Informática em Radiologia: Um Modelo de Informação do Padrão DICOM

Resumo
O Padrão de Imagem Digital e Comunicações em Medicina (DICOM) é uma tecnologia fundamental para radiologia. No entanto, sua complexidade cria desafios para os desenvolvedores de sistemas de informações, porque a especificação atual do DICOM requer interpretação humana e está sujeita à implementação fora do padrão. Para resolver esse problema, foi criado um modelo de informações formalmente sólido e acessível em termos computacionais do Padrão DICOM. O Padrão DICOM foi modelado como uma ontologia, uma representação acessível por máquina e interpretável por humanos que pode ser visualizada e manipulada por ferramentas de modelagem de informações. A ontologia DICOM inclui um modelo do mundo real e um modelo de entidade DICOM. O modelo do mundo real descreve pacientes, estudos, imagens e outros recursos da imagem médica. O modelo de entidade DICOM descreve conexões entre entidades do mundo real e as classes que modelam as entidades de informação DICOM correspondentes. A Ontologia DICOM foi criada para apoiar a iniciativa Rede de Informática Biomédica do Câncer (caBIG) e pode ser estendida para abranger todo o Padrão DICOM e servir como base de sistemas de imagens médicas para pesquisa e atendimento ao paciente.
Introdução
Por mais de 25 anos, os fabricantes de dispositivos de imagem e os profissionais médicos trabalham juntos para definir um padrão global para a transmissão, armazenamento e exibição de informações de imagens médicas. O resultado desse esforço é a Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) ( 1 , 2 ). O DICOM tem tido muito sucesso; foi incorporado em todo o setor de imagens médicas e melhorou a interoperabilidade dos sistemas de saúde. Neste artigo, discutimos um esforço para representar o DICOM de forma legível por máquina que facilita a inovação contínua com base no padrão DICOM.
DICOM
O DICOM trabalha modelando o processo de aquisição de imagens e os objetos de informação relacionados à geração de imagens e fornece uma especificação de como os dados da imagem, os metadados e os objetos de informações relacionados são representados em um formato binário e transmitidos por redes de computadores. O Padrão DICOM especifica um conjunto rico e diversificado de informações sobre pacientes, equipamentos e procedimentos de imagem e imagens. O padrão oficial do DICOM é grande; é publicado on-line em 17 partes em aproximadamente 4100 páginas impressas ( 3 ). Os documentos de texto são publicados nos formatos Microsoft Word e Adobe Portable Document. Neste artigo, todas as referências a seções, figuras e tabelas do Padrão DICOM referem-se à edição de 2009.
Os documentos DICOM são organizados de acordo com modelos e são apresentados em tabelas que estabelecem como componentes específicos da informação são apresentados. No entanto, atualmente o DICOM não possui um “modelo de informações de referência”, uma descrição de todas as informações pertinentes ao domínio de imagem que são transmissíveis nos objetos DICOM, e os desenvolvedores que usam um subconjunto de DICOM em seus aplicativos devem extrair manualmente as partes pertinentes do padrão. A representação baseada em texto do Padrão DICOM é difícil de ler, e quaisquer ambiguidades podem ser implementadas de maneiras díspares pelos desenvolvedores. Além disso, a representação atual do DICOM não é interpretável por máquinas, e o desenvolvimento de novos aplicativos baseados no padrão pode levar muito tempo.
Para reduzir o tempo, o esforço e os erros associados ao desenvolvimento de sistemas de informação baseados em DICOM, procuramos criar um modelo de informação do Padrão DICOM em um formato acessível computacionalmente. Nosso objetivo era modelar o Padrão DICOM como uma ontologia, uma representação acessível por máquina e interpretável por humanos que pode ser visualizada e manipulada com ferramentas de modelagem de informações. Ao fornecer essa representação do DICOM, procuramos permitir que os usuários compartilhem significados consistentes, estabeleçam interoperabilidade semântica e melhorem a eficiência do desenvolvimento de aplicativos DICOM. Desenvolvemos um modelo de conhecimento de protótipo chamado Ontologia DICOM, que foi projetado para servir como modelo para representar todo o padrão DICOM.
Modelando o padrão DICOM
Para construir um modelo de informação, revisamos as seguintes seções do Padrão DICOM: Parte 3, que especifica um modelo do “mundo real”, um modelo de informação, IODs (definições de objetos de informação) e módulos e macros em forma de tabela; Parte 6, que especifica o dicionário de dados, incluindo o tipo e a multiplicidade de cada elemento de dados usado como um atributo nos objetos definidos na Parte 3; e a Parte 16, que define os conjuntos de valores (grupos de contexto) referenciados pelos objetos de informação na Parte 3, bem como modelos para relatórios estruturados. Também revisamos o conteúdo referente à estrutura do modelo (os diagramas de relacionamento entre entidades) no formato de texto da Parte 3 do Padrão DICOM. Esses diagramas, bem como os relacionamentos que eles especificam, não são explicitamente codificados nas tabelas do DICOM que representam os outros aspectos de informações do padrão.
Referências bibliográficas: https://pubs.rsna.org/doi/full/10.1148/rg.311105085