Généralités sur le standard DICOM

1. Naissance du standard

Les progrès réalisés en informatique, en électronique et dans les techniques de reconstructions permettent dans les années 1970 l'apparition du scanner (ou tomodensitomètre) et de l'IRM (Imagerie par Résonance Magnétique). Différents constructeurs commencent alors à travailler sur leurs propres appareils d'acquisition d'images, et à les proposer aux professionnels de santé.

Les évolutions successives des systèmes d’acquisition d’images, des systèmes d’archivage et d’information dans les années 1980 font naître un besoin de connectivité et d'inter-opérabilité des équipements médicaux. En effet, chaque constructeur avait jusqu'à lors son propre format pour les données d'imageries médicales, et l'échange avec d'autres constructeurs s’avérait problématique. De plus, le besoin de lier une image à son contexte (pour qui, par qui, pourquoi, comment, etc.), pour éviter des erreurs et assurer un certain degré de traçabilité, s'est vite fait ressentir.

Il fallait mettre de l'ordre dans tout cela pour le bien de tous.

Des travaux menés conjointement par l'ACR (American College of Radiology) et la NEMA (National Electric Manufacturers Association) aboutissent en 1985 à une première version du standard appelée alors ACR/NEMA V1.0. Trois ans plus tard, une seconde version voit le jour : ACR/NEMA V2.0. Enfin, en 1993, une troisième version du standard est publiée et renommée DICOM.

Depuis cette date, le standard DICOM est en constante évolution au travers de suppléments et de CP (Correction Proposals) qui une fois validés, sont intégrés au standard.

Le standard est un « pavé » de 19 tomes autonomes (de 1 à 21, les parties 9 et 13 ayant été retirées) : https://www.dicomstandard.org

2. Qu'apporte DICOM ?

Il est difficile aujourd'hui d'imaginer le paysage de l'imagerie médicale sans DICOM. En effet, il propose tous les outils nécessaires pour échanger de l'imagerie médicale. Il permet une représentation précise de l'imagerie à des fins de diagnostics et couvre tous les aspects de la médecine d'aujourd'hui en fournissant:

• des formats de fichiers : classique, XML et JSON
• des protocoles de communications en TCP : protocole historique ou HTTP (SOAP ou REST)
• une excellente qualité d'image : DICOM supporte jusqu’à 65 536 niveaux de gris pour une image monochrome alors que JPEG ou Bitmap sont souvent limités à 256, ce qui n’est pas assez pour une interprétation diagnostique.
• une pléiade de paramètres liés à l’image : Position 3D du patient, taille et orientation, épaisseur de coupe, dose de radiation et exposition, filtres sur le traitement de l’image, etc.
• Une identification unique des images produites : 
• Un service de radiologie produit plusieurs milliers d'images chaque jour ; il n'est donc pas possible de classer ces images dans un format courant de type JPEG ou GIF car il y aurait un risque de pertes des données démographiques de l'image, (nom du patient, type d'examen, hôpital, date d'examen, type d'acquisition, etc...).
• Le format DICOM permet de rendre unique chaque image produite et de lui associer des informations spécifiques. Ainsi chaque image est autonome, si elle est perdue, reproduite ou renommée, il est toujours possible d'identifier formellement son origine, le patient, la date, la série d'où elle provient, les paramètres d'acquisition, etc.
• Le format utilise un vocabulaire contrôlé : Les fichiers et les messages DICOM utilisent plus de 2000 attributs standardisés pour stocker différentes données médicales, allant du nom du patient, à la profondeur de couleur d’une image en passant par le diagnostic du patient. Il est important que d'une machine à l'autre le vocabulaire soit identique. Ainsi, on identifie les données de façon universelle quelle que soit la machine.
• La norme peut être facilement révisée et modifiée grâce à la multiplicité des documents de référence.
• Actuellement (2018) la norme DICOM se compose de 19 parties auxquelles s'ajoutent des suppléments.

3. Fausses idées reçues

• Il n’existe pas de DICOM 4.0 ; c’est la version 3.0 que l'on utilise depuis 1993.
• Il n’existe pas d’équipement full DICOM ; Le standard étant en constante évolution, il est très difficile, voire impossible de tout implémenter. De plus, prendre en compte l'intégralité du standard n'aurait pas de sens. En effet, un constructeur qui ne produit que des IRM par exemple, n'a pas besoin de gérer ce qui concerne les scanners, ou encore les échographes. Chacun implémente donc les parties du standard dont il a besoin.
• Il n’existe pas d’organisme de certification DICOM ; Il n'existe pas non plus de tests de contrôle (mais l’initiative IHE, au travers du Connectathon, permet d’apporter des vérifications).
• Le standard n'est pas fait que pour les humains ; DICOM est parfaitement adapté pour les animaux. Il est d'ailleurs utilisé dans le milieu dans l'imagerie vétérinaire.  
• Le standard ne décrit pas l’exploitation des données ; Il ne décrit pas :
• s'il faut mettre le nom du patient en haut à droite de l’image sur un écran, les icônes à utiliser, etc. ; Bref, il n'apporte pas grand chose sur l'organisation de l'interface pour les différentes fonctionnalités utiles à l'imagerie (ce point est par contre abordé par le profil IHE BIR) ;
• les stratégies de compression et d’archivage à utiliser suivant les images, les organes, l’ancienneté des examens ;
• comment un serveur doit stocker les fichiers sur ses disques et comment organiser sa base de données ;
• si une console doit faire un storage commitment après un store et/ou avant de supprimer des images (là aussi, IHE permet de préciser ce point via le profil SWF).

Introduction à DICOM

Digital Imaging and COmmunication in Medecine (DICOM) est un standard d'intégration utilisé dans le milieu de l'imagerie médicale. Ce standard se veut le plus universel possible et résulte de nombreuses années d'effort de différents acteurs du domaine de l'imagerie médicale (constructeurs, éditeurs, institutions, etc.).

Il définit principalement des méthodes pour échanger et partager des données d'imageries au sens large du terme.  Par "sens large", je veux dire que l'échange de données d'imagerie inclut aussi bien leur  transport que leurs représentations.
Arrêtons-nous sur cette dernière phrase : qu'est-ce que la représentation vient faire dans un échange d'imagerie? 

Imaginons par exemple 2 médecins. Ces 2 professionnels de santé se sont procurés le même examen d'imagerie, mais ils n'arrivent pas à se mettre d'accord sur un diagnostic car le rendu à l'écran n'est pas le même. Cette différence peut-être due à plusieurs facteurs, comme par exemple les caractéristiques de l'écran ou encore l'algorithme de fenêtrage qui n'est pas le même sur les deux stations.

En effet, il suffit de se rendre dans un magasin de vente de téléviseurs, et de regarder le mur d'écrans. On se rend compte que même si un film identique est diffusé sur chacun des écrans, l'image apparaît parfois plus lumineuse, avec des couleurs plus ou moins intenses. Les caractéristiques des écrans jouent donc un rôle important dans le rendu d'une image.

Les deux professionnels se retrouvent donc bien embêtés car ne voyant pas la même chose, il n'arrivent pas à se mettre d'accord sur un diagnostic. C'est pourquoi échanger de l'imagerie médicale ne se limite pas à se débrouiller pour fournir à tous les interlocuteurs le même fichier ou la même image. Cela inclut également d'appliquer les mêmes traitements (utiliser les mêmes algorithmes par exemple) ou encore de calibrer les écrans et ce, pour obtenir un rendu identique.

Le standard DICOM prend en compte tous ces aspects et spécifie :

• des formats de données : Format DICOM classique, ou plus récemment une représentation XML et JSON des données ;
• des protocoles d’échanges de ces données entre les équipements, autant en passant par un réseau que sur des échanges dits « offline » tels que DVD ou clé USB ;
• des méthodes de représentation : pour offrir le même rendu à chaque utilisateur (traitements, calibration, annotations, etc.).

Dans la définition de DICOM (première phrase de cette section), j'ai également précisé que ce standard se voulait le plus universel possible. En définissant des formats de données et protocoles, DICOM rend le format indépendant des machines (peu importe l'endianisme de la machine par exemple, ou que l'on soit sous Mac ou PC, sous Windows ou Linux, etc.). De même, la définition des protocoles de communications online (par un réseau) est basée sur TCP/IP et au niveau 7 (niveau applicatif) de la couche OSI. Cela permet de rendre ces protocoles indépendants du matériel (câble ou fibre optique, ce n'est pas un problème pour DICOM). Enfin, afin de parfaire cette « universalité », DICOM utilise des standards informatiques pérennes, reconnus et « libres de droits » (attention libre de droits ne signifie pas gratuit !! mais aucun format n'est propriétaire d'une entreprise).