放射線領域における標準規格（DICOMの概要）

IHEワークショップ in 大津
ＪＩＲＡシステム部会本委員会 飯島直人（（株）島津製作所）

2007/8/11

IHE workshop in 大津1本日のお話目的¾ DICOMとIHEとの関係』を整理し¾ 『DICOMの概要』を理解していただくこと

DICOMの概要¾ DICOMとは¾ DICOMの特徴¾ DICOMの基本用語¾ DICOMの基本機能

2007/8/11

IHE workshop in 大津2

とは2007/8/11

IHE workshop in 大津3

DICOMとはDigital Imaging and Communications inMedicine の略。
ACR（米国放射線学会）と NEMA（米国電気機器工業会）が合同で制定した、医療情報交換のための標準規格。
医療分野における通信プロトコルのデ・ファクト・スタンダードのひとつ。
医用画像のやり取りのみでなく、画像検査全体に関わるワークフローの改善を目的として拡張が進められている。
2007/8/11

IHE workshop in 大津

4

何を規定しているのか
大きくは、データの中身 と 通信の方法 を規定している。
データ通信

属性の定義

メッセージの定義

ひとかたまりで考える
役割（送り側／受け側）

構造（フォーマット）
符号化2007/8/11

IHE workshop in 大津

手順5

DICOMの生い立ち（1/3）
1980年代：医療情報のディジタル化が進み、他の機器との相互接続により、データを共通かつ有効に利用したいという要望が高まる。

各施設毎、メーカ毎に独自の方式でデータを交換するしかなかった。
問題点：① 専用の開発が必要となりコストがかさむ。
② 異なるメーカの機器間の接続が困難である。
③ システム拡張や機器のリプレースが容易にできない。

標準化が必要2007/8/11

IHE workshop in 大津6

DICOMの生い立ち（2/3）
198３年：
ACR（米国放射線学会）と NEMA（米国電気機器工業会）が合同で ACR-NEMA委員会を設立
198５年：
ACR-NEMA規格 - Version 1 を発表
198８年：
ACR-NEMA規格 - Version 2 を発表
ACR-NEMA規格 Version1, Version2 とも Point-toPoint（物理的に１対１）の接続が対象

2007/8/11

IHE workshop in 大津7

DICOMの生い立ち（3/3）
1990年代：
複数の機器接続によるネットワークの時代へ
医用機器の扱うデータが多様化
ACR-NEMA規格の大規模な変更

ACR-NEMA Version 3.0 ?とは呼ばず、これらを組合せて“DICOM 3.0”のように表記する場合がある“ DICOM ” と命名

1993年：DICOM 規格として正式に承認
現在は DICOM Standards Committee が規格の作成およびメンテナンスを行なっている。
2007/8/11

IHE workshop in 大津8

の特徴
2007/8/11

IHE workshop in 大津9DICOMの特徴
標準的なネットワーク環境 に対応している。
追加／拡張／修正 が継続的に行われている。
- 新機能の追加や比較的大きな変更は、Supplement（補遺）による。
- 比較的小さな変更は、Correction Proposal（修正提案）による。

Conformance Statement［コンフォーマンス・ステートメント］（適合性宣言書）によるサポート範囲の明確化が必要である。
オブジェクト指向 に基づいて情報が定義されている。

2007/8/11

IHE workshop in 大津

10

何を規定しているのか
大きくは、データの中身 と 通信の方法 を規定している。
データ通信

属性の定義

メッセージの定義

ひとかたまりで考える役割（送り側／受け側）

構造（フォーマット）
符号化2007/8/11

IHE workshop in 大津手順11

オブジェクト指向って？
オブジェクト：振る舞い(behavior)を伴ったデータ構造
異質のものを同じ外見（データ構造）でくる
む（内部の細かいことは気にしない）
外見が同じなら、同じ振る舞い、同じ使い方（中身が見えなくたって扱える！）

2007/8/11

IHE workshop in 大津

12

DICOMオブジェクト
DICOMデータセット = データエレメントの並び（タグの昇順）
Data Element Data Element Data Element

・・・・・

Data Element

データエレメントの中身
Tag

VR

Value Length

Transfer Syntax によって、存在する場合(Explicit)としない場合(Implicit)がある

2007/8/11

IHE workshop in 大津

Value Field

データ値の長さ（バイト数）
注）必ず偶数という決まりがある

13

DICOM画像データ(0010,0010) Tanaka^Taro(0010,0020) ID12345＋(7FE0,0010)
ピクセル
データ

データセット2007/8/11

IHE workshop in 大津

14

タグの昇順

付帯情報

同じ形のものは同じように扱える(0010,0010)(0010,0020)

付帯情報(0010,0010)＋ (0010,0020)(7FE0,0010)
付帯情報(0010,0010)＋ (0010,0020)(7FE0,0010)
付帯情報
ピクセル＋データ(7FE0,0010)
ピクセルデータ

ピクセル
データ

2007/8/11

IHE workshop in 大津

15

同じ形のものは同じように扱える

付帯情報(0010,0010)(0010,0020)
付帯情報

＋＋

ピクセル
データ

2007/8/11(0010,0010)
付帯情報(0010,0020)＋(7FE0,0010)(7FE0,0010)

ピクセルデータ

ピクセルデータ

IHE workshop in 大津(0010,0010)(0010,0020)

16(7FE0,0010)

GSPSオブジェクト

画像表示条件(0010,0020) ID12345

Mask Information
Shutter Information

データセット2007/8/11

IHE workshop in 大津

17

タグの昇順

付帯情報

(0010,0010) Tanaka^Taro同じ形のものは同じように扱える

付帯情報(0010,0010)(0010,0020)(0010,0010) Tanaka^Taro(0010,0020) ID12345＋(7FE0,0010)

Mask Information

データShutter Information

データセット2007/8/11

IHE workshop in 大津18

DICOM規格の構成（1/4）
DICOM規格書本体は、以下の18のパート（分冊）からなる。
（2007年2月現在）
Part 1 : Introduction and Overview（序文と概要）
Part 2 : Conformance（適合性）
Part 3 : Information Object Definitions（情報オブジェクト定義）
Part 4 : Service Class Specifications（サービスクラス仕様）
Part 5 : Data Structures and Encoding（データ構造と符号化）Part 6 : Data Dictionary（データ辞書）
Part 7 : Message Exchange（メッセージ交換）Part 8 : Network Communication Support for Message Exchange（メッセージ交換のためのネットワーク通信サポート）
2007/8/11

IHE workshop in 大津

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DICOM規格の構成（2/4）
Part 9 : Point-to-Point Communication Support for Message Exchange（メッセージ交換のための２点間通信サポート）（注）（可搬電子媒体を用いたデータ交換のための保存とファイルフォーマット）

Part 11 : Media Storage Application Profiles（可搬電子媒体保存応用プロファイル）

Part 12 : Media Formats and Physical Media for Media Interchange（可搬電子媒体を用いたデータ交換のための媒体フォーマットと物理媒体）

Part 13 : Print Management Point-to-Point Communication Support（プリント管理２点間通信サポート）（注）（注）Part 9, Part 13（Point-to-Point接続）は、現在ではリタイア（削除）されている。

2007/8/11

IHE workshop in 大津

20

オフライン・メディア

Part 10 : Media Storage and File Format for Media InterchangeDICOM規格の構成（3/4）
Part 14 : Grayscale Standard Display Function（グレーススケール標準表示関数）
Part 15 : Security Profiles（セキュリティ・プロファイル）
Part 16 : Content Mapping Resource（コード等のマッピング）
Part 17 : Explanatory Information（説明のための情報）
Part 18 : Web Access to DICOM Persistent Objects （WADO）（DICOMオブジェクトへのWebアクセス）

2007/8/11

IHE workshop in 大津21

DICOM規格の構成（4/4）
DICOMは、常に 追加／拡張／修正 されている。
- 新機能の追加や比較的大きな変更は、Supplement（補遺）を作成- 比較的小さな変更は、Correction Proposal（修正提案）を作成

いずれも、専門の Working Group によって提案～審議され、最終的には DICOM Standards Committee メンバーの投票によって採択される。
審議の過程でドラフトを Public Comment 版 として公開し、広く意見（コメント）を求める。
コメントを反映した Letter Ballot 版 を投票にかける。
投票の結果、採択が決まると Final Text 版 として正式にStandard （標準規格）となる。
2007/8/11

IHE workshop in 大津

22

DICOMは成長を続けている
Base Standard - 2007
Base Standard - 2006
Base Standard - 2004
Supplements
Correction Items
Supplements
Correction Items
Supplements
Correction Items
2007/8/11

IHE workshop in 大津23http://www.dclunie.com/dicom-status/status.html
2007/8/11

IHE workshop in 大津

24

差分が 赤字で表記されている。

http://www.dclunie.com/dicom-status/status.html
2007/8/11

IHE workshop in 大津25http://www.dclunie.com/dicom-status/status.html
2007/8/11

IHE workshop in 大津

26

DICOMの基本用語

2007/8/11

IHE workshop in 大津27

DICOM基本用語 - その１
Conformance Statement
Service ClassSCUSCPSOP
2007/8/11

IHE workshop in 大津28

DICOM基本用語（1）
Conformance Statement［コンフォーマンス・ステートメント］（DICOM適合性宣言書）
装置の「DICOMサポート範囲」を明記したドキュメント。
通常、DICOM対応機器の販売元から提供される。
なぜ必要か？
DICOMは非常に膨大な規格であり、「DICOM対応機器」と言っても、実際には、DICOMの「一部」を実装しているに過ぎない。
システム導入の際には、各々の機器の「サポート範囲」の確認が必要となる。
その際に参照されるのが Conformance Statement というドキュメントである。

2007/8/11

IHE workshop in 大津29

DICOM基本用語 （2）Service Class ［サービス・クラス］
DICOMで提供されるサービスの種別。
DICOM Service Class の例
Verification
Basic Worklist Management

交信確認
基本ワークリスト管理

Storage
Storage Commitment

データ保存
データ保存委託

Query/Retrieve

データ問合せ／検索（取得）

Print Management

プリント出力管理

2007/8/11

IHE workshop in 大津

30

DICOM基本用語 (3) (4)SCU ［エス・シー・ユー］
Service Class User［サービス・クラス・ユーザ］の略。
DICOMのサービスを利用する（要求する）側の呼び方。

SCP ［エス・シー・ピー］
Service Class Provider［サービス・クラス・プロバイダ］の略。
DICOMのサービスを提供する側の呼び方。
画像を送りますので保存して下さい。

SCU
2007/8/11

IHE workshop in 大津

画像を受け取って保存します。

Storage Service Class
31

SCP

DICOM基本用語 （5）SOP ［エス・オー・ピー］ または ［ソップ］
Service Object Pair［サービス・オブジェクト・ペア］の略。
DICOMのサービスとオブジェクトを組み合わせたもの。
例

オブジェクトオブジェクト
何を？
何を？
⇒CT画像を⇒MR画像をサービスクラス
サービスクラス
どうする？
どうする？
⇒保存する
⇒保存するCTStorage
MRImage
Image
Storage＋＝＋＝
ObjectServiceObjectServiceClassClass

2007/8/11

IHE workshop in 大津

CT
MRImage
ImageStorage
Storage
SOP
SOPClass
Class
MR画像をCT画像を受け取ってMR画像を受け取って保存します。
受け取って保存します。
保存します。

MR画像をCT画像を送りますのでMR画像を送りますので保存して下さい。
送りますので保存して下さい。
保存して下さい。

SCU
SCU
SCU

つまり、つまり、CT画像を保存する
MR画像を保存する

MRCT
Image
Storage
SOP Class
Image
Storage

MR Image Storage
SOPClass
Class
SOP
32

SCP
SCP
SCP

DICOM基本用語 - その２
AE
Abstract Syntax
Transfer Syntax
Tag
Association Negotiation
2007/8/11

IHE workshop in 大津33

DICOM基本用語 （6）AE ［エー・イー］
Application Entity［アプリケーション・エンティティ］の略。
DICOM通信を行うアプリケーションの実体。
そのAEを識別するために付けられる名前を AE Title という。
通信を開始する（呼びかける）側のAEを Calling AE と呼ぶ。
通信を受け入れる（呼ばれる）側のAEを Called AE と呼ぶ。

CallingAE

2007/8/11

IHE workshop in 大津

お話（通信）しませんか？

34

CalledAE

DICOM基本用語 （7）Abstract Syntax ［アブストラクト・シンタックス］（抽象構文）DICOM では SOP Class に相当する。
Abstract Syntax = DICOM SOP Classの例
CT Image Storage SOP Class

CT画像保存SOPクラス

MR Image Storage SOP Class

MR画像保存SOPクラス

Ultrasound Image Storage SOP Class

超音波画像保存SOPクラス○○ Image Storage SOP Class○○画像保存SOPクラス

Modality Worklist Information Model –FIND SOP Class

モダリティ・ワークリスト
情報モデル – 検索SOPクラス

2007/8/11

IHE workshop in 大津35

DICOM基本用語 （8）Transfer Syntax ［トランスファー・シンタックス］（転送構文）DICOMデータ（オブジェクト）の符号化方法の定義。
データを送る際には、相手が復号可能な符号化を用いる必要がある。
DICOM Transfer Syntax の例
Implicit
ImplicitVR
VRLittle
LittleEndian
Endian（※）

暗黙的VRリトル・エンディアン（非圧縮）
暗黙的VRリトル・エンディアン（非圧縮）

Explicit
ExplicitVR
VRLittle
LittleEndian
Endian明示的VRリトル・エンディアン（非圧縮）
明示的VRリトル・エンディアン（非圧縮）

Explicit
ExplicitVR
VRBig
BigEndianEndian明示的VRビッグ・エンディアン（非圧縮）
明示的VRビッグ・エンディアン（非圧縮）JPEG
JPEGLossless
Lossless

JPEG（可逆圧縮）
JPEG（可逆圧縮）

JPEG
JPEGLossy
LossyJPEG（非可逆圧縮）
JPEG（非可逆圧縮）（※）：DICOM デフォルト の Transfer Syntax（サポート必須）

2007/8/11

IHE workshop in 大津36

DICOM基本用語 （9）Tag ［タグ］（もともとは荷札の意味）
DICOMデータエレメント（データ要素）の属性を識別するためのもの。
全てのデータエレメントには、属性を識別するための「タグ」が付く。
2つの16進数（グループ番号とエレメント番号）の組合せで表現される。
DICOM Tag の例
TagAttribute Name （属性名）（ 0010 , 0010 ）Patient’s Name （患者氏名）（ 0010 , 0020 ）（ 0010 , 0030 ）Patient ID （患者識別子）
Patient’s Birth Date （患者生年月日）

グループ番号
エレメント番号（0010: 患者情報グループ）
2007/8/11

IHE workshop in 大津37

DICOM基本用語 （10）
Association Negotiation［アソシエーション・ネゴシエーション］
AE 同士が取り交わす DICOM通信の最初のフェーズ。
要求するサービスの種別や符号化方法等に関する折衝をAssociation Negotiation （アソシエーション折衝）と呼び、折衝の成立をAssociation Establishment （アソシエーション確立）という。
この折衝の成立により「DICOM通信路」が確立され、以降、AE間でデータのやり取りが可能となる。
一連のデータ通信の最後には、
Association Release （アソシエーション解放）により、通信路を解放する。
2007/8/11

IHE workshop in 大津38

DICOM通信の流れ
Association Negotiation
アソシエーション折衝
ワークステーション

モダリティ
Establishment（確立）
AE

DICOM
Message/
Data
Association Release
アソシエーション解放2007/8/11

IHE workshop in 大津

39

AEAssociation Negotiation[MOD_XRAY_1]

Requestor
モダリティ

MOD_XRAY_1と申します。
IMAGE_WS_1 さんに、RF画像保存 のサービスを、
IL か EL の書式(符号化)でお願いしたいのですが･･･← Calling AE Title← Called AE Title← SOP Class← Transfer Syntax

ワークステー
ション

アソシエーション確立要求

アソシエーション確立応答

Acceptor
Called AE Title →Calling AE Title→
SOP Class→
Transfer Syntax→

IMAGE_WS_1 です。了解しました。
MOD_XRAY_1 さんに、RF画像保存 のサービスを提供します。
書式は IL でお願いします。

交渉成立

2007/8/11

IHE workshop in 大津

40[IMAGE_WS_1]= アソシエーション
確立

DICOMの基本機能

2007/8/11

IHE workshop in 大津

41Verification
DICOM語モダリティ

ワークステーション

もしもし、聞こえますか？

はい、聞こえますよ！

SCU

SCP
DICOM語装置の据付時やトラブル発生時などの接続確認に用いられることが多い。

2007/8/11

IHE workshop in 大津

42

Modality Worklist（MWL）
日本では Modality Worklist Management（MWM）と呼ばれることが多いため、以降の説明では MWM と表記する。
モダリティ

本日のPET(※) 検査の予約リストを下さい。

本日のPET検査予約は、

SCU

10時00分 飯島直人
10時40分 夏目創石
11時20分 上杉健真

頭部
全身全身RISSCP※ 種々の条件（ex. 日付，患者ID，モダリティ種別など）をキーとして予約検査リストの検索をかけることが可能。
2007/8/11

IHE workshop in 大津

43

Modality Performed Procedure Step（MPPS）

モダリティ

撮影を開始します。
患者氏名：飯島直人
撮影部位：頭部
撮影開始時刻：10時00分
･･･

RIS
了解！

SCU

撮影が終了しました。
撮影終了時刻：10時20分
撮影条件： ･･･
･･･
了解！

スキャン中

2007/8/11

IHE workshop in 大津

44

SCPStorage
モダリティ

SCU

画像（※）を送りますので保存して下さい。

画像サーバ

画像（※）を受け取りました。
保存します。

※ 画像に限らず、画像表示条件（GSPS）やレポート等もStorage Serviceの対象オブジェクトとなりうる。

2007/8/11

IHE workshop in 大津

45

SCP

画像でなくてもStorageできる画像を送りますので保存して下さい。

モダリティ

画像サーバ

画像を受け取りました。
保存します。
この画像の表示条件も一緒に送ります。

SCU

SCP表示条件を受け取りました。
保存します。

2007/8/11

IHE workshop in 大津46

Storage Commitment
モダリティ

指定した画像を確実に保管してください。（ローカルディスクから削除したいのです）

画像サーバ

要求を受け付けました。

SCU

指定された画像を確かにお預かりしました。（確実に保管します）

よろしくお願いします。

2007/8/11

IHE workshop in 大津

47

SCP

Query/Retrieve
この患者さんの検査リストを下さい。

画像ビューア/ワークステーション

はい、これが検査リストです。

画像サーバ

では、この検査の画像を送って下さい。

画像を送ります。
画像を受け取りました。

SCUお望みの画像を全て送り終わりました。

2007/8/11

IHE workshop in 大津48

SCP画像表示条件(GSPS)のQuery/Retrieve
この患者さんの検査リストを下さい。

画像ビューア/ワークステーション

はい、これが検査リストです。

画像サーバ

では、このGSPSを送って下さい。

GSPSを送ります。
GSPSを受け取りました。

SCU
お望みのGSPSを全て送り終わりました。

2007/8/11

IHE workshop in 大津

49

SCP

DICOM Service を具体的に当てはめると
PC端末

HIS

病院情報
システム
（HIS）

検査オーダ情報

診療情報
患者情報
検査オーダ情報

検査実施情報放射線部門
情報システム（RIS）

ワークステーション

RIS端末
Query/Retrieve(Report)RISサーバ

レポート
情報

MPPS
モダリティ
患者情報
検査オーダ情報

検査実施情報MWM

IHE workshop in 大津

Query/
Retrieve(Image)Storage(Report)
レポートサーバ画像情報モダリティ
2007/8/11

Storage(Image)

画像情報

画像保管
通信ｼｽﾃﾑ（PACS）

画像保存委託StorageCommitment
50

画像サーバ

DICOM Service を具体的に当てはめるとQ&R(Image)
画像ビューア・
画像情報

ワークステーション

表示条件

Q&R (GSPS)
Storage(Image)
画像情報

モダリティ
表示条件

Storage(GSPS)

2007/8/11

IHE workshop in 大津51

画像保管通信ｼｽﾃﾑ（PACS）

Media Exchange – 可搬電子媒体によるデータ交換
モダリティ
File Create
Media（ファイル生成／書込み）Media Storage
File Read（ファイル読込み）

FSR
FSC（ファイル更新）

FSU

FSC: File Set Creator
FSR: File Set Reader
FSU: File Set Updater

DICOMで規定されているメディア：
FD, MO, CD-R, DVD-RAM/-R/-RW/+R/+RW,
USB Memory, Compact Flash 等
2007/8/11

File Update

IHE workshop in 大津52

画像ビューア/ワークステーション

IHE PDI 統合プロファイル
PDI(Portable Data for Imaging)
可搬電子媒体（CD-R）にデータを記録して持ち運ぶ。
DICOM画像の他に、- Web表示用データ- 非DICOMドキュメント- 画像ビューアソフトなどを含めることもできる。
フォルダの構成やファイル名の付け方などに対して、一定のルールが規定されている。
RSNAデモ用サンプルＣＤ
2007/8/11

IHE workshop in 大津53

DICOMの限界（留意すべきこと）
残念ながら･･･

DICOMは万能ではない。
できるだけ多くの場面への適用（汎用性）を考慮した結果：
オプションを含め多くの選択肢（選択の幅）がある。
良く言えば柔軟、悪く言えば曖昧。

システム運用そのものを明確には規定していない。
DICOMで「つながる」だけでは、運用ができない場合がある。
システム運用仕様として「DICOMの使い方」を別途定める必要がある。
そこで2007/8/11

IHE workshop in 大津IHE
54

Integrating
the HealthcareEnterpriseDICOM と IHE との関係（まとめ）IHE では、DICOM や HL7 などの標準規格をシステムに上手に適用するためのガイドラインを定めている。
DICOM として幅を持たせている（ある意味で曖昧な）部分を、IHE が臨床現場のユースケース（ワークフローに沿ったシナリオ）に則って明確化することにより、システ
ムとしての相互運用性が高められる。

IHE としては規格の制定は行わず、既存の規格で不足する部分があれば、それぞれの規格化団体（DICOMであればDICOM標準化委員会）に働きかけて規格化を促す。

2007/8/11

IHE workshop in 大津55

IHE Integration Statement（IHE統合宣言書）
装置の「IHEサポート範囲」を明記したドキュメント。
通常、IHE対応機器の販売元から提供される。
DICOM Conformance Statement vs IHE Integration Statement
DICOM Conformance Statement

IHE Integration Statement

サポートするDICOMの範囲に関して詳細に記載

サポートする「IHEアクター」および「統合プロファイル」に関して記載

数十ページ以上（100ページ超の場合もある）

１～数ページ以内（※）※「IHEテクニカルフレームワーク」という公開ドキュメント（いわゆるガイドライン）に、仕様の詳細が記載されているので、各ベンダが作成するドキュメントに多くを記載する必要がない。
IHE Integration Statement を自社のホームページ上で公開しているベンダもある。IHEのメインホームページ内に、各ベンダのIHE Integration Statement 掲載ページへのリンクがある。
2007/8/11

IHE workshop in 大津56

医療情報の連携/統合に向けて

HL7

DICOM

IHE
2007/8/11

IHE workshop in 大津57

関連リンクDICOM
 NEMA Official DICOM Home Page
http://medical.nema.org/dicom.html
 DICOM Standard Status Page
http://www.dclunie.com/dicom-status/status.html
 JIRA医用画像システム部会のページ
http://www.jira-net.or.jp/commission/system/index.html

IHE
 IHE Home Page
http://www.ihe.net/
 IHE-J のホームページ
http://www.ihe-j.org/
2007/8/11

IHE workshop in 大津58

以上をもちまして放射線領域における標準規格- DICOMの概要 -in 大津
ご清聴
ありがとうございました
2007/8/11

IHE workshop in 大津

59

を終わります