DICOM Transfer Syntax: een gedetailleerd overzicht

DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) is de internationale standaard die de uitwisseling van medische beelden en gerelateerde gegevens tussen verschillende apparaten en systemen mogelijk maakt.

Het maakt de integratie mogelijk van medische beeldvormingsapparatuur, zoals scanners, servers, werkstations, printers, netwerkhardware en beeldarchiverings- en communicatiesystemen (PACS) van verschillende fabrikanten.

Een belangrijk onderdeel van de DICOM-standaard is Transfer Syntax, die bepaalt hoe DICOM-gegevens worden gecodeerd en verzonden tussen systemen. Dit zorgt ervoor dat medische beelden en bijbehorende gegevens nauwkeurig kunnen worden gedeeld tussen verschillende systemen en apparaten.

Definitie van DICOM Transfer Syntax

Een DICOM-overdrachtssyntaxis is een set coderingsregels die een ondubbelzinnige weergave biedt van een of meer abstracte syntaxis. Hiermee kunnen communicerende applicatie-entiteiten onderhandelen over veelgebruikte coderingstechnieken die ze beide ondersteunen, zoals bytevolgorde en compressiemethoden.

Een overdrachtssyntaxis is een kenmerk van een presentatiecontext, waarvan over één of meer wordt onderhandeld bij de oprichting van een associatie tussen DICOM-toepassingsentiteiten.

DICOM definieert een standaard overdrachtssyntaxis, de DICOM Implicit VR Little Endian Transfer Syntax (geïdentificeerd door Transfer Syntax UID = „1.2.840.10008.1.2"). Elke conforme DICOM-implementatie ondersteunt deze standaard overdrachtssyntaxis.

Doel en functie van DICOM Transfer Syntax

DICOM Transfer Syntax speelt een cruciale rol in workflows voor medische beeldvorming door interoperabiliteit, efficiëntie en flexibiliteit te garanderen.

• Interoperabiliteit: verschillende beeldvormingsapparaten en software van verschillende fabrikanten kunnen naadloos samenwerken op basis van de overdrachtssyntaxis die ze beide ondersteunen. Deze interoperabiliteit reikt verder dan de ziekenhuisomgeving en vergemakkelijkt teleradiologie en telegeneeskunde door de uitwisseling van medische beelden buiten het ziekenhuis mogelijk te maken.

• Efficiëntie: door gecomprimeerde formaten te gebruiken, kunnen afbeeldingen sneller worden verzonden en nemen ze minder opslagruimte in beslag.

• Flexibiliteit: gebruikers kunnen een overdrachtssyntaxis kiezen op basis van hun specifieke behoeften, zoals compressie zonder verlies of compressie met verlies.

Structuur en componenten van een DICOM-overdrachtssyntaxis

De DICOM-overdrachtssyntaxis definieert twee hoofdaspecten van DICOM-bestanden:

• Gegevenscodering: Dit specificeert hoe de gegevenselementen in een DICOM-bestand worden gecodeerd, wat voornamelijk van invloed is op het algoritme voor beeldcompressie, wat van invloed kan zijn op zowel de bestandsgrootte als de beeldkwaliteit.

• Bytevolgorde: dit bepaalt hoe gegevenstypen van meerdere bytes, zoals gehele getallen en getallen met drijvende komma, in het bestand worden weergegeven. De twee veelgebruikte bytevolgorden zijn Little Endian en Big Endian, die de volgorde bepalen waarin bytes zijn gerangschikt om deze gegevenstypen weer te geven.

Transfer Syntax regelt ook de serialisatie van DICOM-objecten, waarbij het object wordt omgezet in een bytestream voor verzending of opslag.

Een DICOM-bestand bestaat uit:

• Bestandskop: bevat een preambule van 128 bytes, een voorvoegsel van 4 bytes ('D', 'I', 'C', 'M') en bestandsmetagegevens.

• Gegevensset: vertegenwoordigt een enkele SOP-instantie gerelateerd aan een enkele SOP-klasse. De overdrachtssyntaxis die wordt gebruikt om de gegevensset te coderen, wordt geïdentificeerd door de Transfer Syntax UID van de meta-informatie van het DICOM-bestand.

DICOM-overdrachtssyntaxis in verschillende medische beeldvormingsmodaliteiten

DICOM Transfer Syntax zorgt ervoor dat beelden van verschillende modaliteiten, zoals röntgenfoto's, CT en MRI, door verschillende systemen correct kunnen worden uitgewisseld en geïnterpreteerd.

Een CT-scanner kan bijvoorbeeld beelden naar een PACS sturen met behulp van een specifieke overdrachtssyntaxis, en een radioloog kan die beelden op een werkstation bekijken met dezelfde overdrachtssyntaxis.

Deze standaardisatie is cruciaal voor het behoud van consistentie en nauwkeurigheid bij de interpretatie van medische beelden in verschillende modaliteiten.

Voordelen en uitdagingen van het gebruik van DICOM Transfer Syntax

Voordelen

• Minder fouten: DICOM biedt een gestandaardiseerde manier om medische beelden en informatie op te slaan, te verzenden en te ontvangen zonder dat handmatige gegevensinvoer nodig is, wat fouten vermindert en de efficiëntie verbetert.

• Verbeterde efficiëntie: elektronische overdracht van medische beelden met behulp van de DICOM-standaard heeft de gezondheidsstelsels veel efficiënter gemaakt. Dit kan zorgverleners helpen om patiënten sneller te diagnosticeren en onmiddellijk met de behandeling te beginnen.

• Betere diagnose en patiëntenzorg: de implementatie van DICOM vergemakkelijkt de toegang tot informatie en diagnose. De interoperabiliteit van DICOM-compatibele apparaten zorgt ervoor dat artsen wereldwijd toegang hebben tot medische gegevens.

• Verbeterde workflow: Handmatig archiveren, ophalen en transporteren van mappen behoort tot het verleden bij medische beeldvorming.

• Gestructureerde rapportage: DICOM maakt het mogelijk om gestructureerde rapporten op te stellen, wat samenwerking en onderzoek ten goede kan komen.

Uitdagingen

• Compatibiliteitsproblemen: verschillende leveranciers kunnen variaties introduceren in hun DICOM-implementaties, wat kan leiden tot compatibiliteitsproblemen.

• Gegevensgerelateerde uitdagingen: inconsistenties in gegevensformaten, variaties in de tagging van metagegevens of zelfs verschillen in de manier waarop patiëntinformatie wordt vastgelegd, kunnen een naadloze gegevensuitwisseling belemmeren.

• Beveiligingsproblemen: Voor veilige DICOM-implementaties kunnen aanvullende coderings- en authenticatieprocessen nodig zijn, wat kan leiden tot vertragingen of technische problemen bij de overdracht van medische beelden.

• Prestatieproblemen: veilige DICOM-protocollen kunnen latentie veroorzaken en de verwerkingstijden verlengen, wat van cruciaal belang is in klinische omgevingen waar snelle toegang tot medische beelden essentieel is.

• Compressiebeperkingen: Hoewel compressietechnieken zoals Run-Length Encoding (RLE) de bestandsgrootte kunnen verkleinen, zijn ze mogelijk minder effectief voor bepaalde soorten medische afbeeldingen, wat mogelijk kan leiden tot grotere bestanden en een verminderde beeldkwaliteit.

Normen en voorschriften met betrekking tot de DICOM-overdrachtssyntaxis

DICOM Transfer Syntaxes worden gedefinieerd en geregistreerd door NEMA (National Electrical Manufacturers Association). NEMA garandeert uniciteit voor alle DICOM Transfer Syntax Names. Privé gedefinieerde Transfer Syntax Names kunnen ook worden gebruikt; deze worden echter niet door NEMA geregistreerd.

De syntaxis van Transfer stelt het volgende in:

• De bytevolgorde (klein/groot Endian)

• Of Vrs (waarderepresentaties) geserialiseerd zijn (expliciet/impliciet)

• Of pixelgegevens al dan niet gecomprimeerd zijn

De volgende tabel bevat de beschikbare DICOM-overdrachtssyntaxis en de bijbehorende UID's:

Samenvatting

DICOM Transfer Syntax is een cruciaal onderdeel van de DICOM-standaard en maakt de efficiënte en betrouwbare uitwisseling van medische beelden en gerelateerde informatie mogelijk. Het zorgt voor interoperabiliteit tussen verschillende apparaten en systemen voor medische beeldvorming, verbetert de efficiëntie van de workflow en verbetert de patiëntenzorg door:

• Het verstrekken van een gestandaardiseerd formaat voor het coderen en verzenden van medische beeldgegevens.

• Faciliteren van de communicatie tussen verschillende medische beeldvormingsapparaten en -systemen.

• Maakt efficiënte compressie van medische beelden mogelijk.

• Ondersteuning van verschillende beeldmodaliteiten, waaronder röntgenfoto's, CT en MRI.

Hoewel DICOM Transfer Syntax uitdagingen kan opleveren, zoals compatibiliteitsproblemen en veiligheidsproblemen, wegen de voordelen zwaarder dan de nadelen, waardoor het een essentiële technologie is voor moderne medische beeldvorming.

Conclusie

DICOM Transfer Syntax is een fundamenteel onderdeel van de DICOM-standaard. Het maakt de efficiënte en betrouwbare uitwisseling van medische beelden en gerelateerde informatie mogelijk. Het zorgt voor interoperabiliteit tussen medische beeldvormingsapparatuur en -systemen, verbetert de efficiëntie van de workflow en verbetert de patiëntenzorg.

Hoewel er uitdagingen verbonden zijn aan het gebruik van DICOM Transfer Syntax, wegen de voordelen zwaarder dan de nadelen, waardoor het een essentiële technologie is voor moderne medische beeldvorming. Door interoperabiliteit en standaardisatie te bevorderen, speelt DICOM Transfer Syntax een cruciale rol bij het verbeteren van de patiëntenzorg en het bevorderen van medische beeldvorming.