Artikel
DICOM Structured Reporting in der Pathologie
Suche in Medline nach
Autoren
Veröffentlicht: | 10. September 2008 |
---|
Gliederung
Text
Einleitung und Fragestellung
Im Rahmen eines Forschungsprojekts der Institute für Medizinische Informatik und Pathologie an der Universität zu Lübeck sollen Zellstrukturen in lichtmikroskopischen Aufnahmen automatisch erkannt, klassifiziert und quantifiziert werden [Ref. 1]. Die Ergebnisse der automatischen Bildanalyse sollen in einem strukturierten Dokument abgelegt werden, um eine automatisierte Bildinterpretation (CAD: Computer-aided Diagnosis) sowie die Befunderstellung durch Pathologen zu unterstützten.
Obwohl sich die digitale Pathologie mit dem in Entwicklung befindlichen DICOM Standard für Whole-slide Images (Virtual slides) [Ref. 2] in der Praxis noch nicht durchgesetzt hat, steht mit DICOM Structured Reporting (DICOM-SR) ein geeigneter Dokumentenstandard zur Verfügung, mit dem pathologische Befunde maschinell repräsentiert, ausgetauscht und weiterverarbeitet werden können.
Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde ein generischer Editor GENRE (GENeric Report Editor based on DICOM-SR) implementiert.
Material und Methoden
Standards
DICOM-SR stellt ein generisches Framework für verschiedenste medizinische Anwendungen bereit [Ref. 3]. Zahlreiche Freiheitsgrade erschweren sowohl die Erstellung als auch die maschinelle Auswertung von DICOM-SR-Dokumenten [Ref. 4] (Part 3 „Information Object Definitions“, 08_03pu.pdf). Um diesem Problem zu begegnen, werden für verschiedene (Teil-)Anwendungsbereiche konkretisierte Templates und vordefinierte Wertebereiche von Codes in sog. Context Groups bereitgestellt [Ref. 4] (Part 16 „Content Mapping Resource“, 08_16pu.pdf). Diese Informationen liegen nur freitextlich vor und sind daher maschinell schwierig auswertbar. Für weite Bereiche der Pathologie existieren zudem keine geeigneten Templates und Context Groups.
Implementierung
Für die Entwicklung von Programmen mit DICOM-Unterstützung gibt es kommerzielle und freie Programmbibliotheken, die teilweise auch DICOM-SR beherrschen, vgl. [Ref. 5]. Da im Projektumfeld Java verwendet wird, bot sich die Verwendung des „PixelMed Java DICOM Toolkit“ an (http://www.pixelmed.com), das dem Programmierer den Umgang mit dem recht komplizierten DICOM-Binärformat abnimmt. Die Beschränkung auf reines Java auch für die Benutzeroberfläche (SWING) garantiert die Plattformunabhängigkeit der GENRE-Software.
Ergebnisse
Unter Verwendung des PixelMed-Toolkits wird DICOM-SR im GENRE-System möglichst vollständig unterstützt. Standardkonforme strukturierte Eingabedialoge werden generisch realisiert, siehe Abbildung 1 [Abb. 1]. Bei Eingabe ist der jeweilige Kontext sichtbar, d.h. relevante Inhaltskomponenten mit ihren kodierten Namen, Werttypen (z.B. Container, Text, Date, Image) und Beziehungstypen, z.B. Contains, Has Obs Context. Zur Verbesserung der Akzeptanz durch Ärzte ist die Benutzeroberfläche anpassbar, etwa mittels landes- und fachsprachlicher Bezeichnungen und Ausblendung nicht benötigter Elemente. Für komplizierte Inhaltstypen stehen Eingabehilfen zur Verfügung. Der Editor ist für alle medizinischen Fachdisziplinen einsetzbar und soll der Öffentlichkeit zukünftig als Open-Source-Software bereitgestellt werden.
In DICOM-SR-Dokumenten verwendete Begriffe sollten vorzugsweise aus den o.g. Context Groups stammen. Die Context Groups wurden in eine maschinell verarbeitbare Form gebracht und in den generischen DICOM-SR-Editor eingebunden.
Mithilfe von Templates kann der Editor anwendungsspezifisch angepasst werden. Die Einschränkung der Freiheitsgrade bei der Erstellung eines DICOM-SR-Dokumentes durch Templates führt zu einer deutlichen Zeitersparnis bei der Eingabe. Es wurde versucht, möglichst viele Templates aus dem Standard automatisiert in eine maschinell verarbeitbare Form als XML-Schema zu überführen [Ref. 6]. Die in [Ref. 7] beschriebenen Grenzen dieses Ansatzes wurden überprüft. Auch die maschinell verarbeitbaren Listen der Context Groups und Templates sollen der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden.
Schließlich wurde in Zusammenarbeit mit Ärzten ein für den Einsatz in der pathologischen Befundschreibung geeignetes Template auf Basis von bereits im DICOM-Standard existierenden Templates entworfen. Bestehende Context Groups wurden um pathologische Codes ergänzt bzw. spezifische neue Context Groups für pathologische Zwecke geschaffen.
Um die strukturierte Eingabe weiter zu beschleunigen, wurde die Verwendung von Textbausteinen untersucht. Für zwei typische medizinische Anwendungsfälle wurden von Pathologen Textbausteine, die typischerweise jeweils mehrere DICOM-SR-Inhaltselemente umfassen, erstellt. Diese können gemeinsam mit entsprechenden Templates als XML-Schema-Datei abgelegt werden und stehen dann im Befund-Editor zur Verfügung. Da die Erstellung der Textbausteine außerhalb des Routinebetriebs abläuft, können die darin enthaltenen Informationen sehr gründlich verschlüsselt werden, was zusätzlich die Wiederauffindbarkeit von Befunden vereinfacht und die Wiederverwertbarkeit der im Befundbericht enthaltenen Daten erhöht.
Diskussion und Ausblick
DICOM-SR dient primär zum Austausch von bildbezogenen Dokumenten zwischen DICOM-konformen Systemen unter Ausnutzung einer vorhandenen DICOM-Infrastruktur (z.B. PACS) und darin bereits implementierter DICOM Objekte und Dienste, z.B. Presentation States, Worklists oder elektronischen Signaturen. Wie bereits in der Einleitung erwähnt wurde, ist mit Einzug der digitalen Pathologie die Verwendung von DICOM auch in der Pathologie mittelfristig absehbar.
Für die vor allem einrichtungsübergreifende Kommunikation mit nicht-DICOM-konformen Systemen werden andere Standards wie HL7-CDA ihre Bedeutung haben. Verfügbare XML-Schemata ermöglichen die Befundgenerierung sowie Validierung von CDA-Dokumenten mit Standardwerkzeugen [Ref. 8]. Grundsätzlich ist es möglich, das DICOM-Binärformat in ein HL7-CDA Dokument zu transformieren. Hierzu kann auf erste Vorarbeiten der DICOM Arbeitsgruppe 20 mit der HL7 Special Interest Group „Imaging Integration“ zurückgegriffen werden, siehe http://www.hl7.org/Special/committees/imagemgt/.
Literatur
- 1.
- Pöppl S, Ingenerf J, Hatje H. DICOM-SR-based Representation and Interpretation of Histopathological Findings Obtained Automatically from Microscope Image Processing. In: Fischer B, Nawrath R (Hrsg.). Projektantrag CICAD - Center for Imaging and Computer Aided Diagnosis. Universität zu Lübeck, FH Westküste; 2007:71-2.
- 2.
- Eichhorn O. Proposal for Storing Whole-slide Images for Pathology using DICOM. DICOM WG 26, 2007. http://medical.nema.org/Dicom/minutes/WG-06/2007/2007-01-22/Storing_Whole-Slide_Images_for_Pathology.doc
- 3.
- Hussein R, Engelmann U, Schroeter A, Meinzer HP. DICOM structured reporting: Part 1. Overview and characteristics. Radiographics 2004; 24(3):891-6.
- 4.
- NEMA (National Electrical Manufacturers Association). Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM). Rosslyn (Virginia, USA), siehe ftp://medical.nema.org/medical/dicom/2008/; 2008.
- 5.
- Riesmeier J. Ein generisches Verfahren zur adaptiven Visualisierung von strukturierten medizinischen Befundberichten (Dissertation). Oldenburg: Universitätsverlag Aschenbeck & Isensee (ISBN 3-89995-295-2); 2006.
- 6.
- Zhao L, Lee KP, Hu J. Generating XML schemas for DICOM structured reporting templates. J Am Med Inform Assoc 2005; 12(1):72-83.
- 7.
- Lee KP. Expressing DICOM SR constraints in XML. In: Lemke HU, et al. (Hrsg.). Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS 2002). Proceedings of the 16th International Congress and Exhibition; Berlin: Springer; 2002:491-6.
- 8.
- Klein A, Prokosch HU, Muller M, Ganslandt T. Experiences with an interoperable data acquisition platform for multi-centric research networks based on HL7 CDA. Methods Inf Med 2007;46(5):580-5.