Anforderungsanalyse und Entwurf zur Integration von optischen Oberflächenscannern als neue Modalität im DICOM Standard

Oberflächenscanner werden zunehmend in der Medizin genutzt. Im Gegensatz zu radiologischen Modalitäten wie CT, MRT oder Ultraschall ist aber die Anbindung an einen zentralen Datenspeicher und die Kombination der Geräte mit Produkten unterschiedlicher Hersteller noch nicht möglich. Dadurch werden die Arbeitsabläufe zur Langzeitarchivierung der Daten erschwert, sowie Interoperabilität zwischen Systemen behindert. Um dies zu ändern wurden Gespräche mit Herstellern, Ärzten und Forschungseinrichtungen geführt, um die klinischen Anwendungsfälle (use cases), in denen Oberflächenscannern aktuell und zukünftig eingesetzt werden, zu identifizieren. Die derzeit gebräuchlichen proprietären Datenstrukturen und Datenverarbeitugsmethodiken wurden für die einzelnen Anwendungsfälle analysiert und auf Gemeinsamkeiten überprüft. Aus den erarbeiteten Anwendungsfällen konnte eine DICOM-Datenstruktur abgeleitet werden, welche sich nahtlos in den DICOM Standard einfügt und alle Anwendungsfälle berücksichtigt. Nach Erteilung eines „Work Items“ durch das DICOM Standards Committee und erfolgreichem „First Read“ vor der DICOM Working Group „Base Standard“ stellt dieser Beitrag den derzeitigen Entwurf der DICOM Erweiterung vor. Das starke Interesse von Herstellern und Anwendern für die Erweiterung des DICOM-Standards um Oberflächenscanner-Daten lässt eine breite Implementierung nach Beendigung des Standardisierungsprozesses erwarten. Schlüsselworte: DICOM, Oberflächenscanner, Laserscanner, 3D, Chirurgie, Interoperabilität 1 Problem Oberflächenscanner werden in vielen medizinischen Disziplinen im Krankenhaus eingesetzt, (vgl. Abbildung 1) um die Oberfläche des Patienten oder einzelner Körperteile des Patienten zu erfassen. Die Daten werden zur Operationsplanung, zur Dokumentation oder auch zur Fertigung von Prothesen, beispielsweise im Dentalbereich, genutzt. Derzeit speichern alle Systeme die erhobenen Messdaten in einem proprietären Dateiformat welches sich zur Beschreibung der Geometrie vielfach an bestehende Dateiformate wie STL anlehnt. Metadaten, die im klinischen Kontext eine besondere Rolle spielen, werden in der Regel rein proprietär gespeichert. Dadurch sind Systeme nicht interoperabel, sie sind schwierig in klinische Informationssysteme zu integrieren, eine zentrale Langzeitarchivierung ist aufwändig zu realisieren und die Anschaffung einer Systemlösung ist nicht zukunftssicher. Zudem erschwert das Fehlen einer akzeptierten Schnittstelle zu anderen Applikationen die Entwicklung von Spezialund Spartenlösungen durch kleinere Firmen. Meist sind einzelne Firmen nicht in der Lage, sowohl auf dem Gebiet der 3D-Rekonstruktion, als auch bei der Geräteentwicklung den neuesten Stand der Technik zu anzubieten. Eine standardisierte Schnittstelle ermöglicht die Trennung von Gerät und Rekonstruktionssoftware. Im Vergleich zu den bereits etablierten bildgebenden Verfahren, werden bei der 3D-Vermessung durch Oberflächenscanner die erhobenen Daten nicht automatisch zentral gespeichert. Da die zentrale Speicherung radiologischer Daten in der Regel unter Verwendung des Digital Imaging und Communications in Medicine (DICOM) Standards auf einem PACS geschieht, lag es nahe, den existierenden DICOM-Standard um eine neue Modalität „optische Oberflächenscanner“ zu erweitern. Da es in DICOM bereits möglich ist, dreidimensionale Oberflächen abzubilden, ist eine wesentliche Datenstruktur zur Speicherung der Oberflächenscans bereits vorhanden. Um eine detaillierte Datenstruktur in DICOM erstellen zu können, ist die Kenntnis der Anwendungsfälle in der klinischen Routine von großer Bedeutung. Ziel war es, alle erforderlichen Datenstrukturen in Abhängigkeit der Anwendungsfälle zu beschreiben. Im Zuge dieser Arbeit wurde eine erste Version des DICOM-Supplements entwickelt, welches sowohl die Anforderungen der Firmen und Anwender, als auch die Einschränkungen des DICOM-Standards berücksichtigt. 10. CURAC-Jahrestagung, 15. 16. September 2011, Magdeburg