Digital Imaging and Communications in Medicine ( DICOM ) es un estándar técnico para el almacenamiento y transmisión digital de imágenes médicas e información relacionada. [1] Incluye una definición de formato de archivo , que especifica la estructura de un archivo DICOM , así como un protocolo de comunicación de red que utiliza TCP/IP para comunicarse entre sistemas. El propósito principal del estándar es facilitar la comunicación entre las entidades de software y hardware involucradas en la obtención de imágenes médicas , especialmente aquellas creadas por diferentes fabricantes. Las entidades que utilizan archivos DICOM incluyen componentes de sistemas de archivo y comunicación de imágenes (PACS) , como máquinas de obtención de imágenes (modalidades) , sistemas de información radiológica (RIS) , escáneres , impresoras , servidores informáticos y hardware de red .
El estándar DICOM ha sido ampliamente adoptado por hospitales y la industria del software médico , y a veces se utiliza en aplicaciones de menor escala, como consultorios médicos y dentales.
La Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) posee los derechos de autor del estándar publicado, [2] que fue desarrollado por el Comité de Estándares DICOM (que incluye algunos miembros de NEMA. [3] [4] También se conoce como estándar NEMA PS3 y como estándar ISO 12052:2017: "Informática de salud - Imágenes digitales y comunicación en medicina (DICOM) incluyendo flujo de trabajo y gestión de datos" .
DICOM se utiliza en todo el mundo para almacenar, intercambiar y transmitir imágenes médicas . DICOM ha sido fundamental para el desarrollo de la imagenología radiológica moderna : DICOM incorpora estándares para modalidades de imagenología como radiografía, ecografía, tomografía computarizada (TC), resonancia magnética (RM) y radioterapia. DICOM incluye protocolos para intercambio de imágenes (por ejemplo, a través de medios portátiles como DVD), compresión de imágenes, visualización 3D, presentación de imágenes e informes de resultados. [5]
DICOM es un estándar desarrollado por el Colegio Americano de Radiología (ACR) y la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA).
A principios de los años 80, para cualquier otra persona que no fuera fabricante de aparatos de tomografía computarizada o resonancia magnética era muy difícil descodificar las imágenes que generaban las máquinas. Los radiólogos y los físicos médicos querían utilizar las imágenes para planificar las dosis de radioterapia . ACR y NEMA colaboraron y formaron un comité de normalización en 1983. Su primera norma, ACR/NEMA 300, titulada "Imágenes y comunicaciones digitales", se publicó en 1985. Muy pronto después de su publicación, quedó claro que se necesitaban mejoras. El texto era vago y tenía contradicciones internas.
En 1988 se lanzó la segunda versión. Esta versión ganó más aceptación entre los proveedores. La transmisión de imágenes se especificó a través de un cable dedicado de 2 pares ( EIA-485 ). La primera demostración de la tecnología de interconectividad ACR/NEMA V2.0 se realizó en la Universidad de Georgetown, del 21 al 23 de mayo de 1990. Seis empresas participaron en este evento, DeJarnette Research Systems, General Electric Medical Systems, Merge Technologies, Siemens Medical Systems, Vortech (adquirida por Kodak ese mismo año) y 3M. El equipo comercial compatible con ACR/NEMA 2.0 fue presentado en la reunión anual de la Sociedad Radiológica de Norteamérica (RSNA) en 1990 por estos mismos proveedores. Muchos pronto se dieron cuenta de que la segunda versión también necesitaba mejoras. Se crearon varias extensiones de ACR/NEMA 2.0, como Papyrus (desarrollado por el Hospital Universitario de Ginebra, Suiza) y SPI (Standard Product Interconnect), impulsadas por Siemens Medical Systems y Philips Medical Systems.
El primer despliegue a gran escala de la tecnología ACR/NEMA fue realizado en 1992 por el Ejército y la Fuerza Aérea de los EE. UU., como parte del programa MDIS (Medical Diagnostic Imaging Support) [6] con sede en Ft. Detrick, Maryland. Loral Aerospace y Siemens Medical Systems lideraron un consorcio de empresas para desplegar el primer PACS (Picture Archiving and Communications System) militar de EE. UU. en todas las principales instalaciones de tratamiento médico del Ejército y la Fuerza Aérea y en los nodos de teleradiología en una gran cantidad de clínicas militares de EE. UU. DeJarnette Research Systems y Merge Technologies proporcionaron las interfaces de pasarela de modalidad desde modalidades de imágenes de terceros a la red SPI de Siemens. La Administración de Veteranos y la Marina también compraron sistemas de este contrato. [ cita requerida ]
En 1993 se publicó la tercera versión del estándar. Su nombre se cambió a "Digital Imaging and Communications in Medicine", abreviado DICOM. Se definieron nuevas clases de servicio, se agregó soporte de red y se introdujo la Declaración de conformidad. Inicialmente, el estándar DICOM se denominó "DICOM 3.0" para distinguirlo de sus predecesores. [7] DICOM se ha actualizado y ampliado constantemente desde 1993, con la intención de que los cambios sean compatibles con versiones anteriores, excepto en casos raros en los que la especificación anterior era incorrecta o ambigua. Oficialmente, no existe una "versión" del estándar excepto el estándar actual, por lo que ya no se utiliza el número de versión "3.0". No existen versiones "menores" del estándar (por ejemplo, no existe algo como "DICOM 3.1") y no hay planes actuales para desarrollar una nueva versión incompatible del estándar (es decir, no existe "DICOM 4.0"). Se debe hacer referencia a la norma sin especificar la fecha de publicación de una edición publicada en particular, [8] excepto cuando se invoquen requisitos de conformidad específicos que dependan de una característica retirada que ya no esté documentada en la norma actual. [9]
Si bien el estándar DICOM ha alcanzado un nivel de aceptación casi universal entre los proveedores de equipos de imágenes médicas y las organizaciones de TI de atención médica, el estándar tiene sus limitaciones. DICOM es un estándar destinado a abordar problemas de interoperabilidad técnica en imágenes médicas. No es un marco o arquitectura para lograr un flujo de trabajo clínico útil. La iniciativa Integrating the Healthcare Enterprise (IHE) superpuesta a DICOM (y HL-7 ) define perfiles para seleccionar características de estos estándares para implementar transacciones para casos de uso específicos de interoperabilidad de imágenes médicas.
Aunque siempre fue compatible con Internet y se basó en el transporte por TCP , con el tiempo ha habido una creciente necesidad de soportar el transporte HTTP del puerto 80 para facilitar su uso dentro del navegador web. Más recientemente, se definió una familia de servicios web DICOM RESTful para permitir el acceso a objetos y servicios DICOM compatibles con dispositivos móviles, que incluyen WADO-RS, STOW-RS y QIDO-RS, que juntos constituyen la iniciativa DICOMweb .
Existen algunas derivaciones del estándar DICOM en otras áreas de aplicación. Estas incluyen DICONDE ( Digital Imaging and Communication in Nondestructive Evaluation ) que fue establecido en 2004 por ASTM International como una forma para que los fabricantes y usuarios de pruebas no destructivas compartan datos de imágenes. [10] DICONDE se puede utilizar para radiografía computarizada , [11] radiografía digital , [12] tomografía computarizada , [13] pruebas ultrasónicas , [14] y pruebas de corrientes de Foucault ., [15]
DICOS ( Digital Imaging and Communication in Security ) que se creó en 2009 para compartir imágenes en la seguridad aeroportuaria . [16]
DICOM agrupa la información en conjuntos de datos . Por ejemplo, un archivo de una radiografía de tórax puede contener el ID del paciente dentro del archivo, de modo que la imagen nunca pueda separarse de esta información por error. Esto es similar a la forma en que los formatos de imagen como JPEG también pueden tener etiquetas integradas para identificar y describir la imagen.
Un objeto de datos DICOM consta de una serie de atributos, incluidos elementos como el nombre, la identificación, etc., y también un atributo especial que contiene los datos de píxeles de la imagen (es decir, lógicamente, el objeto principal no tiene un "encabezado" como tal, siendo simplemente una lista de atributos, incluidos los datos de píxeles). Un solo objeto DICOM puede tener solo un atributo que contenga datos de píxeles. Para muchas modalidades, esto corresponde a una sola imagen. Sin embargo, el atributo puede contener varios "fotogramas", lo que permite el almacenamiento de bucles de cine u otros datos de múltiples fotogramas. Otro ejemplo son los datos NM, donde una imagen NM, por definición, es una imagen multidimensional de múltiples fotogramas. En estos casos, los datos tridimensionales o cuatridimensionales se pueden encapsular en un solo objeto DICOM. Los datos de píxeles se pueden comprimir utilizando una variedad de estándares, incluidos JPEG , JPEG sin pérdida , JPEG 2000 y codificación de longitud de ejecución (RLE) . La compresión LZW (zip) se puede utilizar para todo el conjunto de datos (no solo los datos de píxeles), pero esto rara vez se ha implementado.
DICOM utiliza tres esquemas de codificación de elementos de datos diferentes. Con elementos de datos de representación de valor (VR) explícitos, para VR que no sean OB, OW, OF, SQ, UT o UN [ aclaración necesaria ] , el formato para cada elemento de datos es: GRUPO (2 bytes) ELEMENTO (2 bytes) VR (2 bytes) Longitud en byte (2 bytes) Datos (longitud variable). Para los demás elementos de datos explícitos o elementos de datos implícitos, consulte la sección 7.1 de la Parte 5 del Estándar DICOM.
Se utiliza el mismo formato básico para todas las aplicaciones, incluido el uso de archivos y redes, pero cuando se escribe en un archivo, generalmente se agrega un "encabezado" verdadero (que contiene copias de algunos atributos clave y detalles de la aplicación que lo escribió).
Para promover la visualización de imágenes en escala de grises idénticas en diferentes monitores e imágenes impresas consistentes de varias impresoras, el comité DICOM desarrolló una tabla de búsqueda para mostrar valores de píxeles asignados digitalmente. Para utilizar la función de visualización estándar en escala de grises DICOM (GSDF) , [18] las imágenes deben visualizarse (o imprimirse) en dispositivos que tengan esta curva de búsqueda o en dispositivos que hayan sido calibrados según la curva GSDF. [19]
Además de una representación de valor, cada atributo también tiene una multiplicidad de valores para indicar la cantidad de elementos de datos que contiene. Para las representaciones de valores de cadenas de caracteres, si se codifica más de un elemento de datos, los elementos de datos sucesivos se separan mediante el carácter de barra invertida "\". [20]
DICOM consta de servicios, la mayoría de los cuales implican la transmisión de datos a través de una red. El formato de archivo para medios sin conexión es una incorporación posterior al estándar.
El servicio DICOM Store se utiliza para enviar imágenes u otros objetos persistentes (informes estructurados, etc.) a un sistema de archivo y comunicación de imágenes (PACS) o a una estación de trabajo.
El servicio de confirmación de almacenamiento DICOM se utiliza para confirmar que una imagen ha sido almacenada permanentemente por un dispositivo (ya sea en discos redundantes o en medios de copia de seguridad, por ejemplo, grabada en un CD). El usuario de clase de servicio (SCU: similar a un cliente ), una modalidad o estación de trabajo, etc., utiliza la confirmación del proveedor de clase de servicio (SCP: similar a un servidor ), una estación de archivo por ejemplo, para asegurarse de que es seguro eliminar las imágenes localmente.
Esto permite que una estación de trabajo encuentre listas de imágenes u otros objetos similares y luego los recupere de un sistema de archivo y comunicación de imágenes.
El servicio de lista de trabajo de modalidad DICOM proporciona una lista de procedimientos de obtención de imágenes que se han programado para su realización por un dispositivo de adquisición de imágenes (a veces denominado sistema de modalidad). Los elementos de la lista de trabajo incluyen detalles relevantes sobre el sujeto del procedimiento (identificación del paciente, nombre, sexo y edad), el tipo de procedimiento (tipo de equipo, descripción del procedimiento, código del procedimiento) y el orden del procedimiento (médico remitente, número de acceso , motivo del examen). Un dispositivo de adquisición de imágenes, como un escáner de TC, consulta a un proveedor de servicios, como un RIS , para obtener esta información que luego se presenta al operador del sistema y es utilizada por el dispositivo de obtención de imágenes para completar los detalles en los metadatos de la imagen.
Antes de utilizar el servicio de lista de trabajo de la modalidad DICOM, el operador del escáner debía ingresar manualmente todos los detalles relevantes. La entrada manual es más lenta y presenta el riesgo de errores de ortografía en los nombres de los pacientes y otros errores de ingreso de datos.
Un servicio complementario a la lista de trabajo de la modalidad, que permite a la modalidad enviar un informe sobre un examen realizado, incluidos datos sobre las imágenes adquiridas, la hora de inicio, la hora de finalización y la duración de un estudio, la dosis administrada, etc. Ayuda a que el departamento de radiología tenga un control más preciso sobre el uso de los recursos (estación de adquisición). Este servicio, también conocido como MPPS, permite que una modalidad se coordine mejor con los servidores de almacenamiento de imágenes al proporcionar al servidor una lista de objetos para enviar antes o durante el envío de dichos objetos.
El servicio de impresión DICOM se utiliza para enviar imágenes a una impresora DICOM, normalmente para imprimir una película de "rayos X". Existe una calibración estándar (definida en la Parte 14 de DICOM) para ayudar a garantizar la coherencia entre varios dispositivos de visualización, incluida la impresión en papel.
El formato de los archivos multimedia sin conexión se especifica en la Parte 10 del estándar DICOM. A estos archivos se los denomina a veces "archivos de la Parte 10".
DICOM restringe los nombres de archivo en los medios DICOM a 8 caracteres (algunos sistemas usan erróneamente 8.3, pero esto no se ajusta al estándar). No se debe extraer información de estos nombres (PS3.10 Sección 6.2.3.2). Esta es una fuente común de problemas con los medios creados por desarrolladores que no leyeron las especificaciones con atención. Este es un requisito histórico para mantener la compatibilidad con sistemas existentes más antiguos. También exige la presencia de un directorio de medios, el archivo DICOMDIR, que proporciona información de índice y resumen para todos los archivos DICOM en el medio. La información DICOMDIR proporciona sustancialmente más información sobre cada archivo que cualquier nombre de archivo, por lo que hay menos necesidad de nombres de archivo significativos.
Los archivos DICOM normalmente tienen una extensión de archivo .dcm si no son parte de un medio DICOM (lo que requiere que no tengan extensión).
El tipo MIME para archivos DICOM está definido por RFC 3240 como aplicación/dicom.
El tipo de identificador uniforme para archivos DICOM es org.nema.dicom.
También se está llevando a cabo un proceso de prueba de intercambio de medios y de "connectathon" para la operación de medios y redes de CD, organizado por la organización IHE .
La aplicación principal del estándar DICOM es capturar, almacenar y distribuir imágenes médicas. El estándar también proporciona servicios relacionados con la obtención de imágenes, como la gestión de listas de trabajo de procedimientos de obtención de imágenes, la impresión de imágenes en películas o medios digitales como DVD, la generación de informes sobre el estado de los procedimientos, como la finalización de una adquisición de imágenes, la confirmación del archivado correcto de las imágenes, el cifrado de conjuntos de datos, la eliminación de información de identificación del paciente de los conjuntos de datos, la organización de diseños de imágenes para su revisión, el almacenamiento de manipulaciones y anotaciones de imágenes, la calibración de visualizaciones de imágenes, la codificación de ECG, la codificación de resultados CAD, la codificación de datos de medición estructurados y el almacenamiento de protocolos de adquisición.
Las definiciones de objetos de información DICOM [21] codifican los datos producidos por una amplia variedad de tipos de dispositivos de imágenes, [22] incluyendo, CT (tomografía computarizada), MRI (imágenes por resonancia magnética), ultrasonido , rayos X , fluoroscopia , angiografía , mamografía , tomosíntesis de mama, PET ( tomografía por emisión de positrones ), SPECT (tomografía computarizada por emisión de fotón único), endoscopia, microscopía, imágenes de portaobjetos completo y OCT (tomografía de coherencia óptica).
DICOM también se implementa mediante dispositivos asociados con imágenes o flujo de trabajo de imágenes, incluidos PACS (sistemas de archivo y comunicación de imágenes), visores de imágenes y estaciones de visualización, CAD (sistemas de detección/diagnóstico asistidos por computadora), sistemas de visualización 3D, aplicaciones de análisis clínico, impresoras de imágenes, escáneres de película, grabadoras de medios (que exportan archivos DICOM a CD, DVD, etc.), importadores de medios (que importan archivos DICOM desde CD, DVD, USB, etc.), RIS (sistemas de información radiológica), VNA (archivos independientes del proveedor), sistemas EMR (historial médico electrónico) y sistemas de informes de radiología.
Muchos campos de la medicina tienen un grupo de trabajo dedicado dentro de DICOM, [23] y DICOM es aplicable a cualquier campo de la medicina en el que la obtención de imágenes sea frecuente, incluidos: radiología, cardiología, oncología, medicina nuclear, radioterapia, neurología, ortopedia, obstetricia, ginecología, oftalmología, odontología, cirugía maxilofacial, dermatología, patología, ensayos clínicos, medicina veterinaria y fotografía médica/clínica.
DICOM ha reservado los siguientes números de puerto TCP y UDP por parte de la Autoridad de Números Asignados de Internet (IANA): 104 puerto conocido para DICOM sobre Protocolo de Control de Transmisión (TCP) o Protocolo de Datagramas de Usuario (UDP). Dado que 104 está en el subconjunto reservado, muchos sistemas operativos requieren privilegios especiales para usarlo; 2761 puerto registrado para DICOM que utiliza la Capa de Comunicación Segura Integrada (ISCL) sobre TCP o UDP; 2762 puerto registrado para DICOM que utiliza Seguridad de la Capa de Transporte (TLS) sobre TCP o UDP; 11112 puerto registrado para DICOM que utiliza comunicación abierta estándar sobre TCP o UDP. El estándar recomienda, pero no exige, el uso de estos números de puerto.
Según un artículo presentado en un simposio internacional en 2008, el estándar DICOM tiene problemas relacionados con la introducción de datos. "Una de las principales desventajas del estándar DICOM es la posibilidad de introducir demasiados campos opcionales. Esta desventaja se manifiesta principalmente en la falta de uniformidad a la hora de rellenar todos los campos con los datos. Algunos objetos de imagen suelen estar incompletos porque algunos campos se dejan en blanco y otros se rellenan con datos incorrectos". [24]
Otra desventaja es que el formato del archivo admite código ejecutable y puede contener malware . [25]
DVTk es un proyecto de código abierto para probar, validar y diagnosticar protocolos y escenarios de comunicación en entornos médicos. Admite perfiles de integración DICOM, HL7 e IHE.
Health Level 7 es una organización sin fines de lucro que participa en el desarrollo de estándares internacionales de interoperabilidad informática para el cuidado de la salud. HL7 y DICOM gestionan un grupo de trabajo conjunto para armonizar áreas en las que ambos estándares se superponen y abordar la integración de imágenes en el historial médico electrónico.
Integrating the Healthcare Enterprise (IHE) es una organización sin fines de lucro patrocinada por la industria que perfila el uso de estándares para abordar casos de uso específicos de atención médica. DICOM está incorporado en una variedad de perfiles IHE relacionados con imágenes. [26] [27]
La Nomenclatura Sistematizada de Medicina (SNOMED) es una colección sistemática y procesable por computadora de términos médicos, en medicina humana y veterinaria, para proporcionar códigos, términos, sinónimos y definiciones que cubren anatomía, enfermedades, hallazgos, procedimientos, microorganismos, sustancias, etc. Los datos DICOM hacen uso de SNOMED para codificar conceptos relevantes.
XnView admite .dic/ .dicompara el tipo MIME application/dicom[28]
Los estándares y protocolos más conocidos utilizados por DICOM son: [29]
El estándar DICOM se utiliza en una amplia variedad de recursos (IHE, HL7... a) relacionados con imágenes.
Las normas ISO12052:2017 y CEN 12052 hacen referencia al estándar DICOM. [29]
En diciembre de 2023, la investigadora de ciberseguridad Sina Yazdanmehr reveló un problema de seguridad crítico dentro del servicio Store. Esta revelación, presentada en Black Hat Briefings , demostró el potencial de los actores maliciosos para manipular series existentes de imágenes médicas. La investigación de Yazdanmehr destacó la alarmante capacidad de los atacantes para destruir una serie de imágenes o introducir indicadores engañosos de enfermedad. [30] [31]
Garantizar la seguridad de los datos de los pacientes en DICOM es fundamental, ya que estos archivos suelen contener información médica personal (PHI) confidencial. Las medidas de seguridad para los datos DICOM incluyen cifrado, control de acceso y mecanismos de auditoría para evitar el acceso, la modificación o la divulgación no autorizados de la información del paciente. El cumplimiento de normativas como la Ley de Portabilidad y Responsabilidad del Seguro Médico ( HIPAA ) en los Estados Unidos y el Reglamento General de Protección de Datos ( RGPD ) en Europa es esencial para proteger la privacidad del paciente y garantizar la integridad de los registros médicos.
La desidentificación de DICOM se refiere al proceso de eliminar o anonimizar la información personal de salud (PHI) de las imágenes médicas para proteger la privacidad del paciente. Este proceso es vital para compartir datos médicos con fines de investigación, educativos o actividades de salud pública, cumpliendo al mismo tiempo con las normas de privacidad. Las técnicas de desidentificación implican eliminar o enmascarar elementos de datos identificables dentro de los metadatos DICOM, como nombres de pacientes, fechas de nacimiento y otros identificadores únicos. Garantizar una desidentificación completa es crucial para equilibrar los beneficios de compartir datos con la obligación de mantener la confidencialidad del paciente. [32]
Una debilidad en el formato de imagen DICOM permite que el malware infecte los datos de los pacientes insertándose directamente en los archivos de imágenes médicas. Estos archivos híbridos son binarios de malware completamente ejecutables e imágenes DICOM totalmente funcionales y compatibles con los estándares que preservan los datos originales del paciente y pueden ser utilizadas por los médicos sin despertar sospechas.