Was ist DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine)?

DICOM steht für “Digital Imaging and Communications in Medicine” und ist ein internationaler Standard für die Speicherung, das Abrufen, das Drucken, das Anzeigen und die Übertragung von medizinischen Bildern. Der Standard wurde entwickelt, um die herstellerunabhängige Interoperabilität zwischen verschiedenen Geräten der bildgebenden Medizin wie z. B. Ultraschallgeräte oder MRT-Geräte sowie PACS-System (Picture Archiving and Communication System) oder DICOM-Viewer zu gewährleisten. Auf deutsch übersetzt bedeutet Digital Imaging and Communications in Medicine: Digitale Bildgebung und Kommunikation in der Medizin.

DICOM keine Schnittstelle im traditionellen Sinne, wie z. B. eine Programmierschnittstelle (API), sondern ein standardisiertes Dateiformat sowie ein Netzwerkprotokoll. DICOMweb, eine Erweiterung des DICOM-Standards, kann hingegen als eine Art Schnittstelle betrachtet werden, da es eine Sammlung von Web-Services bietet, die auf dem HTTP-Protokoll basieren und RESTful sind. Diese Web-Services ermöglichen es, DICOM-Daten über das Internet zu speichern, abzurufen und zu durchsuchen.

DICOM wird mehrmals im Jahr aktualisiert und neu veröffentlicht. Die aktuelle Version lautet DICOM 2023d. Im Jahr 2024 wäre dies dann DICOM 2024d.

MRT-Bild vom Kopf im DICOM-Format
Auch so ein MRT-Bild vom Kopf wird im DICOM-Format abgespeichert.

DICOM 3.0 vs. ältere Versionen

Die Einführung von DICOM 3.0 stellte einen Meilenstein in der Entwicklung von Standards für die medizinische Bildgebung dar. Veröffentlicht im Jahr 1993, brachte es signifikante Verbesserungen gegenüber seinen Vorgängerversionen, die ursprünglich unter dem Namen ACR-NEMA bekannt waren.

  • Funktionalität: Während ACR-NEMA hauptsächlich auf die Radiologie ausgerichtet war, erweiterte DICOM 3.0 den Anwendungsbereich auf zahlreiche andere medizinische Bildgebungsmodalitäten, einschließlich MRT, Ultraschall, Nuklearmedizin und mehr.
  • Interoperabilität: DICOM 3.0 war von Anfang an darauf ausgerichtet, die Interoperabilität zwischen Geräten unterschiedlicher Hersteller sicherzustellen. In den älteren Versionen war dies oft ein Problem, da sie in proprietären Systemen eingeschlossen waren.
  • Sicherheitsfunktionen: Die 3.0-Version führte erweiterte Sicherheitsmechanismen ein, darunter die Möglichkeit der Verschlüsselung und Authentifizierung, was in den älteren Versionen fehlte oder nur rudimentär vorhanden war.
  • Strukturelle Verbesserungen: DICOM 3.0 brachte eine strukturierte, modulare Architektur mit sich, die den Standard flexibel und erweiterbar machte. Ältere Versionen waren oft starre, monolithische Strukturen, die weniger anpassbar waren.

DICOM Lizenz und Urheberrecht

DICOM ist ein offener Standard, der frei zugänglich ist und von jedem genutzt werden kann, der medizinische Bildgebungsanwendungen entwickeln oder implementieren möchte. Obwohl der Standard selbst öffentlich ist, ist er urheberrechtlich geschützt. Das bedeutet, dass die Dokumentation, die den Standard beschreibt, nicht ohne Genehmigung verändert oder als eigene Arbeit ausgegeben werden kann. Einige kommerzielle Implementierungen von DICOM können jedoch zusätzliche Lizenzbedingungen oder Nutzungseinschränkungen haben. Daher ist es wichtig, die Lizenzbedingungen sorgfältig zu prüfen, wenn man DICOM in kommerziellen Produkten verwenden möchte.

DICOM Standard: Wer legt ihn fest?

Der DICOM-Standard wird durch das DICOM-Komitee seit 1983 verwaltet, das ursprünglich eine Kooperation zwischen der American College of Radiology (ACR) und der National Electrical Manufacturers Association (NEMA) war. Heute ist das Komitee international besetzt und besteht aus Vertretern von Herstellern medizinischer Geräte, akademischen Einrichtungen, Forschungsorganisationen und anderen Interessengruppen. Das Komitee ist verantwortlich für die Weiterentwicklung des Standards, die Prüfung von Änderungsanträgen und die Veröffentlichung von Updates. Durch diese breite Beteiligung wird sichergestellt, dass der Standard die Bedürfnisse der gesamten medizinischen Gemeinschaft berücksichtigt und auf dem neuesten Stand der Technik bleibt.

Prozess: Von der Patientenregistrierung, über die Generierung eines DICOM-Bildes bis hin zur Archivierung

Der gesamte Prozess ist ein nahtloses Zusammenspiel zwischen administrativen Systemen, medizinischen Geräten und diagnostischen Softwarelösungen, alle vereint durch den DICOM-Standard. Dies ermöglicht eine effiziente und sichere Handhabung von medizinischen Bildern von der Erstellung bis zur Archivierung.

  1. Patientenregistrierung und Dateneingabe
    1. Ankunft des Patienten: Der Patient kommt in die Arztpraxis oder das Krankenhaus.
    2. Datenerfassung: Die medizinische Fachangestellte erfasst die Patientendaten wie Name, Geburtsdatum und Krankenversicherungsinformationen in das Verwaltungssystem der Einrichtung.
    3. Übertragung an Medizingeräte: Diese Daten werden dann an das entsprechende Medizingerät, z.B. ein Ultraschallgerät, übertragen. Dies geschieht meist automatisch oder durch das Scannen eines QR-Codes.
  2. Medizinische Untersuchung
    1. Vorbereitung: Der Arzt oder medizinische Fachangestellte bereitet den Patienten und das Gerät für die Untersuchung vor.
    2. Durchführung: Die eigentliche medizinische Bildgebung, wie z. B. eine Sonographie, wird durchgeführt.
    3. Speicherung: Das Gerät speichert die erzeugten Bilder und verknüpft sie mit den Patientendaten im DICOM-Format.
  3. Übertragung der Bilder
    1. Vom Gerät zum Server: Der DICOM-Datensatz bzw. die im DICOM-Format gespeicherten Bilder werden vom Medizingerät an einen zentralen Server oder ein PACS gesendet. Dies geschieht in der Regel automatisch und ist durch DICOM-Protokolle wie z. B. C-STORE standardisiert.
    2. Zugriff durch Praxissoftware: Die Praxissoftware kann nun auf diese Bilder zugreifen, entweder durch direkte Verbindung zum PACS oder durch eine spezielle Schnittstelle.
  4. Diagnose und Weiterbehandlung
    1. Bildanalyse: Der Arzt öffnet die Praxissoftware, ruft die DICOM-Bilder des Patienten ab und analysiert sie.
    2. Diagnose und Planung: Basierend auf der Analyse stellt der Arzt eine Diagnose und plant die weitere Behandlung.
  5. Langzeitarchivierung und Datensicherheit
    1. Archivierung: Die DICOM-Bilder und Patientendaten werden sicher unter Einhaltung der gesetzlichen Aufbewahrungsfrist für Patientenakten im PACS bzw. VNA (Vendor Neutral Archives) archiviert.
      1. VNA-Systeme sind darauf ausgelegt, Daten von verschiedenen Anbietern und in unterschiedlichen Formaten zu speichern. Da DICOM ein weit verbreiteter Standard ist, sind VNA-Systeme in der Regel DICOM-kompatibel. Während PACS-Systeme oft als End-to-End-Lösungen für spezifische Abteilungen dienen, bieten VNA-Systeme eine flexiblere und herstellerunabhängige Lösung für die Langzeitspeicherung medizinischer Bilder.

Datensicherheit: Durch Verschlüsselung und Authentifizierung wird sichergestellt, dass nur autorisierte Personen Zugriff auf die Daten haben.

Die DICOM-Datei

Was ist eine DICOM-Datei? Eine DICOM-Datei ist ein spezielles Dateiformat, das in der medizinischen Bildgebung verwendet wird und sowohl die Bilddaten als auch die zugehörigen Meta-Informationen enthält. Die Dateiendung lautet “dcm”. Das DICOM-Dateiformat dient der Speicherung, dem Austausch und der Analyse von medizinischen Bildern.

Wie kann ich eine DICOM-Datei öffnen?

Das Öffnen einer DICOM-Datei erfordert spezielle Software, die in der Lage ist, das DICOM-Format zu lesen und darzustellen. Eine DICOM-Datei kann mit einem DICOM-Viewer, mit medizinischer Bildverarbeitungssoftware oder einer Praxissoftware geöffnet werden.

Aufbau und Struktur einer DICOM-Datei

  • Header: Der Header enthält Metadaten, die als “Tags” bezeichnet werden. Diese Tags haben jeweils einen eindeutigen Identifikator und können eine Vielzahl von Informationen enthalten, wie zum Beispiel:
    • Patientenname und -ID
    • Geburtsdatum des Patienten
    • Datum und Uhrzeit der Aufnahme
    • Art der medizinischen Untersuchung (z.B. CT, PET, MRT, Ultraschall)
    • Geräteinformationen (Hersteller, Modell usw.)
  • Bilddaten: Dies ist der Teil der Datei, der die eigentlichen medizinischen Bilder bzw. Pixel-Daten enthält. Diese können in verschiedenen Formaten und Auflösungen gespeichert sein, abhängig von der Art der medizinischen Untersuchung und dem verwendeten Gerät.

Ein Beispiel: Stellen Sie sich eine DICOM-Datei wie einen digitalen medizinischen Umschlag vor. Auf der Außenseite (dem Header) stehen alle wichtigen Informationen: Wer ist der Patient? Welche Art von Untersuchung wurde durchgeführt? Und im Inneren des Umschlags (den Bilddaten) finden Sie das eigentliche medizinische Bild, das analysiert werden muss.

Was ist DICOMDIR? DICOMDIR ist eine spezielle Datei, die als Verzeichnis für DICOM-Dateien dient. Sie wird oft auf Datenträgern wie CDs oder DVDs gefunden, die medizinische Bilder enthalten. Die DICOMDIR-Datei ermöglicht es, eine strukturierte Übersicht über alle DICOM-Dateien auf dem Datenträger zu erhalten und erleichtert somit das Auffinden und Zugreifen auf spezifische Bilder oder Patienteninformationen.

Nun wird es etwas technischer: Ein Attribut in einer DICOM-Datei ist eine Kombination aus einem Tag, einer Value Representation (VR) und einem Value Field:

  • Tag: Eindeutiger Identifikator für das Attribut.
  • VR: Gibt den Datentyp des Wertes an (z. B. Text, Datum, Uhrzeit).
  • Value Field: Der eigentliche Wert des Attributs.

Die Transfer Syntax legt fest, wie Daten codiert und übertragen werden. In DICOM wird dies durch ein spezielles Attribut, den “Transfer Syntax UID“, gekennzeichnet.

Die Value Representation beschreibt den Datentyp und das Format des Attributwerts. Es gibt verschiedene Typen von VRs, darunter: AE (Application Entity), DA (Date) und DS (Decimal String).

IODs sind standardisierte Sätze von Attributen, die eine spezielle Art von medizinischen Informationen beschreiben. Sie sind eine Sammlung von DICOM-Modulen, die für bestimmte medizinische Szenarien relevant sind.

Ein DICOM-Modul ist eine Gruppe von DICOM-Attributen, die zusammenarbeiten, um eine bestimmte Funktion oder einen bestimmten Zweck zu erfüllen.

Die NEMA (National Electrical Manufacturers Association), fügt dem Aufbau einer DICOM-Datei folgendes hinzu: Der Meta-Informationsteil enthält eine 128-Byte-Datei-Präambel, gefolgt von einem 4-Byte-DICOM-Präfix und weiteren Meta-Elementen. Diese Informationen sollen die Identifizierung des Data Sets erleichtern und sind in jeder DICOM-Datei vorhanden. Die Präambel kann für spezifische Anwendungsprofile oder Implementierungen genutzt werden. Der 4-Byte-DICOM-Präfix enthält die Zeichenfolge “DICM”.

Das SOP (Service Object Pair): Eine Kombination aus Dienst und Objekt

“SOP” für “Service Object Pair”. Ein SOP ist eine Kombination aus einem Dienst und einem Objekt, die zusammen eine spezifische medizinische Funktion oder Aufgabe beschreiben. In einfacheren Worten: Es handelt sich um eine Art Vertrag zwischen zwei Systemen, der festlegt, wie eine bestimmte Art von medizinischen Daten (das “Objekt”) übertragen oder verarbeitet werden soll (der “Dienst”).

Das “Objekt” in einem SOP ist in der Regel ein medizinisches Bild oder eine andere Art von medizinischen Daten. Es kann sich um ein Röntgenbild, ein MRT-Scan oder sogar um strukturierte Berichtsdaten handeln. Diese Objekte werden in einem standardisierten Format gespeichert, das ihre Eigenschaften und Merkmale beschreibt.

Der “Dienst” in einem SOP beschreibt die Aktionen, die auf das Objekt angewendet werden können. Dies kann das Speichern, Abrufen oder Übertragen von medizinischen Bildern sein. Es gibt verschiedene Arten von DICOM-Diensten, wie zum Beispiel “Storage Service”, “Query/Retrieve Service” oder “Print Service”, die jeweils spezifische Aufgaben erfüllen.

Die Verwendung von SOPs in DICOM ermöglicht eine standardisierte Kommunikation zwischen verschiedenen medizinischen Geräten und Systemen. Dies ist entscheidend für die Interoperabilität in der medizinischen Bildgebung. Durch die Standardisierung können beispielsweise ein MRT-Gerät eines Herstellers und ein PACS-System eines anderen Herstellers effizient miteinander kommunizieren, da beide die gleichen SOPs verwenden.

Wie groß ist eine DICOM-Datei?

Ein DICOM-Datei enthält diverse hochauflösende Bilder, wodurch die Datenmenge beträchtlich anwachsen kann. Ein einzelner CT-Scan kann zum Beispiel über 30 MB groß sein. Daher haben die Ärzte die Möglichkeit, Dateien mit verlustfreier oder verlustbehafteter Technologie zu komprimieren. Weitere Faktoren, die die Dateigröße beeinflussen, sind: Auflösung und Farbtiefe, Anzahl der Bilder in einer Serie oder Umfang der Meta-Informationen und Anmerkungen 

Kann man eine DICOM-Datei umwandeln?

Ja, eine DICOM-Datei kann in verschiedene andere Dateiformate umgewandelt werden und es gibt mehrere Methoden und Tools, um dies zu tun. Hier sind einige gängige Optionen:

  • Umwandlung in Bildformate (z.B. JPEG, PNG)
    • DICOM-Viewer: Viele DICOM-Viewer bieten die Möglichkeit, DICOM-Bilder in gängige Bildformate wie JPEG oder PNG zu exportieren.
    • Bildbearbeitungssoftware: Programme wie ImageJ mit DICOM-Plugins können DICOM-Dateien öffnen und in andere Formate umwandeln.
  • Umwandlung in Videoformate (z.B. AVI, MP4)
    • Spezialisierte Software: Einige DICOM-Viewer und medizinische Bildverarbeitungsprogramme können eine Serie von DICOM-Bildern in ein Videoformat umwandeln.
  • Umwandlung für 3D-Druck (z.B. STL)
    • 3D-Bildverarbeitungssoftware: Programme wie 3D Slicer können DICOM-Dateien in Formate umwandeln, die für den 3D-Druck geeignet sind.
  • Umwandlung in PDF
    • Berichterstellung: Einige DICOM-Viewer und PACS-Systeme bieten die Möglichkeit, DICOM-Bilder und zugehörige Berichte in PDF-Dateien umzuwandeln.
  • Umwandlung in andere medizinische Formate (z.B. NIfTI)
    • Forschungssoftware: Spezialisierte Softwarepakete, die in der medizinischen Forschung verwendet werden, können DICOM-Dateien in andere medizinische Bildformate umwandeln.

Hinweis: Beim Umwandeln einer DICOM-Datei kann ein Qualitätsverlust auftreten.

Softwareentwickler ermöglichen Ärzten/Anwendern das Untersuchen, Erzeugen und Konvertieren von DICOM-Bilddateien über das DICOM-Toolkit (DCMTK). Das DCMTK ist eine Sammlung von Bibliotheken und Anwendungen, die zusammen große Teile des DICOM-Standards implementieren. DCMTK bietet noch weitere Anwendungen wie z. B. Beispiel-Server für die DICOM-Bildarchivdienste und “Modality Worklist”.

DICOM-Server: Das Herzstück der Bildarchivierung im Gesundheitswesen

Der DICOM-Server ist ein zentraler Bestandteil moderner medizinischer Einrichtungen und spielt eine entscheidende Rolle in der Bildarchivierung und -kommunikation. Er dient als Schnittstelle zwischen verschiedenen medizinischen Bildgebungsgeräten wie MRTs, CT-Scannern oder Röntgengeräten und dem PACS, das als umfassendes Archiv für medizinische Bilder und zugehörige Daten fungiert.

DICOM-Server

Die Rolle des DICOM PACS Servers

Ein DICOM-PACS-Server ist nicht nur ein einfacher Speicherort für medizinische Bilder. Er ist vielmehr ein komplexes System, das die effiziente Speicherung, den schnellen Zugriff und die sichere Übertragung von medizinischen Bilddaten ermöglicht. Durch die Integration von DICOM und PACS werden medizinische Bilder in einem standardisierten Format gespeichert, das die Interoperabilität zwischen verschiedenen Systemen und Geräten sicherstellt. Dies ist besonders wichtig in einer Zeit, in der medizinische Einrichtungen zunehmend vernetzt sind und eine schnelle und sichere Kommunikation von Patientendaten erforderlich ist.

DICOM ist der de-facto-Standard für den Austausch von medizinischen Bildern, während PACS als zentrales Speicher- und Verteilungssystem für diese Bilder dient. Die Integration beider ermöglicht:

  • Nahtlose Übertragung von Bildern von Modalitäten wie CT, MRT und Röntgen zum PACS-Server
  • Einheitliche Speicherung und Kategorisierung von Bildern
  • Schnellen und sicheren Zugriff auf Bilder für medizinisches Personal

Technische Aspekte

  • Netzwerkprotokolle: DICOM verwendet das TCP/IP-Protokoll für die Datenübertragung.
  • Datenformat: DICOM definiert ein spezielles Datenformat für medizinische Bilder, das von PACS-Systemen verstanden wird.
  • Query/Retrieve: Funktionen wie C-FIND und C-MOVE ermöglichen die Suche und den Abruf von Bildern im PACS.

Die Verwaltung großer Mengen von Bildern kann herausfordernd sein. Hier bieten moderne PACS-Systeme Lösungen wie Data Tiering und Cloud-Speicher.

Open Source DICOM Server: Eine kosteneffiziente Alternative

Für Einrichtungen mit begrenzten Ressourcen stellt der Open Source DICOM-Server eine attraktive Option dar. Diese Server sind in der Regel kostenlos/kostengünstiger als proprietäre Systeme und bieten dennoch eine hohe Leistungsfähigkeit und Flexibilität. Da der Quellcode öffentlich zugänglich ist, können Anwender den Server an ihre spezifischen Bedürfnisse anpassen. Dies fördert nicht nur die individuelle Anpassung, sondern auch die ständige Weiterentwicklung des Systems durch eine aktive Community von Entwicklern und Anwendern.

Ein Beispiel für einen kostenlosen Open-Source DICOM-Server ist z. B. Orthanc oder Sante Free PACS Server.

Sicherheitsaspekte

Die Sicherheit der gespeicherten Daten ist ein kritischer Aspekt, der bei der Auswahl und Implementierung eines DICOM-Servers berücksichtigt werden muss. Hier kommen Verschlüsselungstechnologien und strenge Zugriffskontrollen zum Einsatz, um die Einhaltung von Datenschutzbestimmungen wie der DSGVO sicherzustellen.

DICOM-Dienstklassen

  • C-STORE: Dieses Protokoll wird verwendet, um DICOM-Dateien von einem medizinischen Gerät zu einem anderen zu übertragen. Es ist vergleichbar mit dem Hochladen einer Datei auf einen Server.
  • C-FIND: Dieses Protokoll ermöglicht die Suche nach bestimmten DICOM-Dateien auf einem Server. Es ist vergleichbar mit einer Datenbanksuche.
  • C-MOVE und C-GET: Diese Protokolle werden verwendet, um DICOM-Dateien von einem Server zu einem Client (z. B. ein Praxiscomputer) zu übertragen.
  • C-ECHO: Dieses Protokoll wird verwendet, um die Erreichbarkeit eines DICOM-Geräts zu überprüfen.
  • DICOM Storage: DICOM Storage erlaubt das Speichern von DICOM-Objekten wie medizinischen Bildern und zugehörigen Metadaten in einem PACS oder einem anderen DICOM-kompatiblen Archivierungssystem ermöglicht. In einem typischen Szenario sendet eine Modalität (z.B. ein CT-Scanner) ein DICOM-Objekt an einen DICOM-Server, der die Daten speichert und für spätere Abrufe zur Verfügung stellt. Der DICOM Storage Service definiert den gesamten Prozess für das sichere und korrekte Speichern dieser medizinischen Informationen.
  • DICOM Worklist: Die DICOM Worklist fokussiert sich auf die Verwaltung von Arbeitslisten für bildgebende Modalitäten wie CT, MRT oder Ultraschall. Diese Arbeitslisten enthalten in der Regel Informationen über geplante Untersuchungen, einschließlich Patientendaten, angeforderten Bildserien und anderen relevanten Details. Die Modalität kann diese Informationen vor der Durchführung der Untersuchung abrufen, um den Workflow zu automatisieren und manuelle Dateneingaben zu minimieren. In vielen Fällen ist die DICOM Worklist eng mit dem Radiology Information System (RIS) oder Krankenhausinformationssystem (KIS) integriert, um einen nahtlosen Informationsfluss zu gewährleisten.
  • DICOM WADO (Web Access to DICOM Persistent Objects): WADO ist eine webbasierte Schnittstelle, die den Zugriff auf DICOM-Objekte über HTTP/HTTPS ermöglicht. Die Besonderheit liegt in der Flexibilität dieser Schnittstelle: Medizinische Fachkräfte können DICOM-Bilder und andere relevante Daten einfach über einen Webbrowser aufrufen, was insbesondere in teleradiologischen Anwendungen von großem Nutzen ist. Darüber hinaus ist die WADO-Schnittstelle hoch skalierbar und kann daher leicht an wachsende Anforderungen angepasst werden.
  • DICOM MPPS (Modality Performed Procedure Step): MPPS erlaubt Modalitäten, Informationen über durchgeführte Untersuchungen in Echtzeit zurück an das zentrale System (z. B. PACS oder RIS) zu senden. Dies hat zwei wesentliche Vorteile: Erstens wird der Status einer Untersuchung sofort aktualisiert, was für eine effiziente Arbeitsweise von entscheidender Bedeutung ist. Zweitens erfolgt eine automatische Dokumentation der durchgeführten Schritte und der verwendeten Parameter, was nicht nur die Transparenz erhöht, sondern auch die Qualitätssicherung unterstützt.
  • DICOM-Druckdienste: Einige medizinische Geräte und Softwarelösungen bieten integrierte DICOM-Druckdienste, die eine direkte Kommunikation mit DICOM-kompatiblen Druckern ermöglichen. Dies stellt sicher, dass die Qualität und Genauigkeit medizinischer Bilder beibehalten werden.
    • In einigen Fällen können DICOM-Bilder auch auf Standarddruckern ausgedruckt werden, allerdings muss das Bild dafür oft zuerst in ein allgemeineres Format wie JPEG oder PDF konvertiert werden. Dies kann jedoch zu einem Qualitätsverlust führen.

DICOM Viewer

Was ist ein DICOM-Viewer?

Ein DICOM-Viewer ist eine spezialisierte Softwareanwendung, mit der medizinische Bilder im DICOM-Format (Digital Imaging and Communications in Medicine) angezeigt, analysiert und verwaltet werden können. Diese Software ist ein unverzichtbares Werkzeug für medizinische Fachkräfte wie Radiologen, Kardiologen und andere Spezialisten, die mit medizinischen Bildern arbeiten.

Hauptfunktionen eines DICOM-Viewers

  • Bildanzeige: Ermöglicht das Betrachten von medizinischen Bildern in hoher Qualität.
  • Zoom und Pan: Funktionen zum Vergrößern und Verschieben des Bildes für eine detaillierte Analyse.
  • Bildmanipulation: Optionen zur Anpassung von Helligkeit, Kontrast und anderen Bildparametern.
  • Mehrdimensionale Ansichten: Einige Viewer können 3D-Bilder oder zeitliche Bildserien darstellen.
  • Messwerkzeuge: Ermöglichen das Messen von Abständen, Winkeln und anderen Dimensionen direkt im Bild.
  • Annotationen: Möglichkeit, Notizen, Markierungen oder andere wichtige Informationen direkt auf dem Bild zu vermerken.
  • Export und Konvertierung: Option zum Exportieren der Bilder in andere Formate wie JPEG, PNG oder PDF.

Zusätzliche Funktionen eines DICOM-Viewers sind:

  • PACS-Integration: Viele DICOM-Viewer können sich mit einem PACS verbinden, um den Zugriff auf eine große Anzahl von Bildern zu ermöglichen.
  • Sicherheitsfunktionen: Verschlüsselung und Benutzerauthentifizierung zum Schutz der Patientendaten.
  • Berichterstellung: Einige fortgeschrittene Systeme ermöglichen die Erstellung von medizinischen Berichten direkt im Viewer.

Übersicht: DICOM-Viewer Anbieter

Produktname Hersteller Betriebssystem Lizenzmodell
RadiAnt Medixant Windows kommerziell
PostDICOM PostDICOM webbasiert kommerziell (ab 79,99 €/Monat)
OsiriX MD Pixmeo SARL macOS (mit OsiriX HD auch auf iOS nutzbar) kommerziell (ab 81,99 € brutto)
Horos The Horos Project macOS kostenlos, Open-Source
3DICOM MD 3Dim Laboratory Windows, macOS kommerziell (ab 99,95 $/Monat)
3DimViewer 3Dim Laboratory Windows, macOS kostenlos, Open-Source
IMAIOS DICOM Viewer IMAIOS SAS webbasiert kostenloser Online DICOM-Viewer
WEASIS DICOM MEDICAL VIEWER WEASIS webbasiert kostenlos, Open-Source
JIVEX DICOM VIEWER VISUS Health IT Windows kostenlos
Mobile Dicom Viewer Gao Feng Android kostenlos
AMIDE Andreas Loening Linux kostenlos, Open-Source
Übersicht einiger DICOM-Viewer Software-Anbieter

DICOM-Converter

Die im vorherigen Kapitel gelisteten DICOM-Viewer bieten in der Regel auch einen DICOM-Converter an. DICOM Converter sind Softwaretools oder Dienste, die die Konvertierung von medizinischen Bildern aus anderen Formaten in das DICOM-Format oder umgekehrt ermöglichen. Diese Converter sind besonders nützlich, wenn medizinische Einrichtungen oder Fachleute mit Bildgebungsdaten arbeiten, die aus unterschiedlichen Quellen oder in verschiedenen Formaten vorliegen. Durch die Konvertierung in das standardisierte DICOM-Format wird die Interoperabilität und Kompatibilität dieser Daten mit anderen DICOM-konformen Systemen sichergestellt.

Weitere DICOM-Converter sind z. B. folgende:

  • CoolUtils (kostenloser DICOM-zu-JPG-Online-Konverter)
  • Aspose (kostenloser DICOM-zu-JPG/PNG/PDF/…-Online-Konverter

DICOM und andere Standards

In der medizinischen Informatik gibt es neben dem DICOM-Standard noch andere Standards, die für verschiedene Anwendungsfälle relevant sind. Während DICOM hauptsächlich in der medizinischen Bildgebung eingesetzt wird, existieren Standards wie HL7 oder FHIR, die sich eher auf den Austausch von klinischen Informationen konzentrieren.

Vergleich mit HL7

HL7 (Health Level Seven International) ist ein weit verbreiteter Standard für den Austausch von Gesundheitsinformationen und findet primär Anwendung in administrativen und klinischen Datenströmen. Im Gegensatz zum DICOM-Standard, der auf Bilddaten spezialisiert ist, fokussiert sich HL7 mehr auf Patientenakten, Bestellungen für medizinische Tests und dergleichen.

  • Gemeinsamkeiten: Beide Standards streben Interoperabilität an und sind in XML oder JSON strukturiert.
  • Unterschiede: Während DICOM eine integrierte Lösung für Bild- und Metadaten bietet, separiert HL7 diese Informationen in der Regel.

Vergleich mit FHIR

FHIR (Fast Healthcare Interoperability Resources) ist ein relativ neuer Standard, der als Schnittstelle zwischen HL7 und modernen Web-Technologien dient. Es ermöglicht eine einfachere und schnellere Implementierung als HL7 und ist flexibler als der DICOM-Standard.

  • Gemeinsamkeiten: Sowohl DICOM als auch FHIR setzen auf modulare Architekturen und sind für hohe Interoperabilität ausgelegt.
  • Unterschiede: FHIR ist weborientiert und ermöglicht die Nutzung von RESTful APIs, während DICOM traditionell eher auf fest definierten Netzwerkprotokollen basiert.

Vergleich mit sonoGDT

Sowohl sonoGDT (Sonographie-Gerätedatentransfer) als auch DICOM sind Standards für den Austausch und die Speicherung von medizinischen Daten, aber sie unterscheiden sich in ihrer Anwendung, Struktur und Flexibilität. Hier ist ein Vergleich der beiden Standards:

  • Anwendungsbereich
    • sonoGDT: Dieser Standard ist spezialisiert auf die Übertragung von Ultraschalldaten zwischen medizinischen Geräten und Informationssystemen.
    • DICOM: Ein breit gefächerter Standard, der in vielen Bereichen der medizinischen Bildgebung wie Radiologie, Kardiologie und Onkologie Anwendung findet.
  • Datenstruktur
    • sonoGDT: In der Regel einfacher und weniger komplex als DICOM, fokussiert auf die speziellen Bedürfnisse der Sonographie.
    • DICOM: Bietet eine komplexere Datenstruktur, die viele verschiedene Arten von Metadaten und Bildinformationen unterstützt.
  • Standardisierung und Akzeptanz
    • sonoGDT: Weniger weit verbreitet als DICOM.
    • DICOM: International anerkannt und weit verbreitet, unterstützt von einer großen Anzahl von Herstellern und medizinischen Einrichtungen weltweit.

Verfügt Ihr Ultraschallgerät über die DICOM-Worklist, dann kann ein Import von Patientendaten in das Ultraschallgerät dennoch stattfinden. SonoGDT erkennt DICOM. SonoGDT ist günstiger als DICOM und für den ein oder anderen Arzt möglicherweise eine Alternative.

Was ist der Unterschied zwischen DICOM und anderen Bildformaten (z.B. JPEG)?

Der Hauptunterschied zwischen DICOM und anderen Bildformaten wie JPEG liegt in der Art der Informationen, die gespeichert werden, sowie in der Anwendungsbreite. Hier sind einige der wesentlichen Unterschiede:

  • Informationsdichte
    • DICOM: Neben den Bilddaten enthält eine DICOM-Datei auch eine Fülle von Metadaten. Diese können Informationen über den Patienten, das verwendete bildgebende Verfahren, Dimensionen, Zeiten und andere klinische Daten enthalten.
    • JPEG: Ein JPEG-Bild enthält in der Regel nur die Bilddaten und sehr grundlegende Dateiinformationen. Metadaten sind meistens auf einfache Dinge wie die Bildauflösung oder die Art der Kompression beschränkt.
  • Anwendungsgebiet
    • DICOM: Speziell für den medizinischen Bereich entwickelt, insbesondere für bildgebende Verfahren wie CT, MRT, Röntgen und Ultraschall.
    • JPEG: Ein allgemeines Bildformat, das in einer Vielzahl von Anwendungen und für verschiedene Arten von Bildern verwendet wird.
  • Kompression
    • DICOM: Bietet die Option, Bilddaten unkomprimiert zu speichern, um eine bestmögliche Bildqualität zu gewährleisten. Es gibt allerdings auch die Möglichkeit, Algorithmen zur verlustfreien oder verlustbehafteten Kompression zu verwenden.
    • JPEG: Verwendet in der Regel eine verlustbehaftete Kompression, was zu einer Verschlechterung der Bildqualität führen kann. Dies ist für viele alltägliche Anwendungen akzeptabel, aber oft nicht für medizinische Anwendungen.
  • Interoperabilität
    • DICOM: Entwickelt mit dem Ziel, eine hohe Interoperabilität zwischen verschiedenen medizinischen Geräten und Softwarelösungen zu ermöglichen.
    • JPEG: Während JPEG-Bilder von einer breiten Palette von Geräten und Software geöffnet werden können, gibt es keinen Standard für die Interoperabilität im medizinischen Kontext.
  • Sicherheit
    • DICOM: Enthält Mechanismen für die Datensicherheit wie die Möglichkeit zur Verschlüsselung und zur Verifizierung der Authentizität von Geräten und Benutzern.
    • JPEG: Bietet in der Regel keine integrierten Mechanismen für die Datensicherheit.

DICOM anonymisieren

Die Anonymisierung von DICOM-Daten ist ein kritischer Schritt, insbesondere wenn medizinische Bilder für Forschungszwecke, Lehre oder Zweitmeinungen außerhalb der ursprünglichen medizinischen Einrichtung genutzt werden sollen. Die Anonymisierung hat das Ziel, alle personenbezogenen Daten, die zur Identifikation des Patienten verwendet werden könnten, aus dem DICOM-Dateisatz zu entfernen oder zu ersetzen.

Anonymisierte DICOM-Daten dürfen in der medizinischen Forschung genutzt werden, sofern keine Rückschlüsse zur jeweiligen Person hergestellt werden können. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz sagt zum Datenschutz für Gesundheitsdaten folgendes:

Bei anonymen oder anonymisierten Daten entfallen die Vorgaben der DSGVO, weil kein Personenbezug hergestellt werden kann. Es sollte jedoch gerade bei Gesundheitsdaten nicht vorschnell davon ausgegangen werden, dass eine Anonymisierung vorliegt. Die hinter den Daten stehende Person darf nicht mehr mit vertretbarem Aufwand identifizierbar sein. Dabei liegt eine Identifizierbarkeit noch vor, wenn die natürliche Person mittels Informationen von Dritten ermittelt werden kann. Da Informationen über den Gesundheitszustand höchst individuell sind, können Personen gerade auf dieser Datengrundlage vergleichsweise leicht ermittelt werden. Die Orientierungshilfe stellt deswegen unterschiedliche Verfahren vor, mit denen sich Gesundheitsdaten erfolgreich anonymisieren lassen (Teil 2 F.II der Orientierungshilfe).

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

Welche Informationen werden anonymisiert?

  • Patientenname
  • Geburtsdatum
  • Sozialversicherungsnummer oder andere Identifikationsnummern
  • Adressinformationen
  • Weitere Felder, die direkte oder indirekte Identifikation ermöglichen könnten

Methoden der Anonymisierung

  • De-Identifizierung: Entfernen oder Ersetzen von Identifikationsdaten, wobei die Struktur des DICOM-Dateisatzes erhalten bleibt.
  • Pseudonymisierung: Ersetzen von Identifikationsdaten durch ein Pseudonym, sodass eine Rückverfolgung nur mit einer zusätzlichen Information möglich ist.
  • Datenmaskierung: Verwendung spezieller Softwaretools, die automatisch identifizierbare Informationen erkennen und entfernen oder ersetzen.

Softwaretools für die Anonymisierung

Es gibt zahlreiche Softwaretools und Bibliotheken, sowohl Open-Source als auch kommerzielle, die diesen Prozess automatisieren können. Beispiele sind dcm4che, Orthanc, oder RadiAnt DICOM-Viewer. 

Der “DICOM Anonymizer Pro” ist ein weiteres Beispiel. Dieser ist für Windows, macOS sowie Linux geeignet und lässt sich kostenlos in der Demoversion testen. Die Vollversion bzw. eine Lizenz pro Computer kostet 49 € zzgl. MwSt..

Herausforderungen und Überlegungen

  • Datenintegrität: Während des Anonymisierungsprozesses muss darauf geachtet werden, dass die medizinisch relevanten Informationen intakt bleiben.
  • Überprüfung: Es ist wichtig, den Erfolg der Anonymisierung sorgfältig zu überprüfen, um sicherzustellen, dass keine identifizierbaren Informationen zurückbleiben.
  • Rechtskonformität: Die Anonymisierung muss in Übereinstimmung mit den jeweiligen Datenschutzbestimmungen des Landes durchgeführt werden.

FAQ

Wann wurde DICOM erfunden?

Die ersten Anstrengungen zur Entwicklung eines einheitlichen Standards begannen 1983 unter der Ägide der American College of Radiology (ACR) und der National Electrical Manufacturers Association (NEMA). Diese Zusammenarbeit führte zur Veröffentlichung der ersten Version von DICOM im Jahr 1985, damals noch unter dem Namen ACR-NEMA. 1993 wurde der Standard schließlich in DICOM umbenannt und die Version 3.0 veröffentlicht, die bis heute die Grundlage für die meisten Implementierungen bildet.

Was ist ein DICOM-Knoten?

Ein DICOM-Knoten, oft auch als DICOM-Node bezeichnet, ist ein einzelnes Gerät oder eine Softwareanwendung in einem DICOM-Netzwerk, die in der Lage ist, DICOM-Nachrichten zu senden, zu empfangen oder beides. In der medizinischen Bildgebung können DICOM-Knoten verschiedene Rollen einnehmen, darunter: Modalitäten (Röntgengerät, CT-Gerät, MRT-Gerät usw.), PACS-Server, Workstations (Computer, auf denen DICOM-Viewer-Software läuft) oder Gateways/Router.

Ist DICOM sicher?

Nein, der DICOM-Standard ist nicht sicher. Die Ergebnisse der dreijährigen Forschungsarbeit des Projekts MITSicherheit.NRW offenbaren, dass der DICOM-Standard sowie HL7 für den Datenaustausch im Gesundheitswesen als “generell sehr unsicher” eingestuft wird. Es wird darauf hingewiesen, dass es systematische Fehler gibt, die nicht kurzfristig behoben werden können. 

Trotz Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO), Bundesdatenschutzgesetz (BDSG), Patientendaten-Schutz-Gesetz (PDSG) und Co. kann der DICOM-Standard keine absolute Sicherheit garantieren bzw. menschliches Versagen nicht ausschließen, wie dieser Artikel beweist. Der Artikel ist vom 20.09.2019 und thematisiert die mangelnde Sicherheit von Patientendaten im Gesundheitssektor. Insbesondere geht es um radiologische Bilder, die zusammen mit Patienteninformationen in lokalen PACS gespeichert und ungeschützt im Internet zugänglich waren. Allein in Deutschland waren mehr als 13.000 Datensätze betroffen, weltweit sogar 16 Millionen. Die Schwachstelle liegt in der Verwendung des IP-Protokolls, das die Systeme im Internet auffindbar macht. Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) wurde informiert und hat sowohl nationale als auch internationale medizinische Einrichtungen benachrichtigt. Der Artikel betont die Notwendigkeit technischer und organisatorischer Maßnahmen zum Schutz dieser sensiblen Daten.

Was ist das DICOM Conformance Statement?

Das DICOM Conformance Statement ist ein Dokument, das die Fähigkeiten eines DICOM-Geräts oder einer DICOM-Software im Hinblick auf den DICOM-Standard beschreibt. Es ist essentiell für die Interoperabilität zwischen verschiedenen Systemen.

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Autor: Nils Buske, zuletzt aktualisiert am