3-2. DICOM이란? (Feat. DICOM format and Viewer)

Medical AI research/Background

3-2. DICOM이란? (Feat. DICOM format and Viewer)

Do-Woo-Ner 2021. 7. 3. 18:39

안녕하세요.

이번 글에서는 DICOM format이 무엇인지 알아보도록 하겠습니다.

또한, DICOM 파일로 부터 영상 이미지를 추출하는 방법에 대해서도 알아보도록 하겠습니다.

(DICOM은 저도 본지 얼마 안돼서 잘 못 된 부분이 있을 수 있으니 해당 부분을 꼭 댓글로 말씀해 주시면 감사하겠습니다!)

1. DICOM format (.dcm)

DICOM file(.dcm 파일)은 아래와 같이 크게 두 파트(File Meta Information + Object Instance)로 구성되어 있습니다.

이미지 출처: https://www.opswat.com/blog/opswat-deep-cdr-now-supports-dicom-file-format

먼저, File Meta Information 즉, Header라고 불리는 부분이 어떻게 구성되어 있는지 알아보도록 하겠습니다.

이미지 출처: https://www.sciencedirect.com/topics/computer-science/formatted-file

1) File Meta Information

Preamble: 128 byte로 구성된 dummy byte입니다. 주로 zero 값으로 구성되어 있는데, 필요시 특별한 정보를 담을 수 도 있습니다.
DICOM prefix: Preamble 다음에 곧 바로 "D", "I", "C", "M"라는 글자가 나와야 DICOM 파일임을 알 수 있습니다. 쉽게 말해 이 파일이 DICOM 파일이다라는 인증 마크와 같다고 보면 될 것 같습니다.
File Meta elements: This section specifies the File Meta Elements needed to support the formatting of the File Meta Information of the DICOM File Format.

(↓↓↓Preamble&Prefix↓↓↓)

이미지 출처: https://slidesplayer.org/slide/12934045/

(↓↓↓File Meta Elements↓↓↓)

ex) Transfer Syntax: 데이터를 보내는 데 사용되는 인코딩 → bit dendian, JPEG compression, ETC...

이미지 출처: http://dicom.nema.org/dicom/2013/output/chtml/part06/chapter_7.html

2) Information Object

Information object 부분은 Data Element로 구성되어 있는데, Data Element가 실질적인 dataset이라고 보시면 됩니다.

이미지 출처: https://www.leadtools.com/help/sdk/v21/dicom/api/overview-basic-dicom-file-structure.html

Information Object의 구성요소라 할 수 있는 Data Set은 IOD (Information Object Definition) 형식을 따릅니다. IOD는 Entity-relationship model을 중심으로 information entities, modules, attributes로 구성되어 있습니다.

예를 들어, MRI(=MR Image)라는 것을 하나의 객체(information object)라고 설정하고, 해당 객체를 여러 entitiy를 이용해 표현합니다. 환자정보를 나타나는 entity, 검사정보를 나타내는 entity, 이미지정보를 나타내는 entity 등이 있습니다.

그리고 각각의 entity는 해당 entity에 어울리는 데이터 종류(=Module)들로 구성됩니다. 예를 들어, 환자정보에는 나이, 체중, 이름과 같은 데이터 종류 등이 있을거에요. 그리고 실질적으로 부여되는 구체적인 값들을 attribute라고 합니다.

이미지 출처: https://libertegrace.tistory.com/m/entry/Medical-Image-DICOMDigital-Imaging-and-Communications-in-Medicine?category=905970

앞서 잠시 언급했듯이, Information entity 종류는 굉장히 많습니다. 아래 그림을 보면 진하게 칠해진 가장 바깥쪽 테두리 부분이 entity입니다.

각각의 entity에 대한 설명은 아래 링크를 참고해주시면 될 것 같습니다.

(↓↓↓아래링크 접속 후, ctrl+F키 누른후 "Patient IE"를 검색↓↓↓)

http://dicom.nema.org/dicom/2013/output/chtml/part03/chapter_A.html

A Composite Information Object Definitions (Normative)

dicom.nema.org

그리고 각각의 entity는 아래와 같은 계층구조(연결관계)를 이루고 있습니다.

이미지 출처: https://www.web3.lu/dicom-standard/

Data element는 attribute에 속합니다. 각각의 data element들은 group과 element로 구성된 tag를 통해 구분 합니다.

태그별로 환자 정보, 영상 취득 날짜 등 부가적인 meta 정보 포함
ex1) (0008,~): Modality 및 study 정보
ex2) (0010,~): Patient information (환자정보)
ex3) (0028,~): Image information → dimension, scale, etc...

이미지 출처: https://towardsdatascience.com/understanding-dicom-bce665e62b72?gi=c2adb34ff1a5

Data element(=attribute)의 인코딩과 길이, attribute에 속한 데이터 타입과 format은 VR(Value Representation)에 의해 결정됩니다.

[예시] {0x0010, 0x0010} PN 9 David Kim

0x0010, 0x0010: Patient Name에 접근하는 Tag Key 이며
VR: Person Name을 나타내는 데이터 형태 → PN
Length: 이름이 길이 → 9
Value Field: Patient Name에 해당되는 값인 환자의 이름을 나타냅니다. → David KIm

아래 그림은 여러 VR 종류이니 한 번 확인해보셔도 좋을 것 같습니다.

Image is also a data element. An archive server receives DICOM images as information objects from the acquisition computers.

DICOM에서 실제 Image데이터는 "Image entity → Image Pixel module → PixelData attribute" 로 접근하면 됩니다.

Compressed image data type: bitmap
Non-Compressed image data type: jpeg, gif, etc...

※DICOM format (.dcm) 외에 Nifti format (.nii)도 의료 영상 데이터 포맷으로 사용되고 있으니 알아두시면 좋을 것 같습니다.

2. DICOM Viewer

DICOM 파일 열어볼 수 있는 응용 프로그램 (Viewer) 중에서 프리웨어로 사용할 수 있는 대표적인 viewer program은 Sante DICOM viewer입니다.

(↓↓↓Sante DICOM Viewer 다운로드↓↓↓)

https://www.santesoft.com/win/sante-dicom-viewer-pro/download.html

Sante DICOM Viewer Pro | Download

Important! The program is actually the original version of our software, and it works in demo mode only if you don't have a license key. If you have a license key: - Download and install the program. To unlock the program, select "HelpRegistration" from pr

www.santesoft.com

View를 사용하는 방식은 아래 영상을 참고하시면 될 것 같습니다. (12분부터)

https://www.youtube.com/watch?v=ULiAURY5kAE

이외 다른 DICOM viewer들도 있는데, 아래 사이트에 접속하시면 다양한 DICOM viewer 종류들을 살펴보실 수 있으실 겁니다.

http://www.dclunie.com/medical-image-faq/html/part8.html#DICOMFileConvertorsAndViewers

Medical Image Format FAQ - Part 8

DICOM PHP Software (tools and applications): DICOM software - Nanodicom Original PHP File_dicom now no longer maintained and superceded by Nanodicom Displaying DICOM Images in PowerPoint Presentations: DICOM Public Servers: DICOM Publications - General: Pi

www.dclunie.com