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Il Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) è uno standard internazionale non proprietario che specifica i protocolli utilizzati per facilitare lo scambio di immagini mediche e dei relativi dati nei sistemi sanitari.
DICOM definisce anche i formati di file per la gestione dei dati e aiuta a gestire i flussi di lavoro nei processi di acquisizione di immagini come le radiografie. DICOM ha un protocollo di comunicazione integrato e supporta il protocollo TCP/IP. Nel gergo DICOM, l'acquisizione di un'immagine medica è chiamata acquisizione e le apparecchiature di imaging sono chiamate dispositivi di acquisizione.
Lo standard DICOM riguarda cinque funzioni principali nell'ambito dell'imaging medicale: trasmettere e persistere le immagini e i relativi dati tra gli endpoint; interrogare e recuperare i file; eseguire azioni specifiche come la stampa o l'archiviazione; supportare i flussi di lavoro dell'imaging digitale; fornire immagini di alta qualità per la diagnostica.
Nei sistemi di imaging digitale, queste funzioni hanno l'obiettivo di consentire l'interoperabilità tra hardware e software di diversi produttori di apparecchiature e fornitori di software.
Gli avvisi personalizzati e la visualizzazione dei dati consentono di identificare e prevenire rapidamente i problemi di salute e di prestazioni della rete.
Il modello di dati DICOM supporta un flusso di lavoro di imaging medico gerarchico che consiste in diversi processi. Il primo processo rappresenta una visita iniziale e la registrazione del paziente. Il secondo processo consiste in uno o più studi, come procedure o esami medici. Nel terzo processo, ogni studio è collegato a una o più serie o modalità, ad esempio una radiografia. Il quarto e ultimo processo del flusso di lavoro dell'imaging medico rappresenta la conformità di un'immagine acquisita e dei relativi dati allo standard DICOM.
A volte un dispositivo di imaging viene definito una modalità, ad esempio una macchina a raggi X, e gli operatori delle apparecchiature di imaging sono chiamati operatori di modalità, ma questo non è tecnicamente corretto.
Una modalità è un tipo di proprietà, o attributo, di un oggetto dati DICOM. Un oggetto dati DICOM è un'entità informativa (IE) del mondo reale e può essere un paziente, uno studio, un dispositivo medico, una visita del medico, una serie, una schedule del paziente, un documento, un'interpretazione diagnostica o persino una coda di stampa.
Un attributo di modalità descrive il tipo di immagine richiesta al paziente. Esempi di modalità sono radiografia, mammografia, angiografia, fluoroscopia, tomografia computerizzata e medicina nucleare. Le modalità sono memorizzate con le loro abbreviazioni, come US per gli ultrasuoni e ES per l'endoscopia.
Le modalità includono proprietà per oggetti che non sono direttamente correlati alle procedure o ai tipi di immagini, ad esempio una copia cartacea di un rapporto medico ha una modalità con l'abbreviazione HC. In questo caso, l'attributo modality non descrive il tipo di immagine memorizzata, ma serve a identificare il tipo di file DICOM.
Oltre all'attributo modality, altri attributi di un IE includono elementi come il nome del paziente, il nome del medico consulente, la data dell'esame, la durata della procedura o l'apparecchiatura utilizzata.
Al suo livello più basso, un attributo è composto da un tag, che è un codice che identifica l'attributo, una rappresentazione del valore (VR) che descrive il tipo e il formato dei dati e un valore. Ad esempio, un medico consulente avrà il tag (0008,009C) e una VR di PN, che indica che questo attributo è il nome di una persona.
In DICOM, le SOP sono utilizzate per identificare in modo univoco le istanze di un IE e per specificare il modo in cui vengono eseguite. Le SOP sono costituite da una definizione di oggetto informativo (IOD) e da elementi di servizio DICOM (DIMSE).
Gli IOD descrivono gli attributi degli oggetti e includono informazioni su un'immagine e i relativi dettagli, ad esempio le note del medico, i dosaggi delle radiazioni e il dispositivo di acquisizione utilizzato.
I DIMSE sono comandi, ad esempio GET, FIND e STORE, che le entità di applicazione (AE) utilizzano per agire sugli oggetti. Un AE è un endpoint o un servizio in un sistema di imaging medicale, come un dispositivo di acquisizione che crea un'immagine o un software che richiede un'immagine.
DICOM non utilizza un sistema di versioning e le classi SOP esistenti non vengono mai aggiornate. DICOM si evolve attraverso l'aggiunta di nuove classi SOP.
I moduli DICOM specificano gli attributi degli elementi di dati in un modello DICOM.
Nel flusso di lavoro DICOM, i moduli DICOM sono raggruppati in categorie: paziente, studio, serie e immagine. Queste categorie sono ulteriormente suddivise in sottocategorie, ad esempio le immagini di tomografia computerizzata (CT), risonanza magnetica (MR) e ultrasuoni (US) rientrano nella categoria delle immagini. Paziente, dispositivo e campione sono moduli della sottocategoria immagini TC, ad esempio il modulo paziente specifica gli attributi di un paziente in uno studio.
Un set di dati DICOM è un oggetto e un'istanza di un IE. Un set di dati comprende una serie di elementi rilevanti per l'IE e un attributo di immagine che contiene i dati dei pixel.
Sebbene un oggetto DICOM possa avere un solo attributo contenente i dati dei pixel, può contenere più fotogrammi per memorizzare immagini multidimensionali e loop cine. I dati dei pixel vengono compressi utilizzando standard di compressione comuni come JPEG, JPEG 2000 e JPEG lossless.
I set di dati DICOM sono file con estensione .dcm. I file DICOM possono essere esportati in altri formati come JPEG.
Lo standard DICOM fornisce diversi servizi che specificano come vengono scambiati i dati, come e dove vengono memorizzati e archiviati e come vengono recuperati i dati in un sistema di archiviazione e comunicazione delle immagini (PACS).
Il servizio di archiviazione DICOM specifica come le immagini e altri oggetti, come i documenti, vengono inviati a un PACS.
Il servizio di stampa DICOM standardizza il modo in cui le immagini vengono stampate da diversi dispositivi e specifica la presentazione dell'output di stampa, ad esempio una pellicola radiografica.
I rapporti strutturati DICOM consentono lo scambio di rapporti di testo in formati comuni come l'Extensible Markup Language (XML).
Il servizio DICOM modality worklist consente a una modalità di recuperare le informazioni di schedulazione per una procedura e funge anche da elenco di attività. Ad esempio, un dispositivo di acquisizione di immagini riceve le informazioni necessarie per eseguire l'acquisizione da un fornitore come un sistema informativo di radiologia (RIS). Queste informazioni vengono inserite nei metadati dell'immagine e possono contenere il tipo e il motivo della procedura, i dati del medico e il tipo di apparecchiatura di acquisizione utilizzata.
Il servizio MPPS (modality performed procedure step), un servizio relativamente nuovo nello standard DICOM, funziona insieme alla lista di lavoro. L'MPPS è una transazione di rete che invia dati di immagine e altre informazioni rilevanti su una procedura completata a un PACS o a un RIS. Questi dati includono informazioni su ciò che è stato effettivamente eseguito durante la fase di acquisizione delle immagini, non solo su ciò che è stato programmato nella lista di lavoro.
Notifiche in tempo reale significano una risoluzione più rapida dei problemi, in modo da poter intervenire prima che si verifichino problemi più gravi.
È possibile visualizzare i file DICOM su iOS, Windows o Linux utilizzando diverse applicazioni come GIMP. Le immagini possono anche essere visualizzate online con la maggior parte dei browser web utilizzando visualizzatori open-source o commerciali.
Lo standard DICOM copre le procedure e i protocolli di imaging digitale e la formattazione dei dati in cinque aree: gestione delle immagini, interpretazione delle immagini, gestione della stampa in rete, gestione delle procedure e gestione dell'archiviazione offline.
La gestione delle immagini DICOM prevede l'Exchange di file che includono informazioni relative alle immagini, ad esempio la procedura utilizzata, l'interpretazione dell'immagine e le istruzioni di stampa.
L'interpretazione delle immagini DICOM riguarda le connessioni tra le immagini e le osservazioni fatte dall'utente in testo libero, audio o collegamenti a coordinate dove è possibile trovare materiale correlato.
La gestione delle immagini in rete DICOM si avvale di una semantica esplicita, il che significa che i dispositivi che inviano e ricevono immagini comprendono la struttura delle informazioni scambiate. Ciò consente di scambiare immagini in base agli attributi e non solo al nome del file, come avviene nelle applicazioni FTP tradizionali.
La gestione della stampa DICOM consente alle stazioni di lavoro e ai dispositivi di acquisizione delle immagini di condividere le stampanti su una rete DICOM e specifica le classi SOP che devono essere implementate per conformarsi alle specifiche DICOM per la stampa.
La gestione dell'archiviazione offline DICOM consente agli utenti di scambiare file utilizzando supporti di archiviazione rimovibili.
Lo standard DICOM definisce anche il protocollo del livello di trasporto.
DICOM è ampiamente utilizzato per la maggior parte dei tipi di imaging medico, ad esempio risonanza magnetica (MRI), tomografia computerizzata (CT), mammografie ed ecografie.
DICOM è utilizzato nella maggior parte dei settori medici. Gruppi di lavoro separati si concentrano su campi come la cardiologia, l'odontoiatria, la radioterapia, la dermatologia, l'odontoiatria, l'oftalmologia, la sicurezza, gli studi clinici, la dermatologia, la patologia, la conformità, la tecnologia web e la veterinaria.
La conformità legale e il controllo di qualità sono consentiti dal servizio MPPS, che traccia e registra, tra l'altro, le informazioni sulle radiazioni. DICOM è stato originariamente progettato per assistere i medici che volevano essere in grado di pianificare correttamente i dosaggi per la radioterapia.
DICOM ha enumerato i valori di alcuni dati per garantire la conformità allo standard, ad esempio destra e sinistra sono opzioni obbligatorie per l'attributo lateralità.
I servizi DICOM consentono di ottimizzare la programmazione delle procedure, la durata delle esposizioni e l'accuratezza dei rapporti sui flussi di lavoro.
Gli standard di immagine tradizionali, come JPEG e TIFF, non forniscono informazioni sul paziente e sulla procedura, quindi non sono utili per scopi diagnostici. I set di dati DICOM includono informazioni rilevanti sul paziente, l'esame, l'apparecchiatura utilizzata, i medici e gli operatori coinvolti e l'ambito dell'esame.
L'accuratezza dei dati è garantita da un unico punto di inserimento dei dati, che si trova all'estremità dell'apparecchiatura di acquisizione.
Il protocollo DICOM consente agli operatori dell'acquisizione di prendere decisioni basate su informazioni accurate fornite dai messaggi MPPS, ad esempio per annullare o modificare una procedura.
I messaggi MPPS trasmettono anche eccezioni e messaggi di errore e avvertono automaticamente gli altri sistemi e utenti degli errori.
L'MPPS raccoglie informazioni sui materiali di consumo come pellicole, dispositivi e materiali di consumo, consentendo così la fatturazione automatica e la gestione dell'inventario.
Il servizio di impegno dell'archiviazione DICOM assicura che le immagini siano archiviate separatamente dalle apparecchiature di acquisizione, che possono essere liberate per acquisire nuove immagini in procedure diverse. Il sistema di archiviazione consente al personale medico di visualizzare i file, controllandoli e bloccandoli per l'aggiornamento.
L'archiviazione digitale consente di risparmiare spazio fisico e materiali.
Uno svantaggio è il numero di campi opzionali che IT consente. Ci sono più di 2000 attributi che possono essere aggiunti a un file DICOM. Ciò aumenta la possibilità di errori se i dati sono inseriti in modo incoerente, incompleto o impreciso.
La funzione di visualizzazione standard in scala di grigi DICOM specifica il livello di luminanza o densità che l'apparecchiatura di acquisizione deve utilizzare per ottenere immagini di qualità ottimale. Tuttavia, quando si visualizzano le immagini acquisite su un dispositivo fornito da un fornitore su un dispositivo creato da un altro fornitore, è possibile che vi siano intervalli di ampiezza diversi che potrebbero determinare una scarsa qualità delle immagini. Potrebbe essere necessario regolare manualmente questi parametri.
DICOM può essere vulnerabile agli attacchi informatici. Nel 2019, un ricercatore di Cylera ha scoperto un bug in DICOM che potrebbe consentire agli hacker di incorporare codice dannoso in immagini apparentemente conformi alla normativa HIPAA. Questa falla consentirebbe di nascondere il malware nei file medici e di diffonderlo in altre parti del sistema. Le soluzioni per mitigare il rischio di attacco sono l'utilizzo di strumenti di monitoraggio antivirus e l'implementazione di software di monitoraggio della rete.
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Lo standard DICOM include specifiche per la gestione di diversi tipi di dati, non solo immagini. Un tipico file DICOM include informazioni sulla serie e sullo studio a cui appartiene, sul paziente e, se del caso, informazioni sull'immagine correlata.
DICOM consente l'interoperabilità tra dispositivi di imaging e software di imaging digitale, ad esempio permette di archiviare un'immagine creata con uno scanner di un fornitore utilizzando un software sviluppato da un altro fornitore e di valutarla su un dispositivo di visualizzazione creato da un altro fornitore.
I servizi DICOM riducono gli errori dell'utente nell'acquisizione e nel trasferimento dei dati di immagine e garantiscono il rispetto di procedure standard nell'elaborazione dei dati. I servizi DICOM accorciano i tempi di attesa tra una procedura e la valutazione dei dati delle immagini, il che è fondamentale nei casi di trauma d'emergenza.
