DICOM - Infos zum DICOM Format, DICOM Viewer und Server

Phillip Hauschild

17. August 2021

Die medizinische Bildgebung hat innerhalb der letzten Jahrzehnte enorme Entwicklungen durchgemacht. Heute gibt es verschiedene Verfahren für spezifische Untersuchungen, wodurch es eine Vielzahl von medizinischen Bildern gibt. Das DICOM-Format vereint die unterschiedlichen Resultate der einzelnen Bildgebungsmethoden unter dem Dach eines einheitlichen Dateiformats. Hier erfahren Sie alles, was Sie zu dem Dateiformat DICOM, den Funktionen und Anwendungsbeispielen wissen müssen.

Der DICOM Standard im Überblick

Bei DICOM handelt es sich um ein internationales und herstellerunabhängiges Dateiformat und Kommunikationsprotokoll zum Anzeigen, Speichern und Teilen von Bilder aus einem medizinischen Bildgebungsverfahren. DICOM steht dabei für Digital Imaging and Communications in Medicine (deutsch: Digitale Bildgebung und Kommunikation in der Medizin) und sollte eher als ein komplexes System verstanden werden, statt als einfaches Dateiformat. Bei der Erstellung von Bildern im DICOM-Format werden festgelegte Protokolle befolgt, um eine reibungslose und fachübergreifende Kompatibilität zu gewährleisten.

Die Datei besteht aus zwei Teilen. Im sogenannten Header werden drei unterschiedliche Datensätze zu der Bildaufnahme festgehalten. Dazu gehören zum einen die Daten über den Patienten (Name, Alter, Gewicht, etc.) und zum anderen Informationen zum Bild selbst, wie z. B. Daten zur Auflösung, sowie Angaben der Aufnahmemodalitäten, wie z. B. Parameter des Gerätes bei der Erfassung oder die Zugabe von Kontrastmittel. Bei diesen Daten spricht man auch von Attributen. Je nach Aufnahme und deren Umständen werden bestimmte Angaben als Pflichtangabe gekennzeichnet, während andere Attribute optional sind.

Wird eine DICOM-Datei in ein anderes Format konvertiert, können die Informationen aus dem Header verloren gehen. Eine gezielte Löschung der Headerdaten Zwecks Anonymisierung lässt sich allerdings nur mit Hilfe einer DICOM-Software erzielen. Die zweite Ebene bilden die Bilddaten, also das Bild selbst.

Ursprünglich sollte der DICOM Standard ab 2020 auch verpflichtend für Röntgenaufnahmen in Zahnarztpraxen eingeführt werden. Diese Entscheidung wurde allerdings kurz vor Beginn der Pflicht im Dezember 2019 gekippt, da besonders die Aufrüstung der alten Geräte mit einem unvertretbaren Aufwand und sehr hohen Kosten verbunden wäre. Lediglich für die digitale Volumentomographie gilt eine Pflicht zur Ausgabe der Bilder im DICOM-Format.

Einsatz des DICOM Formats in der Medizin

Grundsätzlich dient das DICOM Format zur Standardisierung von Bildformaten der unterschiedlichen bildgebenden Verfahren in der Medizin. So können Bilder von digitalen Röntgengeräten, Ultraschallgeräten oder MRT-Geräten einheitlich gespeichert und verarbeitet werden. Dadurch werden einige weitere Anwendungen von DICOM im medizinischen Umfeld ermöglicht:

1. Netzwerk-Bildverwaltung
2. Netzwerk-Bildinterpretationsverwaltung
3. Netzwerk-Druckverwaltung
4. Bildgebungsverfahren-Verwaltung
5. Offline-Speichermedienverwaltung

Bei den Netzwerkfunktionen des DICOM Standards werden Daten zwischen DICOM-fähigen Geräten ausgetauscht. Vor dem Datenaustausch wird festgelegt, welches der Geräte Client und welches Server ist, welche DICOM-Dienste genutzt werden (Bildübertragung, Drucken, Archivierung, Modality Worklist) und welche Daten übertragen werden sollen. Sind die Geräte kompatibel, einigen sich diese und beginnen mit dem Datenaustausch. Alternativ kommt keine Verbindung zustande.

Laut der eigenen Vorgaben direkt von DICOM benötigen DICOM-kompatible Geräte und Software eine sogenannte Konformitätserklärung (im Englischen auch Conformance Statement), in der aufgelistet ist, über welche DICOM Funktionen dieses/diese verfügt. Darüber hinaus müssen Erweiterungen, Besonderheiten und Kommunikationsart mit anderen Geräten darin festgehalten sein. So können Experten feststellen, ob zwei DICOM-Geräte miteinander kommunizieren können.

Info: Medizinische Bilddateien lassen Sie auch in einer Praxissoftware in der elektronischen Patientenakte hinterlegen. Achten Sie bei der Wahl Ihrer Praxissoftware daher immer auf die DICOM-Kompatibilität. In unserem Top 10 Praxissoftware Vergleich können Sie sich einen Überblick verschaffen, welche der wichtigsten Hersteller über eine DICOM-Schnittstelle verfügen. Zahnärzte wählen besser unseren Zahnarztsoftware Vergleich.

DCMTK - Das DICOM Toolkit

Die Grundlage für den großen Funktionsumfang des DICOM Standards bietet das DICOM Toolkit, das in der Praxis mit DCMTK abgekürzt wird. Hinter dem Toolkit verbirgt sich die Sammlung von Anwendungen und Datenbanken. Diese ermöglichen zum einen die weitreichende Implementierung des DICOM Formats und bieten andererseits Anwendungen für die Bearbeitung, Untersuchung, Konvertierung und ähnlichem von Bildern im  DICOM-Format. Heute hat sich das DCMTK über den DICOM Standard hinaus zu einem wichtigen Grundbaustein für klinische Forschungsprojekte, neue Werkzeuge und Produkttests entwickelt. Einer der Gründe des Erfolgs könnte die Kompatibilität des DCMTK mit den bekannten und gängigen Betriebssystemen, wie Windows, Mac OS, Linux und weiteren Unix-Betriebssystemen sein. Über die Jahre wurde das Toolkit immer wieder Updates unterzogen, sodass Sicherheitsmängel und Systemfehler verbessert werden konnten oder zumindest offiziell anerkannt wurden.

Datenträger für DICOM einrichten

Um einen Datenträger für die DICOM Bilder aufzusetzen, muss sichergestellt werden, dass der DICOM Datenträger austauschbar ist. Um dies zu gewährleisten, werden Anwendungsprofile hinterlegt, die Aufschluss darüber geben, welche Bilder (Röntgenbilder, Ultraschallbilder, etc.) auf dem Datenträger gespeichert werden können, welche Kompressionen und Zahlenformate zugelassen sind (unkomprimiert vs. JPEG-komprimiert) und welcher Datenträger verwendet werden soll (DVD mit Double-Layer, HDD, etc.). Zusätzlich wird auf dem Medium ein DICOM-Directory erstellt, das als Verzeichnis für die auf dem Datenträger gespeicherten Bilder dient und die wichtigsten Daten zu diesen gespeichert hat. So lässt sich der Datenträger über das Directory schnell durchsuchen, ohne den gesamten Inhalt vorher einlesen zu müssen.

Nachteile von DICOM

Um DICOM zu einem möglichst effizienten Grad in der Praxis zu verwenden, muss der DICOM Standard in seiner Gesamtheit verstanden werden, umso Schwierigkeiten vermeiden zu können. Wie auch andere Formate, bietet DICOM neben etlichen Vorteilen auch einige Nachteile mit sich, die nicht zu vernachlässigen sind. 

Zum einen gibt es in der Praxis immer wieder Probleme mit den oben angesprochenen Attributen. Obwohl laut DICOM Format entsprechend des Bildursprungs entsprechende Attribute als verpflichtende Angaben markiert werden, kommt es häufig zu unvollständigen Datensätzen oder Fehlinformationen, da Felder fehlen oder falsch ausgefüllt werden. Dies führt dazu, dass wichtige Informationen verloren gehen und der Nutzen der entsprechenden DICOM-Datei deutlich geschmälert wird.

Ebenso sind die von DICOM geforderten Konformitätsprotokolle häufig auf das nötige Minimum reduziert oder unvollständig. In der Praxis können diese also von vielen relevanten Entscheidungsträgern nicht ausreichend beurteilt werden, sodass eine Bewertung der DICOM-Kompatibilität zweier Geräte für einen regulären Arzt nicht realisierbar ist. 

Die besten DICOM-Viewer und Tipps zur Wahl der richtigen DICOM-Software

Da es sich bei DICOM um ein besonderes Format handelt, lassen sich die DICOM-Bilder nicht ohne weiteres öffnen und nutzen, denn die üblichen Bild-Viewer-Programme sind nicht kompatibel. Zum öffnen und anzeigen der Dateien wird daher ein spezieller DICOM-Viewer benötigt, der speziell auf das Format zugeschnitten ist. Heute gibt es eine Vielzahl an DICOM-Viewern auf dem Markt, die einen unterschiedlichen Funktionsumfang beinhalten und sich im Kostenmodell und den Installationsanforderungen unterscheiden. Bei der Wahl des richtigen DICOM-Viewers sollten Sie sich die folgenden Fragen stellen.

Wofür benötigen Sie den Viewer?

Während den meisten Medizinstudenten ein einfaches Programm zur reinen Anzeige von DICOM-Bildern reicht, benötigen Fachärzte deutlich ausgereiftere High-Speed Software, die ein breites Funktionsspektrum für den jeweiligen Fachbereich abdeckt und im besten Fall auf Bilder der zu untersuchenden Regionen spezialisiert ist. 

Mit welchem Betriebssystem muss die DICOM-Software kompatibel sein?

Nicht alle DICOM-Viewer lassen sich auf jedem Betriebssystem nutzen. Stellen Sie sich also die Frage, mit welchem Betriebssystem Sie in Ihrer Praxis arbeiten (Windows, iOS, Android, Linux, etc.) und suchen Sie einen kompatiblen Viewer aus. Sollten mehrere Betriebssysteme in der Praxis genutzt werden, evaluieren Sie, auf welchem der DICOM-Viewer regelmäßig zum Einsatz kommt und optimieren Sie bei der Entscheidung auf dieses Betriebssystem. Suchen Sie alternativ nach einem Browser-basierten Viewer, der Betriebssystemunabhängig arbeiten kann.

Welchen Funktionsumfang benötigen Sie?

Ihr DICOM-Viewer sollte über all benötigten Funktionen verfügen, die Sie für Ihre Praxis brauchen. Während die gängigen Aufnahmen von Ultraschall, Röntgen und MRT-Geräten in fast jedem Programm angezeigt werden können, sind Volumenaufnahmen oder Bildfusionen bzw- Bildtransformationen (bspw. PET to CT) keine Standardfunktion.

Welche PACS Integration benötigen Sie?

Die DICOM-Software muss in Ihren PACS-Server integriert werden. Während bei einem lokalen Server das DICOM-Programm direkt installiert werden muss, ist bei Cloud-Servern eine indirekte Integration möglich.

DICOM-Server - Orthanc als dedizierte mini PACS Lösung

Um DICOM-Bilder zu speichern wird in der der Regel ein PACS (Picture Archiving and Communication System) vorausgesetzt. Grob gesagt handelt es sich dabei um ein Server-Netzwerk, welches auf die Verarbeitung, Speicherung und Archivierung von medizinischen Bilddaten spezialisiert ist. Mit Orthanc lässt sich aus jedem modernen Computer ein DICOM Store machen, also eine “lite” oder mini Version eines PACS. Besonders in kleinen Arbeitsfeldern und in der Forschung kann so schnell und einfach ein intuitives PACS für die DICOM-Nutzung eingerichtet werden.

Dabei steht vor allem eine vereinfachte Installation und System und Programmiersprachen übergreifende Kompatibilität im Vordergrund. Orthanc vereinfacht dabei durch die simple Struktur und die DCMTK-Basis (DICOM Toolkit) das DICOM-Skripting und das DICOM-Datenmanagement für die Forschung und klinische Routineabläufe. Mit diversen Schnittstellen für weitere Funktionen, bietet Orthanc Anbindung an DICOM Viewer, MySQL-Back-End, DICOMweb und mehr.