)	Number of Frames – число кадров
(0028,0010)	Rows – высота
(0028,0011)	Columns – ширина
(0028,0012)	Planes – плоскости
(0028,0030)	Pixel Spacing – расстояние между пикселями
(0028,0031)	Zoom Factor – увеличение
(0028,0100)	Bits Allocated – битность пикселя
(0028,1050)	Window Center – центр окна яркости...
(0028,1051)	Window Width – ...и его ширина
(0028,1052)	Rescale Intercept – свободный член...
(0010,1053)	Rescale Slope – ...и коэффициент отображения
(0010,1090)	Recommended Viewing Mode – способ просмотра
(0010,2110)	Lossy Image Compression – сжатие с потерями
(0010,2112)	Lossy Image Compression Ratio – ...и во сколько раз

Таблица 1.1.3 Наиболее используемые тэги группы 0028 (изображение)

 

Имя VR	Расшифровка	Размер в байтах
AE	Application Entity	Максимум 16
AS	Age String	Фиксировано 4
AT	Attribute Tag	Фиксировано 4
CS	Code String	Максимум 16
DA	Date	Фиксировано 8
DS	Decimal String	Максимум 16
DT	Date Time	Максимум 26
FL	Floating Point Single	Фиксировано 4
FD	Floating Point Double	Фиксировано 8
IS	Integer String	Максимум 12
LO	Long String	Максимум 64
LT	Long Text	Максимум 10240
OB	Other Byte String	Неограниченно
OF	Other Float String	Неограниченно
OW	Other Word String	Неограниченно
PN	Person Name	Максимум 64
SH	Short String	Максимум 16
SL	Signed Long	Фиксировано 4
SQ	Sequence of Items	Неограниченно
SS	Signed Short	Фиксировано 2
ST	Short Text	Максимум 1024
TM	Time	Максимум 16
UI	Unique Identifier	Максимум 64
UL	Unsigned Long	Фиксировано 4
UN	Unknown	Неограниченно
US	Unsigned Short	Фиксировано 2
UT	Unlimited Text	Неограниченно