Digital Imaging and Communication in Medicine

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1 Digital Imaging and Communication in Medicine
HL 7 Health Level 7 DICOM Digital Imaging and Communication in Medicine

2 Kommunikation im Krankenhaus
Radiologie Administration OP - Dokumentation Labor

3 Kommunikation früher Individuelle Schnittstelle zwischen je zwei Systemen Hoher Entwicklungsaufwand n * (n-1) Schnittstellen für n Geräte umfangreiche Dokumentation hoher Wartungsaufwand hoher Aufwand bei Austausch eines Gerätes

4 Kommunikation mit HL7 1987 in den USA etablierte Arbeitsgruppe mit dem Ziel: Bereitstellung von Formaten und Protokollen zum Datenaustausch im Gesundheitswesen Standardisierung der Inhalte Effizientere Kommunikation Normierte Sprache Verminderung des Implementierungsaufwands Internationaler Standard Formate: Darstellungsvorschrift z.B. für Datum, Uhrzeit, Namen, Messwerte Protokolle: Regelung der Übertragung, z.B.: - Anfrage, ob der Empfänger bereit ist - Antwort, dass der Empfänger bereit ist - Übertragung der Daten - Quittung von Empfänger über die erhaltenen Daten - Mitteilung vom Sender

5 Nachrichten Aufnahme, Verlegung, Entlassung Anfragen (queries)
(admission, discharge, transfer = ADT) Anfragen (queries) Untersuchungsergebnisse (result reports) Buchhaltung / Finanzen (finance) Patientenversorgung (patient care) Terminplanung (scheduling) Rezept (pharmacy prescription)

6 Ereignisse Die Übertragung der Nachrichten wird durch Ereignisse ausgelöst Beispiele: A01 stationäre Aufnahme Admit A02 Verlegung Transfer A03 Entlassung Discharge A08 Änderung Update

7 Beispiel Radiologie Administration A01 A01 ACK A01 ACK Labor
OP - Dokumentation ACK

8 Beispiel Patient unbekannt Administration query message
Labor query message response message

9 Aufbau von Nachrichten
Nachrichten bestehen aus Segmenten beginnen mit einem Message Segment Header MSH Segmente bestehen aus geordneten Folgen von Feldern können notwendig oder optional sein Nachrichten sind die kleinsten übermittelbaren Einheiten

10 Datentypen von Feldern
ST String XPN Person Name TX Text XAD Adresse FT Formatted Text XTN Telefon Number NM Numeric ID Coded Value HL7 table DT Date IS Coded Value user defined TS Timestamp CN Composite PL Person Location

11 Beispiel Codetabelle Attributwert Description Bezeichnung F Female
weiblich M Male männlich O Other andere U Unknown unbekannt

12 Beispiel ADT – Nachricht Patientenaufnahme
A01 - Admit a Patient MSH|^~\&|DMCADT||RADIS1|| ||ADT^A01|DMCADT |P|2.2|||NE EVN|A01| |||MCKEL003 PID|||H89213||BOOP^BETTY^B|| |F|JOHN WRIGHT|W|3380 HIDDEN OAK AVE^^DURHAM^NC^27704||(919) |||U|UNK|241639| PV1||I|MIN^2411^01|3|||051001^MASSEY^E^WAYNE|||MRH||||C||||A||027|||||||||||||||||||A01||10||| ZV1|S|I|N DG1||||CAUDA EQUINA SYN.||W DG1||||CAUDA EQUINA SYN.||A PID wird in beschrieben DUMC HL7 ADT Specifications ist im Netz nicht mehr zu finden DUMC HL7 ADT Specifications

13 Segments Used in DUMC ADT Messages
AL1 Allergy Information DG1 Diagnosis Information EVN Event Type MRG Merge Information MSH Message Header NK1 Next of Kin OBX Observation PID Patient Identification PV1 Patient Visit PV2 Patient Visit - Additional Information ZAP DUMC Appointment Segment ZID DUMC Patient Identification Extension ZV1 DUMC Patient Visit Extension Beispiele des Duke University Medical Center

14 A01 ADMIT A PATIENT MSH Message Header EVN Event Type
PID Patient Identification [PD1] Additional Demographics [ { NK1 } ] Next of Kin /Associated Parties PV1 Patient Visit [ PV2 ] Patient Visit - Additional Info. [ { DB1 } ] Disability Information [ { OBX } ] Observation/Result [ { AL1 } ] Allergy Information [ { DG1 } ] Diagnosis Information [ DRG ] Diagnosis Related Group [ { --- PROCEDURE begin PR1 Procedures [{ROL}] Role } ] --- PROCEDURE end [ { GT1 } ] Guaranto [ { --- INSURANCE begin IN1 Insurance [ IN2 ] Insurance Additional Info. [ {IN3} ] Insurance Additional Info. - Cert. } ] --- INSURANCE end

15 Notation of Cardinality

16 HL7 mit XML einfacher zu lesen leichter zu prüfen
Aber die Nachrichten sind viel länger Beispiel : ADT - A01 Nachricht 500 Zeichen ADT - A01 als XML 2127 Zeichen

17 DTD für ADT-A01 <!-- v2.xml Message Definitions Version v24 - ADT_A01 Copyright (c) , Health Level Seven. All rights reserved. --> <!-- include segment definitions --> <!ENTITY % HL7v24-segments PUBLIC "-//HL7//DTD HL7 v24 segments definitions//EN" "segments.dtd"> %HL7v24-segments; <!-- MESSAGE ADT_A01 --> <!-- .. groups used in message ADT_A01 --> <!ENTITY % ADT_A01.PROCEDURE.CONTENT "(PR1,ROL*)"> <!ELEMENT ADT_A01.PROCEDURE %ADT_A01.PROCEDURE.CONTENT;> <!ENTITY % ADT_A01.INSURANCE.CONTENT "(IN1,IN2?,IN3*,ROL*)"> <!ELEMENT ADT_A01.INSURANCE %ADT_A01.INSURANCE.CONTENT;> <!-- .. message definition ADT_A01 --> <!ENTITY % ADT_A01.CONTENT "(MSH,EVN,PID,PD1?,ROL*,NK1*,PV1,PV2?,ROL*,DB1*,OBX*,AL1*,DG1*,DRG?,ADT_A01.PROCEDURE?,GT1*,ADT_A01.INSURANCE?,ACC?,UB1?,UB2?,PDA?)"> <!ELEMENT ADT_A01 %ADT_A01.CONTENT;>

18 Schema für ADT-A01 ADT-A01.xsd Beispiel

19 DICOM Digital Imaging and Communication in Medicine
Im Jahre 1983 gründeten das American College of Radiology (ACR) und die National Electrical Manufactures Association (NEMA) einen Ausschuß, dessen Ziel es war, einen Standard für medizinische Bilder zu entwickeln. Im Jahre 1985 wurde die erste Version dieses Standards vorgestellt. Es wurden das Dateiformat und eine elektrische Punkt zu Punkt Verbindung zwischen zwei Geräten definiert. Im Jahre 1993 wurde mit DICOM 3.0 ein weiterentwickelter Standard vorgestellt, der die Kommunikation verschiedener Partner über ein Netzwerk ermöglichte.

20 Ziele des DICOM Standard
Unterstützung der Zusammenarbeit von Geräten, insbesondere: Beschreibung der Semantik von Befehlen und den dazugehörenden Dateien Beschreibung der Semantik der Datenverwaltung und der dazugehörenden Datenformate Beschreibung des Umfangs der implementierten Standards Unterstützung der Arbeit im Netzwerk Offenheit für zukünftige Anwendungen Benutzung soweit möglich vorhandener internationaler Standards und Vorbereitung eigene Standards Beschreibt den Umfang der implementierten Standards: Stellt eine Sprache zur Verfügung, mit der teilnehmende Systeme die bereitgestellten Dienste beschreiben können.

21 Standards Information Object Definition
Abstrakte Definition von Objekten für die Kommunikation von digitalen medizinischen Bildern und damit verbundenen Informationen Normalisierte Klassen enthalten nur Attribute, die direkt zu dem Objekt gehören; z.B: die Attribute eines Röntgenbildes Zusammengesetzte Klassen können auch Attribute enthalten, die indirekt zum Objekt gehören; z.B. die Patientendaten und Diagnosen zum Röntgenbild Information Object Definition: Definition einiger Klassen von Informationsobjekten, die die Objekte beschreiben, die für die Kommunikation digitaler medizinischer Bilder und den damit zusammenhängenden Informationen benötigt werden, z.B. Berichte, Strahlendosen usw. Jede Klassendefinition besteht aus der Beschreibung ihres Zwecks und der Beschreibung der Attribute, die diese Klasse definieren. Es werden zwei Arten von Klassen definiert: normalisierte Klassen enthalten nur die Attribute, die in der realen Welt in dieser Information vorhanden sind, z.B die Beschreibung einer Studie oder CT Bild. zusammengesetzte Klassen enthalten enthalten zusätzliche Informationen wir z.B. die Patienteninformationen, die zu einem CT Bild hinzugefügt werden.‚

22 Standards Service Class Specification
Spezifikation von Diensten: Eine Klasse von Diensten verbindet ein oder mehrere Informationsobjekte mit Befehlen, die auf diesen Klassen ausgeführt werden. Beispiele für Dienste: Datenspeicherung Suchen Arbeitslisten Druckverwaltung Service Class Specifications: Eine Serviceklasse verbindet eine oder mehrere Informationsobjekte mit Befehlen, die auf diese Objekte einwirken. Die Spezifikationen der Serviceklassen beschreiben Anforderungen an die Befehle und wie die Befehle auf die Objekte einwirken. Sie beschreiben die Anforderungen sowohl für die Diensteanbieter als auch für die Nutzer. Beispiele: Storage Service Class Query/Retrieve Service Class basic Worklist Management Service Class Print Management Service Class

23 Standards Data Dictionary
Zentrales Verzeichnis, das alle DICOM Datenelemente enthält. Für jedes Element definiert es: den eindeutigen Bezeichner den Namen den Datentyp (Zeichenkette, Zahl,...) die Kardinalität (Pflichtfeld, Anzahl, ...)

24 Standards Data Structure and Semantics
Spezifikation der Datensätze, die von den Service Klassen erzeugt werden Spezifikation der unterstützten Verfahren zur Bildkompression Definition der Semantik von gemeinsamen Funktionen Data Structure and Semantics: In diesem Teil werden die Datenstrukturen und die Bedeutungen der Datensätze beschrieben, die durch die Anwendungen der Serviceklassen auf die Informationsobjekte entstehen. Zusätzlich wird die Zusammenarbeit mit einigen Standard Bildkompressionsverfahren beschrieben. Definiert die Semantik einer Reihe von generischen Funktionen, die viele Informationsobjekte gemeinsam haben.

25 Standards Message Exchange
Definition sowohl der Dienste als auch der Protokolle. Eine Nachricht ist zusammengesetzt aus dem Kommando und den dazu gehörenden Daten. Dieser Standard definiert: Operationen und Nachrichten für die Service Klassen Regeln zum Auf- und Abbau einer Verbindung Regeln um Austausch der Anfragen und Antworten Kodierregeln zum Aufbau eines Kommandos

26 Standards Network Communication Support Media Storage and File Format

27 Standards Media Storage Application Profiles
Anwendungsspezifische Teilmengen des DICOM Standards. Sie werden Anwendungsprofile (Application Profile) genannt. Wird benötigt für anwendungsübergreifenden Austausch medizinischer Bilder und dazugehörender Information

28 Standards Storage Functions and Media Formats for Data Interchange
Unterstützt den Datenaustausch zwischen Anwendungen im medizinischen Kontext

29 Standards Conformance
Definiert die Grundlagen für Anwendungen, die die Einhaltung des Standards zusichern. Definiert die grundlegenden Anforderungen und verweist auf die entsprechenden Abschnitte in den anderen Dokumenten Definiert die Struktur des „Conformance Statement“

30 Standards Conformance: Anforderungen an die Konformität, die eine Installation erfüllen muß, wenn sie erklärt, sich konform zu verhalten. Definition des Befehls, mit dem die Konformität erklärt wird.

31 Beispiele PACS Picture Archiving and Communication System
RIS Radiologie Informations System Integration