In der digitalen Pathologie gibt es ein paar geflügelte Wörter, die jede Person schon mal gehört hat, aber kaum jemand im Detail kennt. Ein prominenter Vertreter dieser Riege ist "DICOM" oder das "DICOM-Format". Was ist DICOM und warum ist es für die Digitale Pathologie so relevant?
Was ist eigentlich dieses DICOM?
DICOM ist ein Standard für die Speicherung und den Austausch von Informationen von medizinischen Bilddaten. Das Akronym DICOM steht für Digital Imaging and Communications in Medicine. Der Standard wurde vom Branchenverband der US-Elektronikindustrie NEMA und der Radiologischen Gesellschaft Nordamerikas RSNA entwickelt.
Ziel des Standards ist es, die Kommunikation zwischen medizinischen bildgebenden oder bildverarbeitenden Geräten zu vereinfachen, indem eine gemeinsame "Sprache" entwickelt wird.
DICOM-Format
Ein standardisiertes Dateiformat ist eine Beschreibung dessen, was als korrekte Bytefolge gilt. Im DICOM-Format werden Inhalte und Metadaten eines medizinischen Bilds beschrieben. Eine DICOM-Datei enthält dabei sogenannte DICOM-Elemente. Ein DICOM Element sieht schematisch wie folgt aus:
Tag | Value Representation | Value Length | Value FieldEin Beispiel:
(0010,0010) PN 14 Mustermann^MaxDer Tag "(0010,0010)" ist im DICOM-Standard als Patientenname festgelegt. Die Value Representation ist der Datentyp. PN steht für den im Standard definierten Datentyp "Person Name". Weitere zulässige Datentypen wären beispielsweise gängige Zahlen- oder Datumsformate. Die Value Length von 14 bedeutet, dass der folgende Wert 14 Byte lang sein wird. Das Value Field enthält nun den tatsächlichen Wert, nämlich "Mustermann^Max", was genau den zuvor angegebenen 14 Bytes entspricht. Durch dieses DICOM-Element wird also der Name des Patienten spezifiziert, von dem die Datei handelt.
Der wichtigste Inhalt einer DICOM ist immer das medizinische Bild. Etliche DICOM-Elemente werden genutzt, um Zusatzinformationen zum Bild zu spezifizieren. Wie folgt wird beispielsweise die Bildbreite beschrieben:
(0028,0011) US 2 512
Tag: (0028,0011) # steht für die Bildbreite
Value Representation: US # steht für Zahlenformat "Unsigned Short"
Value Length: 2 # 2 byte Länge des folgenden Value Field
Value Field: 512 # die Bildbreite von 512 PixelEs gibt mehrere tausend standardisierte DICOM-Tags, mit denen neben Patientendaten und Bilddaten auch Geräteinformationen oder klinische Studieninformationen spezifiziert werden können. Das Bild selbst wird ebenso in einem DICOM-Element gespeichert.
DICOM-Objekte
Für die meisten DICOM-Anwendungsfälle ist nur eine kleine Teilmenge an Elementen relevant. In der "Information Object Definition" (IOD) werden daher inhaltlich zusammengehörige DICOM-Elementen zu einem konkreten medizinischen Objekt zusammengefasst.
Für den Pathologie-Use-Case wurde der DICOM Standard 2018 um das "Visible Light Whole Slide Microscopy Image IOD" erweitert. In dieser IOD wurde festgelegt, in welcher Struktur die Bilder der Objektträger (Wholes Slide Images) abgespeichert werden müssen.
DICOM-Netzwerkprotokoll
Weiters spezifiziert der DICOM Standard ein Netzwerkprotokoll. Ein Netzwerkprotokoll ist eine Beschreibung dessen, wie Informationen korrekt zwischen Teilnehmern eines Systems fließen können. Während das DICOM-Format also die Struktur von korrekten Dateien definiert, wird durch das DICOM-Netzwerkprotokoll die Art des Zugriffs auf DICOM-Dateien festgelegt.
Warum ist DICOM relevant für die digitale Pathologie?
Im Flow der digitalen Pathologie werden Slide Scanner, Slide Viewer Software und manchmal auch eine separate Image Management Software benötigt. Die Slide Scanner stehen am Anfang des digitalen Prozesses und erzeugen das Bild der Objektträger. Es wird daher vom Hersteller des jeweiligen Slide Scanners entschieden, in welchem Format die digitalen Bilder vorliegen. Bekannte Beispiele abseits des DICOM-Formats sind die proprietären Formate SVS (Leica) oder NDPI (Hamamatsu).
Die Image Management oder Slide Viewer Software ist in der Folge an der Reihe, die Bilder zu verarbeiten. Da die Software-Hersteller zumeist nicht standardmäßig alle Formate unterstützen, kommt hier der DICOM-Standard ins Spiel.
Gesundheitseinrichtungen können beim Einkauf von Systemen davon ausgehen, dass Hardware- und Softwarekomponenten, die DICOM-konform sind, prinzipiell miteinander kommunizieren können. Im Detail muss trotz des Standards immer noch getestet werden, ob die Komponenten wirklich miteinander harmonieren.
Der DICOM-Standard erleichtert somit die Auswahl von Komponenten für die Käufer von Scannern und Software in der Pathologie. Des Weiteren wird durch den Standard auch den Software-Herstellern geholfen, da sie nicht für jeden Scanner eine Integration eines proprietären Formats vornehmen müssen.
Also kein Kauf mehr ohne DICOM-Readiness?
Durch die KI-Revolution in der Softwareentwicklung wurde es für Softwarehersteller generell einfacher Standards zu implementieren. Für einige DICOM-Use-Cases gibt es auch bereits öffentliche Softwarebibliotheken wie highdicom , die verwendet werden können. Mehrere tausend Seiten Standarddefinition durchzuwälzen, um sie in Code zu gießen, ist nicht mehr notwendig.
DICOM zu verarbeiten ist für Softwarehersteller noch immer keine triviale Aufgabe, aber in den letzten Jahren zu einer geringeren Hürde geworden. DICOM-Ready Komponenten sind im digitalen Pathologie-Workflow also weiterhin ein strategischer Vorteil. Durch den enormen Fortschritt in der Softwareentwicklung ist aber auch das Implementieren von Schnittstellen für proprietäre Dateiformate weniger aufwändig geworden.
DICOM-Readiness ist daher definitiv eine relevante Metrik, muss aber kein Ausschlusskriterium darstellen.