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DICOM ist ein Standard für digitale Bildgebung und Kommunikation in der Medizin. Der DICOM-Standard spezifiziert eine Vielzahl von Informationen über Patienten, bildgebende Geräte, Verfahren und Bilder. DICOM ist hierarchisch aufgebaut und hat eine Client-Server-Architektur. Er besteht aus folgenden Teilen:

• Datei/Datenformat
• Datenaustauschprotokoll
• Netzwerkprotokollarchitektur

Grundlagenwissen über das DICOM-Protokoll

Am einfachsten ist DICOM ein Protokoll für den Umgang mit medizinischen Bildern (Röntgenbilder, MRTs usw.). Wenn Sie sich mit DICOM beschäftigen, sollten Sie von Anfang an einige Dinge wissen, die Ihnen das Leben sehr erleichtern werden. Ich fasse hier einige dieser grundlegenden Fakten zusammen und gehe dann im weiteren Verlauf des Beitrags näher darauf ein:

1. DICOM-Dateien haben in der Regel die Erweiterung .dcm und enthalten sowohl Patientendaten als auch Bild-/Pixeldaten.Die Patientendaten kommen von den EMR/EHR/HIS-Systemen als HL7-Daten, die eng mit den Geräten, Verfahren und Bild-/Pixeldaten gekoppelt sind, die von den radiologischen medizinischen Bildgebungsgeräten als DICOM-Daten erzeugt werden.
2. Das DICOM-Protokoll ist ein binäres Upper Level Protocol (ULP) über TCP/IP. Bekannte von DICOM verwendete Ports sind 104, 2761, 2762 und 11112. Es wird verwendet, um DICOM-Daten zu verarbeiten, zu übertragen, zu suchen/abzufragen, zu integrieren, zu verteilen, zu drucken, freizugeben, zu speichern, medizinische Bilder und Patientendaten von den radiologischen Archivierungs-/Speichersystemen (PACS, RIS) auf die Workstation zu übertragen, damit der Radiologe Berichte schreiben kann.
3. Die Architektur des DICOM-Netzwerkprotokolls sieht in etwa so aus: Netzwerk ⇒ TCP/IP ⇒ DICOM ULP für TCP/IP ⇒ UL Service Boundary ⇒ DICOM Message Exchange ⇒ Medical Imaging Application.

Warum ist DICOM wichtig?

Die medizinische Bildgebung ist das am schnellsten wachsende und profitabelste Segment im Gesundheitswesen. DICOM hat einen ständig wachsenden Bedarf an Netzwerkbandbreite, Systemleistung und Unterstützung für viele verschiedene medizinische Geräte.

Zurzeit gibt es nur wenige Werkzeuge, um Probleme mit Patientendaten, DICOM und Netzwerkprotokollen zu diagnostizieren. ExtraHop kann helfen!

Wie kann ExtraHop bei der DICOM-Überwachung helfen?

DICOM, HL7-Daten und Netzwerke sind für die Gesundheitsbranche von entscheidender Bedeutung. Mit der Version 5.2.2 hat ExtraHop die Unterstützung für DICOM hinzugefügt. ExtraHop unterstützte HL7 und viele der Netzwerkprotokolle bereits in früheren Versionen.

ExtraHop hat den großen Vorteil, dass es aussagekräftige Erkenntnisse aus HL7, d.h. Patientendaten, DICOM und anderen Netzwerknachrichten in Echtzeit extrahieren kann!

Jetzt können wir viele Aspekte von DICOM-Workflows untersuchen und DICOM überwachen. Wir wollen sehen, wie wir den verschiedenen Abteilungen im Gesundheitswesen wie Radiologie, IT, Support usw. dabei helfen können, die zugrundeliegenden Probleme mit DICOM aus verschiedenen Blickwinkeln zu erkennen.

Die Geschichte von DICOM

DICOM ist ein Standard, der vom American College of Radiology (ACR) und der National Electrical Manufacturers Association (NEMA) entwickelt wurde. Er entstand in den 1980er Jahren und wurde 1988 in der zweiten Version veröffentlicht. Der erste groß angelegte Einsatz der ACR/NEMA-Technologie erfolgte 1992 durch die US Army und Air Force. Loral Aerospace und Siemens Medical Systems führten ein Konsortium von Unternehmen an, das das erste militärische PACS (Picture Archiving and Communications System) der USA einführte. Im Jahr 1993 wurde die dritte Version des Standards veröffentlicht. Der Name wurde dann in “DICOM” geändert. Es wurden neue Dienstklassen definiert, die Netzwerkunterstützung wurde hinzugefügt und die Konformitätserklärung wurde eingeführt, um die grundlegenden DICOM-Kommunikationsprotokolle für Abfrage- oder Abruf-, Speicher- und Druckklassen festzulegen. Offiziell ist die neueste Version des Standards immer noch 3.0, er wurde seit 1993 ständig aktualisiert und erweitert.

Wo und wie wird DICOM verwendet?

DICOM wird in großem Umfang für die medizinische Bildgebung in Krankenhäusern verwendet. Es wird bei der Diagnose und Behandlung von Patienten, der Nachverfolgung von Patientenergebnissen und der Planung von Verfahren, der ICD-10-Kodierung, der Rechnungsstellung und der Teleradiologie verwendet, um radiologische Patientenbilder wie Röntgenaufnahmen, CTs und MRTs – das sind die verschiedenen Modalitäten – von einem Ort zum anderen zu übertragen, um Studien mit anderen Radiologen und Ärzten zu teilen.

Eine Untersuchungsnummer wird vor der Bildgebung generiert, wenn der Auftrag erstellt wird, um die Bildübertragung an das PACS mit Hilfe der PACS-ID und/oder des RIS mit einer Zugangsnummer zu synchronisieren, die die radiologischen Berichte mit einer bestimmten Bildstudie verknüpft. Die Zugangsnummer wird in der Regel vom KIS/RIS-System zugewiesen und kann sich je nach System wiederholen oder eindeutig sein.

Die Verwaltung der Modalitäten-Arbeitsliste ist ein Prozess, der dazu dient, Fehler bei der manuellen Dateneingabe zu reduzieren und die Genauigkeit der Patienteninformationen in der PACS/RIS-Bildgebungskonsole zu erhöhen.

Grundlegende Strukturen und Konzepte in DICOM

1. DICOM-Objekte werden als Information Object Definitions (IOD) bezeichnet. Alle Daten der realen Welt wie Patienten, Studien, medizinische Geräte, Bilder, Patientenlisten, eine Warteschlange, die an einen Drucker gesendet werden soll, sind Objekte mit definierten Vorlagen. Dies sind Definitionen der Informationen, die zwischen einem Service Class User (SCU) – Client und Service Class Provider (SCP) – Server ausgetauscht werden sollen.
2. Eine DICOM-Modalität ist eine Eigenschaft/Attribut des DICOM-Datenobjekts, z.B. CT, MRI, Röntgen usw. sind die Modalitäten
3. Eine DICOM-Nachricht besteht aus einem Befehlssatz gefolgt von einem bedingten Datensatz.
4. Befehls- und Datensätze bestehen aus Elementen.
5. Elemente haben ein Tag, eine Länge und einen Wert.
6. Tags haben ein Gruppen-Tag und ein Element-Tag.
7. DICOM-Anwendungen stellen die für den Datenaustausch erforderlichen Dienste bereit.
8. DICOM Service Element (DIMSE) werden von Application Entities (AE) verwendet.
9. Es gibt zwei Arten von DIMSE Services, Composite DIMSE-C und Normalized DIMSE-N. Diese unterstützen Operationen und Benachrichtigungen wie Speichern, Abrufen, Drucken usw. auf den SOP-Instanzen.
10. AEs haben Titles (AET). Der AE ist eine IP-Adresse zugewiesen. AET unterscheiden Groß- und Kleinschreibung und sind eindeutig.
11. Service Object Pairs (SOPs) haben eine eindeutige ID (UID). SOP-Klassen sind die grundlegende Einheit der DICOM-Interoperabilität.

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Wie läuft die DICOM-Transaktion ab?

1. Die AE des SCU-Clients verwendet DIMSE, um eine SOP-Klasse mit der AE des SCP-Servers auszuhandeln, der sein DIMSE verwendet. Es gibt DIMSE-Protokolle, die die Verfahren und Kodierungsregeln für den Aufbau von Nachrichten definieren.
2. Nachrichtentransaktionen zwischen den beiden Geräten, die DICOM verwenden, beginnen mit einer Assoziationsbildung. Beide Geräte handeln die auszutauschenden Informationsstrukturen, die aufzurufenden Dienste, die Bytereihenfolge und die Datenkompressionsmethode aus.
3. DICOM ULP besteht aus sieben Protocol Data Units (PDUs). Jede PDU hat eine maximale Länge. PDUs sind die Nachrichtenformate, die zwischen Peer-Einheiten innerhalb einer Schicht ausgetauscht werden, basierend auf den DICOM-Anfrage- und -Antwortnachrichten.

DICOM ist ein sehr komplexes Protokoll mit einer Vielzahl von Dokumenten, die von der NEMA geschrieben wurden und den DICOM-Standard definieren. ExtraHop hat vor kurzem die Unterstützung für DICOM in Version 5.2.2 hinzugefügt, was viele verschiedene Möglichkeiten eröffnet.

Ich bin sehr begeistert davon, da DICOM uns einen weiteren Teil der komplexen Arbeitsabläufe im Gesundheitswesen liefert und uns tiefe Einblicke in Gesundheitsdaten und Netzwerkprobleme ermöglicht.

Zurzeit befinden wir uns in einem Untersuchungsmodus, um herauszufinden, wie wir mit ExtraHop noch mehr aussagekräftige Erkenntnisse aus DICOM-Daten gewinnen können. Die Möglichkeiten sind endlos, zumal wir DICOM-Daten mit HL7-Daten und Netzwerkprotokollen korrelieren können, um ein vollständiges Bild dieses wichtigen und profitablen Teils der Gesundheitstechnologie zu erhalten.

Bleiben Sie dran für weitere Blogs über DICOM in der Zukunft. Lesen Sie jetzt Six Ways ExtraHop Enables Real-Time Healthcare Systems