Radiology Integration Profile
残りのCPIとSEC
新しいMAMMOとFUSION
IHE-J Workshop 2006 - Changing the Way Healthcare Connects
IHE –J技術検討委員会
吉村 仁 （コニカミノルタエムジー(株)）1画像表示の一貫性確保
Consistent Presentation of Images

吉村 仁
IHE-J 技術検討委員会
Original: Charles Parisot / GE Medical Systems IT
Planning and Technical Radiology Committees2

放射線部門の統合プロファイル
ChargePosting

Scheduled Workflow
Patient
Information
Reconciliat
ion

Reconcileworklists, status,and data
objects forunknownpatients anddemographics
changes

Admit, Order, Schedule

Manageworklists, track
status, perform& notify
acquisition
related step,

create,store,manage,
retrieve &use
imagesPresentation ofGrouped Procs
Manage individual
procedure image
subsets from amulti-procedureacquisition forviewing & reporting

NM Image

PostProcessing
Workflow

ReportingWorkflow

Manageworklists, track
status, perform& notify image
processing &CAD steps

Manageworklists, track
status, perform& notify
diagnostic
reporting steps

ConsistentEvidenceCollect and post
timely billable
procedure details

Teaching Files& Clinical
Trials Export

Key Image

画像表示のPresentation Documents
Notesof Images
Create, store, 一貫性確保
Manage,Create, store,
Manage, retrieve &manage,
retrieve & use manage, retrieve（CPI）
useobjects forretrieve & use
objects toNM image
objects

hardcopy andsoftcopy grayscale
presentation statesrecord study
evidence& use objects toflag significant
imagesNEWSimple Imageand Numeric
Reports
Manage simple
diagnostic
reports with
optional images,measurements

NEWXDS for Imaging - Sharing of Imaging Information across health enterprises
Access to Radiology Information - Consistent access to images and reports
Portable Data for Imaging - Consistent access to images and reports on CD Media

ied ITI ATNA – Radiology Option (Replaces Basic Security)
fidMo3

表示不整合の問題点
１つのディスプレイで選択されたVOI
異なったディスプレイで表示する期待した通りには腫瘤は見えない
腫瘤：観察可能

腫瘤：観察不能
画像提供： David Clunie

4表示不整合の問題点
0.5

1.0
全ての装置で、全ての表示レベルが認知可能なわけでは無い

1.5

3.0
画像提供： David Clunie
5表示不整合の問題点

Digital Modality

表示された画像と同じ様にプリントできない
画像提供： David Clunie

Laser Printer6表示不整合の原因表示できる最大輝度が表示装置によって異なる
表示CRT vs. シャウカ
ステン上のフィルムが典型的な例である

1.0.66
画像提供： David Clunie
7画像表示の一貫性確保の目的
医療施設全体での画像の表示整合性を確保した配布:

1. （異なったベンダが提供する）異なったイメージャによりプリントされたハードコピーにおける表示整合性

2. （異なったベンダが提供する）異なった表示装置に 表示された画像の間での表示整合性

3. ハードコピーとソフトコピーとの間の表示整合性

異なったモニタやフィルム出力装置において画質の維持を保証するための経済的な解8

「画像表示の一貫性確保」の要求事項：

CalHardSoft

画像表示装置およびハードコピー出力装置の、DICOM階調表示標準関数(GSDF)を用いたキャリブレーション
プレゼンテーションLUTをサポートしたDICOM
基本プリントサービスによるハードコピー出力
DICOM 階調表示状態（GSPS）としての表示パラメータの保存と利用9

「画像表示の一貫性確保」の対象
Evidence
Creator
10. Storage Commitment

14. Query Images
16. Retrieve Images
18. Creator Image Stored

19. Creator Pres.State Stored

Image
ManagerImage
Archive

14. Query Images

15. Query Pres.StateImage
Display

16. Retrieve Images

17. Retrieve Pres.State
10. Storage Commitment

8. Modality Image Stored9. Modality Pres. State Stored

Acquisition
Modality
Print
Composer

23. Print Request withPresentation LUT

Print
Server10ハードコピー出力とソフトコピー表示における階調一貫性の確保
Cal

DICOM 標準規格による定義:
標準特性としての階調表示標準関数(GSDF)への、異なったタイプの表示ディス
プレイやハードコピー出力装置のキャリブ
レーション

装置は適切に矯正されなくてはならない
11

Cal

DICOM GSDF
Grayscale Standard Display Function

1000

Film
100

10Monitors

肉眼のコントラスト分解能をベースとした、人間の認知レスポンスの関数

10200

400600800

1000.1.01
JND Index

P値の表示輝度や光学濃度値への変換
12
図表提供： David Clunie認知直線性Cal

Grayscale Standard Display Function

1000

異なった輝度値に変換
される

100

10102004006008001000.1.01
JND Index

Just Noticeable Difference の同一値== 同一のコントラスト

図表提供： David Clunie

13

Cal

イメージャ矯正ツール
(濃度計)

14

Cal

表示装置矯正ツール
(輝度計)

15

プレゼンテーションLUT付き
基本プリント要求PrintComposerPrint
Server

DICOM Film Session N-CREATEDICOM Presentation LUT N-CREATEDICOM Film Box N-CREATE

Print Composer

Print Request
with Presentation LUT

DICOM Image Box N-SETDICOM Film Box N-ACTION
DICOM Film Session N-ACTION

Print Server

Print Status (DICOM N-EVENT-REPORT)

Hard

Printer Status

16

プレゼンテーションLUT付き
基本プリント要求• Print Composer – DICOM Print SCUとしてDICOMプリント要求を生成するシステム.
Print composer は、画像処理操作を適用し、プレゼンテーションLUTの形状もしくはプレゼンテーションLUT形状によりPrint server に対しP値を指定することを要求しなくてはならない。

• Print Server – DICOM Print SCP として DICOM プリント要求を受け付けで処理し、ハードコピー媒体に画像を描画するシステム
システムはＤＩＣＯＭ階調表示標準関数に従った光学濃度値での描画をサポートしなくてはならない。

Hard
17

画像表示の一貫性の確保
DICOM規格の定義:
Soft ソフトコピー階調表示状態 (GSPS):

画像をどのように表示すべきかのパラメータを保存し通信するためのオブジェクト
ＧＳＰＳのオブジェクト：
適用すべき画像への参照
ソフトコピー表示やフィルム出力の際に画像に適用される変換方法
階調変換、シャッター変換、画像アノテーション
空間的変換、表示領域アノテーション
18画像表示の一貫性確保
依頼医

読影医
Soft

Area OfInterest

Presentation StatePresentation LUT

Area OfInterest

Grayscale Standard

Annotate

Achieving
Consistent PresentationZoom
Flip
Window Level

Without
Consistent Presentation

Original Image19画像表示の一貫性確保

取得画像

プリント表示

画像提供： David Clunie

20

Audit Trail and Node Authentication
Consistent Time
監査証跡とノード認証・時刻の整合性
放射線部門拡張を含め

吉村仁
IHE-J 技術検討委員会
Original: Robert Horn Agfa Healthcare21

IT Infrastructure Profiles
2004
Patient Identifier Cross-referencing for MPI (PIX)
Retrieve Information for Display (RID)
Consistent Time (CT)Patient Synchronized Applications (PSA)
Enterprise User Authentication (EUA)
2005
Patient Demographic Query (PDQ)
Cross Enterprise Document Sharing (XDS)
Audit Trail and Note Authentication (ATNA)
Personnel White Pages (PWP)
2006
Cross-Enterprise User Authentication (XUA)
Document Digital Signature (DSG) –Notification of Document Availability (NAV)
Patient Administration/Management (PAM)

監査証跡とノード認証 (ATNA) ：安全なドメインを作るための中央集中の監査証跡とノード間の認証

時刻の整合性 (CT) ：ネットワークシステムを通じた時計合わせ

22

IHE におけるセキュリティ
ユーザ識別 → PWP, EUA
ユーザ認証 → EUA, XUA
ノード認証 → ATNA
監査証跡 → ATNA
完全性の確保 → CT, ATNA TLS option
機密性の確保 → ATNA TLS option
アクセス制御 → Future item in IHE roadmap

23

監査証跡とノード認証 (ATNA) + 放射線部門拡張

概要・スコープ
医療施設における安全な個人情報保護環境の一部として使用される個々のシステムにおける基本的なセキュリティ機能を定める。
¾ ホスト単位の認証機能を提供し、EUAやXUAによるユーザ認証と関連して使用される¾ セキュリティや患者情報保護に関連した作業をモニタするための監査証跡機能を提供する

24

ATNA：価値の提案
患者個人情報の保護とシステムの安全性を守る：¾ 倫理的および法的規制に適合する医療施設全体での管理に便利:¾ 統一化され均質な監査システム¾ マルチベンダでの共通の対策により施設のポリシや手順の制定が単純になる¾ 共通の対策により管理がシンプルになる

コードの再利用により開発および管理のコストが削減できる:¾ 一回の開発で複数のアクタに適用出るようになる¾ 異なったセキュリティポリシや規制の環境でも、一つの開発成果で対応できる

25

ATNA vs Basic Security 価値の提案
何故変えるの？
••放射線部門での画像環境に限定されない機能をサポートする監査リポジトリーを使用するため監査メッセージの通信に信頼性の高い、エラー修正可能で、安全な通信手段を使用するため変更は必要なの？
••

セキュアノード（監査される）： 変更は不要
監査リポジトリ： 変更が必要： 放射線部門より拡張された監査メッセージへの対応機能の追加が必要

26

ATNA vs Basic Security
他に変更点は?
•物理的に安全なネットワークやVPNを使用している場合は、TLSを使用する代わりに、 configurable control の機能を持つことが要求される

放射線部門Basic Securityに適合しているセキュアノー
ドは、修正無しでATNAのセキュアノードとなる。
Basic SecurityプロファイルはATNA放射線部門拡張によって置き換えられる。
実装する者は、ITIテクニカルフレームワークのATNAと、放射線部門フレームワークのオプション定義を参照する必要がある。

27

ATNA セキュリティに関する要求
理由：臨床での使用とプライバシ¾ 医療従事者は患者の診療情報にアクセスしなくてはならないが、その情報を他の者に開示してはならない¾ 許可されない者が業務の邪魔をしたり、データを変更したりできないようにすべきである

運用とセキュリティ機構により、下記を保証する：¾ 機密性（Confidentiality）¾ 完全性（Integrity）¾ 可用性（Availability）¾ 信頼性・確実性（Authenticity）

28

ATNA セキュリティ 措置
認証:

ユーザもしくはシステムの識別を確立する。 「あんた誰?」••

ATNA の規定: ネットワーク接続をどのように認証するか
ATNA による支援: 認証メカニズム, 例. 医療施設内ユーザ認証(EUA) もしくは医療施設間ユーザ認証 (XUA)..

権限付与とアクセス管理:

ユーザのできることを明確にする。例えば、データへのアクセス。「あんたが誰かは知っているけど、何をして良いの？」••

ATNA の規定: どのようにネットワーク接続を許可するか
ATNA の要求: ローカルとネットワーク両方からのアクセスに対するシステム内部の機構

29

ATNA セキュリティ措置
説明責任と監査証跡:
ユーザもしくはシステムの所定の期間の動作の履歴を確定させる「あんた、何したの？」•ATNA の規定: 監査メッセージの形式と通信のプロトコル30

ATNA IHE としてのゴール
IHEはノード間のセキュリティ管理を容易にする:¾ 単純な手動による証明書のインストールだけが必要であるが、さらに洗練されたシステムを使っても良い¾ 異なったアプローチの必要性に対応するために、認証と、許可、説明責任の機能を分離する¾ 後からの監査とリアルタイムの監視による実施

31

ATNA ノード認証
X.509 証明書をノードの識別と鍵として使う
TCP/IP Transport Layer Security Protocol (TLS) をノード認証と, オプションの暗号化に使うアソシエーションの確立にセキュア・ハンドシェイク・プロトコルを使用する:¾ 暗号化プロトコルの識別¾ セッション鍵の交換

アクタは許可されたノードの証明書リストを作れなくてはな
らない.
ATNA は、現時点では、HTTP, DICOM, and HL7に対するメカニズムを指定する
32

ATNA 監査システム
法的な利用よりも監視の目的で設計されている。
２種類の監査メッセージ形式¾ 放射線ＩＨＥ用暫定形式：放射線部門用の下位互換¾ IETF/DICOM/HL7/ASTM 形式、将来拡張可能• DICOM Supplement 95• IETF Draft for Common Audit Message• ASTM E.214• HL7 Audit Informative documents

両形式とも XML メッセージで、ＸＭＬ規格の拡張機能により、拡張が許されている。

33

ATNA 監査イベントの記録
監査記録の通信には、Reliable Syslog (RFC 3195)の使用が推奨されるが、BSD Syslog (RFC 3164) も放射線ＩＨＥのBasic Securityとの互換性のために使用しても良い。
監査証跡のイベントと内容はAudit trail events andcontent based on IETF, DICOM, HL7, 及び ASTMの規格に準拠する。また、放射線ＩＨＥの BasicSecurity の監査イベント形式も互換性のために許される。

34

セキュアノードになるためにはノードとなるシステム全体がセキュアでなくてはならず、部分的なアクタだけの対応では駄目
ノードとなるシステム全体において、識別、認証、許可におけるユーザに対する適切なアクセス制御が必須である
診療情報を扱う全ての通信は、認証され、傍受を防がなくてはならない。
全ての保健医療情報に関する動作について監査証跡を生成しなくてはならず、IHEのアクタとしてのものだけでは駄目

35セキュアノードになるためにはセキュアノードになるには、監査機能を付加するだけでなく、十分な効果を得るために下記を考慮すべきである：
•••
•

•

どのイベントについて監査すべきかを決めること
実装する全てのアプリケーションにおいて、監査すべきイベントを検出し監査メッセージを生成すること全ての通信経路が保護されていることを保証すること全てのローカルな資源は、ローカルなセキュリティ機構により守られていることを確立すること
下記の技術の組合せを確立する：– 時刻の整合性（CT）プロファイルによる時刻の同期– 証明書の管理– ネットワーク構成

36

時刻の整合性 (CT)
Network Time Protocol ( NTP) version 3(RFC 1305) を時刻の同期に用いる
アクタは手動での調整をサポートすること
要求精度: 1 秒
オプションとして Secure NTP を使用できる
ATNA, EUA, XUAをサポートする場合はCTが必須37マンモグラフィ画像
統合プロファイル

38

Mammography Image
The Problem/Assumptions
What’s the big deal?
Full Field Digital Mammography (FFDM) is
just another modality to PACS
Most existing PACS will handle FFDM fineonce:
¾ the FDA approves the monitor hardware,¾ and workstations have 510K approval for FFDM

applications

39

マンモグラフィ画像
ちょっと他のモダリティとは違う!
何が違うのか:¾ ２種類の画像データの取扱¾ 画像データと属性においてベンダ間の違いが大きい¾ CADが普通に使われている（米国の話）¾ 過去の検査との比較が重要¾ 画像のサイズ、順番、レイアウト¾ 管理・規制が強い
MQSA (Mammography Quality Standards Act – USA)• 精度管理中央委委員会のガイドライン（日本）•40マンモグラフィ画像

ユースケースModality

ArchiveWorkstation

CAD“For Presentation” Image Data
“For Processing” Image Data
Mammo CAD Structured RptPrinter41

ハンギングプロトコルの違い
初期表示レイアウトの例
Hanging protocol determined by:View Type (i.e. CC vs. MLO)
Specialty View Type (i.e. Spot, Mag)

R CC

L CC

R MLO

L MLO

Laterality
Patient Orientation

42一般的な画像表示レイアウト
マンモ画像に適用すると
 Hanging based upon series orstudy descriptions
 Image order as acquired Image orientation as acquired

R CCR MLO

Stacked series exampleL CCL MLO
43

ベンダによる画像データの違い
ディテクタサイズの違い
Typical “Fit to Viewport” effectRLRLRLRL

過去の検査：
ベンダ A のシステム

今回の検査」：
ベンダ B のシステム
Different resolutionDifferent pixel matrix

44

ワークステーション機能の拡張
組織部分の輪郭検出

Window/Center Adjustments45

ハードコピーで考慮すること
実寸でのプリント

10in x12inFilm size

8inx10inFilm size

Precision of <2% error

Film size vs. Detector Size46

ハードコピーで考慮すること
胸壁側の隙間を最小化することCentered images cancreate large borders
at chestwall

Image offset withchestwall side having
minimal borders47

マンモグラフィ画像のIHE
複数のベンダのマンモ撮影装置（FFDM）やワークステーションを組み合わせて診察ができること
マンモグラフィ撮影装置は正確な情報を下流に提供できること
相互運用可能なデータオブジェクトをサポートできるシステムであることを保証する
効果的・効率的な診断のための画像表示とハードコ
ピー機能を定義する

48

マンモグラフィ画像のIHE
既存のアクタとトランザクションをベースにしている
トランザクションを拡張している
ActorsAcquisition Modality

Transactions

Optionality

Section in Vol. 2/3

Modality Images Stored [RAD[RAD-8]

R

4.8

Storage Commitment [RAD[RAD-10]

R

4.10

Evidence Document Stored

R

4.43

Storage Commitment [RAD[RAD-10]

R

4.10

Modality Images Stored [RAD[RAD-8]

R

4.8

Evidence Document Stored

R

4.43

Storage Commitment [RAD[RAD-10]

R

4.10

Query Images [RAD[RAD-14]

R4.14

Retrieve Images [RAD[RAD-16]

R

4.16

Query Evidence Documents [RAD[RAD-44]

R

4.44

Retrieve Evidence Documents [RAD[RAD-45]

R

4.45

Query Images [RAD[RAD-14]

R

4.14

Retrieve Images [RAD[RAD-16]

R

4.16

Query Evidence Documents [RAD[RAD-44]

R

4.44

Retrieve Evidence Documents [RAD[RAD-45]

R

4.45

Print Composer

Print Request with Presentation LUT [RAD[RAD-23]

R

4.23

Print Server

Print Request with Presentation LUT [RAD[RAD-23]

R

4.23

Evidence Creator

Image Manager/ArchiveImage Display

49

「マンモグラフィ画像」の対象
Evidence
Creator
10. Storage Commitment

Image
Manager

43. Store Evidence Documents

Image
Archive

14. Query Images
16. Retrieve Images

ImageDisplay

44. Query Evidence Documents
45. Retrieve Evidence Documents
10. Storage Commitment

8. Modality Image Stored

Acquisition
Modality
Print
Composer

23. Print Request withPresentation LUT

Print
Server50

マンモグラフィ画像： 要求事項
Acquisition Modality¾ 画像処理用と表示用の画像の２種類をリンクさせた形で出力できること¾ 必要なDICOM属性を付加できること¾ 組織部分の領域を検出できること¾ 拡大撮影オプション¾ フィルムデジタイザには別の要求がある

51

マンモグラフィ画像：要求事項
Image Display¾ 下記をベースとしたハンギングプロトコルのサポート：

view, laterality, patient orientation, and specialty views¾ ウィンドウ操作や画素値反転に左右されない背景の黒色表示¾ サイジング
同一縮尺• 実寸表示• ディテクタ画素の１：１表示•52

マンモグラフィ画像：要求事項
Image Display （続き）
¾ 計測機能¾ ディスプレイのキャリブレーション¾ ラベル機能¾ 表示用画像に対するマンモCAD結果の表示¾ 拡大表示オプション

53

マンモグラフィ画像：要求事項
Image Manager¾ Digital Mammography X-Rayの表示用および画像処理用画像に対する保存と取得のSOPクラスのサポート¾ マンモCAD構造化レポートに対する保存と取得のSOPクラスのサポート

54

マンモグラフィ画像：要求事項
Evidence Creator (CAD)¾ マンモCAD SR における保存と保存委託SOPクラスのサポート¾ マンモ画像をどのように取得するかは規定しない

55

マンモグラフィ画像：要求事項
Print Composers / Print Servers¾ 実寸プリント (Requested Image Size)¾ 胸壁側の隙間は５ｍｍ以内であること¾ VOI LUTS があれば使用してプリントすること¾ 最大濃度の指定とサポート¾ Presentation LUTの指定とサポート¾ ラベルに関する要求¾ 12 bit 画素値のサポート

56

フュージョン統合プロファイル57

画像のレジストレーションと融合•Translate•RotateRigid Registration•Scale•Warp- optional (Deformable Registration)
•Fuse

58

フュージョン： 一般的なユースケース
CTMR

技師は２つ以上の画像シリーズを撮影する.
技師はボリュームデータの再構成、レジストレーションを行い、結果を保存する
放射線科医は検査の読影を、腫瘍科医は治療計画装置で放射線治療計画を行う
Referring Physician もしくは研究者は結果のレビューを行う.

59

フュージョン：統合プロファイル
システム間での結果の移行は簡単ではない¾ 固有な、あるいは不整合な実装¾ ガイダンスが必要異なったシステムの結果は同じようには表示されないシステムは下記の事項が必要となる¾ 正しいデータセットの識別と取得¾ 単一スライスとマルチスライスのデータセットのマッチング¾ 空間的な変換の実現¾ 融合表示の実現

60

フュージョン：統合プロファイル
既存の指摘された問題に対するＤＩＣＯＭオブジェクトの修正.
これらの使用により誤った読影の防止と互換性の促進を明確にする.

61

基本的な臨床上の特徴: 医師の満足
MPRFusion
Side-by-side¾ 照合済み62

フュージョン：技術的なベース
空間照合オブジェクト（Spatial Registration Object ）共通照合空間への画像の整列のための変換をコード化
照合空間の識別整列された画像データへの参照
PET-CTなどの既に照合されたデータを要求する訳ではない。

63

フュージョン：技術的なベース
ブレンドのためのプレゼンテーションオブジェクト
下敷きとなる画像への参照 (e.g. CT)
重ね合わせる画像への参照 (e.g. PET)
ブレンド前に両画像を整列させる照合オブジェクトへの参照(optionally).
それぞれのウィンドウレベルのコード化
重ね合わせの透過性に関するブレンド係数（blending factor(0 to 100%)）のコード化

64ブレンディング表示80%50%100%50%20% 50%50%65

ユースケース
Modality CT

Modality MRImage Archive

Evidence Creator

Image Display

Store CTStore MR
Retrieve CT, MR

Register MR to CT
Fuse CT and MR
Store SROStore BSPS
Retrieve CT, MR, SRO, BSPS
Apply T to MR

Fuse CT and MR66

フュージョン：アクタとトランザクション
Acquisition
Modality

Evidence
Creator[RAD 8] Modality Images Stored ↓[RAD 57] Blending Presentation States Stored ↓[RAD 56] Spatial Registrations Stored ↓[RAD 10] Storage Commitment ↓↓ [RAD 18] Creator Images Stored↓ [RAD 57] Blending Presentation States Stored↓ [RAD 56] Spatial Registrations Stored↓ [RAD 10] Storage Commitment

Image
ManagerImage
ArchiveImage
Display↓ [RAD 14] Query Images↓ [RAD 16] Retrieve Images↓ [RAD 15] Query Presentation States↓ [RAD 17] Retrieve Presentation States↓ [RAD 58] Retrieve Spatial Registrations

67

フュージョン：作成プロセス
CT と PET 画像をロードする
画像の整列 (自動もしくは手動) 及びブレンド係数を用いた融合

CTPET

Blending State

整列条件（alignment）の保存, 下記を含む¾ 照合オブジェクト（Registration object ）¾ ブレンド状態 （Blending State）

ブレンド係数、ウィンドウレベル、他のオブジェクトへの参照の定義
ＰＡＣＳもしくはディスクへの保存。
画像は既に保存されていれば再度保存する必要は無い。

Registration Object
68

フュージョン： 表示プロセス

Blending StateRegistration Object
CT
PET

ブレンド状態（Blending state）がＰＣＡＳから検索取得される¾ 画像データの取得と自動的な整列に用いられる.
ユーザがブレンド状態（Blending state）を選択する¾ 自動的に参照しているＣＴとＰＥＴの画像データおよび照合オブジェクトがロードされる.
整列操作が適用され、ＰＥＴ画像がＣＴ画像に合わせてリサンプリングされ融合された画像が自動的に表示される.
ディスプレイは下記が必須：¾ ボリュームを透したスクロール¾ 融合のブレンドとウィンドウレベルの調整¾ MPR¾ 併置表示69

WWW.IHE-J.ORG
70