第６回 ＩＨＥ ワークショップ ｉｎ 小倉

２００６年１月２８日

DICOMの拡張・補遺の動向
Multiframeへの対応
株式会社日立メディコ
中島 隆
nakashima-t@rd.hitachi-medical.co.jp

今日のお話は日々進化している各モダリティの撮像技術や利用方法に関するＤＩＣＯＭの最近の動向のご紹介です

Enhanced DICOM
キーワード
Attribute & Value
Functional Group
Concatenation
Stack
Dimension
Real World Values
Supplemental Palette Color
2006/01/28

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背景
１９９３年にDICOMが制定された
各モダリティの画像の「基本データ構造」が定義された
近年、技術や利用方法が進歩し、新しい撮像技術や先進的アプリケーションが開発された
従来のDICOMでは完全に対応（表現）できない
データ寿命とマルチベンダーシステム構築に問題あり
Enhanced DICOM の開発

Enhanced MR Image
Enhanced CT Image
Enhanced XA/XRF

2006/01/28

Supp 49 2001 Standard
Supp 58 2003 Standard
Supp 83 2004 Standard

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先進的アプリケーション

肝臓Perfusion

脳Diffusion

Multi-stacks

Colonoscopy

Multi-station
Cardiac
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Spectroscopy

脳Functional Imaging

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Enhanced DICOMの狙い
先進的アプリケーションのサポート


新しいパラメータやコンテンツ情報の表現方法の定義

マルチベンダーシステムにおける互換性の確保
属性と用語の整備
 プライベートタグの使用低減
増大する画像量への対応


データ形式とプロトコルによる対応

診療効率の向上
画像付帯情報による後処理の容易化あるいは自動化
 画像生成時の画像表示の配置の再現
 拡張された画像付帯情報


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先進的アプリケーションのサポート
マルチベンダーシステムにおける互換性の確保

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先進的アプリケーションのサポート
従来のDICOMの課題
標準的な画像収集情報は最小限である
 撮影のタイミング情報が不正確である
 シリーズ以外の組織化されたデータ構造がないEnhanced DICOMの対応
最新の収集プロトコルと詳細に記述が可能である タイミング情報が正確できちんと定義されている
 組織化されたデータ構造がある

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新しい属性情報（一例）
MR SOP クラス
Separate gradient and RF echo train lengths
 Flow compensation
 Diffusion values and direction
 Chemical shift imaging (metabolite maps) など


CT SOP クラス
Acquisition type Constant volume and fluoroscopy Table speed, feed and spiral pith factor
 Reconstruction geometry and convolution kernel など


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DICOM 属性＆用語
属性を増やすことで、プライベートタグの使用を低減
必須属性を増やすことで、厳密さと相互運用性を向上
用語を増やすことで、互換性を向上
CTMR

従来

Enhanced

従来

Enhanced

属性(必須)

18 (0)

41 (39)44 (2)103 (94)

用語(列挙)4 (2)

86 (18)38 (9)

228 (47)

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9増大する画像量への対応

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Functional Group
従来のCT/MRのDICOM Instanceはフレーム毎に存在

MultiFrame画像では、共通な情報とフレーム毎に異なる情報を持つ共通の情報がオーバーヘッドとなる！

Functional Group によるMultiFrame構造の定義

Multiframe：1つのDICOM Instanceで複数のフレーム情報を纏めるShared Functional Group：複数のframeに共通な情報を扱う
Per-frame Functional Group：frame毎に異なる情報を扱う

従来のDICOM

Functional Group：Shared Data
2006/01/28：Per-frame Data

：Pixel Data

第６回 ＩＨＥ ワークショップ ｉｎ 小倉：Dimension Data
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Network Performance

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12Concatenation
Multiframeはアプリケーションで扱うまとまりを単位としている
しかし、巨大化したDICOM Instanceが別の弊害を生じる?


記録メディアの容量制限
スキャナで撮像しながらワークステーションでリアルタイム処理表示

Concatenationは、本来一つとして扱うべきDICOM Instanceに対して、分割する手段を提供する
従来のDICOM

Functional Group

Concatenation：Shared Data
2006/01/28：Per-frame Data

：Pixel Data

第６回 ＩＨＥ ワークショップ ｉｎ 小倉：Dimension Data
13Stack
StackはFrame のグループを作る
Frame Number
11-15
In-Stack Position 54
321

Stack ID3
Frame Number
6-10

In-Stack Position 54
321

Stack ID2
Frame Number
1-5

In-Stack Position 54
3212006/01/28

Stack ID1

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14Dimension

Multi-slice

Dimensionは多次元のFrameの並びを定義する
例では、Phase(時間)とPosition(空間)を定義

acebdfgh

Multi-phase2006/01/28

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Dimension & Stack
この例では、Stack(空間)、Slice(空間)、Time(時間)の順序を定義している
5

Stack ID=1

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Stack ID=2

1
Stack ID=315
1
In-Stack Position
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2Time16

診療効率の向上「物理量の表現」

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17Real World Values
機能解析の結果得られる物理的な値を、 画素値とする手法



物理量と画素値の関係


グレイスケールとは独立
非線形
様々な単位

カラー情報は扱わない

ml/100g/min

CBF
CBVMTT

ml/100g

sPerfusion: ml/100g/min, etc.
Velocity encoding: cm/s
Intercept/Slope CBF CBV MTT
Measurement Units
F-MRI Z score
Diffusion b-value: s/mm^2
Flow: 1/min
Temperature: C
物理的な値



画素値
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Supplemental Palette Color
解剖学的情報を持つGrayscale画像に機能情報をカラーで重ねるIntercept/Slope
Palette Color LUT
CBF
CBV
MTT

Grayscale

ml/100gs

物理的な値

ml/100g/min

Measurement Units

WW/WL

Grayscale &Color Display

画素値
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普及活動

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Enhanced CT/MR Task Force
Enhanced CT/MR Task Force

NEMAが主催し、複数のベンダーでEnhanced CT/MRのテストデータを共有し、接続試験による実証テストを行い、その効果を示すグループ

SCAR2005 (The Society for Computer Applications in Radiology) (2005.6.)
CT(2), MR(4), PACS Server(2), Workstation(6)：10社14システム
目的：新規格が「機能すること」とその「メリット」を示すこと
ネットワーク性能とコンテキスト情報の確認
診療情報の確認は不十分

RSNA2005
CT(2), MR(3), PACS Server(3), Workstation(6)：8社14システム
目的：臨床画像の扱い方を示すこと
CT/MR Cardiac Imaging, MR Diffusion, CT/MR Contrast Perfusion,Multi-Stack Spine Imaging, MR Spectroscopy

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Enhanced CT/MR Test + Demonstration

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SCAR2005 デモグループA
MR
PhilipsWS
jMRUI
spectroCardiacCT
Siemens

spectroImage Manager
McKesson

CT Thorax

WS
GE
Siemens CT Thorax ?
Hitachi Abdomen
Philips Cardiac

CT
HitachiWS
INFINITT

Abdomen“Go and Return”

Hitachi “Go and Return”
Siemens CT Thorax

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SCAR2005 デモグループB
MRToshiba

WSPhilipsperfusion

MRGE

Siemens Perfusion

Image Manager
Dynamic Imaging

GE Diffusion

diffusion

MRSiemens

WSAgfaToshiba Perfusion

perfusion
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WSSiemens

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Enhanced CT/MR Task Force
Enhanced CT/MR Task ForceNEMAが主催し、複数のベンダーでEnhanced CT/MRのテストデータを共有し、接続試験による実証テストを行い、その効果を示すグループ

SCAR2005 (The Society for Computer Applications in Radiology) (2005.6.)
CT(2), MR(4), PACS Server(2), Workstation(6)：10社14システム
目的：新規格が「機能すること」とその「メリット」を示すこと
ネットワーク性能とコンテキスト情報の確認
診療情報の確認は不十分

RSNA2005
CT(2), MR(3), PACS Server(3), Workstation(6)：8社14システム
目的：臨床画像の扱い方を示すこと
CT/MR Cardiac Imaging, MR Diffusion, CT/MR Contrast Perfusion,Multi-Stack Spine Imaging, MR Spectroscopy

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RSNA2005 Demonstration

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RSNA Demonstration
Creators Philips(MR) Siemens (MR) Toshiba(MR) Siemens (CT) Toshiba(CT)2006/01/28

Image Managers
 McKesson
 Dynamic Imaging
 AgfaDisplay McKesson
 Infinitt
 jMRUI

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Enhanced DICOMのまとめ
新しい属性によって最新のアプリケーションをサポート
厳密な定義とルールによる曖昧さの排除
Functional Group によるマルチフレーム画像のサイズの低減
Concatenation によるファイルサイズの柔軟性
Dimension + Stack によるコンテキスト情報の表現
Real World Values による機能画像における物理量表現
Supplemental Palette Color によるカラーの割付

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参考資料
Kees Verduin(PMS)、他3名： SPIE Medical Imaging 2003 All day workshop.
http://medical.nema.org/dicom/spie2003/enhancedmriworkshop/Presentation%20at%20SPIE.pdf
David Clunie、他3名： New Enhanced Multi-frame DICOM CT and MR Objects to Enhance Performanceand Image Processing on PACS and Workstations SCAR 2004.
http://www.dclunie.com/papers/SCAR_20040522_CTMRMF.pdf
Bradley J Erickson, David Clunie： The New CT and MR DICOM Objects: Why All the Fuss?, SCAR2005
http://www.dclunie.com/papers/NewCTandMRDICOMObjects.pdf
DICOM Part 3:Information Object Definitions 2004, NEMA, October, 2004.
ftp://medical.nema.org/medical/dicom/2004/printed/04_03pu2.pdf
DICOM Part 16:Information Object Definitions 2004, NEMA, October, 2004.
ftp://medical.nema.org/medical/dicom/2004/printed/016_03pu2.pdf
DICOM Supplement 49:Enhanced MR Image Storage SOP Class, DICOM Standards Committee,Working Group 16, March, 2002.
ftp://medical.nema.org/medical/dicom/final/sup49_ft.pdf
DICOM Supplement 58:Enhanced CT Image Storage SOP Class, DICOM Standards Committee,
Working Group 21, January, 2004.
ftp://medical.nema.org/medical/dicom/final/sup58_ft2.pdf
DICOM Supplement 83:Enhanced XA Image Storage SOP Class/Enhanced XRF Image Storage SOPClass, DICOM Standards Committee, Working Group 2, February, 2005.
ftp://medical.nema.org/medical/dicom/supps/sup83_pc.pdf
DICOM Supplement 103:Real World Value Mapping SOP Class, DICOM Standards Committee,
Working Group 3, January, 2005.
ftp://medical.nema.org/medical/dicom/supps/sup103_pc.pdf
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第６回 ＩＨＥ ワークショップ ｉｎ 小倉29ご清聴ありがとうございました

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