DICOM

Digital Imaging and Communications in Medicine

DICOM 概論
東芝メディカルシステムズ（株）
田中 利夫
DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

2006年1月28日
IHE ワークショップin 小倉
1DICOM とは

DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

2

DICOM ［ダイコム］ とは？
Digital Imaging and Communicationsin Medicine の略。
Co
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）となっている。
情報交換の媒体としてネットワークまたはオフラインメディア（CD-R等）を使用する。
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。

DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

3

医用システムの構成例 （放射線部門）
病院情報
病院情報
システム
システム
(HIS)
(HIS)

HIS

PC端末
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

HTMLHTML

HL7

放射線部門
放射線部門
情報システム情報システム(RIS)(RIS)

ワークステーション

RIS端末

画像管理
画像管理
システム
システム
（PACS)（PACS)

RISサーバ
レポート
情報

モダリティ
モダリティ

DICOM

DICOM

患者情報
検査オーダ情報

画像情報

DICOM

検査実施情報レポートサーバ
画像情報

DICOM概論

DICOM

画像サーバ
モダリティ
Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

4

DICOM Version 3.0 ?
DICOM を “DICOM Version 3.0” や “DICOM 3.0”，“DICOM 3” と表記する場合がある。
これらの表記は、DICOM の生い立ちに由来するものであるが、“DICOM Version 1.0” や Version 2.0 は存在しない。
“DICOM Version 3.0” や “DICOM 3.0”，“DICOM 3” と表記されていても、それらは、 単に “DICOM” と表記されたものと同じである。

DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

5

DICOMの生い立ち（1/4）
1980年代：医用画像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。

当時のアプローチ：
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。

DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

6

DICOMの生い立ち（2/4）
独自方式における問題点：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 接続可能な機器が限定される。（選択肢が制限される）④ 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DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

7

DICOMの生い立ち（3/4）
1983年：
ACR（米国放射線学会）とNEMA（米国電気機器工業ACRNEMA会）が合同で ACR-NEMA委員会を設立
委員会
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 Ver.1, Ver.2とも、１対１（Point-toPoint）の機器接続が対象。

DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

8

DICOMの生い立ち（4/4）
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、“DICOM” と命名

1993年：“DICOM” が、規格として正式に承認※ 現在は DICOM Standards Committee が規格制定およびメンテナンスを行なっている。
DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

9

DICOMの特徴① 標準的なネットワーク環境（イーサネット等）に対応している。
② オブジェクト指向に基づいて情報が定義されている。
③ 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。
④ 追加／拡張が継続的に行われている。

DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

10

DICOM通信モデル
Point-to-Pointモデル
DICOM
Session/Transport/
Network Layer(STN)

Networkモデル
DICOM
Upper Layer
Security Layer (Optional)
TCP/IP Transport LayerDICOM Data Link Layer
DICOM Physical Layer(50-pin)Standard Network Physical Layer(Ethernet, etc.)

ACR-NEMA規格と同様、物理層から上位層まで全てを規定

TCP/IPより上位層のみを規定（標準的なネットワーク環境に適合）
Point-to-Point モデルは DICOM規格からリタイア（削除）されているため、現実のDICOM 通信モデルは Network モデルのみと考えて差し支えない。
DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

11

DICOM情報モデル
患者レベル

検査レベル

シリーズ
レベル

Patient

Study

Study

SeriesSeriesSeries---------------------------------

インスタンスレベル

Image

DICOM概論

StudyImages

ReportCopyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

12DICOM の基本用語

DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

13

DICOM基本用語 - その１
Conformance Statement ［コンフォーマンス・ステートメント］
Service Class ［サービス・クラス］
SCU ［エス・シー・ユー］
SCP ［エス・シー・ピー］
SOP ［エス・オー・ピー］ または ［ソップ］

DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

14

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、DICOMで規程された機能の「一部」を実装しているに過ぎない。 ということは、「DICOM対応機器」同士であっても「サポート範囲」が噛み合わなければ通信できない。 したがって、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。
※ Conformance Statement を自社のホームページ上で公開しているベンダも多い。
DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

15

Conformance Statement の公開（例）DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

16

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スタディ（検査）管理
データ保存

Storage Commitment

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Study Management

DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

17

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（役割）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（役割）の呼び方。
例：

画像を送りますので保存して下さい。

SCU
DICOM概論

画像を受け取って保存します。

Storage Service Class

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

SCP
18

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：
何を？
⇒MR画像を⇒CT画像をサービスクラス：
どうする？
⇒保存するMRCT Image
Image
Storage＋Object
Service Class
MR画像をCT画像を送りますので送りますので保存して下さい。
保存して下さい。

SCU
SCU
DICOM概論

つまり、MR画像を保存する
CT画像を保存する＝MR
CT Image
Image Storage
Storage
SOP Class
MR画像をCT画像を受け取って受け取って保存します。
保存します。

MRCTImage
Image
Storage
Storage
SOP
SOP
ClassClass

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

SCP
SCP
19

DICOM基本用語 - その２
AE ［エー・イー］
Abstract Syntax ［アブストラクト・シンタックス］
Transfer Syntax ［トランスファー・シンタックス］
Tag ［タグ］
Association Negotiation ［アソシエーション・ネゴシエーション］

DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

20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 ［エー・イー・タイトル］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。
お話（通信）しませんか？

CallingAE
DICOM概論

CalledAE

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

21

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
Ultrasound Image Storage SOP Class

MR画像保存SOPクラス
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

モダリティ・ワークリスト情報取得

SOP Class

SOPクラスDICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

22

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で通信するデータの符号化方法の定義。
データを送る際には、相手がサポートする符号化方法を用いる必要がある。
DICOM Transfer Syntax の例
Implicit VR Little Endian
Explicit VR Little Endian

暗黙的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 VR Big Endian

明示的VRビッグ・エンディアン（非圧縮）JPEG Lossless

JPEG（可逆圧縮）

JPEG Lossy

JPEG（非可逆圧縮）：DICOM デフォルト の Transfer Syntax
DICOM概論Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

23

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。
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。
全てのデータエレメントには、それらを識別するための「タグ」が付けられる。
DICOM Tag の例
Tag （タグ）（ 0010 , 0010 ）Patient’s Name （患者氏名）（ 0010 , 0020 ）Patient ID （患者識別子）（ 0010 , 0030 ）Patient’s Birth Date （患者生年月日）

グループ番号（0010: 患者情報グループ）

DICOM概論

Attribute Name （属性名）

エレメント番号Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

24御参考： DICOMのデータ構造
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
DICOM概論

Value Field

データ値の長さ（バイト数）
注）必ず偶数にするという決まりがある

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

25

VR （Value Representations）- 値表現
Data Element の Value Field に含まれる Value（値）のタイプ（数値／文字列／日付／時刻 etc…）を表す。
VR の例 （DICOM規格書 第5巻より抜粋）

DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

26

DICOMデータ ダンプ（例）
Tag

Attribute Name

(0008,0000) Group Length(0008,0008) Image Type
(0008,0016) SOP Class UID(0008,0018) SOP Instance UID(0008,0020) Study Date
(0008,0022) Acquisition Date
(0008,0023) Content Date
(0008,0030) Study Time
(0008,0032) Acquisition Time(0008,0033) Content Time
(0008,0050) Accession Number(0008,0060) Modality(0008,0070) Manufacturer(0008,0080) Institution Name.
.
注）実際にはデータ.に含まれない。
DICOM概論

VR Length Value
UL
CS
UI
UI
DA
DA
DA
TM
TM
TMSH
CS
LO
LO

422265488810101082812"732 0x000002DC""ORIGINAL¥PRIMARY¥AXIAL""1.2.840.10008.5.1.4.1.1.2 ""1.2.392.200036.9116.2.2.2.1762554606""20050410""20050410""20050410""104556.000""104846.000""104846.750""MOF5063 ""CT""TOSHIBA ""TOSHIBA_MEC "注）Transfer Syntax (転送構文) が Implicit VR (暗黙的VR)の時にはデータに含まれない。

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

27

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）、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（通信終了）する。
DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

28

DICOM通信の流れ
Association Negotiation
アソシエーション折衝
モダリティ

画像 サーバ

Establishment（確立）

AE

DICOM
Message/
Data

AE

Association Release
アソシエーション解放

DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

29

Association Negotiation – アソシエーション折衝
モダリティ

私は××と申します。
○○さんに、□□のサービスを、△△か▲▲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

画像サーバ
アソシエーション確立要求
アソシエーション確立応答Requestor

Called AE Title →Calling AE Title →SOP Class→
Transfer Syntax →○○です。了解しました。
××さんに、□□のサービスを提供します。
書式は△△でお願いします。

交渉成立

DICOM概論

Acceptor= アソシエーション
確立

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

30

DICOM の基本機能- 代表的な Service Class の紹介 -DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

31

Verification - 交信確認
DICOM語

モダリティ

画像サーバ
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。

DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

32

Basic Worklist Management – 基本ワークリスト管理
Modality Worklist （MWL or MWM）
モダリティ

本日のCT （※）の予約検査リスト
を下さい。

RIS

本日予約されているCT検査は、

SCU

10時00分 田中利夫
頭部10時30分 鈴木一郎
腹部
11時00分 佐藤みゆき 胸部･･･

SCP※ 種々の条件（ex. 日付,患者ID,モダリティ種別など）で検査リストの検索をかけることが可能。
DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

33

Study Management – スタディ（検査）管理
Modality Performed Procedure Step（MPPS）

モダリティ

検査を開始します。
患者氏名：田中利夫
撮影部位：頭部
撮影開始時刻 ：10時00分
･･･

RIS
了解！

SCU
SCU

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

SCP

スキャン中

DICOM概論Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

34

Storage - データ保存
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。

SCP※ Storage Service の対象となるデータは画像に限らない。
レポートデータ、波形データ等も Storage Service の対象オブジェクトとなる。

DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

35

Storage Commitment - データ保管委託
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

モダリティ
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）

SCPよろしくお願いします。

DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

36

Query/Retrieve - データ問合せ／検索（取得）
以下の条件で画像を検索して下さい。
患者ID：P20050903A
検査UID：1.2.3.456.789
シリーズUID ：1.2.3.456.789.2

画像ビューア/ワークステーション

画像サーバ

はい、検索結果です。
画像UID ：1.2.3.456.789.2.1
画像UID ：1.2.3.456.789.2.2
･･･

SCU

では、この画像を送って下さい。
画像UID ：1.2.3.456.789.2.2

SCP

はい、お望みの画像を送ります。

DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

37

DICOM情報モデル
患者レベル

検査レベル

シリーズ
レベル

Patient

Study

Study

SeriesSeriesSeries---------------------------------

インスタンスレベル

Image

DICOM概論

StudyImages

ReportCopyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

38

医用システムの構成例 （放射線部門）
病院情報
病院情報
システム
システム
(HIS)
(HIS)

HIS

PC端末
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

HTMLHTML

HL7

放射線部門
放射線部門
情報システム情報システム(RIS)(RIS)

ワークステーション

RIS端末

画像管理
画像管理
システム
システム
（PACS)（PACS)

RISサーバ
レポート
情報

モダリティ
モダリティ

DICOM

DICOM

患者情報
検査オーダ情報

画像情報

DICOM

検査実施情報レポートサーバ
画像情報

DICOM概論

DICOM

画像サーバ
モダリティ
Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

39

DICOMを具体的に当てはめると
病院情報
病院情報
システム
システム
(HIS)
(HIS)

HIS

PC端末
検査オーダ情報

診療情報
患者情報
検査オーダ情報

放射線部門
放射線部門
情報システム情報システム(RIS)(RIS)検査実施情報

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

モダリティ
モダリティ

MPPS

患者情報
検査オーダ情報

MWL

画像情報

画像管理
画像管理システム
システム（PACS)（PACS)

Query/Retrieve(Image)Storage(Report)

検査実施情報Storage(Image)レポートサーバ
画像情報

DICOM概論

画像保存委託画像サーバ
モダリティ
Storage
Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation.
All rights reserved.
Commitment

40

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）

File Read

File Update（ファイル読込み）（ファイル更新）

FSR
FSC

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
DICOM概論

FSU

画像ビューア/ワークステーション

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

41

留意すべきこと残念ながら･･･

DICOMは万能ではない。
「DICOM対応機器」同士であっても、サポート範囲が異なれば通信（データ交換）できない。（サポート範囲の明確化が必要）- 「DICOMフルサポート」の機器は存在しない。
DICOMは、システムの運用そのものを規定していない。
- 良く言えば柔軟、悪く言えば曖昧。（いわゆる、ケース・バイ・ケース）- 「つながる」だけでは運用できない。
- システムの運用仕様を明確にした上で、「DICOMをどう使うか」が重要。
- とは言え、個々の装置に対する要求仕様を明確にすることは容易ではない。
１つの有用なアプローチ

DICOM概論

IHE

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

42医療情報の連携/統合に向けて･･･

DICOM

HL7

IHE
DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

43

関連リンク （DICOM / IHE）
DICOM
 NEMA Official DICOM Home Page
http://medical.nema.org/dicom.html
 DICOM Standard Status Page
http://www.dclunie.com/dicom-status/status.html

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

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

44

以上をもちまして、

DICOM 概論

in 小倉を終わります

ご清聴ありがとうございました
DICOM概論

Copyright © 2006 Toshiba Medical Systems Corporation. All rights reserved.

45