「DICOM」の記事 - Crieit

これだけは知っておきたいDICOM

2021-09-26T19:49:37+09:00

はじめに

DICOMとは何ぞやとか成り立ちとかはおいておいて、DICOM勉強しはじめたときに手助けになるようなことを書いておく

お勉強用資料

DICOM Standard Status

最近は年間5回(a→b→c→d→e)更新される
現時点(2021年9月)で1~22章(9,13はリタイア)まであり、気が付いたら増えてたりする。
よく見かけるPS3.Xという書き方のXは章番号を表している。ちなみに3の方はDICOMのVersionだが長らく変わっていない。

とても全部は読めないのでおそらく大半の人が最初に必要になる、3~5章を眺めるといい。
こんな情報が知りたいけどどこ見たらいいのかわからない場合は以下参考。

知りたいこと	章番号
画像種・操作ごとに必要なタグが知りたい	3章(情報オブジェクト定義)
画像種・操作の組み合わせが知りたい	4章(サービスクラス)
VRの意味、DICOMデータの構造、バイナリデータの持ち方、文字コードの表し方、画像自体・輝度の計算が知りたい	5章(データ構造と符号化)
タグNo、タグ名、VR、VMが知りたい	6章(データ辞書)
DICOMメッセージのやり取りが知りたい	7章(メッセージ交換)
匿名化の対象や方法が知りたい	15章(セキュリティ辞書)
造影剤などコードとその意味の定義が知りたい	16章(コンテンツマッピング)

JIRA DICOMの世界

DICOM規格の和訳(但し結構古いので注意)や、勉強会の資料などが置いてある。
「現場でDICOM接続に慌てないための知識」とか割と役立つので初心者は一度目を通しておくとよい。

DICOM通信はオブジェクト＋サービスの組み合わせ

オブジェクトをどうする(サービス)かの組み合わせになる。まずはオブジェクトとサービス(クラス)の説明から。

オブジェクト(IOD＝Information Object Definitions)

要するに扱うもの。
MR画像やCT画像といったもの。
* MR Image IOD Modules
* CT Image IOD Modules
* Enhanced MR Image IOD Modules
* SC Image IOD Modules

など。
Modulesと複数形になっている通り一つのオブジェクトを複数のモジュールで構成している。
モジュールはまた複数のタグで構成されている。
例えばMR画像に関してはPS3.3のA4.3にモジュール群が書かれているが、各モジュールのReference列の節に飛ぶことで詳細なタグ情報がわかる。
※基本、DICOM規格読むときは飛びまくるので迷子にならないように注意すること。

つまりこういう組み合わせ。

IOD	Module	Tag
MR Image IOD Modules	Patient	Patient's Name(0010,0010)
		Patient ID(0010,0020)
		…
	General Studies	Study Instance UID(0020,000D)
		Study Date(0008,0020)
		…
	…	…

ちなみにIODの表のUsage欄に書かれている記号はA1.3までさかのぼると書いてある。
* Mandatory (see Section A.1.3.1), abbreviated M
* Conditional (see Section A.1.3.2), abbreviated C
* User Option (see Section A.1.3.3), abbreviated U

こういうのもどこに書いてあるかわからなくなることが多々あるので、次に見つけたらメモしておこうと毎回思って忘れる。

サービスクラス

上記オブジェクトを「どうするか」の部分。
分かりやすいので言えば、「転送する」「印刷する」
* Storage Management Service Ckass：転送する
* Print Management Service Class：印刷
* Modality Worklist Management Service Class(MWM)：検査オーダ受信

など。もっといっぱいあるが一個ずつ説明が重いので別で説明する、つもり。

オブジェクト+サービスの組み合わせ(SOP=Service Object Pair)

オブジェクトとどうする(サービス)かの組み合わせのことをSOP Classと表す。
SOP Class UID(0008,0016)はその組み合わせを示すユニークなIDとなり、通信時に必須となる。
要はこれからこういう通信を行うよ、と伝えるのにDICOM共通のIDがあると一発で伝えるため。
SOP Instance UID(0008,0018)はあくまでインスタンスなので個別につける。但しUID＝ユニークなIDなので1画像ずつ違うこと、上位の方はルールがあるので従う。それについてもそのうち書くかもしれない。

SCUとSCP

サービスを使いたい人とそれを提供する人。別の言い方をすればメッセージを投げる人と受け取る人。
* SCU＝Service Class User＝サービスを使う人
* SCP＝Service Class Provider＝サービスを提供する人

Storage SCU(画像を送る人)、Storage SCP(画像を受け取る人)のように表される、慣れるまではどっちがどっちかよく忘れるのでわからなくなったら都度確認すること。

Service	SCU	SCP
Storage	画像を転送したい(する)人(Modality)	画像を受け取る人(PACS)
Print	画像を印刷したい人(Modality)	画像を受け取り印刷する人(Printer)
MWM	検査オーダがないか知りたい人(Modality)	検査オーダを返す人(RIS)

DICOM通信は3ステップ

DICOMの通信は大雑把に3ステップ

アソシエーション確立(相互認証)
データ通信(オブジェクト交換)
アソシエーション解放(エラーの確認)

当たり前だが、SCU側がアソシエーションを要求するところから始まる

SCU		SCP
アソシエーション要求	→
	←	アソシエーション要求承諾
データ送信(続きあるよ)	→
	←	データ受信
データ送信(ここで終わり)	→
	←	データ受信
アソシエーション解放要求	→
	←	アソシエーション解放要求承諾

実際にはアソシエーション張る時にAEタイトルやAbstruct Syntax(SOP Class)、Transfer Syntax(ILE、ELE、JPEGLossyとか)確認する。
データの送信中もC-STOREとかC-FINDとかそれぞれに応じたメッセージを使う。
それはまた別で説明。

DICOMタグの構造

患者名や検査日時、検査した結果の各種数値などなどはタグという形で保存されている。
バイナリ的に見れば
* TagNo
* VR(Implicitだと省略)
* Length
* Value

という構造になる。

データ構造

PS3.5の7.1を見ると色々書いてある。ILE,ELEとかパターン分けがあるが、簡単にだけ書いておくと
* ILE=Implicit VR Little Endian：VRを省略する書き方(たぶん主流)
* ELE=Explicit VR Little Endian：VRを明示的に書き出す書き方(メディア出力時とかはたまにこれの人がいる気がする)

※Little EndianのあたりはDICOM関係ないから他所でどうぞ。ただEBEとかはRETIREしたからあまり考えなくていいかもしれない。

要は
TagNoがあって、VRがあるかないか、長さがあって、値がある
というだけ。
知らないとわからないけど知ってればたいしたことはない。あとのVMとかSQタグとかでまた少し頭使うけど基本はこんな感じ。

TagNo

TagNoの構造はGroupTagと呼ばれるうえ4桁、ElementTagと呼ばれる下4桁の計8桁の16進数で表される。GroupTag、ElementTagに従って(gggg,eeee)という書かれ方をすることもある。
タグには大きく2種類あり、DICOＭ共通の標準タグ、標準タグで補えない情報がある場合に各団体が発行するプライベートタグ(PrivateTag)がある。

標準タグもだいたいGroupでどんな内容が入っているか決まっていて

GroupTag	内容
0008	検査情報
0010	患者情報
0018	画像収集情報
0020	画像付帯情報(たしか0018が多すぎてこっちに広がったと聞いた気がする)
0028	画像表示情報
7FE0	画素情報.(7FE0,0010)が画像のバイナリデータ

※7FE0に関しては0008(Float)とか0009(Double Float)もあるけど使われてるのを知らない。

PrivateTag

PrivateTagの見分けは簡単でGroupTagが奇数であること。逆に偶数であれば標準タグ。
PrivateTagを発行した場合、必ず発行者を示すPrivateCreatorタグが必要となる。
PrivateCreatorは(gggg,00ee)と決まっており、ElementTagの上位2桁は00と固定である。
また、このPrivateCreatorが保証する範囲は(gggg,ee00-eeFF)までとなる。
具体例を挙げると

(0031,0033)="WATASHIDA"

が保証するのは

(0031,3300)
(0031,3301)
(0031,3302)
…
(0031,33FF)

までということ。PrivateCreatorのElement頭2桁が00なのもこれが理由。

当たり前のことだけど独自のPrivateTagを出して、他所で使ってもらいたいならDICOM C/Sにちゃんと書いておくこと。

VR=Value Representation

そのタグの値が何で表されるか。
例えばSSならSigned Short、ULならUnsigned Long、STならShort Textといった具合に数値なら型が色々、文字列系なら長さや使用できる文字などの制限が様々、日付や時間、一部タグに特化したVRまで定義されているのでわからないうちはPS3.5の6.2の表を印刷して持っておくといい。

VM=Value Multiplicity

そのタグがいくつの値で構成されているか。
例えば患者の向きなどの情報の場合、3軸で表すのでVM=3。
バイナリで見たときにVMを示す領域はないので、
数値のように固定長の場合、VRとLengthから割り出す。SS(2byte)でLengthが6ならVM=6/2=3。
文字列のような可変長の場合は、区切り文字"バックスラッシュ(\)[5CH]"が入るのでそこから割り出す。ImageType(0008,0008)が「ORIGINAL\PRIMARY\HOGEHAGE」の場合、区切り文字が2個なのでVM=3。

SQタグ

ちょっと特殊なタグでこのタグ自体に値はないが子供を持つことができるタグ
例えばこんな風に

Referenced SOP Sequence(0008,1199)[SQ]
>Referenced SOP Class UID(0008,1150)[UI]
>Referemced SOP Instance UID(0008,1155)[UI]

※親子関係を表すのに">"を使う

バイナリ的にはまた複雑でPS3.5の7.5.2を参照した方が早い。
おそらくすごいこんがらがるから実際のデータをバイナリエディタで開きながら見たほうがいい。
ポイントは
* SQもVM複数のことがある
* SQの場合、他のタグの値に当たる部分に、さらにItemがあり、他のタグと同様のセットが現れる
* 長さが分からないときに区切りになるタグが存在する
* (FFFE,E000)、(FFFE,E00D)、(FFFE,E0DD)に注意する

このへんを頭に入れながら一つずつ読み解いていくとそのうち理解できるはず。

Type

SOPごとに必要なタグ、あったらいいななタグなど違ってくるので、それぞれの場合の必要度を示すものがType、なぜかDICOM C/SではTypeで書かない(VNAPとかで書く)。
* Type1：必ず必要、値も必要。=ALWAYS
* Type2：タグは必ず必要、ただし値はなくてもいい。=VNAP(Value Not Always Present)
* Type3：タグも値もなくてもいい。=ANAP(Attribute Not Always Present)
* Type1C：Conditionを満たす場合Type1として振る舞う。

とりあえずここまで。

DICOM Toolkit(dcmtk)　使い方

2021-09-17T18:37:29+09:00

はじめに

DICOM Toolkit(dcmtk)の使い方を毎回調べるのが馬鹿らしいのでまとめる。

日本語で教えてくれる優しいところがないので、とりあえず動かすを第一目標に調べた結果を残す。
基本的なオプションのみまとめる。もっと知りたければ頑張ってマニュアル読む。

DICOM的なワードもそのうちまとめる。

Storage SCP(受信)

storescp.exe -v -aet [AEタイトル] [port]

-v:詳細を出すだけなのでなくてもいい。
-aet:自身(SCP)のAEタイトル。後に続くportも自身(SCP)のもの。

例：AEタイトル=TESTSVR、ポート＝4006でDICOM受信したい場合
storescp.exe -v -aet TESTSVR 4006

実行後は受付待ちに入るので、他の操作がしたいなら別窓開いて作業する。

Storage SCU(送信)

storescu.exe -v -aet [送り元AEタイトル] -aec [送り先AEタイトル] [hostname] [port] [DICOM File]

-v:詳細を出すだけなのでなくてもいい。
-aet:自身(SCU)のAEタイトル。
-aec:相手(SCP)のAEタイトル。後に続くhostname,portも相手(SCP)のもの。
[DICOM File]:転送したいDICOMファイル。相対パス可。ワイルドカード(*)可。

例：自身のAEタイトル=TESTSVR1から
　　相手のAEタイトル=TESTSVR2(ホスト名＝SCPSVR、ポート＝4006)に
　　カレント下のdataフォルダの拡張子.dcmのファイルのみDICOM送信したい場合
storescu.exe -v -aet TESTSVR1 -aec TESTSVR2 SCPSVR 4006 .\data*.dcm

Modality Worklist(MWM) SCP

あらかじめWorklistファイル(.wl)を作っておく必要がある。
毎回データ作るの大変なのでpowersehllで自動生成するスクリプトを書いたが公開するには恥ずかしいレベルなので割愛。

1. データのもとになる.dumpファイルを作る

[dcmtk置いたパス]\share\dcmtk\wlistdb\OFFISにサンプルがあるのでそれを参考に作る
※1ファイル1件

(0008,0050) SH  00000
(0040,0100) SQ
(fffe,e000) -
(0008,0060) CS  MR
(0032,1070) LO  BARIUMSULFAT
(fffe,e00d) -
(fffe,e0dd) -

注意：上記は説明用にだいぶ端折ってるので、必須タグとかは自分で書くこと。

基本は(gggg,eeee) [VR] [Value]の順に一行一タグで書いていく。
SQタグは構造示すタグが挟まるので、上記のようにVRはハイフン、値は無しで書く。

軽く触れておくと
* (fffe,e000) : SQItem開始
* (fffe,e00d) : SQItemデリミタ(SQItemがLength不明の場合)
* (fffe,e0dd) : SQデリミタ(SQ全体がLength不明の場合)
詳細はPS3.5あたりに書いてあるのでそちらを参照のこと。

2.dumpファイルからWorklistファイルを作る

dump2dcm [1で作ったdumpファイルのパス] [出力先のパス]

例：カレント下のdataフォルダのwklist1.dumpを同じフォルダのwklist1.wlにDICOM変換したい場合
dump2dcm.exe .\data\wklist1.dump .\data\wklist1.wl

複数作るだろうからスクリプト書いてぐるぐる回すといい
確か勝手に同名ファイルは作ってくれなかったはず。

3.WorklistファイルをC-FINDを受けるAEタイトル名と同名フォルダに入れる(フォルダ名注意)

SCUからC-FINDかけてくるAEタイトルのフォルダを作って、その中に入れておく必要あり。
次の手順と合わせてよく忘れるので注意。
また、"lockfile"もAEタイトルフォルダの中に作っておく(wlmcspfs流すときに必要)

例：問い合わせを受けるAEタイトル=MWMTEST、カレント下のdataフォルダにWorklistファイル(wklist1.wl)を置く場合
.\data\MWMTEST\wklist1.wl
.\data\MWMTEST\lockfile

4.MWM受付待ち状態にする(パス指定注意)

wlmscpfs.exe -v -csk -dfp [3のAETITLEフォルダの親のパス] [port]

-v ; 詳細表示
-csk : キャラクタセット(文字セット)を維持。指定もできるけど基本的には維持で取っておけばあんまり困らない。
-dfp : データファイルパス。AEタイトルフォルダの一個上を指定。このパスの下にあるAEタイトルを探すことになるらしい。一番はまったところ。注意。

例：カレント下のdataフォルダにAEタイトルフォルダ作ってWorklistファイル(wklist1.wl)を置いた場合
wlmscpfs.exe -v -csk -dfp .\data 4006

実行後は受付待ちに入るので、他の操作がしたいなら別窓開いて作業する。

番外：日本語の取り扱い

Specific Character Set(0008,0005)に"\ISO 2022 IR87"セットして、
バイナリエディタ使って、日本語の前後にエスケープ(iB 24 42 日本語 1B 28 42)入れて、
Lengthも合わせてみたけどうまくいかなかった。
一時調査中断中。

一方でUTF-8でならうまくいったので、こだわりがなければこっちで。
1.Specific Character Set(0008,0005)に"ISO IR192"セット
2.dumpに日本語を入力してUTF-8で保存
3.メモ帳編集の場合BOMが入ったので先頭3バイト削除
4.dump2dcmでwlファイル作る

Query/Retreive(Q/R) SCP

1.DICOMファイルのIndex作成

Q/RさせるDICOMファイル群のIndexファイルを作る(これを使ってQueryを返すらしい。)

dcmqridx.exe -v [index出力先フォルダ] [対象のDICOMファイル]

例：カレント下のdataフォルダにDICOMファイルがあり、同じフォルダにIndexファイルを吐き出す場合
dcmqridx.exe -v .\data .\data*.dcm

2.設定ファイルを作る

[dcmtk置いたパス]\etc\dcmtk\dcmqrscp.cfgにサンプルがあるのでコピーして使う

2-1.Q/R SCU(問い合わせ元)の情報を設定する

Host TableのBEGINからENDの間に
[設定名] = ([AEタイトル], [HostName], [Port])
の形で書く。

例：AEタイトル＝TESTSVR1、HostName＝SCUTEST、Port＝4006をqrtestの名前で設定する場合
HostTable BEGIN
qrtest = (TESTSVR1, SCUTEST, 4006)
HostTable END

なお、複数の設定を一個の設定にまとめたりもできるとのこと
[設定名1] = ([AEタイトル], [HostName], [Port])
[設定名2] = ([AEタイトル], [HostName], [Port])
[設定名ALL] = [設定名1], [設定名2]

例：AEタイトル＝TESTSVR1、HostName＝SCUTEST1、Port＝4006をqrtest1、
　　AEタイトル＝TESTSVR2、HostName＝SCUTEST2、Port＝4006をqrtest2、
　　上記二つをqrtestallまとめる場合
HostTable BEGIN
qrtest1 = (TESTSVR1, SCUTEST1, 4006)
qrtest2 = (TESTSVR2, SCUTEST2, 4006)
qrtestall = qrtest1, qrtest2
HostTable END

2-2.Q/R SCP(問い合わせ先)の情報を設定する

AE TableのBEGINからENDの間に
[AEタイトル] [Q/RさせるDICOＭファイル置き場] [Read/Write] [(最大検査数, 最大検査Byte)] [対応するHostTable設定名]
の形で書く。

DICOMファイル置き場はここで相対書くとどこからになるか不明。試したことはない。
やってみたくなったら試して結果を追記する。

Read/WriteはQRで書いてどうするんだろうと思うけどわからないときはRW
最大検査数、バイトに関してはある程度で絞っておかないと用意した検査数によっては泣きたくなるので適宜。

例：AEタイトル＝QRSCPAE、ファイル置き場＝H:DICOM¥QRSCP¥QRTEST、最大検査を200件、1024MBとし、qrtest1に設定した相手のみ有効とする場合
AETable BEGIN
QRSCPAE H:DICOM¥QRSCP¥QRTEST RW (200,1024mb) qrtest1
AETable END

3.Query待ち状態にする

dcmqrscp -v -c [設定ファイルのパス] [Port]
* -v : 詳細表示
* -c : 設定ファイルのパス指定

例：カレント下のetcに2の設定ファイルがあり、Port=4006で受け付ける場合
dcmqrscp -v -c .\etc\dcmqrscp.cfg 4006

実行後は受付待ちに入るので、他の操作がしたいなら別窓開いて作業する。

Modality Performed Procedure Step(MPPS)

ppsscpfsなるものがあるらしいが、見当たらない。
誰か教えてほしい。

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これだけは知っておきたいDICOM

DICOM Toolkit(dcmtk) 使い方

DICOM Toolkit(dcmtk)　使い方