Konzeption und Realisierung von DICOM Schnittstellen für ein Teleradiologiesystem
- Art: Diplomarbeit
- Autor: Henning Müller
- Abgabedatum: August 1997
- Umfang: 153 Seiten
- Dateigröße: 6,8 MB
- Institution / Hochschule: Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg Deutschland
- ISBN (eBook): 978-3-8324-0204-4
-
ISBN (Paperback) :
978-3-8324-0204-4 P - ISBN (CD) :978-3-8324-0204-4 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Müller, Henning August 1997: Konzeption und Realisierung von DICOM Schnittstellen für ein Teleradiologiesystem, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: DICOM, PACS, RIS, Teleradiologie
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Diplomarbeit von Henning Müller
Einleitung:
Diese Diplomarbeit ist im Rahmen des Teleradiologieprojektes CHILI am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg in Zusammenarbeit mit dem Steinbeis-Transferzentrum Medizinische Informatik entstanden. Das Thema ist DICOM (Digital Image Communications in Medicine), ein Standard für die digitale Bildverarbeitung und -kommunikation in der Medizin.
Gang der Untersuchung:
Zuerst wird eine Einführung in die Kommunikationsabläufe im Krankenhaus und im Speziellen in der Radiologie gegeben. Die Kenntnis dieses Umfeldes ist nötig, um die entwickelten Lösungen der Arbeit zu verstehen.
Im nächsten Kapitel wird eine Einführung in mehrere Standards der medizinischen Bildverarbeitung gegeben und vor allem die Entstehung von DICOM erläutert. Hier wird die Notwendigkeit einer standardisierten Kommunikation in der Radiologie deutlich.
Das vierte Kapitel gibt eine Einführung in DICOM. DICOM ist ein sehr komplexer, objektorientierter Standard zur Bildverarbeitung und Bildkommunikation. Der Standard ist von den verschiedenen weltweiten Normungsgremien verabschiedet (JIRA für Japan, CEN für Europa und ANSI für Amerika), und ist der weltweit am häufigsten benutzte Standard in der medizinischen Bildverarbeitung. Vor allem auf die Kommunikationsabläufe wird großer Wert gelegt, denn die Kommunikation ist die große Stärke von DICOM. Ausgehend von den kleinsten Objekten wird der Standard genau erläutert.
Im fünftem Kapitel wird vor allem auf die Programmierung von eigenen DICOM Programmen eingegangen. Es werden die wichtigsten Schritte für die Implementierung eigener DICOM Routinen erläutert. Dabei werden auch die vom Autor implementierten Programme beschrieben. Im einzelnen sind dies Routinen zum Empfang und Verschicken von Daten (C-Store), zum Stellen und Beantworten von Testanfragen (C-Echo), zum Erstellen und Beantworten von Datenbankanfragen (C-Find),-zum Anfordern von Bildern und zum Beantworten von Anforderungen (C-Move).
Dabei wird erläutert, warum gerade diese Dienste implementiert werden, denn es handelt sich um die für ein Teleradiologiesystem wichtigsten Dienste. Die Ergebnisse für das Teleradiologiesystem sind in einem eigenen Kapitel zusammengefaßt.
In einer Diskussion werden die anfänglichen Ziele dem erreichten Szenarium kritisch gegenübergestellt.
Am Ende wird noch ein Ausblick in die Zukunft der implementierten Routinen gegeben. Dabei wird auch auf weitere wichtige Dienste des DICOM Standards eingegangen.
Inhaltsverzeichnis:
| Kapitel 1 | Einleitung | 1 |
| 1.1 | Motivation | 1 |
| 1.2 | Überblick | 3 |
| Kapitel 2 | Ziele und Problematik | 5 |
| 2.1 | Kommunikation im Krankenhaus | 5 |
| 2.2 | Kommunikation in der Radiologie | 7 |
| 2.2.1 | KIS/RIS Kopplung | 8 |
| 2.2.2 | PACS | 9 |
| 2.2.3 | Modalitäten und Viewing Stations | 10 |
| 2.2.4 | Teleradiologie | 11 |
| 2.3 | Beispielszenarien in der Radiologie | 12 |
| 2.3.1 | CHILI Radiologie | 12 |
| 2.3.2 | Optimale Radiologie | 13 |
| 2.4 | Ziele | 14 |
| Kapitel 3 | Standards in der medizinischen Bildverarbeitung und Bildkommunikation | 17 |
| 3.1 | Problematik | 17 |
| 3.2 | Herstellerstandards | 18 |
| 3.2.1 | Beispiel Siemens | 19 |
| 3.2.2 | Beispiel GE | 19 |
| 3.2.3 | Weitere Hersteller | 20 |
| 3.3 | ACR/NEMA | 20 |
| 3.3.1 | ACR/NEMA 1.0 | 20 |
| 3.3.2 | ACR/NEMA 2.0 | 21 |
| 3.3.3 | DICOM 3.0 | 21 |
| 3.4 | Gründe für DICOM | 22 |
| Kapitel 4 | Beschreibung des DICOM Standards | 25 |
| 4.1 | Problematik | 25 |
| 4.2 | DICOM Konzepte | 26 |
| 4.2.1 | Objektorientiertheit | 27 |
| 4.2.2 | Attribute und Attributwerte | 27 |
| 4.2.3 | Tags | 28 |
| 4.2.4 | Value Representation | 29 |
| 4.2.5 | Informationsobjekte | 30 |
| 4.2.6 | Serviceklassen | 32 |
| 4.2.7 | Service Object Pairs | 33 |
| 4.2.8 | Client/Server | 34 |
| 4.2.9 | Unique Identifier | 35 |
| 4.2.10 | Transfersyntaxe | 36 |
| 4.3 | DICOM Kommunikation | 36 |
| 4.3.1 | Netzwerkkonzepte | 37 |
| 4.3.1.1 | TCP/IP | 38 |
| 4.3.1.2 | ISO/OSI | 38 |
| 4.3.1.3 | Point-to-Point | 39 |
| 4.3.2 | Application Entity und Presentation Address | 39 |
| 4.3.3 | Verbindungsaufbau | 40 |
| 4.3.4 | Präsentationskontext | 40 |
| 4.4 | Speicherkonzepte | 40 |
| 4.4.1 | Dateiformat | 40 |
| 4.4.2 | Verzeichnisformat | 42 |
| 4.4.3 | Medien | 43 |
| 4.5 | Conformance Statement | 43 |
| 4.6 | Beschreibung der DICOM Unterlagen | 43 |
| 4.6.1 | Einführung und Oberblick | 44 |
| 4.6.2 | Conformance | 44 |
| 4.6.3 | Definition der Informationsobjekte | 44 |
| 4.6.4 | Serviceklassen | 45 |
| 4.6.5 | Datenstrukturen und Verschlüsselung | 45 |
| 4.6.6 | Data Dictionary | 45 |
| 4.6.7 | Nachrichten | 46 |
| 4.6.8 | Netzwerkkommunikation | 46 |
| 4.6.9 | Punkt-zu-Punkt Kommunikation | 47 |
| 4.6.10 | Speicherung auf festen Medien | 47 |
| 4.6.11 | Applikationen für die Speicherung | 47 |
| 4.6.12 | Physische Medienformate | 48 |
| 4.6.13 | Print Management Punkt-zu-Punkt | 48 |
| 4.6.14 | Supplements | 49 |
| 4.6.15 | Correction Proposals | 49 |
| Kapitel 5 | CHILI DICOM Implementierung | 51 |
| 5.1 | Vorhandene DICOM Routinen | 51 |
| 5.1.1 | Freie Quelltexte | 51 |
| 5.1.1.1 | UC Davis | 51 |
| 5.1.1.2 | Universität Oldenburg | 52 |
| 5.1.1.3 | Mallinckrodt Institute of Radiology | 52 |
| 5.1.1.4 | Sonstige | 53 |
| 5.1.2 | Kommerzielle Quelltexte | 53 |
| 5.1.2.1 | Merge | 54 |
| 5.1.2.2 | De Jarnette | 54 |
| 5.2 | Die Mallinckrodt Quelltexte | 54 |
| 5.2.1 | Vorteile der Mallinckrodt Quelltexte | 55 |
| 5.2.2 | Unterstützte Plattformen | 55 |
| 5.2.3 | Vorhandene Routinen | 56 |
| 5.2.3.1 | Basisroutinen | 56 |
| 5.2.3.2 | Beispielapplikationen | 58 |
| 5.2.4 | Gründe für Eigenentwicklungen | 59 |
| 5.3 | Konzepte der implementierten Routinen | 60 |
| 5.3.1 | Wartbarkeit | 60 |
| 5.3.2 | Erweiterbarkeit | 62 |
| 5.3.3 | Dokumentation | 62 |
| 5.3.4 | Benutzbarkeit | 63 |
| 5.4 | DICOM Implementierung | 63 |
| 5.4.1 | DICOM Server | 64 |
| 5.4.1.1 | Aufgaben | 64 |
| 5.4.1.2 | Besonderheiten | 65 |
| 5.4.1.3 | Implementierung | 66 |
| 5.4.2 | Query/Retrieve als User | 68 |
| 5.4.2.1 | Aufgaben | 68 |
| 5.4.2.2 | Besonderheiten | 68 |
| 5.4.2.3 | Implementierung | 69 |
| 5.4.3 | DICOM Datenbanktreiber | 72 |
| 5.4.3.1 | Aufgabe | 72 |
| 5.4.3.2 | Besonderheiten | 72 |
| 5.4.3.3 | Implementierung. | 74 |
| 5.4.4 | Echo als User | 76 |
| 5.4.4.1 | Aufgabe | 76 |
| 5.4.4.2 | Besonderheiten | 76 |
| 5.4.4.3 | Implementierung | 76 |
| 5.4.5 | Store als User | 77 |
| 5.4.5.1 | Aufgaben | 77 |
| 5.4.5.2 | Besonderheiten | 77 |
| 5.4.5.3 | Implementierung | 79 |
| 5.5 | Conformance Statement | 79 |
| 5.5.1 | Implementation Model | 79 |
| 5.5.1.1 | Datenflußdiagramm der Applikationen | 80 |
| 5.5.1.2 | Funktionale Definition von Applikations Entities | 81 |
| 5.5.2 | Spezifikationen der Applikations Entities | 81 |
| 5.5.2.1 | Unterstützte SOP Klassen | 81 |
| 5.5.2.2 | Verbindungsaufbau | 83 |
| 5.5.2.3 | Verbindungsanfragen | 83 |
| 5.5.2.4 | Verbindungsannahme | 85 |
| 5.5.3 | Kommunikationsprofile | 87 |
| 5.5.3.1 | TCP/IP | 87 |
| 5.5.3.2 | Physische Medien | 87 |
| 5.5.4 | Erweiterungen und Spezialisierungen | 88 |
| 5.5.5 | Konfiguration | 88 |
| 5.5.5.1 | Applikationsname, Präsentationsadresse | 88 |
| 5.5.5.2 | Sicherheitsaspekte | 88 |
| 5.5.5.3 | Konfigurierbare Parameter | 89 |
| 5.5.5.4 | Erweiterte Buchstabensätze | 89 |
| 5.6 | Weitere wichtige Services | 89 |
| Kapitel 6 | Ergebnisse | 91 |
| 6.1 | Das Teleradiologiesystem der 2. Generation: CHILI | 91 |
| 6.2 | Die Benutzbarkeit | 92 |
| 6.3 | Der Einsatz in der Praxis | 93 |
| Kapitel 7 | Diskussion | 97 |
| Kapitel 8 | Ausblick | 99 |
| Kapitel 9 | Zusammenfassung | 101 |
| Anhang A | ER Diagramm | 105 |
| Anhang B | DICOMDIR | 109 |
| Literaturverzeichnis | 109 | |
| Internet Referenzen | 117 | |
| Abbildungsverzeichnis | 121 | |
| Tabellenverzeichnis | 123 | |
| Glossar | 125 | |
| Index | 135 |
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