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1. ROI Contour Module Structure Set Modul Attribute Name Tag Type Attribute Name Tag Type ROT Contour Sequence 3006 0039 1 gt gt Referenced ROI Number 3006 0084 1 R j 3 isplav Color 3006 002 7 ROI Dis pl ay Color 3006 002A 3 Structure Set ROI Sequence 3006 0020 3 gt Contour Sequence 3006 0040 3 gt ROT Number 3006 0022 10 gt gt Contour Image Sequence 3006 0016 3 gt Referenced Frame of Reference UID 3006 0024 1C gt gt gt Referenced SOP Class UID 0008 1150 1C gt ROI Name 3006 0026 30 gt gt Referenced SOP Instance UID 0008 1155 1C gt ROI Description 8006 0028 3 gt gt gt Referenced Prame Number 0008 1160 IO ROI Volume 3006 002C 3 gt ROT Generation Algorithm 3006 0036 2C gt ROI Generation Description 3006 0038 3 RT ROI Observations Module Attribute Name Tag Type RT ROI Observations Sequence 3006 0080 1 gt Observation Number 3006 0082 I gt Referenced ROI Number 3006 0084 1 gt RT ROI Interpreted Type 3006 00A4 2 gt ROI Interpreter 3006 00A6 2 Abb 2 4 Verzahnung der Structure Set Module zur Definition einer ROI 15 2 Material und Methoden 2 4 Bibliotheken im DICOM RT Umfeld Da die Verwendung bestehender Bibliotheken der Entwicklung eigener Zugriffsmetho den from scratch vorzuziehen ist soll hier erl utert werden w
2. 13 3 4 3 4 Verschiedenfarbige Darstellung f r Isodosen 13 3 4 3 5 Colorwash Darstellung usnunusueuenennna 14 3 4 3 6 Anzeige von Floating Dose Points 14 3 4 3 7 Dosis Volumen Histogramm DVH 14 a Be tz rober l ch d eege REI 14 So Teer 14 37 Abgrenzung esse ie 14 38 Erweiterungsm glichkeiten eu He ex 15 Projektplanung 17 4 1 Beinahe 17 4 2 Entwicklungskonzept erstellen u 17 4 3 Pllichtenlefeschreiben u uuruuu 4e Suse 18 ena AAA e een 18 4 5 Tests und Validierung boots 18 4 6 Anpassen der Implementierung ssssseessseresrrererer rr resas 18 4 7 DOkumentati nk ae 19 4 8 Abnahme durch Projektleitung Aa 5 de se Han 19 Freigabe 21 1 Einfuhrung 1 1 Ein DICOM RT Viewer ist eine Software zur Anzeige von Bestrah lungs und Therapiepl nen die im DICOM RT Format gespeichert wurden Unter anderem sind darin die relevanten Strukturen Risiko organe und Zielvolumen die Dosisverteilung und die eigentlichen Ger teeinstellungen f r die Bestrahlung Behandlungsplan gespei chert Die urspr nglichen CT bzw MRT Bilder werden mit den je weils gew nschten Informationen berlagert Die jeweiligen Zielvolu men und Risikoorgane werden farblich hervorgehoben wobei diese nach belieben des Anwenders einzeln an und abw hlbar also ange zeigt werden oder nicht sind Des Weiteren besteht die M glichkeit die verwendeten Strahlenfelder und die dadurch erzeugte
3. Zur Darstellung von DVHs sind die DICOM RT Objekte RT Structure Set und RT Dose notwendig s Kapitel 2 3 3 Hieraus folgte im ersten Schritt dass die Darstellung von zuvor segmentierten Strukturen gt RT Structure Set implementiert werden sollte um danach die Darstellung der Dosisverteilung gt RT Dose umsetzen zu k nnen Da 30 3 2 Integration ins CHILI Web Client die Anzeige der Structure Sets in dieser Arbeit realisiert wurde seien nachfolgend die geforderten Anforderungen hierf r angef hrt e Anzeige von Structure Sets Transversal Ansicht als Grundlage Zun chst Anzeige aller Strukturen e Struktur einzeln aktivierbar Liste aller Strukturen in der diese einzeln an und abw hlbar sind e Verschiedenfarbige Darstellung und Benennung von Strukturen Einzelne Strukturen sollen unterschiedliche Farbdarstellung und Schrift haben k nnen Verwendung der in den RT Dateien hinterlegten Werte oder automatische Zuweisung durch das CHILI Web soweit nicht definiert 3 2 Integration ins CHILI Web Client Die von der in Kapitel 3 4 beschriebenen Serveranwendung bereit gestellte DICOM RT Funktionalit t sollte in das CHILI Web integriert werden um dem Benutzer die gezielte An und Abwahl einzelner segmentierter Strukturen zur besseren bersicht zu erm glichen In Abbildung 3 1 ist die Oberfl che und die Integration der RT Funktionalit t ins CHILI Web zu erkennen Aufgerufen werden kann das R
4. bernommen Die eigentliche Darstellung erfolgt dann auf dem Client im CHILI Web F r die Verwaltung der RT Objekte hat sich die Frage gestellt ob auf eine bestehende DICOM RT Funktionsbibliothek zur ckgegriffen werden kann Die Recherche f hrte zu einer Erweiterung des OFFIS DICOM Toolkits DCMTK das als DCMRT Modul noch in laufender Entwicklung steht Mit der aktuellen DCMRT Vorabversion Version 3 5 5 konnten die Probleme beim Einlesen der Sequenzen in RT Structure Set Dateien leider nicht berwunden werden Daher wurde auf einen Einsatz dieser Bibliothek verzichtet und eine eigene Implementierung f r die Verwaltung von RT Structure Sets umgesetzt Hierbei wurde gegen ein entsprechendes Interface RTStructureSetInterface implementiert um so die M glichkeit zu schaffen die in dieser Arbeit vorgenommene Umsetzung sp ter leicht gegen eine andere differenzierte Implementierung austauschen zu k nnen Ein Ersetzen mit einer DICOM RT Bibliothek ist erstrebenswert gerade weil solche Bibliotheken i d R laufend angepasst und optimiert werden Die Idee des in dieser Arbeit verwendeten Konzeptes der Interfaces besteht darin dass dem Serverprozess dicomrtviewer f r jedes RT Objekt eine eigenes Interface zur Verf gung gestellt wird ber das er auf diese Objekte zugreifen kann Damit soll erm glicht werden dass die jeweils verwendete Implementierung f r die RT Objekte problemlos gegen eine andere Implementierung Bibliothek ausgetauscht
5. wieder per Skalarprodukt n P Pr 0 Anderenfalls schneidet die Gerade die Ebene in genau einem Punkt SP Abbildung 2 11 Am Schnittpunkt ist der Vektor SP PR w su mit w P Pr senkrecht zu n Somit gilt hier die Bedingung n w su 0 Durch Aufl sen erh lt man s Wenn f r dieses 0 lt s lt 1 gilt bedeutet es dass der Schnittpunkt zwischen den beiden gerade berpr ften Konturpunkten P und P 1 liegt und somit darzustellen ist Ansonsten wird die Bildebene nicht zwischen diesen Punkten geschnitten und es muss an dieser Stelle nichts angezeigt werden 23 28 2 7 Ermittlung der darzustellenden Konturen w su Abb 2 11 Schnittpunktbestimmung mit der Ebene 23 Da die drei oben genannten Ansichten unsere Bildebenen darstellen und wir f r diese wissen welche Koordinate des Schnittpunktes f r die jeweilige Bildebene keine Rolle spielt z B z Koordinate f r die Axialansicht k nnen wir diese bei dem ermittelten Schnittpunkten einfach ignorieren 29 3 Ergebnisse Im Rahmen dieser Arbeit ist zun chst eine Analyse der Anforderungen durchgefiihrt worden um zu wissen welche Informationen k nftig im Rahmen eines DICOM RT Viewing Moduls im CHILI PACS zur Verf gung gestellt werden sollen Das Ergebnis dieser Analyse und die daraus abgeleiteten wichtigsten Funktionalit ten wurden in einem Pflichtenheft s Anhang A spezifiziert Im weiteren Verlauf wurde durch eine erste Er weiterung d
6. 45 3 Ergebnisse viewer ermittelt den Bildursprung durch Multiplikation des unrotierten Bildursprungs der jeweiligen Ansicht mit der Transformationsmatrix Rotation des Bildursprungs An den Client wird dieser als erste Koordinate noch vor den darzustellenden Konturdaten bermittelt Die Skalierung auf die Bildkoordinaten erfolgt durch Division durch das PixelSpacing s Kapitel 2 3 2 46 4 Diskussion und Ausblick Die Strahlentherapie stellt eine wichtige Behandlungsmethode bei der Tumorbehandlung dar Leider gibt es trotzdem Patienten bei denen diese Therapieform nicht anschl gt Aktuelles Ziel der Forschung ist uber die vergleichende Auswertung von Behandlungs pl nen R ckschl sse auf Ans tze zur Verbesserung von Tumorbehandlungen mittels Strahlentherapie zu erlangen Insbesondere im Bereich der Schwerionentherapie steht die Forschung noch am Anfang Hierbei handelt es sich um eine sehr neue Therapieform mit der erst Mitte der 1990er Jahre erste Therapien durchgef hrt wurden 9 Um belastbare Ergebnisse aus dem Vergleich verschiedener Behandlungspl ne erhalten zu k nnen ist eine m glichst umfangreiche Datenbasis w nschenswert wie sie z B im Rahmen des ULICE Projektes 18 zur Verf gung gestellt werden soll Hierbei ist es geboten allen Teilnehmern unmittelbaren Zugriff auf alle Daten einzur umen Hierzu eignet sich insbesondere der Einsatz einer Telemedizinakte wie sie u a auch von der Firma CHILI GmbH angebote
7. Abbruch Farbe ndern Zur MPR Ansicht wechseln und Bild serie mit RT Structure Set ausw h len Bildserie Tatue2002000 ctx oder P5_CT1000 ctx Aufruf des Farbwahlers durch Anklicken der Farbflache einer akti vierten Kontur am besten Au en kontur Abbruch des Dialogs durch Klicken auf die Abbruch Taste Kontur sollte Farbe beibehalten haben Bildserie ohne RT Daten laden Zur MPR Ansicht wechseln und Bild serie ohne RT Structure Set aus w hlen Bildserie Hals KM 3 0 H40s mittel berpr fung Anzeige Bilddaten und Strukturen im ROI Panel Bilddaten sollen angezeigt werden und im ROI Panel muss Keine Strukturen vorhanden erscheinen Wechsel zwischen RT Serien Zur MPR Ansicht wechseln und Bild serie mit RT Structure Set ausw h len Bildserie TaTue2002000 ctx Version 1 0 E yy G zz F UE 2010 xx xx Seiten in diesem Dokument 4 1 Structure Set Auswahl einer anderen Bildserie mit Bilddaten P5_CT1000 ctx RT Structure Set berpr fung der angezeigten Kontu Bild und Konturdaten m ssen ber ren einander liegen Hinweis Bitte Test nach Durchf hrung auf der ersten Seite unterschreiben C 1 10 11 12 Literaturverzeichnis BAXTER B S HITCHNER L E MAGUIRE JR G Q A Standard Format for Digi tal Image Exchange American As
8. Dargestellte Strukturen berpr fen Werden alle Strukturen angezeigt und liegen diese passend ber den Bilddaten Ebenen verschieben Zur MPR Ansicht wechseln und Bild serie mit RT Structure Set ausw h len Bildserie Tatue2002000 ctx oder P5_CT1000 ctx Ebenen in den einzelnen Ansichten verschieben berpr fung der passenden ber lagerung von Kontur und Bilddaten An und Abwahl von Strukturen Zur MPR Ansicht wechseln und Bild serie mit RT Structure Set ausw h len Bildserie Tatue2002000 ctx oder P5_CT1000 ctx Deselektieren aller Strukturen im ROI Panel berpr fung dass keine Strukturen mehr angezeigt werden Einzelne Strukturen nacheinander wieder im ROI Panel aktivieren und Darstellungsergebnis berpr fen Farbe ndern 1 Structure Set Version 1 0 E yy G zz F UE 2010 xx xx Seiten in diesem Dokument 4 Test Bemerkungen Ergebnis Ticket Ergebnis Testperson Re Test NK Y NK vi Zur MPR Ansicht wechseln und Bild serie mit RT Structure Set ausw h len Bildserie Tatue2002000 ctx oder P5_CT1000 ctx Aufruf des Farbwahlers durch Anklicken der Farbflache einer akti vierten Kontur am besten Au en kontur Ausw hlen einer anderen Farbe und best tigen dieser Kontur sollte jetzt in dieser Farbe dargestellt werden
9. y und z Koordinaten des Pixelzentrums der linken oberen Ecke des Bildes in Millimetern an Die Image Orientation gibt den Richtungskosinus der ersten Pixelreihe und der ersten Pixelspalte relativ zum Patienten an Um Bilddaten mit bilderg nzenden Metadaten z B Segmentierungen passend zu berlagern bietet es sich an alle Koordinaten in Patientenkoordinaten in Millimetern vorliegen zu haben Daf r ist noch das Bildattribut Pixel Spacing 0028 0030 welches den physikalischen Abstand zwischen den einzelnen Pixelzentren angibt erforderlich Da Transformationen zwischen den einzelnen Koordinatensystemen f r diese Bachelorar beit relevant sind erfolgt in Kapitel 2 7 1 eine ausf hrliche Darstellung 2 3 3 DICOM RT Eine Erweiterung f r die Strahlentherapie Bei den DICOM Radio Therapy Objekten handelt es sich um eine Erweiterung des DICOM Standards um Beschreibungselemente f r die Strahlentherapie Diese Erweiterung hat sich mittlerweile f r die Dokumentation von Therapiepl nen s Kapitel 2 2 etabliert DICOM RT erweitert den Standard um RT Objekte und ihre zugeh rigen SOP Klassen Erste Bem hungen eine Standardisierung des Datenaustausches in der Strahlentherapie zu erreichen gab es bereits 1982 von der American Association of Physics in Medicine AAPM mit ihrem Report No 10 1 Auf den Empfehlungen aus diesem Report beruht der von der Radiotherapy Oncology Group RTOG entwickelte RTOG Standard der in der ersten Version n
10. r andere Subsysteme bereitstellt Dieses Subsystem das auch als Server bezeichnet wird verh lt sich passiv und wartet auf Anfragen Mindestens ein weiteres Subsystem muss die Dienste anfragen die von einem Server bereitgestellt werden Dieses weitere Subsystem wird als Client bezeichnet Die Kommunikation zwischen Client und Server wird durch Protokolle geregelt Im Protokoll werden die Definitionen von Aufruf Format und Art der Daten festgelegt Ausgangspunkt f r die Kommunikation ist immer der Client der Dienste aktiv anfragt Der Server entscheidet dann eigenst ndig ob der Client die n tigen Rechte besitzt und in welcher Reihenfolge die Anfragen bearbeitet werden 21 Die Programme f r Server und Client k nnen entweder auf demselben oder verschiedenen Rechnern laufen H ufig werden Server die hnliche Dienste anbieten auch als Software zusammengefasst z B Mail Server Anwendungsserver Datenbankserver Die nachfolgende Abbildung veranschaulicht den typischen Ablauf der Client Server Kommunikation 17 2 Material und Methoden es 2 Bearbeitung 3 Antwort Abb 2 5 Interaktion einer Client Server Architektur 14 Zuerst erfolgt der Auftrag zur Bearbeitung durch einen Dienst vom Client an den Server Der Auftrag wird im zweiten Schritt vom Server angenommen und entsprechend bearbeitet Danach wird ggf ein Ergebnis an den Client zur ck bermittelt Man versucht verteilte Anwendungen durch ein Schichtmod
11. Anzeige in einer Tabelle StructureSets 3 4 2 1 Anzeige von StructureSets Es soll m glich sein dass Strukturen als Overlay ber die Bilddaten gelegt werden Als Grundlage f r die berlagerung dient die Trans versal Schicht Zielvolumina mit CTV GTV PTV Tag und Risiko organe sollen zun chst alle angezeigt werden Je nach Wunsch des Anwenders k nnen diese einzeln deaktiviert bzw sp ter aktiviert wer den siehe 3 4 2 2 Sollkonzept Geforderte Funktionalit t 3 4 2 2 Struktur en einzeln aktivierbar Die Anzeige einzelner Strukturen soll ber eine Liste z B Kontext men bzw Liste am Rand an und abw hlbar sein Nur die ange w hlten Strukturen werden angezeigt Die Anzeige der einzelnen Strukturen soll beliebig m glich sein 3 4 2 3 Verschiedenfarbige Darstellung von Strukturen Einzelnen Strukturen sollen unterschiedliche Farben und Labels zu gewiesen werden Dabei sollen die in den RT Daten hinterlegten Far ben verwendet werden falls diese definiert sind Sonst werden diese serverseitig festgelegt 3 4 3 Dosis Anzeige 3 4 3 1 Anzeige von Isodosen Es sollen einzelne Isodosen als Overlay ber die Bilddaten gelegt wer den Als Standard Isodosen sind die 10 30 50 70 80 90 95 107 Isodosen vorgegeben 3 4 3 2 Umschaltung zwischen relativen und absoluten Isodosen Dem Benutzer soll die M glichkeit gegeben werden zwischen relati ven und absoluten Isodosen umzuschalten Bei relativen Is
12. B Zoom oder Verschieben aufgerufen werden k nnen Diese k nnen ebenfalls ber ein Kontextmen im Arbeitsbereich erreicht werden Die Fl che im Zentrum ist der Arbeitsbereich in dem die verschiedenen Funktionalit ten je nach Einstellung ausgef hrt werden k nnen F r den Arbeitsbereich Bilder erscheint hier der Bildbetrachter in dem die Bilder angezeigt und bearbeitet werden ber die am rechten Rand befindliche Arbeitsbereichsleiste ist der Zugriff auf die ver schiedenen Arbeitsbereiche m glich die f r das CHILI Web zur Verf gung stehen F r die in dieser Bachelorarbeit umgesetzte Funktionalit t muss der Arbeitsbereich Bilder aktiviert sein Au erdem gibt es noch den Arbeitsbereich Upload um neue Datens tze hochzuladen 2 6 3 Vorstellung des MPR Viewer Beim MPR Viewer handelt es sich um ein Modul im CHILI Web Client mit dem es m glich ist multiplanare Rekonstruktionen MPR zu erzeugen und sich anzeigen zu lassen Unter multiplanarer Rekonstruktion versteht man ein Verfahren der zweidimensionalen Bildrekonstruktion das u a in der Computertomographie CT der Nuklearmedizin aber auch in der Kernspintomographie MRT verwendet wird F r die Bilder der Computertomographie erzeugt der Bildrekonstruktionsalgorithmus zun chst transversale Schnitte orthogonal zur Patientenl ngsachse Betrachtungsrichtung von den F en zum Kopf Die MPR erzeugt dann aus den transversalen Schnitten frontale Blick von vorne in den Pa
13. Strahlenbe lastung der einzelnen Regionen anzuzeigen Dabei werden verschie dene Isodosen Bereiche mit gleicher Strahlenbelastung in unter schiedlichen Farben dargestellt Au erdem kann ein Dosis Volumen Histogramm berechnet werden welches angibt wie gro das Teilvo lumen der einzelnen Organe unter einer bestimmten Strahlenbela stung ist Dies ist unter anderem f r die Beurteilung des Bestrah lungsplans wichtig Motivation Um an diese Informationen zu gelangen ist es notwendig Zugriff auf einen Rechner mit entsprechend installierter Anwendung zu haben Da diese in den meisten Gesundheitseinrichtungen nur in be schr nkter Anzahl vorhanden sind w chst der Wunsch nach einem webbasierten Zugriff auf Informationen zu Bestrahlungspl nen z B in einer Telemedizinakte damit behandelnde rzte diese Daten di DICOM RT Viewver Pflichtenheft 1 2 1 2 1 rekt an ihrem Arbeitsplatz einsehen k nnen und nicht erst den Ar beitsplatz wechseln m ssen Das von der Firma CHILI GmbH angebotene CHILI WEB ist eine Komponente zur Darstellung von medizinischen Bilder Bisher bietet es nur die M glichkeit zur Darstellung von DICOM Daten ohne die DICOM RT Objekte Eine Erweiterung von CHILI WEB um die Dar stellung von DICOM RT Objekten RTStructureSet RTDose RT Plan wird daf r sorgen dass Bestrahlungsinformationen leicht berall abrufbar sind Rahmenbedingungen Die Erweiterung der Funktionalit t von CHILI WEB
14. a Benutzerhandbuch zum System schreiben Bachelorarbeit schreiben Dauer 4 Wochen Abnahme durch Projektleitung Aktivit ten Validierung und Verifizierung Dauer 1 2 Tage 20 DICOM RT Viewver Pflichtenheft 5 Freigabe Die Unterzeichner erkl ren mit ihrer Unterschrift dass sie dieses Pflichtenheft abgenommen und freigegeben haben Heidelberg den u A Schr ter Technischer Leiter Heidelberg den s sssess0 Dr H M nch Entwicklungsleiter 21 B Testf lle XXIX softwaretest fm Version 1 0 E yy G zz F UE 2010 xx xx Seiten in diesem Dokument 4 Erstellt Sven Siekmann Version 1 0 Gepr ft Datum 2010 09 06 Freigegeben E yy G zz F UE 2010 xx xx Software Test DICOM RT Viewer Testbilder sind unter G dicom Testdaten RT zu finden Softwarebezeichnung Version Testperson 1 Testperson 2 Name Namensk rzel NK Hostname Betriebssystem Version Testperson 1 Datum Unterschrift Testperson 2 Datum Unterschrift Geltungsbereich CHILI GmbH 1 Structure Set Version 1 0 E yy G zz F UE 2010 xx xx Seiten in diesem Dokument 4 Test Bemerkungen Ergebnis Testperson NK Y Ticket Ergebnis Re Test NK Y Structure Set laden Zur MPR Ansicht wechseln und Bild serie mit RT Structure Set ausw h len Bildserie Tatue2002000 ctx oder P5_CT1000 ctx
15. die setSeries String seriesOID Methode mit der entsprechenden SeriesOID aufgerufen 37 3 Ergebnisse Sollte es beim Laden zu einem Problem kommen z B eine noch nicht umgesetzte Funk tion wie unterschiedlicher Frame of Reference wird dem Benutzer ein entsprechender Warnhinweis in Form eines Dialogfensters angezeigt F r die Anforderung der Strukturen und Konturdaten stehen die folgenden Methoden bereit public float requestSSContour int view int roiNo throws SessionException IOException public ArrayList getAllRois throws SessionException IOException public RTRoi getRoi int roiNo throws SessionException IOException Die Exceptions werden vom MPRViewer gefangen und intern verarbeitet F r zukiinftige RT Funktionen die von dem Serverprozess bearbeitet werden sollen sind entsprechende Methoden im RTLoader zu definieren die entsprechende Servletanfragen produzieren 3 3 4 ImageFunctionServlet Bei dem ImageFunctionServlet handelt es sich um das Servlet das die Verbindung zu den Serveranwendungen ber sogenannte Wrapper herstellt Bei den Wrappern handelt es sich um Adapter 7 f r die Kommunikation von Client und Server da der Client versucht per HTTP 11 mit dem Serverprozess in Verbindung zu treten dieser aber f r den Befehls und Datenaustausch ber Standard Input Output konzipiert ist F r die Bilddaten verwendet es Instanzen des MPRCreator Wrapper um mit dem mprcreator zu kommunizie
16. ee eee a 3 2 2 Der Planungsprozess in der Strahlentherapie 5 2 3 Der DICOM Standard e 7 2 3 1 Information Object Definition IOD 2 dane es ee 224 9 2 3 2 Seitenzuordnung zwischen Bild und Patient 12 2 3 3 DICOM RT Eine Erweiterung f r die Strahlentherapie 12 233 1 RI Structure Sets soe banat oe ede Se Gea a 14 2 4 Bibliotheken im DICOM RT Umfeld 2 2 2 22 nun 16 2 4 1 DCMTK und DCHMRI aaa 16 2 4 2 Verwendung in dieser Bachelorarbeit 16 2 5 Prinzip der Client Server Architektur some cs 17 2 6 Vorstellung des CHILI Web AA E es 18 2 6 1 CHILI Web Serverkomponente 18 2 6 2 CHILI Web Clientkomponente 19 2 6 2 1 Benutzeroberfl che des CHILI Web 20 2 6 3 Vorstellung des MPR Viewer 21 2 7 Ermittlung der darzustellenden Konturen 23 2 7 1 Grundlagen der Koordinatentransformation 23 2 7 1 1 Geometrische Transformationen und homogene Koordinaten 24 2 7 2 Ermittlung und Berechnung der Koordinaten der darzustellenden Konturpunktets sr asus eet e BR da 26 3 Ergebnisse 30 3 1 Anforderungsanalyse 30 3 2 Integration ins CHILI Web Client a 31 iii 3 3 RT Informationsfluss im CHILI Web e aye ihe Go e 34 39 1 ME RIVIG SED io a ee r R R 36 3 3 2 RTIIMmageViewer ee es 37 3 3 9 RTLoad r r os s aua a ao da a es EE 37 3 3 4 ImageFun
17. in der Schichtbilder akquiriert wurden zur ckzuf hren Daher sind die ermittelten Bildkoordinaten f r diese Ansichten noch in y Richtung zu invertieren da der Bildursprung immer oben links liegt Ansonsten w rden die Konturen auf dem Kopf stehen Nun m ssen die Koordinaten skaliert und ggf in den Bildursprung verschoben werden Offset Die Skalierung ist notwendig da i d R die Gr e der Bilder nicht mit der Aufl sung der Monitore bzw dem dort zur Verf gung gestellten Anzeigebereich f r die Bilder bereinstimmt Daher werden die Bilddaten passend gestaucht bzw gestreckt um den Anzeigebereich auszuf llen Dies ist nat rlich auch f r die Konturen durchzuf hren damit diese weiterhin passend ber die Bilddaten gelegt werden k nnen Au erdem spielt noch die Verschiebung von Bildursprung der einzelnen Schichtaufnahmen im Planungs CT zum Ursprung des Patientenkoordinatensystems s Kapitel 2 3 2 Image Position Patient eine Rolle Bei der Berechnung der Bildkoordinaten s Kapitel 2 7 2 wird davon ausge gangen dass Bild und Patientenursprung identisch sind Falls dem nicht so ist m ssen die Konturdaten noch um den entsprechenden Offset verschoben werden damit Bild und Konturkoordinaten einander entsprechen Diese Aufgaben bernimmt der Client Der Offset ergibt sich aus dem ermittelten und zur ckgegebenen Bildursprung der Kontur vom dicomrtviewer und der ImagePositionPatient des Bildes vom MPR Creator Der dicomrt
18. insbesondere das Recht der Vervielf ltigung und Verbreitung sowie der bersetzung bleiben vor behalten Kein Teil der Software bzw des Benutzerhandbuches darf in irgendeiner Form ohne schriftliche Genehmigung der Autoren reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet vervielf l tigt oder verbreitet werden Inhalt 1 Einf hrung Ll Motivation u ak 1 2 Rahmenbedingungen user A AAA ee ren sn EBES ER 1 2 2 Kurzbeschreibung 2 cicisoeieesins 12 08 a 2 IST Analyse 2 1 Vorhandene Funktionen CHILI WEB 000000 2 2 Vorhandene Funktionen Serverapplikation snsnusrsususnu GZ Me KEE 3 Sollkonzept 3 1 Systemziele y opi EE AN Oy EE 3 3 E EE A EE 39 2 CES EE ere EE 3 3 3 Verwendete Programmiersprachen sssusicerursesa O a eae ea RN Ae 3 4 Geforderte Funktionalit t use ers rer er ra 34 1 Generelle as ds e bg RAR a 3 4 1 1 Darstellung der Bilddaten 0 nr 34 12 Tensterune nissen 3413 LOOM Aurel 34 14 Kachelung 222 4 a seen 3 4 1 5 Anzeige von Patienten Bestrahlungsdaten E AAA 342 1 Anzeige yon StructureSets 11 EEN EES 3 4 2 2 Struktur en einzeln aktivierbar 3 4 2 3 Verschiedenfarbige Darstellung von Strukturen DICOM RT Viewver Pflichtenheft 3 4 3 Dosis Anzeise ann iss ra 13 3 4 3 1 Anzeige von Isodosen wen 13 3 4 3 2 Umschaltung zwischen relativen und absoluten Isodosen rs nt ch a rr res 13 3 4 3 3 Isodosen einzeln aktivierbar
19. plan number 101 CT RT 1 RT Dose for plan 101 ES 09 08 1941 domen 03 BPL Oberba Priv Ambulan CT Masterplan Test 09 08 1941 idol Priv Ambulan RT Upload Freigabe Status Scanner Abb 2 6 Aufteilung der Benutzeroberfl che des CHILI Web Client in Datenbank 1 digitalen Lichtkasten 2 Werkzeugleiste 3 Arbeitsbereich 4 und Arbeits bereichsleiste 5 Die Benutzeroberfl che des CHILI Web Abbildung 2 6 l sst sich in die folgenden Bereiche unterteilen e Datenbank 1 e Digitaler Lichtkasten 2 e Werkzeugleiste 3 e Arbeitsbereich 4 und e Arbeitsbereichsleiste 5 Die Datenbankansicht stellt Informationen zu den Studien links und Serien rechts dar Hier erfolgt die Auswahl der zu ladenden Daten Im digitalen Lichtkasten werden alle geladenen Bilder verkleinert als Thumbnails angezeigt An zus tzlichen Informationen wird beispielsweise ein Rechteck auf dem Thumbnail abgebildet das den tats chlich angezeigten Bildausschnitt im Arbeitsbereich wiedergibt oder die Angabe der Bildnummer in der rechten unteren Ecke ber den Lichtkasten ist 20 2 6 Vorstellung des CHILI Web es m glich gezielt einzelne Bilder in den Arbeitsbereich zu laden Die Bedienelemente ber dem Lichtkasten erlauben u a das Aktivieren der Localizer oder das ffnen eines neuen Lichtkastens Zwischen dem Lichtkasten und dem Arbeitsbereich befindet sich die Werkzeugleiste ber die alle Bildbearbeitungsfunktionen z
20. segmentierten Strukturen die im DICOM RT Format abgelegt worden sind berlagert werden Um an die Daten der DICOM RT Dateien zu gelangen ist es notwendig Zugriff auf einen Rechner zu haben auf dem eine Anwendung zur Verarbeitung solcher Therapiepl ne 1 Einleitung installiert ist Da diese in den meisten Gesundheitseinrichtungen wegen der damit ver bundenen Lizenzkosten nur in beschr nkter Anzahl vorhanden sind w chst der Wunsch nach einem webbasierten Zugriff auf Informationen in den Bestrahlungspl nen z B in einer Telemedizinakte Dadurch k nnen behandelnde rzte diese Daten direkt an ihrem Arbeitsplatz einsehen und m ssen nicht erst den Arbeitsplatz wechseln F r das zuvor genannte Arbeitspaket soll unter anderem die CHILI Telemedizinakte und das CHILI WEB eingesetzt werden Das von der Firma CHILI GmbH angebotene CHILI WEB ist eine Komponente zur Darstellung von medizinischen Bildern Auf diese kann ber die CHILI Telemedizinakte durch Aufruf ber einen Webbrowser direkt zugegriffen werden Bisher bietet das CHILI WEB nur die M glichkeit zur Darstellung von Bilddaten ohne DICOM RT Objekte Beitrag dieser Arbeit Ziel dieser Arbeit ist zun chst eine Analyse der Informationen durchzuf hren die k nftig im Rahmen eines DICOM RT Viewing Moduls im CHILI PACS zur Verf gung gestellt werden sollen Nach der Analyse folgt eine Spezifikation der gew nschten Funktionalit t in einem Pflichtenheft s Anhang A und die De
21. sind Bei Attributen ist wichtig zu wissen dass manche Attribute in verschiedenen Modulen auftauchen und daher deren Beschreibung und Typdefinition modulspezifisch sind Des Weiteren gilt dass die Attributbeschreibungen und Typdefinitionen in spezialisierteren Modulen immer die Eintr ge in allgemeineren berschreiben Die Datenelemente werden in aufsteigender Sortierreihenfolgen nach ihren Tags im DICOM Header gespeichert Dabei k nnen sich manche Elemente in sogenannten Sequences wiederholen Diese kann man sich als Konstrukte vorstellen die mehrere Attribute in einem Block zusammenfassen Die Kennzeichnung als Sequenz erfolgt in den DICOM Spezifikationen mit gt Tabelle 2 2 auf der n chsten Seite zeigt einen Ausschnitt aus der Attributbeschreibung f r das DICOM Structure Set s Kapitel 2 3 3 1 10 2 3 Der DICOM Standard Attribute Name Tag Type Attribute Description Structure Set Label 3006 0002 1 User defined label for Structure Set Structure Set Name 3006 0004 3 User defined name for Structure Set Structure Set Description 3006 0006 3 User defined description for Structure Set Instance Number 0020 0013 3 A number that identifies this object instance Structure Set Date 3006 0008 2 date at which Structure Set was last modified Structure Set Time 3006 0009 2 Time at which Structure Set was last modified Referenced Frame of 3006 0010 3 Introduces seque
22. werden kann Hierdurch muss der gesamte Serverprozess nicht jedes mal neu entwickelt werden Mit dieser Arbeit wurde ein Modul zur Verwaltung und Visualisierung von RT Structure Sets realisiert das z Z aber noch nicht die Frame of Reference Relationship Sequence ber cksichtigt Diese Vereinfachung der Umsetzung wurde gew hlt um zun chst ein rudiment r funktionierendes Basissystem zu haben welches das grundlegende Konzept veranschaulicht Der Umfang des Basissystems soll danach in einzelnen Schritten vervoll st ndigt werden Als Hauptaufgabe des RT Structure Set Moduls ist die Ermittlung der darzustellenden Konturpunkte zu nennen Die Konturen werden nur in der unrotierten Axialansicht durch verbundene Linien dargestellt da sie lediglich in dieser Ebene in der richtigen Reihenfolge vorliegen Ansonsten werden die darzustellenden Konturpunkte als kleine Kreise eingezeichnet Um die ermittelten Konturpunkte f r alle Ansichten in der richtigen Reihenfolge vorliegen zu haben m ssen diese zuvor in ein Oberfl chenmodell berf hrt werden Die darzustellenden Konturpunkte ergeben sich dann durch Schneiden der einzel nen Fl chen Dreiecke des Oberfl chenmodells mit der Ansichtsebene Die berf hrung in ein Oberfl chenmodell war jedoch im Rahmen dieser Arbeit nicht m glich Da die Ausz hlung der Dosiswerte der einzelnen Pixel f r das Dosis Volumen Histogramm DVH in der axialen Ebene erfolgt stellt dies kein gr eres Problem f r
23. x cos y ysin y y sin y cos p 0 y zsin p ycos p 2 5 1 0 0 1 1 1 x Si 0 0 x y H sy 0 y 2 6 1 0 0 1 1 25 2 Material und Methoden Unter Ausnutzung der Assoziativit t und Matrixmultiplikation lassen sich nun alle Transformationen zusammenfassen was zu einer deutlichen Reduktion des Berechnungs aufwandes bei vielen Punkten f hrt Das Prinzip l sst sich nat rlich noch auf den 3D Raum erweitern Die Rotationen erfolgen dabei entgegen des Uhrzeigersinns AE 0 0 Te Ot Oe Tht sty be 0017 2 7 000 1 sy O 0 0 0 0 0 S 8x gt Sy Sz 0 ds sq 2 8 E 0 0 0 I 1 0 0 0 _ 0 cos pr sin pr 0 Rapa 0 sin yz cos py 0 ey 0 0 0 1 cos py 0 sin py 0 0 1 0 0 RylPy sin py 0 cos py 0 210 0 0 0 1 cos yz sin p 0 0 sin COS 0 0 0 0 o 1 ber die inverse Transformationsmatrix 8 ist es m glich eine entsprechende Transfor mation in umgekehrter Richtung durchzuf hren 2 7 2 Ermittlung und Berechnung der Koordinaten der darzustellenden Konturpunkte F r die Ermittlung der relevanten Konturpunkte kann man das zuvor beschriebene Prinzip der inversen Transformation verwenden Als Bildebene wird die Axial die Coronal bzw die Sagittalansicht vorgegeben Des Weiteren ben tigt man noch einen Punkt der rotierten Ebene Hierf r bietet sich das Rotationszentrum Pp mit seinen 26 2 7 Ermittlung der darzustellenden Konturen Koordinaten xp yp und zp an Als letzte
24. 22 2222 24 Inverse Koordinatentransformation 28 Schnittpunktbestimmung mit der Ebene 29 Benutzeroberfl che CHILI Web mit RT Integration 32 Farb nderung einer Struktur 2 2 Comm nme 33 Klassendiagramm der RT Klassen im CHILI Web 35 Aufteilung Arbeitsbereich RT Viewing Modul 36 Vereinfachtes UML Klassendiagramm der Serveranwendung zur Verwal tung von DICOM RT Dateien 40 Verschiebung des Koordinatenursprungs in den einzelnen Ansichten 45 vii Tabellenverzeichnis 2 1 Objektdefinition f r das DICOM Structure Set Objekt 2 2 Ausschnitt der Attributbeschreibung des Structure Set Objektes aus dem DICOM Standard benet mars FE Ser acer ee BS 1 Einleitung Motivation Krebs stellt in den westlichen Industriel ndern nach den kardiovaskul ren Erkrankungen die zweith ufigste Todesursache dar 27 Im Rahmen von Kombinationstherapien bei der Tumortherapie erhalten mehr als 50 der Patienten eine Strahlentherapie 2 Daher handelt es sich bei dieser Therapieform um eine wichtige Behandlungsmethode f r Krebserkrankungen Trotz intensiver Forschung und entscheidenden Fortschritten im Bereich der Strahlentherapie schl gt diese nicht bei allen Patienten an Das Ziel der aktuellen Forschung ist die Zahl der Rezidive weiter zu reduzieren Hierzu ist ein Vergleich verschiedener Patienten und ihrer jeweiligen Behandlung not wendig Schwerionentherapie als bes
25. 4 Design und Implementierung der Serveranwendung einen Wert zur ck der angibt ob die Sequenz erfolgreich in die internen Strukturen berf hrt werden konnte R ckgabewert 0 oder nicht R ckgabewert amp 0 Generell l sst sich zu der vorgenommenen Implementierung sagen dass diese momentan nicht alle Informationen der Structure Sets ber cksichtigt und auf die minimal notwen digen Informationen beschr nkt ist um die Strukturen ad quat darstellen zu k nnen Dies hat zur Folge dass unter anderem die Daten alle im selben Koordinatensystem gleicher Frame of Reference vorliegen m ssen da die Frame of Reference Relationship Sequence nicht ber cksichtigt wird Sollten die Daten einen unterschiedlichen Frame of Reference haben wird die Einlesemethode des Structure Sets mit einem entsprechenden R ckgabewert verlassen so dass der dicomrtviewer einen entsprechenden Hinweis an den Client senden kann welcher dann dem Benutzer angezeigt wird 3 4 2 4 RTStructure Ein Objekt des Typs RTStructure dient dazu die Informationen der einzelnen ROIs RTStructureROI mit ihren Konturen RTStructureContour und ihrer Beobachtung RTStructureObservation zusammen zu bringen Diese Informationen werden jeweils durch eigene Klassen verwaltet Die Zuordnung von ROI Kontur und Beobachtung erfolgt ber die eindeutige ROI Nummer s Kapitel 2 3 3 1 Die Klasse RT Structure stellt Methoden zur Verf gung um neue BOL Kontur und Beobachtungsobjekt
26. Daten auf dem Client angezeigt Bei der Implemen tierung auf der Clientseite kann schon auf bestehende CHILI Kompo nenten zur ckgegriffen werden z B Overlay Nach der Realisierung der Darstellung der StructureSets soll die DI COM Komponente RTDose im zweiten Schritt umgesetzt werden welches mit den StructureSets die Grundlage f r das Dosis Volumen Histogramm und den Bestrahlungsplan darstellt Diese Aufgabe ist al lerdings nicht Gegenstand dieser Bachelorarbeit Bei der Dosisanzeige soll es dem Anwender m glich sein zwischen re lativen und absoluten Isodosen umzuschalten und einzelne Isodosen zu bzw abzuschalten Des Weiteren sollen die einzelnen Isodosen durch eine unterschiedliche Farbcodierung dargestellt werden Bei der Darstellung soll zwischen Isolinien und Colorwash gew hlt werden k nnen Eine Floating Dose Point Darstellung soll f r den Punkt an dem sich der Mauszeiger befindet den jeweiligen Dosiswert in einem Tooltip anzeigen Die Dosis bzw Dosisanteile in den einzel nen Strukturen soll schlie lich in einem Dosis Volumen Histo gramm DVH angezeigt werden damit der Anwender einzelne Pl ne besser beurteilen kann 1 2 DICOM RT Viewver Pflichtenheft 2 IST Analyse 2 1 2 2 Es folgt eine kurze Zusammenfassung der vorhandenen Funktionali t t welche f r die Erweiterung der Software von Bedeutung sind Vorhandene Funktionen CHILI WEB Das CHILI WEB bietet momentan schon die M glich
27. Fraktionierungsschema Einstrahlrichtung der Therapiestrahlen usw F r den Bereich der Therapie mit Schwerionen Bestrahlung mit geladenen Teilchen anstatt mit Photonen wurden die Objekte RT Ion Plan Record und RT Ion Beams Treatment Record eingef hrt Dies war notwendig da es sich bei Schwerionen um eine vollkommen andere Strahlart handelt Diese unterscheidet sich von den bisher verwende ten Photonen unter anderem in ihrer biologischen Wirkung Dosiskonformit t und vor allem auch den zu verwendenden Ger ten sehr gro e Beschleuniger und Gantrysysteme notwendig Da die Pr sentation der Bestrahlungs und Therapiepl ne nicht Gegenstand dieser Bachelorarbeit sind wird auf eine ausf hrlichere Beschreibung an dieser Stelle verzichtet Details ber diese RT Objekte sind dem DICOM Standard 12 zu entnehmen 2 3 3 1 RT Structure Set RT Structure Set Objekte sind dazu gedacht Informationen der segmentierten Patien tenstrukturen zu halten Im Modul Structure Set werden Bereiche von Interesse Region of Interest ROI festgelegt Daher sind neben allgemeinen Informationen wie Name und Beschreibung des Structure Sets auch Informationen ber die referenzierten Bil der Serien und Studien gespeichert Es k nnen hier auch Koordinatentransformationen spezifiziert werden falls einzelne referenzierte Bilder nicht in dem selben Koordinatensys tem abweichendes Frame of Reference wie das Structure Set liegen F r die einzelnen Referenzberei
28. OM Standards um Informationen zur Bestrahlungsplanung Segmentierung Dosisverteilung Therapieplan etc Dosis Volumen Histo Ein Dosis Volumen Histogramm stellt dar wie viel des gramm DVH Volumens eines Risikoorgans oder Zielvolumens mit wel cher Strahlendosis bestrahlt wird x Achse Strahlendosis y Achse Volumenanteil Gantry Strahlf hrungssystem f r Bestrahlung Gross Tumor Volume GTV Der grob zu tastende oder sichtbare Bereich b sartigen Wachstums Tumor 2 3 DICOM RT Viewver Pflichtenheft Name Erl uterung Information Entity Im DICOM Standard sind alle Bild Informationen z B Patient oder Serie in sogenannten Information Entities IE einge teilt Eine IE ist wiederum in ein oder mehrere Module unterteilt Die einzelnen Informationen in den Modulen hei en Attribute Jedes dieser Attribute besitzt einen ein deutigen Tag der durch zwei Hexadezimalzahlen ausge dr ckt wird Isodosen Isodosen in einem Strahlungsfeld sind Linien gleicher Energie o lonen Dosis in einer Ebene JavaServerPages JSP Von Sun Microsystems entwickelte Technologie um dyna mische Webseiten mit Java zu erzeugen JavaServer Faces JSF Ein Framework zum einfachen entwickeln von HTML Sei ten durch einbinden bereits definierter Komponenten Kollimator Ger t zur Erzeugung eines parallelen Strahlenverlaufs bzw Strahlenfeldes MRT Ein bildgebendes Verfahren das vor al
29. RUPRECHT KARLS UNIVERSIT T f r N HEIDELBERG HOCHSCHULE HEILBRONN TECHNIK WIRTSCHAFT INFORMATIK Universit t Heidelberg Hochschule Heilbronn CHILI Digital Radiology Studiengang Medizinische Informatik Bachelorarbeit Konzeption und Entwicklung von Modulen zur Verwaltung und Visualisierung von DICOM RT Objekten im CHILI PACS System Vorgelegt von Sven Siekmann geboren am 12 03 1985 in Lemgo Lippe Abgabedatum 9 September 2010 Referent Prof Dr R Bendl Hochschule Heilbronn Korefferent Dr U Engelmann CHILI GmbH Zusammenfassung F r die fortw hrende Optimierung von Behandlungsstrategien im Bereich der Strahlen therapie ist es notwendig Behandlungspl ne strukturiert miteinander zu vergleichen Um die vielf ltigen Datenmengen die sich im Rahmen gro er und bergreifender Forschungs projekte wie etwa dem ULICE Projekt 18 ergeben suffizient auswerten zu k nnen ist ein leichter Zugriff f r alle Projektteilnehmer erstrebenswert Dieser kann beispielsweise durch den Einsatz einer Telemedizinakte wie sie z B von der Firma CHILI GmbH angeboten wird erfolgen Die Telemedizinakte muss unbedingt in der Lage sein das Datenformat in dem Therapiepl ne abgespeichert werden DICOM RT zu verarbeiten Daher wurde im ersten Schritt dieser Arbeit analysiert welche Informationen im Rahmen eines DICOM RT Viewing Moduls im CHILI PACS dargestellt werden k nnen Als zentrale Aufgabe wurde die Darstellung
30. SEIY SOLJU CD YY UdISUNPUSMUBAIAIIS UJJUuJUOdWoOHIIATIT i I9PEOTAYdN uaJuauodwoy usny 35 3 Ergebnisse 3 3 1 MPRViewer Der bestehende MPRViewer roter Rahmen in Abbildung 3 4 dient als Schaltzentrale der Darstellung und wurde dahingehend erweitert dass jetzt auch RT Daten verarbeitet werden k nnen Dem MPRViewer wird bei seiner Erzeugung durch das CHILI Web also dem Wechsel in die MPR Ansicht mitgeteilt ob er die RT Funktionalit t bereitstellen soll oder nicht F r den Fall dass keine RT Daten bereitgestellt werden m ssen bleibt die Ansicht wie beim bisherigen MPRViewer Abbildung 2 7 auf Seite 22 Die Darstellung der Axial Coronal und Sagittalansicht wird dann jeweils durch eine Instanz der Klasse MPRImageViewer gr ne Rahmen in Abbildung 3 4 realisiert Neue Daten erzeugen KUI Panel ROI Auswahl Keine Strukturen vorhanden Abb 3 4 Aufteilung des Arbeitsbereiches beim RT Viewing Modul Roter Rahmen MPRViewer gr ne Rahmen je ein RTImageViewer blauer Rahmen Kontrollpanel Wenn hingegen RT Daten darzustellen sind werden fiir die Darstellung der Bild und RT Daten Instanzen der Klasse RTImageViewer an Stelle der MPRImageViewer verwendet Daneben wird das Kontrollpanel blauer Rahmen in Abbildung 3 4 um entsprechende RT Register erweitert Im Rahmen dieser Bachelorarbeit ist es das Panel fiir die Anzeige der Structure Sets F r weitere RT Funktionalit t k nnen hier entsprechende Regist
31. T Viewing Modul momentan nur ber den MPR Viewer s Kapitel 2 6 3 Nachdem dieser Ansichtsmodus gew hlt ist hat die Anforderung der Bildserie zu der es auch RT Daten gibt ber die Datenbankansicht zu erfolgen Das zugeh rige RT Structure Set wird automatisch aus der Datenbank ermittelt und geladen F r die Visualisierung der RT Structure Sets wurde in das Kontrollpanel des MPRViewers Erl uterung zum MPRViewers in Kapitel 3 3 1 ein Registerreiter f r die Verwaltung der Strukturen eingef gt Abbildung 3 1 Nr 1 Damit ist es m glich einzelne Strukturen sichtbar bzw unsichtbar zu machen oder die Farbe der einzelnen Strukturen zu ndern Per Klick auf die aktuell hinterlegte Farbfl che Abbildung 3 1 Nr 2 ffnet sich ein entsprechender Dialog s Abbildung 3 2 31 3 Ergebnisse 7G 21 07 2010 Tuer Offen 01 01 1900 01 01 19 C 09 04 1998 H00032 ID 19 01 1950 0001194427 BEER 6 San 29 12 2009 Abb 3 1 Benutzeroberfl che CHILI Web mit RT Integration Eingezeichnete Konturlinien bzw punkte der im Structure Set gespeicherten Strukturen und Kontrollpanel f r Structure Set 1 mit Schaltfl chen 2 um Farbw hler f r Strukturen aufzurufen Hals DKEZ OIHIT_ BPL Schaedel 4 HIT Line Neue Daten 1 ROI Panel ROI uswahl ROI Name RO Y Y Y Y Y Y Y TUM CT PTY KONTOUR CT EXTERNAL SEHNERV RE HIRNSTAMM 7 MYELON A CHIASMA AVOIDANCE Daten A dl Setup Drucken Befund Upl
32. UTE R Das World Wide Web Web Server und Clients HTML 2 0 3 0 HTTP Addison Wesley 1996 ISBN 3 89319 763 X NATIONAL ELECTRICAL MANUFACTURERS ASSOCIATION Digital Imaging and Com munications in Medicine DICOM tp medical nema org medical dicom 2009 Version 2009 XXXV C Literaturverzeichnis 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 24 25 26 NEUMANN M Standardisierte Daten bertragung in der Strahlentherapie mit RT DICOM In AK Computer in der Radiologie Deutsche Gesellschaft f r medizinische Physik DGMP 1997 NIEMANN K D Client Server Architektur Organisation und Methodik der Anwendungsentwicklung Vieweg Verlagsgesellschaft 1996 ISBN 3 528 15466 7 NISCHWITZ A FISCHER M W HABER CKER P Computergrafik und Bildver arbeitung Vieweg Teubner Galileo Computing 2007 ISBN 978 3834801869 OFFIS E V DCMTK DICOM Toolkit Beschreibung Website http dicom offis de dcmtk php de Version 07 2010 Online Stand 24 Juli 2010 ONKEN M DCMRT Eine Open Source RT Bibliothek In Jahrestreffen AK Computer in der Radioonkologie 2009 Deutsche Gesellschaft f r medizinische Physik DGMP 2009 ORECCHIA R Union of light ion centres in Europe ULICE Web site http cordis europa eu fetch CALLER FP7_PROJ_EN amp ACTION D amp DOC 1 amp CAT PRO J amp QUERY 01262cebfe07 573 061b50f7 amp RCN 92176 Version 04 2010 Onl
33. Wrapper auf weitere Aufrufe durch das ImageFunctionServlet Diesem werden folgende Methoden f r den Zugriff auf die Structure Sets zur Verf gung gestellt public synchronized void getRois HttpServletRequest req HttpServletResponse res throws IOException public synchronized void getContourData HttpServletRequest req HttpServletResponse res throws IOException Die erste Methode dient dem Erhalt aller ROIs im Structure Set mit ihren jeweiligen Daten Die zweite Methode wird verwendet um darzustellende Konturpunkte zu ermitteln 39 3 Ergebnisse 3 4 Design und Implementierung der Serveranwendung In diesem Abschnitt wird das Design und die Implementierung der Serveranwendung beschrieben Das Zusammenspiel der einzelnen Klassen soll zun chst durch ein Klassen diagramm erl utert werden um daran anschlieBend die einzelnen Klassen genauer mit ihrer Funktionalit t darzustellen 3 4 1 Klassendiagramm der Serveranwendung parent observations RTStructureSetlO Abb 3 5 Vereinfachtes UML Klassendiagramm der Serveranwendung zur Verwaltung von DICOM RT Dateien Der Client fordert die RT Informationen bei der Serveranwendung dicomrtviewer an Dem dicomrtviewer wird ber das RTStructureSetInterface der Zugriff auf ein RT Structure Set zur Verf gung gestellt Dieses Interface definiert die f r die Verwaltung von Structure Sets n tigen Zugriffsm glichkeiten um an die im RT Structure Set hinterlegten Informationen
34. angle die Bildkoordinaten f r die spezifizierte ROI roiNo Die Koordinaten werden in den Arrays zCoordsRet und yCoordsRet zur ckgegeben Die Anzahl der Konturpunkte wird zur Kontrolle in coordCount gespeichert Neben den genannten Methoden gibt es noch andere ber die sich diverse Metadaten des Structure Sets z B Name und Beschreibung des Structure Sets Patienteninformationen etc abrufen lassen Da diese f r die eigentliche Darstellung der Strukturen keine Rolle spielen sollen an dieser Stelle hierzu keine weiteren Ausf hrungen folgen 3 4 2 3 RTStructureSetlO Bei der Klasse RTStructureSetIO handelt es sich um die Implementierung des RTStructureSetInterfaces Die allgemeinen Informationen des Structure Sets wie Infor mationen ber den Patienten die Studie und die Serie werden in schon vorhandenen Strukturen des CHILI Frameworks abgelegt Die Structure Set spezifischen Daten werden von einem Objekt des Typs RT Structure verwaltet F r das Einlesen des Structure Sets gibt es eine Methode um den DICOM Header auszulesen Diese baut auf bestehenden Methoden des CHILI Frameworks auf Die erhaltenen Daten werden durch diese Klasse in die internen Strukturen RTStructure RTStructurelmage berf hrt Die Sequenzen im Structure Set Header werden durch spezielle Methoden hierf r verarbeitet und bekommen jeweils nur den entsprechenden Teil des DICOM Headers bergeben Die Methoden f r die einzelnen Sequenzen geben jeweils 42 3
35. ann Zun chst erfolgt eine kurze Einf hrung in die Koordinatentransformation Daran anschlie end wird beschrieben wie die darzustellenden Kontupunkte in dieser Bachelorarbeit ermittelt werden 2 7 1 Grundlagen der Koordinatentransformation Geometrische Transformationen stellen wichtige Operationen in der Computergrafik und Bildregistrierung dar Letztere ist f r diese Bachelorarbeit von Bedeutung da die segmentierten Strukturen mit den einzelnen Bildern und Bildrekonstruktionen in bereinstimmung gebracht werden m ssen In den zu Grunde liegenden Aufnahmen der bildgebenden Modalit t werden die einzelnen Pixel durch ihre x und y Koordinate in dem betreffenden Bildkoordinatensystem Koordinaten in einer Schicht lokalisiert Mit den in Kapitel 2 3 2 genannten Attributen lassen sich die Pixelkoordinaten der einzenen Schichten in Patientenkoordinaten transformieren Dies f hrt dazu dass man alle RT spezifischen Daten wie Structure Sets Dosisverteilung und die Bilder in einem gemeinsamen Koordinatensystem hat und sie so in gleicher Beziehung zueinander stehen Abschlie end soll hier noch auf das Bildschirmkoordinatensystem hingewiesen werden 23 2 Material und Methoden ber das die Ansprache der einzelnen Pixel auf dem Bildschirm des Anwenders geregelt wird Abblidung 2 9 soll diesen Zusammenhang noch einmal verdeutlichen Die Bedeutung von Transformationsmatrizen wird im folgenden Abschnitt noch n her erl utert Die in Abbil
36. as eigentliche RT Structure Set 41 3 Ergebnisse selbst als auch um die dazugeh rigen Bilder Die Methode erkennt eigenst ndig um welchen Dateityp es sich handelt und liest dementsprechend ein Dabei ist zu beachten dass zuerst die Datei die das RT Structure Set enth lt bergeben wird Danach m ssen alle Bilddateien der Serie bergeben werden damit ermittelt werden kann welches Ausma der Datenw rfel hat Dies ist notwendig um die Koordinaten passend zu transformieren s Kapitel 2 7 1 und zur ckzugeben Nach einem erfolgreichen Einlesen gibt die Methode den Wert 0 zur ck andernfalls einen Wert 0 ber den ermittelt werden kann an welcher Stelle es zu einem Problem gekommen ist Die zweite Methode dient dazu sich die Anzahl der im Structure Set definierten ROIs zur ckgeben zu lassen Mit Hilfe der dritten Methode ist es m glich sich die verwendeten im Structure Set eindeutigen Nummern der einzelnen ROls in ein Array roiNumbers speichern zu lassen Diese Methode wurde eingef hrt da der DICOM Standard 12 lediglich festlegt dass die ROI Nummer eindeutig sein muss Es ist jedoch nicht geregelt bei welchem Wert die Nummerierung beginnt und in welchen Schritten sie durchgef hrt wird Im Allgemeinen startet man bei dem Wert 1 und erh ht jeweils um 1 Die zuletzt aufgef hrte Methode ermittelt f r die bergebene Ebene aus der Ansicht view axial coronal oder sagittal und der Rotation um die x y und z Achse
37. ch sein das dar gestellte Grauwertfenster eines Bildes zu ndern Neben der variablen Einstellm glichkeit sollen dem Benutzer auch einige voreingestellte Fensterungen f r gewisse Modalit ten angeboten werden 3 4 1 3 Zoom Es soll dem Benutzer in der jeweiligen Bildebene m glich sein den Bildausschnitt zu verkleinern und zu vergr ern Dies soll sowohl fle xibel per Maus f r einen Bildausschnitt m glich sein als auch mit vorgegebenen Zoomstufen 3 4 DICOM RT Viewver Pflichtenheft 3 4 1 4 Kachelung Zu Beginn soll es nur eine 1x1 Kachel geben welche die Transversal Schicht darstellt In einem sp teren Release soll es dann eine 2x2 Ka chelung geben in der beliebig die Transversal Sagittal berechnet aus Bilddaten und Coronal Schicht berechnet aus Bilddaten eine Tabelle mit Bestrahlungsinformationen oder das Dosis Volumen Histogramm etc kombiniert werden k nnen 3 4 1 5 Anzeige von Patienten Bestrahlungsdaten 3 4 2 Aus der DICOM Datei sollen folgende Daten ber das Bild gelegt werden m Patientenname Geburtsdatum Datum der Bildgebung Planname Orientierung L R A P Ger tename der Modalit t mit der Bilddaten aufgenommen wur den Zus tzliche Informationen zum Bestrahlungsplan z B Anzahl der Felder Einstrahlrichtung etc werden nicht ber das Bild gelegt son dern extra angezeigt Dies erfolgt im Rahmen dieser Bachelorarbeit voraussichtlich h chstens durch
38. che muss hier eine eindeutige ROI Nummer innerhalb des Strukture Sets angegeben werden die durch das ROI Contour Module dann genauer beschrieben wird 14 2 3 Der DICOM Standard Eine ROI kann entweder durch eine Sequenz von Overlays oder durch eine Sequenz von Konturen angegeben werden Bei einem Overlay handelt es sich um ein Bild das die eingezeichneten Konturen als Bilddaten enth lt Mit solchen Overlays k nnen die zugeordneten CT Bilder berlagert und zu einem Bild verschmolzen werden Ist das ROI Contour Module vorhanden werden die ROIs als Sequenz von Konturen definiert Dazu wird f r jede im Structure Set Modul definierte ROI angegeben um welchen geometrischen Typ POINT OPEN_PLANAR OPEN_NONPLANAR oder CLOSED_PLANAR es sich handelt auf welche Bilder sich die Konturdaten beziehen wieviele Konturpunkte es f r das jeweilige Bild gibt und die Koordinaten der Konturen Nun muss noch gekl rt werden um welche Art ROI es sich handelt also wie die ROI zu interpretieren ist Zielvolumen Risikoorgan Marker etc Dies geschieht durch das RT ROI Observations Modul F r jede Observation wird eine eindeutige Nummer innerhalb des Structure Sets festgelegt und es wird angegeben auf welche ROI Nummer sich die Observation bezieht Dar ber hinaus besteht die M glichkeit den Namen der Person die die Struktur definiert hat Arzt oder Medizinphysiker zu hinterlegen Die Abbildung 2 4 veranschaulicht die Verzahnung der Module
39. ctionServlet ee 38 3 3 5 RIViewerWrapper 38 3 4 Design und Implementierung der Serveranwendung 40 3 4 1 Klassendiagramm der Serveranwendung 40 3 4 2 Implementierung des Programms und Klassenbeschreibung 41 3 4 2 1 dicomrtviewer Die Serveranwendung 41 3 4 2 2 RTStructureSetInterface e 41 3 4 2 3 RTStructureSetIO 42 3 4 2 4 RIStructure 552 22 bee ee aan 43 3 4 2 5 RUTStructureROl o 43 3 4 2 6 RTStructureContour s o o 43 3 4 2 7 RTStructureContourltem 44 3 4 2 8 RTStructureObservation 44 3 4 2 9 RTStructurelmage 44 3 4 3 Berechnung der Bildkoordinaten der darzustellenden Konturpunkte 45 4 Diskussion und Ausblick 47 Anhang A Pflichtenheft I B Testf lle XXIX C Literaturverzeichnis XXXV Abkurzungsverzeichnis ACR m nga sann American College of Radiology ANSI American National Standards Institute DD beziehungsweise CNAO Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica EX EE Computertomographie DICOM Digital Imaging and Communications in Medicine DIN vna sa Deutsche Industrienorm DKFZ Deutsches Krebsforschungszentrum DVH Dosis Volumen Histogramm BPA sense Elektronische Patientenakte BU eier Europ ische Union HIT 2 42 Heidelberger Ionenstrahl Therapiezentrum HTTP u Hypertext Transfer Protocol LAA in der Regel LEER aida In
40. dann im RTImageViewer passend skaliert und ggf noch verschoben Offset werden Die Werte f r die Skalierung und die Ber cksichtigung des Offsets ergeben sich aus den vom mprcreator erzeugten Bilddaten Dies stellt sicher dass die Konturdaten immer passend mit den Bilddaten in bereinstimmung gebracht werden 49 4 Diskussion und Ausblick F r die Steuerung bzw Verwaltung der RT Informationen ist das Kontrollpanel des MPR Viewers um Register f r die einzelnen RT Objekte erweitert worden derzeit nur f r die RT Structure Sets Dadurch ist ein leichter und bersichtlicher Zugriff auf die einzelnen Informationen der RT Objekte m glich Das mit dieser Arbeit eingef hrte ROI Panel zur An und Abwahl von Strukturen soll dies nur exemplarisch veranschaulichen Die Kommu nikation mit dem neuen Serverprozess f r die DICOM RT Dateien dicomrtviewer erfolgt wie die Kommunikation des MPR Viewers ber das ImageFunctionServiet Damit der Informationsfluss zwischen Client und Server auch f r die RT Daten funktioniert wurde noch ein spezieller Loader und ein Wrapper f r die DICOM RT Daten neu entwickelt Diese k nnen dann leicht f r die bermittlung weiterer RT Objekte erweitert werden Zusammenfassend l sst sich somit sagen dass mittels dieser Arbeit ein grundlegendes Konzept f r die Erweiterung des CHILI PACS System um die Darstellung von DICOM RT Objekten erarbeitet wurde Dies kann anhand eines Moduls f r RT Structure Set Objekte nac
41. de gehen 2 3 Der DICOM Standard In jedem der bisher vorgestellten Schritte kann es zu Fehlern und Ungenauigkeiten kommen die Fehlbehandlungen oder Sch digungen des Patienten zur Folge haben Daher ist eine umfangreiche Qualit tssicherung unumg nglich um Fehlerquellen f r k nfti ge Behandlungen zu vermeiden Eine wesentliche Rolle spielt hierbei eine umfassende und bersichtliche Dokumentation und die gesetzlich vorgeschriebene Archivierung der Bestrahlungspl ne 22 2 3 Der DICOM Standard DICOM steht f r Digital Imaging and Communications in Medicine und ist ein offener Standard der 1993 zum Austausch von Informationen in der Medizin vorgestellt wurde Er spezifiziert wie Bilddaten und Informationen z B Segmentierungen oder Bestrah lungsinformationen in objektorientierter Form zur Verf gung gestellt und ausgetauscht werden k nnen Mittlerweile reicht das Einsatzgebiet von DICOM von der Darstellung der Bilddaten verschiedenster medizinischer Ger te ber eine gro e Anzahl von Diensten bis zur Unterst tzung des medizinischen Workflows z B Verwaltung und Archivierung von Dokumenten PACS Ansteuerung Der DICOM Standard stellt ein aus mehreren Teilen bestehendes Dokument dar das aktuell 18 Teile umfasst Stand Juli 2010 Der Vorteil ist dass einzelne Teile unabh ngig voneinander weiter entwickelt werden k nnen ohne die Gesamtstruktur zu beeinflussen Um mit den fortw hrenden Entwicklungen im Medizin Hardware
42. des Dosis Volumen Histogramms DVH ermittelt f r dessen Berechnung es Module f r die Darstellung der segmentierten Strukturen RT Structure Set und die Dosisverteilung RT Dose geben muss Au erdem soll es zu einem sp teren Zeitpunkt leicht m glich sein weitere Module f r die Anzeige der brigen DICOM RT Objekte zu integrieren Nach der Spezifikation der geforderten Funktionalit t wurde ein Konzept f r deren Umsetzung erstellt und mit der Implementierung einer der Kernfunktionen begonnen Durch diese Implementierung soll es anderen Programmierern erleichtert werden das gew hlte Konzept nachzuvollziehen und das DICOM RT Viewing Modul des CHILI PACS entsprechend erweitern und anpassen zu k nnen bis letztendlich ein homogenes und vollst ndiges Gesamtsystem entsteht Durch die Umsetzung eines Moduls zur Darstellung von RT Structure Sets ist es jetzt m glich sich die segmentierten Strukturen eines DICOM RT Datensatzes im CHILI PACS anzeigen zu lassen Es k nnen gezielt einzelne Strukturen an und abgew hlt und deren Konturfarbe ge ndert werden Die Darstellung der Konturen ist f r die Axial die Coronal und die Sagittalebene m glich Eine berpr fung der Funktionalit t wurde mit den zur Verf gung stehenden DICOM RT Testdatens tzen durchgef hrt Inhaltsverzeichnis Abkiirzungsverzeichnis v Abbildungsverzeichnis vii Tabellenverzeichnis ix 1 Einleitung 1 2 Material und Methoden 3 2 1 Das ULICE Projekt 2 622243 ee bea Dee
43. die Weiterent wicklung der RT Viewing Moduls dar Die Konturlinien der Axialebene m ssen virtuell hinterlegt werden und k nnen dann beispielsweise per Scanline Algorithmus 19 ausgewer 48 tet werden Lediglich f r die optische Darstellung der Konturen ist die Punktdarstellung u U irritierend Durch die vorgenommene Implementierung konnte das Problem der Rotation noch nicht gel st werden Sobald nicht mehr um das Zentrum des Bilddatenw rfels oder um mehrere Achsen rotiert wird laufen Bild und Konturdaten auseinander bzw sind teils auch spiegelverkehrt M glicherweise ist dies darauf zur ckzuf hren dass sich die Verwaltung der Rotationswinkel im MPR Viewer von der in dieser Arbeit vorgenommenen Verwaltung im RT Viewer unterscheidet Da eine eindeutige Beantwortung des Problems gegen Ende dieser Arbeit nicht mehr m glich war muss versucht werden dies im Rahmen der weiteren Umsetzung des DICOM RT Viewing Moduls zu kl ren Zur Unterscheidung der einzelnen Strukturen ist eine farbige Darstellung hilfreich Meist ist das ROI Display Color Attribut das die Farbe einer Struktur festlegt durch das Planungssystem gesetzt Da es sich hierbei um ein optionales Attribut handelt wird die Farbe der Kontur ggf intern zugewiesen Daf r stehen 20 vordefinierte Farben in vordefinierter Reihenfolge zur Verf gung F r die Darstellung der ermittelten Konturdaten auf Clientseite bietet es sich an auf dem MPR Viewing Modul des CHILI Webs au
44. dung 2 9 verwendeten Matrizen haben folgende Bedeutung e T pp Transformation von Patienten in Bildkoordinaten e TBBs Transformation von Bild in Bildschirmkoordinaten Tpps Transformation von Patienten in Bildschirmkoordinaten Bei den T Matrizen handelt es sich um die jeweilige inverse Matrix mit der die Transformation umgekehrt werden kann Tbs lt lt H L Trs ooo Bildkoordinatensystem x Tess Tess Bildschirmkoordinatensystem Abb 2 9 Koordinatensysteme und ihre berg nge Tpg Transformation von Patienten in Bildkoordinaten Tgpgs Transformation von Bild in Bildschirmkoordinaten Tpps Transformation von Patienten in Bildschirmkoordinaten Quelle f r Grafik Patientenkoordinatensystem http www vtk org Wiki Proposals Orientation 2 7 1 1 Geometrische Transformationen und homogene Koordinaten Bei den hier zu verwendenden Transformationen handelt es sich um sogenannte lineare geometrische also affine Transformationen die einen konstanten ortsinvarianten Fl chenvergr erungsfaktor haben Typische Transformationsvorg nge sind die Translation Verschiebung s Gleichung 2 1 die Rotation Drehung s Gleichung 2 2 und die Skalierung Ver nderung des Ma stabes s Gleichung 2 3 2 24 2 7 Ermittlung der darzustellenden Konturen ZEN e it Ee y y T a _ cos p sin y y sin y coslo E Sx 0 z BEER es Komplexere Transformationen erfolg
45. e in sich aufzunehmen und auf diese unter Angabe der ROI Nummer zuzugreifen Des Weiteren werden in der RTStructure noch Name und Beschreibung des Structure Sets die Zuordnung zu Serie und Studie gt UIDs und das Frame of Reference hinterlegt Hierf r gibt es auch analoge Methoden um diese zu Setzen bzw Abzurufen 3 4 2 5 RTStructureROl Diese Klasse dient der Verwaltung der Informationen einer Structure Set ROI Es werden Methoden f r den Zugriff auf ROI Name ROI Nummer ROI Beschreibung Frame of Reference und den Erzeugungsalgorithmus der ROI bereitgestellt Au erdem erfolgt noch eine Verkn pfung zu der RTStructure in der die RTStructureROI enthalten ist 3 4 2 6 RTStructureContour Die Klasse RTStructureContour enth lt die Information aus der ROI Contour Sequence des Structure Sets wobei die eigentlichen Konturdaten und Bildverweise in RTStructure Contourltem Objekten gehalten werden Diese wiederum werden in der entsprechenden RTStructureContour gespeichert Au erdem h lt die RTStructureContour noch die Farbe 43 3 Ergebnisse der Kontur bzw ROI und eine Referenz auf das zugeordnete RTStructureROI und RTStructure Objekt Sollte im Structure Set keine Farbe hinterlegt worden sein wird beim Aufruf der entsprechenden Getter Methode eine zuf llige Farbe erzeugt gespeichert und zur ckgegeben F r jede Struktur ROI im Structure Set gibt es auch nur eine RTStructureContour 3 4 2 7 RTStructureContourltem Wie ber
46. egeben da diese bei der Rotation der Ansichtsebenen der Bilddatens tze eine bedeutende Rolle spielt 2 1 Das ULICE Projekt Bei ULICE handelt es sich um ein vierj hriges Projekt an dem 20 f hrende europ ische Forschungsinstitutionen darunter als Industriepartner Siemens und IBA beteiligt sind Hiermit soll der Bedarf an Schwerionentherapie erforscht werden Geleitet wird das Projekt von der italienischen Forschungseinrichtung CNAO Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica in Mailand Durch die folgenden drei S ulen sollen Informationen gewonnen werden die dann von Forschungseinrichtungen und Industriepartnern ausgewertet werden e Entwicklung von Instrumenten und Protokollen in der Schwerionentherapie z B die Verbesserung der 4 dimensionalen Partikelbestrahlung ein Mechanismus zur Patientenauswahl in der EU und Datenbankentwicklung f r spezifische Tumore die sich am besten per Schwerionen behandeln lassen e Vernetzung Erh hung der Kooperation zwischen den Einrichtungen und For schungsgemeinschaften die zusammenarbeiten wollen Das Ergebnis soll eine Be richt mit Empfehlungen sein wie zuk nftige Studienzentren in Europa strategisch optimal positioniert werden e Transnationaler Zugriff 2 stufiger Ansatz der es Forschern erlaubt ihre Patienten in entfernte Einrichtungen zu schicken um radiobiologische und physikalische 2 Material und Methoden Experimente vornehmen zu k nnen Kombination von vordefinierten k
47. eits erw hnt werden in einem RTStructureContourltem die eigentlichen Kontur punkte fiir ein referenziertes Bild gespeichert Daneben sind noch Informationen ber den geometrischen Typ und die Anzahl der Konturpunkte in dem RTStructureContourltem hinterlegt Die Zahl der Konturpunkte dient zur Kontrolle Die Ubereinstimmungsbestati gung erfolgt tiber die Anzahl der gespeicherten Koordinaten Zusatzlich gibt es noch eine Referenz auf die RTStructureContour in der sich das RTStructureContourltem befindet 3 4 2 8 RTStructureObservation Die Klasse RTStructureObservation dient dazu die Informationen des RT ROI Obser vations Module s Kapitel 2 3 3 1 zu verwalten Allerdings beschrankt sich die hier vorgenommene Implementierung nur auf einige wenige Attribute die zur Interpreta tion einer ROI notwendig sind Damit ist gemeint dass alle Attribute des RT ROI Observations Module vom Typ 3 z B das ROI Observation Label oder die RT Related ROI Sequence nicht eingelesen werden Die eingelesenen Attribute sind die Nummer der Beobachtung Observation Number das zugeordnete RTStructureROI Objekt gt Referenced ROI Number der Name des Interpreters sofern angegeben und natiirlich der Interpretationstyp Interpreted Type Au erdem wird noch das RTStructure Objekt zu dem die Beobachtung geh rt referenziert 3 4 2 9 RTStructurelmage Ein RTStructurelmage Objekt speichert die Informationen der referenzierten Bilder in dem RT Structure Set Di
48. elche Bibliotheken im DICOM RT Umfeld existieren Derzeit gibt es noch keine frei verf gbaren umfangrei chen Bibliotheken zum Laden Verarbeiten und Speichern von DICOM RT Objekten Daher wurde im September 2008 ein Projekt vom Oldenburger Forschungs und Ent wicklungsinstitut f r Informatik OFFIS mit dem Deutschen Krebsforschungszentrum DKFZ gestartet 17 2 4 1 DCMTK und DCMRT Das DCMRT Modul ist eine Erweiterung des OFFIS DICOM Toolkit DCMTK Hierbei handelt es sich um eine Sammlung von Bibliotheken und Anwendungen die zusammen gro e Teile des DICOM Standards implementieren Unter anderem wird es hiermit m glich DICOM Bilddateien zu untersuchen Das DCMTK ist in ANSI C und C geschrieben und wird als Open Source Software im Quelltext zur Verf gung gestellt Die Bibliothek kann unter Windows Mac OS X und diversen Linux UNIX Varianten genutzt werden Dies ist auch mit der Grund warum das Toolkit bereits f r eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wird und zwar als Testwerkzeug und Baustein f r Projekte oder auch kommerzielle Produkte Das DCMRT Modul ist als frei verf gbare Open Source Bibliothek f r den DICOM RT Bereich gedacht Es unterst tzt verschiedene DICOM RT IODs wie RT Dose RT Image RT Plan und RT Structure Set Die Unterst tzung f r Objekte der Ionentherapie DICOM RT ion ist noch nicht vorhanden Die Bibliothek stellt Zugriffsmethoden f r alle Elemente der entsprechenden Objekte bereit und f hrt e
49. ell zu unterteilen um deren Aufgabentrennung besser beschreiben zu k nnen Allerdings gibt es noch kein stan dardisiertes Modell f r verteilte Anwendungen Daher unterteilen Modelle f r verteilte Anwendungen die Ebene 7 des OSI Modells 24 weiter Eine m gliche Unterteilung liefert die Einf hrung der Ebenen Pr sentation Steuerung Anwendungslogik Datenverwaltung sowie Datenhaltung 14 2 6 Vorstellung des CHILI Web Das CHILI Web ist eine Software f r die Bildverteilung und Teleradiologie auf Ba sis einer erweiterbaren PACS Architektur 10 4 von der CHILI GmbH Die CHILI GmbH ist ein unabh ngiges Unternehmen das aus einer Ausgr ndung des Deutschen Krebsforschungszentrums DKFZ im Jahre 2002 entstanden ist Das CHILI Web ist IHE konform www ihe net und l sst sich in den klinischen Ar beitsablauf integrieren 3 Da diese Bachelorarbeit das CHILI Web um neue Funktionen erweitert sollen hier seine Komponenten vorgestellt werden 2 6 1 CHILI Web Serverkomponente Der CHILI Web Server basiert auf einer vollst ndigen PACS Architektur 10 4 Er stellt eine DICOM konforme Schnittstelle zum angebundenen PACS oder anderen bildgebenden Modalit ten zur Verf gung und speichert die empfangenen Bilder in einem relationalen Datenbanksystem 18 2 6 Vorstellung des CHILI Web Der CHILI Web Server stellt dem CHILI Web Client die PACS Bilder zur Verf gung Daneben werden serverseitig auch aufwendigere Berechnungen wie z B mu
50. en durch Hintereinanderausf hrung der Grundope rationen 2 Zu beachten ist dass Matrizenmultiplikationen nicht kommutativ aber assoziativ sind Dies fiihrt dazu dass verschiedene Matrizenmultiplikationen zu einer resultierenden Gesamttransformationsmatrix ausmultipliziert werden k nnen Hieraus ergibt sich eine Verringerung des Berechnungsaufwands sobald viele Punkte transformiert werden m ssen Da die Translation durch eine Addition beschrieben wird s Gleichung 2 1 muss sie bei dem bisherigen Verarbeitungsschema separat behandelt werden Die L sung dieses Problems ist die Umwandlung der einzelnen Punkte in homogene Koordina ten da mit diesen alle Transformationen durch Matrixmultiplikationen realisiert werden k nnen x Tr 2 1 y T 2 1 as 2 2 y Bei homogenen Koordinaten werden die Vektoren um ein Element w erweitert P TOY w D Dies f hrt dazu dass aus einem Punkt in der Ebene eine Linie im dreidi mensionalen Raum wird z w y w sind die kartesischen Koordinaten des homogenen Punktes P Da die Vektoren nun drei Elemente haben m ssen jetzt auch die Transforma tionen erweitert werden s Gleichungen 2 4 2 6 Dies f hrt dazu dass die Translation nun auch durch die Multiplikation s Gleichung 2 4 mit einer Matrix ausgedr ckt werden kann und so Translationsmatrizen multiplikativ verkn pft werden k nnen x 10 Th x x Tr y 0 1 l l yl 1 y Ty 2 4 1 0 0 1 1 1 S cos p sin p 0 x
51. en versteht man eine Liste von Datenelementen Der Standard erlaubt auch die Definition von eigenen herstellerspezi fischen Objekten Modulen oder Attributen Dies hat jedoch zur Folge dass die darin gespeicherten Informationen nicht mehr kompatibel zu Implementierungen anderer Her steller sind wenn die Interpretation dieser private tags s Kapitel 2 3 1 nicht offengelegt wird Diese Offenlegung kann beispielsweise in einem DICOM Conformance Statement 2 3 Der DICOM Standard erfolgen Diese Ubereinstimmungserkl rung muss f r jedes DICOM konforme Ger t exakt beschreiben welche F higkeiten dieses besitzt 2 3 1 Information Object Definition IOD Alle Objekte in DICOM werden durch eine Information Object Definition IOD festgelegt Diese sind im dritten Teil des Standards 12 definiert und werden in einzelne Module untergliedert Die Module werden genutzt um die einzelnen Attribute in den Information Objects zu gruppieren Da die Module von verschiedenen Objekttypen verwendet werden ist f r jeden Objekttyp festgelegt ob er erforderlich mandatory M unter bestimmten Bedingungen erforderlich conditional required C oder benutzerabh ngig user optional U ist In Tabelle 2 1 wird ein Beispiel f r eine Objektdefinition im DICOM Standard gegeben IE Module Reference Usage Patient Patient C 7 1 1 M Clinical Trial Subject C 7 1 3 U Study General Study C 7 2 1 M Patient St
52. er erg nzt werden z B Anzeige Dosisverteilung DVH etc Die Bilddaten werden wie beim MPRViewer per MPRLoader die RT spezifischen Daten ber den neu eingef hrten RTLoader angefordert F r die Anforderung der darzustellenden Konturen bergibt der MPRViewer an den RTLoader den aktuellen Rotationspunkt und drei Rotationswinkel um die x y und z Achse Der Rotationspunkt ist in den drei RTImageViewern durch die Localizer 36 3 3 RT Informationsfluss im CHILI Web s Abbildung 3 1 auf Seite 32 und Kapitel 2 6 3 zu erkennen Dieser wird wie auch die drei Rotationswinkel intern vom RTLoader verwaltet Bei der Rotation gibt es noch ein Problem das im Verlauf dieser Bachelorarbeit nicht mehr gel st werden konnte Dieses u ert sich im Auseinanderlaufen von Kontur und Bilddaten bei nicht rudiment ren Rotationen Wahrscheinlich ist es darauf zur ckzuf hren dass die Winkel vom MPR Viewer und RT Viewer unterschiedlich verwaltet werden Da die Ursache des Problems zun chst beim Serverprozess vermutet wurde fiel dies leider erst gegen Ende dieser Arbeit auf und konnte daher nicht mehr genauer untersucht werden F r die genaue Ermittlung des Problems sollte an dieser Stelle mit der Analyse fortgefahren werden 3 3 2 RTImageViewer Der RTImageViewer gr n eingerahmte Bereiche in Abbildung 3 4 ist f r die Anzeige der einzelnen Ansichten und die berlagerung mit den RT Informationen zust ndig Er erwei tert die Klasse MPRIma
53. er Client Server Architektur das CHILI Web um die F higkeit mit DICOM RT Structure Set Objekten umzugehen erweitert In diesem Kapitel sollen daher zun chst die wesentlichen Ergebnisse der Anforderungsana lyse vorgestellt werden um dann zu beschreiben wie die Erweiterung des CHILI Webs um DICOM RT Structure Set Objekte erfolgte 3 1 Anforderungsanalyse Die Anforderungsanalyse diente dazu herauszufinden welche Funktionalit t von einem neuen DICOM RT Viewing Modul im CHILI PACS bereitgestellt werden soll Das Modul muss sp ter in der Lage sein mit allen DICOM RT Objekten umgehen zu k nnen um einen Therapieplan vollst ndig anzeigen und interpretieren zu k nnen Prim r entscheidend ist aber die Darstellung von sogenannten Dosis Volumen Histogrammen DVH da man hiermit einen Therapieplan quantitativ beurteilen kann s Kapitel 2 2 An generellen Anforderungen wurde ermittelt dass neben der eigentlichen Darstellung der Bilddaten noch eine Fensterungsfunktion Einstellen des Grauwertbereichs der dargestellt werden soll eine Zoom Funktionalit t eine Kachelung mehrere Fenster Kacheln innerhalb des Arbeitsbereiches und die Anzeige von Patientendaten gew nscht sind Diese Funktionen werden bereits vom CHILI Web zur Verf gung gestellt F r die neu zu entwickelnden Funktionen bietet es sich an auf den bereits bestehenden MPR Viewer s Kapitel 2 6 3 aufzubauen und diesen um die RT Funktionen zu erweitern s Kapitel 3 2 3 4
54. erapieplan Patienten Immobilisierung positionierung Bildgebung Therapie Therapie planung Tumorlokalisation gt Qualit tssicherung und Verifikation Abb 2 1 Strahlentherapiekette Prozesse die bei der Therapieplanung in einander ber gehen 22 Bei der Immobilisierung versucht man sicher zu stellen dass der Patient w hrend der Bestrahlung genauso wie bei der Bildakquisation auf der Patientenliege positioniert wird Vorrangig ist die Vermeidung einer fehlerhaften Positionierung da dies zur Folge h tte dass definierte Zielvolumina nicht entsprechend der Planung vom Therapiestrahl erfasst w rden aber statt dessen andere Strukturen gesch digt werden k nnten Die Bildgebung stellt die Grundlage der Diagnostik und Therapieplanung dar bei der immer ein Planungs CT erstellt wird Sie kann je nach Anforderung noch um weitere Verfahren wie Magnetresonanztomographie MRT oder Positronenemissionstomographie PET erg nzt werden Unter Tumorlokalisation versteht man das automatische oder manuelle Segmentieren der sichtbaren und nicht sichbaren Tumorgebiete in das Planungs CT Des Weiteren werden in diesem Schritt auch die angrenzenden Risikoorgane eingezeichnet Hierdurch ergibt sich in der Gesamtheit ein virtuelles Patientenmodell Abbildung 2 2 das dann die Grundlage f r die sich hieran anschlie ende Therapieplanung ist 2 Material und Methoden Abb 2 2 Virtuelles Patientenmodell mit segmenti
55. erten Augen lila Sehnerven t rkis Hirnstamm gr n und Tumorgewebe rot 2 Erst bei der Therapieplanung werden die eigentlichen Bestrahlungsparameter durch den Strahlentherapeuten festgelegt Dabei handelt es sich um Parameter wie z B Form Intensit t und Richtung der einzelnen Strahlenfelder Es ist auf eine geeignete berlage rung der Strahlen innerhalb des Zielvolumens hinzuwirken um die gew nschte Dosis in diesem zu konzentrieren Gleichzeitig d rfen die angrenzenden Risikoorgane nur mit einer geringen Dosis belastet werden Mit Hilfe des zuvor erstellten virtuellen Patientenmodells Abbildung 2 2 kann der Plan mit einem Dosis Volumen Histogramm DVH quantitativ beurteilt werden Die Patientenpositionierung muss vor der eigentlichen Therapie vorgenommen werden Wie bereits oben angemerkt ist darauf zu achten dass der Patient identisch gelagert ist wie bei der Akquisition des Planungs CTs Dies erfordert teilweise sehr aufw ndige Fixierungstechniken Kopfmasken Vakuummatratze etc Die Therapie wird meist in mehreren Fraktionen durchgef hrt um die biologische Wirk samkeit der Therapie zu erh hen Dies beruht darauf dass gesunde K rperzellen ty pischerweise ber bessere Reparaturmechanismen verf gen als entartete Tumorzellen Deshalb k nnen sich die K rperzellen zwischen den Fraktionen regenerieren wohingegen die entarteten Tumorzellen durch die Bestrahlung irreparabel gesch digt werden und so schrittweise zu Grun
56. ese sind notwendig f r die Berechnung der Bildkoordinaten der einzelnen Konturpunkte s Kapitel 3 4 3 Hierbei handelt es sich um die genaue Bildposition ImagePositionPatient die Bildausrichtung ImageOrientation Patient den Pixelabstand PixelSpacing und die Schichtdicke SliceThickness F r die Bildzuordnung wird noch die Referenced SOP Class UID die Referenced SOP Instance UID und die Referenced Frame Number gespeichert Das RTStructurelmage enth lt des Weiteren die Frame of Reference UID 44 3 4 Design und Implementierung der Serveranwendung Z Z x la Y X X Y NW Axial Coronal Sagittal Abb 3 6 Verschiebung des Koordinatenursprungs in den einzelnen Ansichten Die einzel nen Ansichten werden durch 90 Rotationen um den Ursprung gelber Punkt in einander transformiert Dadurch liegt der Ursprung in Coronal blau und Sagittalansicht gr n nicht mehr oben links wie bei der Axialansicht rot sondern unten links 3 4 3 Berechnung der Bildkoordinaten der darzustellenden Konturpunkte Bei den Konturpunkte handelt es sich um deren Bildkoordinaten Die Bestimmung der Koordinaten erfolgt mit dem in Kapitel 2 7 2 beschriebenen Verfahren F r die Coronal und Sagittalansicht gilt noch zu beachten dass sich der Koordinatenursprung nicht mehr in der oberen linken Ecke sondern in der unteren linken Ecke befindet Abbildung 3 6 Dies ist auf die 90 Rotationen dieser Ansichten zur Axialansicht welche die Ansicht ist
57. f the Real World Darstellung f r die Beziehung der am h ufigsten verwendeten Informationsobjekte untereinander 22 Wie bereits erl utert definiert DICOM Objekte mit speziellen Eigenschaften Charac teristics und Operationen Service Class die auf diese angewendet werden durch die sogenannten Information Object Definition IOD Da die Definition der Informa tionsobjekte ein zentraler Bestandteil von DICOM ist wird dies in Kapitel 2 3 1 noch ausf hrlicher dargestellt Die Verbindung von Informationsobjekten mit ihren Services erfolgt durch das Service Object Pair SOP Jede SOP Class und jede SOP Instance das ein individuelles Objekt hiervon darstellt erh lt einen eindeutigen Unique Identifier UID Dabei werden die Klassen UIDs von der National Electrical Manufacturers Asso ciation NEMA ein Mitbegr nder des DICOM Standard Committees festgelegt Die InstanceUIDs m ssen weltweit eindeutig sein Dies hat zur Folge dass sich Ger te und Softwarehersteller mit einer Root Nummer bei einer Registrierungsagentur z B ANSI DIN CERT registrieren lassen m ssen Danach k nnen sie dann diese Root Nummer f r ihre Ger te bzw Instanzen entsprechend erweitern und so eindeutige UIDs generieren Eine DICOM Datei gliedert sich in zwei Teile Im ersten Teil werden alle zum Bild ben tigten Attribute beschrieben Im zweiten Teil wird das Bild selbst entweder un komprimiert oder komprimiert abgelegt Unter Attribut
58. finition eines Konzeptes zur Umsetzung Eine Erweiterung des CHILI Web um die Darstellung von DICOM RT Objekten s Kapitel 2 3 3 wird daf r sorgen dass Bestrahlungsinformationen leicht berall abrufbar sind Als ein wichtiges Werkzeug f r die Bewertung von Therapiepl nen hat sich das Dosis Volumen Histogramm DVH etabliert F r dessen Berechnung ist die Kenntnis ber die vorhandenen Strukturen und die Dosisverteilung notwendig Diese Informationen erh lt man aus den RT Structure Sets und aus der Komponente RT Dose In dieser Arbeit wurde die Umsetzung einer der Kernfunktionen gestartet und ein Modul zur Verwaltung und Visualisierung von RT Structure Sets konzipiert und implementiert 2 Material und Methoden In diesem Kapitel werden die verwendeten Materialien und Methoden vorgestellt Zun chst wird das ULICE Projekt und der grundlegende Ablauf einer Strahlentherapie kurz beschrieben um den Rahmen in dem diese Arbeit entstanden ist besser verstehen zu k nnen Danach wird ein Einblick in den DICOM Standard und die DICOM RT Erweiterung gegeben um darzulegen welche Dinge mit diesem Standard realisiert werden k nnen Weiterhin wird in diesem Kapitel dargestellt welche Bibliotheken es im DICOM RT Umfeld gibt Au erdem erfolgt eine Erl uterung zur Client Server Architektur und deren prinzipiellen Arbeitsweise um die Art der Kommunikation des CHILI PACS zu erl utern Daraufhin wird eine Einf hrung in die Koordinatentransformation g
59. fzubauen da es bereits die Bilddaten f r verschiedene Ansichten erzeugen und darstellen kann Au erdem war es hiermit m glich durch den Bilddatensatz in den entsprechenden Ansichten zu navigieren Aus diesem Grund fungiert der MPRViewer auch als Schaltzentrale f r die Darstellung von RT Daten zumal auf die bereits bestehende Bildanzeigefunktionalit t zur ckgegriffen werden kann und nicht erneut implementiert werden muss Je nach Aufruf des MPRViewers werden RT spezifische Daten angezeigt oder nicht F r die eigentliche Darstellung der RT spezifischen Daten Structure Sets Dosisverteilung wurde eine neue Komponente eingef hrt RTImageViewer die von der bestehenden Komponente f r die Darstellung der multiplanaren Rekonstruktionen MPRImageViewer erbt Hierdurch kann auf die Bilddaten welche vom Serverprozess des MPR Viewers mprcreator erzeugt wurden zur ckgegriffen werden und leicht mit den Konturpunkten berlagert werden Weitere RT spezifische berlagerungen der Bilddaten z B Dosis verteilung lassen sich so zuk nftig einfach in der Zeichenmethode der neu entwickelten Komponente f r die Darstellung RT spezifischer Daten RTImageViewers integrieren Dadurch ist eine klare Trennung f r die Darstellung von RT spezifischen Informationen und der Darstellung der Bildinformationen gegeben Voraussetzung f r die korrekte berlagerung ist dass die vom Serverprozess zur ckgelieferten RT Daten in Patien tenkoordinaten vorliegen und
60. geViewer die f r die Darstellung der multiplanaren Rekonstruk tionen zust ndig ist und nutzt deren Funktionalit t zur Darstellung der entsprechenden Bilddaten Der RTImageViewer berschreibt die paintComponent Graphics g Methode des MPRImageViewers zur Darstellung der Konturpunkte Des Weiteren erh lt der RTImageViewer vom MPRViewer eine Liste mit Objekten vom Typ RT Roi welche die im RT Structure Set vorhanden Strukturen repr sentieren In den RTRoi Objekten gibt es eine boolesche Variable die angibt ob die jeweilige Struktur darzustellen ist oder nicht So wei der RTImageViewer welche Strukturen er zu zeichnen hat Sp tere RT spezifische berlagerung der Bilddaten z B mit einer Dosisverteilung sind in dieser Klasse zu erg nzen 3 3 3 RTLoader Der RTLoader bernimmt die Anforderung der RT Informationen von dem RT Serverpro zess dicomrtviewer s Kapitel 3 4 2 und die R ckgabe an den MPRViewer Die Anfragen leitet der RTLoader an das ImageFunctionServlet weiter das per RT Viewer Wrapper mit dem dicomrtviewer kommuniziert Intern verwaltet der RTLoader die aktuelle Position im Bildvolumen in Patientenko ordinaten und f r jede Ansicht die drei Rotationswinkel um die x y und z Achse Dem MPRViewer werden entsprechende Methoden zur Verf gung gestellt um diese bei einer Translations oder Rotationsanforderung des Benutzers entsprechend anpassen zu k nnen Um die Daten f r eine neue RT Serie zu Laden wird vom MPRViewer
61. geben mehrere Serien oder Studien direkt miteinander zu vergleichen Au erdem k nnen Overlays eingeblendet und Annotationen sowie Messungen vorgenommen werden Die Bilder k nnen in einer Stack Kachel oder Cineloop Ansicht betrachtet werden Der CHILI Web Client verf gt ber die F higkeit der Imagefusion von PET und CT Bildern Die Navigation erfolgt per Pfeiltasten Maus Mausrad oder einfaches Klicken auf ein Bild Icon Thumbnail im Bildlocalizer F r die Bildanzeige und analyse stehen die blichen Funktionen wie Grauwertfensterung Zoom Bildschirm Lupe Bild Interpolation Rotation Spiegeln und Grauwertintensivie rung zur Verf gung Ein weiteres Produktmerkmal ist die Funktion sich multiplanare Rekonstruktionen MPR s Kapitel 2 6 3 und Maximum Intensity Projections MIP anzeigen zu lassen und die rekonstruierten Daten danach abzuspeichern Als letzte Funktionalit t des CHILI Web Clients sei hier noch auf die F higkeit syn chronisierter Telekonferenzen mit anderen CHILI Web Clients oder CHILI Workstations hingewiesen Die in dieser Bachelorarbeit zu entwickelnde RT Funktionalit t soll in das bestehende MPR Viewing Modul des CHILI Web Clients integriert werden Details hierzu werden in Kapitel 3 erl utert 19 2 Material und Methoden 2 6 2 1 Benutzeroberfl che des CHILI Web CHILI Web v1 19 0 Bild Kontr Se 1 TaTue2002 S4 HIT Schwerionen CT E 950 0119442 Spezi H 7 Linearbeschle CT 3 1 Virtuos
62. hvollzogen werden mit dem es m glich ist sich die segmentierten Strukturen des RT Structure Sets anzeigen zu lassen oder beliebig zu deaktivieren Bei diesem Modul ist zu beachten dass es bei weitem noch nicht vollst ndig vorliegt und nicht alle im DICOM Standard beschriebene Funktionen unterst tzt Andere DICOM RT Objekte k nnen analog zum Konzept dieser Arbeit durch entsprechen de Module ins CHILI PACS integriert werden Hierdurch er ffnet sich die M glichkeit Informationen zu Therapiepl nen mittel CHILI PACS ungehindert abzufragen Der Einsatz dieses Systems erm glicht dann die Auswertung bzw den Vergleich von The rapiepl nen im Rahmen von gr eren Forschungsprojekten wie z B dem vorgestellten ULICE Projekt 50 A Pflichtenheft ww CHILI Digital Radiology CHILI PACS DICOM RT Viewer Pflichtenheft Version 0 3 2010 CHILI GmbH Heidelberg Hersteller ww CHILI GmbH Burgstrasse 61 D 69121 Heidelberg Tel 49 6221 1 80 79 10 Fax 49 6221 1 80 79 11 Hotline 49 6221 1 80 79 20 E Mail hotchili chili radiology com Internet www chili radiology com Stand des Handbuchs Juni 2010 CHILI PACS Version 4 Pflichtenheft Version 0 3 2003 2010 CHILI GmbH CE CHILI und die hier dargestellte Chili Schote sind eingetragene Wort und Bildmarken der CHILI GmbH Die Autoren behalten sich das Recht vor nderungen jederzeit ohne Ank ndigung vorzunehmen Alle Rechte
63. ich sein m ssen wei man nicht welche Punkte in benachbarten Schichten miteinander verbunden werden m ssen und an welchem Punkt zu starten ist Das hierf r notwendige Wissen kann nur durch ein Oberfl chenmodell erbracht werden All dies f hrt dazu dass nur in der unrotierten Axialansicht die anzuzeigenden Kon turpunkte durch eine geschlossene Konturlinien miteinander verbunden werden Eine geschlossene Konturlinie ist f r die Berechnung des Dosis Volumen Histogramms DVH wichtig In den beiden anderen Ansichten erfolgt die Darstellung der Konturpunkte als unverbundene Kreise s Abbildung 3 1 auf Seite 32 Da das Problem der Rotation noch nicht vollst ndig gel st werden konnte wurde diese Funktionalit t deaktiviert Es ist nicht mehr m glich die Localizer in den Ansichten zu drehen lediglich ein Verschieben wird erm glicht Dadurch k nnen momentan nur Konturen in Axial Coronal und Sagittalansicht angezeigt werden 3 3 RT Informationsfluss im CHILI Web Der CHILI Web Client kommuniziert ber HTTP mit einem Servlet und dieses ber Pipes s Kapitel 2 6 mit den jeweiligen Serverprozessen Abbildung 3 3 auf der n chsten Seite zeigt das Zusammenspiel der einzelnen Klassen die zur Darstellung der RT relevanten Informationen verwendet werden Die Klassen sollen nun noch eingehender vorgestellt werden 34 3 3 RT Informationsfluss im CHILI Web 42M TTIHO ur usyeq IN INODIA Do SUN 9ISIL SIP INJ U ssery Jop WWBISEIPUSS
64. icklung des neuen Sys tems durchgef hrt werden sind nach Verfahrensanweisung B5 der CHILI GmbH geeignet zu dokumentieren Abgrenzung Bei dem zu entwickelnden System handelt es sich nur um einen View er Er soll dem Benutzer die M glichkeit geben sich existierende In formationen zu eingezeichneten Strukturen und applizierten Dosen im Datensatz anzeigen zu lassen und die Wahl zu geben welche Infor 3 8 Sollkonzept Erweiterungsm glichkeiten mationen angezeigt werden sollen Die An und Abwahl soll der Be nutzer mittels der graphischen Benutzeroberfl che hnlich des CHI LI WEB vornehmen k nnen Es wird keine Funktionalit t implementiert die es erm glicht beste hende Daten zu ver ndern oder neu zu setzen Keine Bestrahlungs planung Erweiterungsm glichkeiten Es soll m glichst einfach sein das System zu erweitern Dies sollte bei der Entwicklung des Systems ber cksichtigt werden Nachfolgend sind einige Punkte aufgefu hrt die in sp teren Versionen als Erweite rung f r das System m glich w ren Es handelt sich dabei lediglich um Vorschl ge die in sp teren Projekten realisiert werden k nnen aber nicht Teil dieses Projektes sind Anzeige des Bestrahlungsplans Anzeige der verschiedenen Strahlen mit ihrer jeweiligen Energie Gantry Kollimator und Tischwinkelstellung Diese wird zun chst nur mit einer Tabelle realisiert Vergleichsansicht Anzeige eines zweiten Behandlungs Bestrahlungsplan
65. idender Bedeutung Der Unterschied zu anderen DICOM Objekten ist dass dieses Objekt dynamische Komponenten besitzt Dies bedeutet dass die in ihm gespeicherten Informationen von verschiedenen Systemen 13 2 Material und Methoden kommen und sich im Verlauf der Bestrahlungsplanung auch ndern k nnen Als wichtigste Elemente sind f r dieses Objekt die Beschreibung der Behandlung und der verschriebenen Dosis bzw Toleranzdosen die Patientenlagerung und positionierung Toleranztabellen Dosisinformationen und fraktionierung und die Beschreibung der Bestrahlungstechnik zu nennen Der RT Plan ist notwendig um beispielsweise die in RT Dose hinterlegte Dosisverteilung richtig zu interpretieren Ein RT Image Objekt beschreibt i d R 2D Bilddaten die unter anderem Projektions aufnahmen digitale R ntgenrekonstruktionen DRR R ntgenbilder Simulationsbilder und Fluoroskopiebilder enthalten Das Modul setzt sich aus Teilen zusammen die das Bild beschreiben u a Beschr nkungen des General Image Module Informationen ber das Aufnahmeger t z B Name des Ger tes referenzierter RT Plan Aufnahmesequenz also die Sequenz der Aufnahmeparameter die f r die Erzeugung des Bildes verwendet wurden und optionale Informationen der Ger teeinstellungen wie z B Gantry Winkel Die Objekte RT Beams Treatment Record RT Brachy Treatment Record und RT Treat ment Summary Record beinhalten Informationen zu den eigentlichen Bestrahlungspl nen wie
66. ikation per Standard Input und Standard Out zum Client zwecks Informations und oder Befehlsaustausch kann ebenso zur ckgegriffen werden wie auch auf Funktionen zum Datenaustausch ber Shared Memory 2 3 Name Terminologie IST Analyse Terminologie Erl uterung Clinical Target Volume CTV Das klinische Zielvolumen enth lt die im CT MRT erkenn bare Tumormasse GTV inkl suspekter Bereiche einen Sicherheitsraum zur Erfassung subklinischer Metastasen Colorwash Falschfarbendarstellung der Dosis die ber CT Daten gelegt werden CT Computer Tomographie ist ein schnittbildgebendes Ver fahren welches mittels R ntgenstrahlung aus verschiede nen Richtungen versucht eine 3D Darstellung eines Objektes zu erzeugen Dies geschieht auf Basis einer Reihe von mehreren 2D R ntgenaufnahmen in verschiedenen Ebenen CHILI Admin Webbasierte Anwendung zur Konfiguration CHILI Telemedizinakte Webbasierte Portall sung zur verteilten Patientenakte CHILI WEB Webbasierte und plattformunabh ngige Betrachtungs und Telekonferenz Software mit Bildverarbeitungsfunktio nen DICOM Digital Imaging and Communications in Medicine ist ein offener Standard in der Medizin zum Austausch von Bildda ten DICOM standardisiert sowohl das Format zur Speiche rung als auch das Protokoll zum Austausch DICOM RT Digital Imaging and Communications in Medicine Radio Therapy ist eine Erweiterung des DIC
67. in den StructureSets festgelegten Strukturen sollen nach den W nschen des Anwenders entsprechend ber die Bilddaten zun chst nur Transversal Ansicht gelegt und angezeigt werden Dabei sind f r verschiedene Strukturen auch verschiedene Farb codierungen zu verwenden Zielvolumen und Risikoorgane wer den zu Beginn alle angezeigt k nnen aber vom Anwender einzeln ausgeblendet bzw wieder eingeblendet werden 2 Darstellung von Daten zur Bildserie Zu jedem Bild sollen zus tzlich die folgenden Daten standard m ig eingeblendet werden Patientenname Datum der Unter suchung Planname Orientierung 3 Dosisanzeige Es sollen die gew nschten Isodosen einzeln zu abschaltbar angezeigt werden Die verschiedenen Isodosen sollen dabei ver schiedenfarbig codiert dargestellt werden Au erdem soll der Anwender zwischen relativer und absoluter Isodosisdarstellung DICOM RT Viewver Pflichtenheft 3 2 3 3 3 3 1 3 3 2 3 3 3 umschalten k nnen und auch zwischen der Darstellung als Colorwash und Isolinie 4 Dosis Volumen Histogramm DVH Dem Anwender soll es m glich sein sich ein Dosis Volumen Histogramm anzeigen zu lassen Dieses soll automatisch ange zeigt werden sobald die es der Benutzer angefordert Benutzer Das zu entwickelnde System soll ein webbasiertes Programm sein welches vollst ndig in CHILI WEB bzw in der CHILD Telemedizinakte integriert wird und mit jedem g ngigen Browser be dienbar se
68. in der Datenbank abspeichern kann In den einzelnen Ansichten befindet sich jeweils zus tzlich ein Drehkreuz Localizer mit dem es m glich ist die Bilddaten zu rotieren Die Schnittpunkte der Localizer in allen Ansichten bilden zusammen das Rotationszentrum Durch die Rotation oder Navigation also das Wechseln zwischen den einzelnen Schichten in einer Ansicht werden die beiden anderen Ansichten automatisch aktualisiert Die Navigation durch die Schichten ist ebenfalls durch Verschieben der Localizer Nr 5 in Abbildung 2 8 m glich Die Localizer sind farbig dargestellt um die Lage der dargestellten Ebenen in den drei Ansichten Nr 1 3 und 4 in Abbildung 2 7 einordnen zu k nnen Neue Daten erzeugen Schichtdicke 3 mm Modus MPR i MIP Ansicht Ka En Beschreibung Erzeugen Abb 2 7 MPR Viewer Modul Aufteilung im CHILI Web 1 Transversalansicht 2 Kontrollpanel 3 Frontalansicht und 4 Sagittalansicht 22 2 7 Ermittlung der darzustellenden Konturen AO MR_Meningioma Physician Bilder Abdomen AbdRoutine Physician Daten 80 ml Ultravist Nieren Setup Neue Daten erzeugen Schichtdicke Drucken mm Modus Befund MPR MIP Ansicht Upload Freigabe Status Scanner Abb 2 8 Ansicht MPR Viewing Modul im CHILI Web 5 Localizer 2 7 Ermittlung der darzustellenden Konturen In diesem Abschnitt soll erklart werden wie man die darzustellenden Konturen ermit teln k
69. in der gew nschten Bildebene darzustellen sind Abbildung 2 10 auf der n chsten Seite In Abbildung 2 10 werden die 3D Koordinaten der Punkte im Patientenkoordinatensystem schwarz in 3D Koordinaten im Bildkoordinatensystem orange durch Rotation um die 27 2 Material und Methoden y Achse transformiert Diese inverse Transformation wird durch den roten Pfeil dargestellt Da alle Punkte in der Ebene des Bildes liegen kann die z Koordinate ignoriert werden Ep AE Abb 2 10 Transformation der 3D Koordinaten im Patientenkoordinatensystems schwarz in 3D Koordinaten des Bildkoordinatensystems orange mit Hilfe der inversen Transformation roter Pfeil Da alle Punkte in der Ebene des Bildes liegen kann die z Koordinate weggelassen werden Bei den zum Schnitt gebrachten Konturdaten handelt es sich um die Geraden zwischen be nachbarten Konturpunkten P und Py F r die Schnittpunktbestimmung wird zun chst gepr ft ob die Gerade und die Ebene parallel verlaufen Dies erfolgt durch Bildung des Skalarproduktes der Ebenennormale mit der Punktdifferenz n P P 0 Hessesche Normalform vgl 8 Ist diese Gleichung erf llt bedeutet es dass die Gerade senkrecht zur Ebenennormale steht Falls dies der Fall ist muss noch berpr ft werden ob die Gerade in der Ebene liegt also die Gerade zwischen den beiden Punkten darzustellen ist oder parallel verl uft und die Punkte nicht dargestellt werden d rfen Dieser Test erfolgt
70. in soll Es kann ausschlie lich von in CHILI Admin regi strierten Anwendern mit dem n tigen Recht genutzt werden Entwicklungsumgebung Server Suse Linux Enterprise Server 10 PostgreSQL 8 1 Apache Tomcat 5 Java 1 4 Clients Webbrowser mit JavaScript Unterst tzung und installierter JRE Java Runtime Environment mit entsprechendem Browser Plugin und ak zeptieren von Cookies Verwendete Programmiersprachen Das neue System soll mit Java in Version 1 4 realisiert werden Als Programmiersprache zum Erstellen und Anpassen der Weboberfl 3 3 4 3 4 3 4 1 Sollkonzept Geforderte Funktionalit t che soll JSP und JSF verwendet werden Die serverseitigen Kompo nenten werden in C C geschrieben Sonstiges Als Grundlage f r das zu entwickelnde System soll das bereits vorhan dene CHILI WEB verwendet werden da dieses schon einige der be n tigten Funktionalit ten bietet Diese Funktionalit ten sollen ber nommen und so angepasst werden dass auch RT Daten angezeigt werden k nnen wenn diese in dem Datensatz vorhanden sind Die fehlenden Funktionen sollen so implementiert werden dass sie gegebenenfalls ohne gro en Programmieraufwand in die Telemedizinakte integrierbar sind Geforderte Funktionalit t Generelles 3 4 1 1 Darstellung der Bilddaten Die zugrunde liegenden Bilddaten CT MRT sollen dargestellt wer den 3 4 1 2 Fensterung Mit Hilfe der Fensterung soll es dem Benutzer m gli
71. ine Stand 07 Juli 2010 OTTMANN T WIDMAYER P Algorithmen und Datenstrukturen Spektrum Akademischer Verlag 2002 ISBN 3 8274 1029 0 SCHLEGEL W BORTFELD T GROSU A L New Technologies in Radiation Oncology 2006 ISBN 9783540003212 SCHMITT H J Client Server Architekturen Architekturmodelle f r eine neue informationstechnische Infrastruktur Lang 1993 ISBN 3 631 47036 3 STREICHER J Entwicklung und Implementierung eines Systems zur benutzerkonfi gurierbaren Reportgenerierung von Bestrahlungspl nen auf Basis von DICOM RT XML und XSL Universit t Heidelberg und Hochschule Heilbronn Diplomarbeit 2007 SUNDAY D Intersections of Lines Segments and Planes 2D and 3D Web site http softsurfer com Archive algorithm_0104 algorithm_0104B htm Version 2006 Online Stand 20 August 2010 TANENBAUM A S STEEN M van Verteilte Systeme Prinzipien und Paradigmen Pearson Education Deutschland 2007 ISBN 3827372933 TUFFS A Patienten sollen von neuer Bestrahlungstherapie profitieren Website http idw online de pages de news335185 Version 09 2009 Online Stand 08 Juli 2010 ULLENBOOM C Java ist auch eine Insel 6 aktualisierte und erweiterte Auflage Bonn Galileo Computing 2007 ISBN 3898428389 XXXVI C Literaturverzeichnis 27 WORLD HEALTH ORGANIZATION The World Health Report 2008 Now More Than Ever World Health Organization World Health Organi
72. ine automatische DICOM Validierung beim Lesen und Schreiben von RT Datens tzen durch 17 16 2 4 2 Verwendung in dieser Bachelorarbeit Das DCMRT Modul befindet sich derzeit in der Entwicklung Bei der getesteten Vorab version kam es zu Problemen beim Einlesen der Sequenzen von Structure Sets Daher wird auf diese Bibliothek im Rahmen dieser Bachelorarbeit nicht zuriickgegiffen Leider besteht keine Alternative sodass ein R ckgriff auf ein bestehendes Framework momentan noch nicht erfolgen kann Da sich diese Bibliothek aber in der Entwicklung befindet kann davon ausgegangen wer den dass sie in absehbarer Zeit den Zugriff und die Verwaltung von DICOM RT Objekten erm glichen wird Dann w re die Nutzung dieser Bibliothek sicherlich empfehlenswert da 16 2 5 Prinzip der Client Server Architektur Bibliotheken i d R unabh ngig vom Hauptprogramm verbessert und aktualisiert werden so dass auch zukinftige Neuerungen im RT Umfeld einbezogen werden k nnen In Kapitel 4 wird hierauf noch einmal eingegangen 2 5 Prinzip der Client Server Architektur Eine Client Server Architektur erm glicht Aufgaben und Dienstleistungen innerhalb eines Netzwerkes zu verteilen Es handelt sich hierbei um ein sehr verbreitetes Konzept um Aufgaben innerhalb eines Netzwerkes zu strukturieren 5 Das Anwendungssystem wird dabei in mindestens zwei Subsysteme aufgeteilt von denen mindestens eines ber eine Schnitttstelle verschiedene Dienste f
73. keit der Anzei ge von CT MR Bildern und der Darstellung dieser als Multiplanare Rekonstruktion MPR Bei letzterer gibt es zudem die M glichkeit sich zu einer gew hlten Ansicht transversal sagittal coronal ein neues Bild bzw eine komplette Bildserie zu generieren Des Weiteren gibt es die M glichkeit der Fensterung Diese erfolgt mittels Regler f r Level und Window Eine Anzeige von Overlays ist ebenfalls m glich Dabei stehen die Arten Text Messungen Messwerte Ma stab Richtungsangaben und DICOM Overlay einzeln zur An und Abwahl bereit F r die Zoom Funktionalitat gibt es einmal das stufen lose Zoomen und die Lupen Funktion f r den aktuellen Bereich um die Mausposition Weitere existierende Funktionalit ten sind die M glichkeit Strecken Winkel und Volumen zu vermessen Bilder in den Schichten zu verschieben in der angezeigten Ebene zu drehen zu spiegeln und zu invertieren Vorhandene Funktionen Serverapplikation F r die Serverapplikation gibt es bereits Methoden die das Auslesen von DICOM Tags erlauben Zudem gibt es Strukturen f r die Infor mation Entities Patient Study Series und Image Die mathe DICOM RT Viewver Pflichtenheft matischen Funktionen f r Matrizenmultiplikationen etc sind eben falls vorhanden Weiterhin gibt es Funktionen zur Erzeugung und Verwaltung von 3D Volumen f r den kompletten Bilddatensatz Auf Funktionen zur Kommun
74. lem in der medizini schen Diagnostik zur Darstellung von Struktur und Funk tion der Gewebe und Organe im K rper eingesetzt wird Es basiert physikalisch auf den Prinzipien der Kernspinreso nanzspektroskopie Planning Target Volume PTV Das Planungszielvolumen umschlie t das CTV und ber ck sichtigt zus tzlich noch die geometrische Unsicherheit durch Organ bzw Patientenbewegung und die Ungenau igkeit der Einstellung selbst Shared Memory Shared Memory bezeichnet eine bestimmte Art der Interprozesskommunikation IPC Bei dieser Art nutzen zwei oder mehrere Prozesse einen bestimmten Teil des Hintergrundspeichers gemeinsam F r alle beteiligten Pro zesse liegt dieser gemeinsam genutzte Speicherbereich in deren Adressraum und kann mit normalen Speicherzu griffsoperationen ausgelesen und ver ndert werden StructureSet In einem StructureSet werden die Informationen zu einer Struktur z B Kontur im CT Bild hinterlegt Die Strukturen Risikoorgane und Zielvolumen m ssen zuvor segmentiert worden sein 3 Sollkonzept In diesem Kapitel wird die Funktionalit t des Systems vorgestellt wie es aussehen soll und wie der Benutzer mit ihm interagieren kann Es wird auf Erweiterungsm glichkeiten die an dem Programm vorge nommen werden k nnen und auf Beschr nkungen eingegangen 3 1 Systemziele Die folgenden allgemeinen Anforderungen soll das System erf llen 1 Darstellung von Strukturen Die
75. linischen Programmen in ULICE definiert 18 Der letzte Punkt soll durch die Radioonkologie des Universit tsklinikums Heidelberg zusammen mit dem Heidelberger Ionenstrahl Therapiezentrum HIT erarbeitet werden Bei diesem Arbeitspaket geht es unter anderem um die Entwicklung einer webbasier ten Plattform zur EU weiten Erfassung und Dokumentation von Behandlungsdaten in der Schwerionentherapie Geplant ist alle Behandlungen von Schwerionenpatienten zu dokumentieren Konkrete Ziele sind Einrichtung einer allgemeinen Datenbank f r die Schwerionentherapie Webbasierter Zugriff zur Behandlung und berweisung von Patienten Entwicklung eines einweiser und studienzentren bergreifenden Workflows zum Zugriff auf die Patientendaten Entwicklung und Koordination von multizentrischen klinischen Studien in den Studienzentralen Einrichtung eines europaweiten wissenschaftlichen Review und Konsens Kommittees 2 2 Der Planungsprozess in der Strahlentherapie 2 2 Der Planungsprozess in der Strahlentherapie Im Folgenden soll die Strahlentherapie genauer beleuchtet werden um eine Vorstellung davon zu bekommen welche relevanten Informationen es gibt und welche davon in einen Therapieplan einflieBen Den Planungsprozess in der Strahlentherapie kann gut anhand der sogenannten Strahlentherapiekette Abbildung 2 1 veranschaulicht werden 20 Die f r diese Arbeit relevanten Kettenglieder sind die Therapieplanung und ihre Dokumentation in einem Th
76. ltiplanare Rekonstruktionen MPR s Kapitel 2 6 3 durchgef hrt um den Client zu entlasten Die Kommunikation mit dem Client erfolgt ber HTTP Hypertext Transfer Protocol 11 Die Befehls bermittlung vom Servlet s 26 zu den Serveranwendungen geschieht ber I O Komponenten die sonst f r Ein und Ausgaben von der Konsole genutzt werden Diese Komponenten werden umdefiniert und realisieren die Kommunikationskan le in einer sogenannten Pipe 26 2 6 2 CHILI Web Clientkomponente Der CHILI Web Client Abbildung 2 6 auf der n chsten Seite beinhaltet die Kompo nenten ber die der Anwender ber ein Netzwerk auf das PACS zugreifen kann Da der CHILI Web Client in der plattformunabh ngigen Programmiersprache Java geschrieben wurde l sst sich dieser auf jedem Rechner mit installierter Java Virtual Machine aus f hren Er kann entweder durch einen Web Browser aufgerufen werden oder l uft als eigenst ndiges Programm Des Weiteren ist es m glich den CHILI Web Client in andere Applikationen zu integrieren und von diesen aufrufen zu lassen KIS RIS elektonische Patientenakte EPA oder als aktive Komponente in eine HTML Seite einzubetten Es wird vom CHILI Web Client bereits die Darstellung von Bildern verschiedener Mo dalit ten CT MR US unterst tzt Des Weiteren besteht die M glichkeit eine Bildteilung 1x1 bis 3x3 vorzunehmen und bis zu vier Studien auf einem Bildschirm zu ffnen Dadurch ist die M glichkeit ge
77. n wird Ziel dieser Arbeit ist die Konzeption und Entwicklung von Modulen zur Verwaltung und Visualisierung von DICOM RT Objekten in denen f r gew hnlich Bestrahlungspl ne gespeichert werden im CHILI PACS System Zu Beginn stand die Analyse von Be strahlungspl nen in Bezug auf die Informationsstruktur der Darstellung Die Ergebnisse der Analyse wurden in einem Pflichtenheft spezifiziert Des Weiteren war ein Konzept f r die Umsetzung einer der Kernfunktionalit ten die Darstellung des Dosis Volumen Histogramms DVH zu entwickeln Eine vollst ndige Umsetzung war aufgrund der Komplexit t und der begrenzten Zeit im Rahmen dieser Bachelorarbeit nicht m glich Da die korrekte Ber cksichtigung der RT Structure Sets eine wesentliche Rolle bei der Berechnung der DVHs einnimmt wurde die Realisierung auf diesen Aspekt beschr nkt Um nachweisen zu k nnen dass die interne Repr sentation der RT Structure Sets richtig ist wurde die Darstellung dieser in den Bildansichten realisiert Da die Ermittlung der darzustellenden Konturdaten bzw Datenangaben zur Dosis verteilung rechenintensiv sind ist es erstrebenswert diese nicht direkt beim Benutzer durchzuf hren sondern als Serverprozess auszulagern Aus diesem Grund wurde das Client Server Konzept wie es im CHILI PACS bereits bei dem MPR Viewer verwendet wird aufgegriffen und die Verwaltung der RT Daten von einem eigenen Serverprozess 47 4 Diskussion und Ausblick dem dicomrtviewer
78. nce of items Reference Sequence describing Frame of Reference in which the ROls are defined One or more items may be included in this sequence See C 8 8 5 1 gt Frame of Reference UID 0020 0052 1 Uniquely identifies Frame of Reference within Structure Set gt Frame of Reference 3006 00C0 3 Introduces sequence of Relationship Sequence transformas that relate other Frame of Reference to this Frame of Reference One or more items may be included in this sequence gt gt Related Frame of 3006 00C2 1 Frame of Reference Reference UID Coordinate System to be transformed to the current Frame of Reference gt gt Frame of Reference 3006 00C4 1 Type of transformation Transfomation Type Defined Terms HOMOGENOUS gt gt Frame of Reference 3006 00C6 1 Four by four transformation Transformation Matrix Matrix from Related Frame of Reference to current Frame of Reference Matrix elements shall be listed in row major order See C 8 8 5 2 Tab 2 2 Ausschnitt der Attributbeschreibung des Structure Set Objektes aus dem DICOM Standard 12 11 2 Material und Methoden 2 3 2 Seitenzuordnung zwischen Bild und Patient Die Zuordnung der Seiten zwischen Bild und Patient erfolgt f r Projektionsbilder ber das Patient Orientation Attribut 0020 0020 und f r Schnittbilder ber die Attribute Image Position 0020 0032 und Image Orientation 0020 00373 Die Image Position gibt dabei die x
79. oad Freigabe Status Scanner 32 3 2 Integration ins CHILI Web Client Neue Daten erzeugen ROI Panel ROI Auswahl ROI Name ROI Art VI TUM CT PTV Y KONTOUR CT EXTERNAL W SEHNERVZRE AVOIDANCE vw SEHNERV_LI AVOIDANCE VI HIRNSTAMM AVOIDANCE v MYELON AVOIDANCE vi CHIASMA AVOIDANCE aa oon SEE EEN ET DEE D Beispieltext_Beispieltext OK Abbrechen Zur cksetzen Neue Daten erzeugen ROI Panel ROI Auswahl ROI Name ROI Art v TUM CT PTY KONTOUR CT EXTERNAL V SEHNERV_RE AVOIDANCE V SEHNERV_LI AVOIDANCE V HIRNSTAMM AVOIDANCE MYELON AVOIDANCE VI CHIASMA AVOIDANCE Abb 3 2 Farb nderung einer Struktur Zun chst Aufruf des Farbwahlers durch Anklicken der Farbfl che f r die zu ndernde Kontur dann Auswahl der neuen Farbe und Best tigen der Auswahl Die Darstellung in den einzelnen Schichten bzw Ebenen wurde dahingehend erweitert dass die aktuell ausgew hlten Strukturen s Abbildung 3 1 Nr 1 jeweils ber die erzeug 33 3 Ergebnisse ten Bilder gelegt werden Da die Konturpunkte bisher noch nicht in ein Oberfl chenmodell berf hrt werden liegen die Konturpunkte lediglich in der unrotierten Axialansicht in der richtigen Reihenfolge vor Der Grund hierf r ist dass die Bilder des Planungs CTs streng axial aufgenommen und die Strukturen im Rahmen der Tumorlokalisation s Kapitel 2 2 in diesen Schichtbildern segmentiert werden Da u a die Abst nde der Konturpunkte je Schicht nicht gle
80. och im gleichen Jahr erschien und alle RT relevanten Informationen enthielt 13 Da sich dieser Standard nicht ber die nordamerikanischen L nder hinweg verbreitet hat befasste sich die International Electronical Commission IEC im Jahr 1987 damit einen Standard f r den Datenaustausch in der Strahlentherapie zu entwickeln 1994 wurde dann die RT DICOM Ad Hoc Working Group gegr ndet Sie hatte die Aufgabe den bereits als Kommunikationsstandard akzeptierten DICOM Standard um die Anforderungen aus der Strahlentherapie zu erweitern Die Erweiterung des bestehenden Standards hatte den Vorteil dass Anwendungen leicht an die Erweiterung angepasst werden konnten und kein neuer zus tzlicher Standard implementiert werden musste Heute ist dieses Kollektiv eine regul re Arbeitsgruppe Working group 7 innerhalb des DICOM Committees und Tag f r das Patient Orientation Attribut Tag f r das Image Position Attribut 3Tag f r das Image Orientation Attribut 12 2 3 Der DICOM Standard hat bisher die folgenden neun Objekte definiert die im aktuellen Standard Stand Juli 2010 vertreten sind e RT Image e RT Structure Set e RT Dose RT Plan e RT Beams Treatment Record e RT Brachy Treatment Record e RT Treatment Summary Record e RT Ion Plan Record e RT Ion Beams Treatment Record Da das Objekt RT Structure Set im Rahmen dieser Bachelorarbeit eine tragende Rolle spielt wird es in Kapitel 2 3 3 1 genauer vorgestellt Der Voll
81. odosen wird der in den RT Daten festgelegte Normierungswert genommen Dieser kann nicht ver ndert werden da dies einer Plan nderung ent sprechen w rde 3 4 3 3 Isodosen einzeln aktivierbar Der Benutzer soll beliebig einzelne Isodosen aus einer Liste aktivieren und kombinieren k nnen Zu Beginn werden alle Standardisodosen siehe 3 4 3 1 angezeigt 3 4 3 4 Verschiedenfarbige Darstellung f r Isodosen Die einzelnen Isodosen sollen jeweils mit unterschiedlichen Farben dargestellt werden Es ist darauf zu achten dass diese bei absoluter und relativer Isodosisanzeige nicht identisch sind 3 4 DICOM RT Viewver Pflichtenheft 3 4 3 5 Colorwash Darstellung Es soll f r den Benutzer die M glichkeit geben bei der Darstellung der Dosis zwischen reinen Isolinien und Colorwash umzuschalten 3 4 3 6 Anzeige von Floating Dose Points Die Dosis soll an einem Ort Pixel Position der Maus als Tooltip an gezeigt werden 3 4 3 7 Dosis Volumen Histogramm DVH 3 5 3 6 3 7 Dem Anwender soll es m glich sein sich ein Dosis Volumen Histo gramm DVH anzeigen zu lassen Dieses soll automatisch angezeigt werden sobald die Dosisanzeige durch den Benutzer angefordert wird Die Berechnung und Darstellung des DVH erfolgt jeweils nur f r die jeweils angew hlten Strukturen Benutzeroberfl che Das Layout der Benutzeroberfl che soll dem Styleguide des CHILI WEB folgen Test Alle Tests die vor w hrend und nach der Entw
82. ondere Form externer Strahlentherapie verwendet im Unterschied zur blichen Strahlentherapie geladene Teilchen statt Photonen In diesem Zusammenhang wurde das EU Forschungsprojekt ULICE 18 ins Leben gerufen Bei ULICE geht es unter anderem um die EU weite Erfassung und Dokumentation von Behandlungsdaten in der Schwerionentherapie mit der man besonders bei strahlenresis tenten Tumorformen gr fere Heilungschancen als bei anderen Therapiearten erreicht hat Dieses Arbeitspaket wird durch die Heidelberger Teilnehmer des Projektes die Klinik f r Radioonkologie und Strahlentherapie des Universit tsklinikums Heidelberg zusammen mit dem Heidelberger Ionenstrahl Therapiezentrum HIT umgesetzt Grundlage f r die Strahlentherapie ist die Therapieplanung Hierbei werden zun chst zuvor akquirierte CT Bilddaten in ein Planungssystem geladen in dem dann ber mehrere Schritte iterativ f r einen Patienten ein m glichst optimaler Bestrahlungsplan erzeugt wird Mittlerweile hat sich f r die Speicherung von solchen Therapiepl nen das Datenformat DICOM RT etabliert das einen Austausch zwischen unterschiedlichen Planungssystemen und Ger ten erm glicht Im DICOM RT Format werden unter anderem relevante Strukturen Risikoorgane und Zielvolumina die Dosisverteilung sowie die eigentlichen Ger teeinstellungen f r die Bestrahlung Behandlungsplan gespeichert Die urspr nglich akquirierten CT bzw MRT Bilder k nnen anschlie end beispielsweise mit zuvor
83. rd die Serveranwendung verlassen F r die Verarbeitung der RT Daten nutzt der dicomrtviewer Methoden die ihm per Interfaces zur Verf gung gestellt werden Die Idee ist es f r jedes RT Informationsobjekt ein eigenes Interface zu deklarieren So stellt beispielsweise das RTStructureSetInterface s Kapitel 3 4 2 2 das Interface f r den Zugriff auf RT Structure Set Objekte dar Um die Funktionalit t des dicomrtviewers zu erweitern sollten zuk nftig entsprechend weitere Interfaces definiert werden Dies wird im Kapitel 4 noch genauer erl utert 3 4 2 2 RTStructureSetInterface Das RTStructureSetInterface definiert Methoden um auf RT Structure Set Objekte s 2 3 3 1 zugreifen zu k nnen Au erdem werden hier noch einige Aufz hlungstypen zur Verwaltung von RT Structure Sets definiert Sie dienen dazu die geometrische Art einer Kontour GEOMTYPE gt 3006 0042 die Interpretation einer ROI INTERPRETED TYPE 3006 00A4 und die Standardansichten VIEW axial coronal sagittal festzulegen Die wichtigsten Methoden sind int readIntoStructures char filename int getROICount void getAvailableROINumbers int roiNumbers int roiCount void getContourCoord int roiNo VIEW view float curPosition float angle float xCoordsRet float yCoordsRet int amp coordCount Die erste Methode bewirkt das Einlesen der f r das RT Structure Set relevanten Dateien Bei den relevanten Dateien handelt es sich sowohl um d
84. ren Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde das ImageFunctionServlet um den Zugriff auf den dicomrtviewer s Kapitel 3 4 2 erweitert Daf r wurde der RT Viewer Wrapper entwickelt Das ImageFunctionServlet pr ft ob bei der Anfrage vom Loader das canrt Flag gesetzt wurde Anfrage kam vom RTLoader gt dicomrtviewer Je nach dem welcher Anforderungsparameter z Z nur getroicontour und getrois gesetzt wurde wird die entsprechende RT Viewer Wrapper Methode aufgerufen Die an das Servlet bergebenen HttpServletRequest und HttpServletResponse Objekte 26 werden direkt an den RTViewerWrapper weitergegeben um dort ad quat verarbeitet bzw gef llt zu werden 3 3 5 RTViewerWrapper Wie bereits erw hnt stellt der RT Viewer Wrapper die eigentliche Kommunikation mit dem dicomrtviewer dem Serverprozess f r die DICOM RT Funktionalit t her Er kom muniziert mit dieser ber eine Pipe zum Standard Input Output s Kapitel 2 6 1 Zu 38 3 3 RT Informationsfluss im CHILI Web Beginn der Kommunikation bergibt der RT Viewer Wrapper an den dicomrtviewer s Kapitel 3 4 2 1 die Pfade zu allen RT Dateien der bergebenen Serie SeriesOID s Kapitel 3 3 3 damit der dicomrtviewer diese einlesen kann Anschlie end werden die Pfade aller Bilder der Serie bergeben damit der dicomrtviewer aus diesen die ihm noch fehlenden Informationen ziehen kann z B Offsets Nach dem dieser Initialisie rungsprozess abgeschlossen ist wartet der RT Viewer
85. s sind noch die Rotationswinkeln yz Py Pz notwendig die angeben wie die Ebene zur Bildebene um die x y und z Achse rotiert wurde Mit Hilfe dieser Parameter l sst sich die Transformationsmatrix TM s Kapitel 2 7 1 bestimmen 10 0 xp 1 0 0 0 1010 yp 0 cos x sin pr 0 TM zp Mr ZP Pos Py Pe 00 1 zp 0 sin yz cos yr 0 00 0 1 0 0 0 1 cos py 0 sin py 0 cos p sin yz 0 0 0 1 0 0 sin yz cos p 0 0 sin y 0 cos py 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 xp 0 1 0 yp 2 12 00 1 zp 0 0 0 1 Anstatt die Ebene vollst ndig zu rotieren werden alle Konturpunkte P x yi wi der betreffenden Kontur mit der inversen Transformationsmatrix in das Bildkoordina tensystem transformiert Gleichung 2 13 und liegen nun als 3D Koordinaten in diesem vor P 7rm7 2 13 1 1 Mit Hilfe eines Schnittes orthogonal zur Normalen der jeweiligen Ansichtsebene erh lt man die Konturpunkte die dagestellt werden sollen Hierdurch wird vermieden dass L cken in der Kontur entstehen was der Fall w re wenn man nur die Konturpunkte betrachten w rden die sich direkt in der Ebene befinden Auf Grund des orthogonalen Schnittes liegen alle Schnittpunktkoordinaten im Bildkoordinatensystem mit einer identi schen Komponente vor welche die Schicht der Ebene identifiziert z B z Koordinate in Axialansicht Daher kann man jetzt diese weglassen und erh lt aus den beiden anderen Komponenten die Bildkoordinaten mit der die Punkte
86. s zwecks direktem Vergleich beider 3 8 DICOM RT Viewver Pflichtenheft 4 Projektplanung 4 1 4 2 Ist Analyse Aktivit ten Funktionsumfang der CHILI Telemedizinakte analysieren Funktionsumfang von CHILI WEB analysieren Einarbeitung in DICOM RT Einarbeitung in die Entwicklungsumgebung Dauer 1 Woche Entwicklungskonzept erstellen Aktivit ten Fehlende Funktionen des Systems ermitteln Brainstorming bzgl neuer Funktionalit ten und zusammenfassen aller ben tigten Funktionen Definition neuer ben tigter Strukturen und Schnittstellen Dauer 1 Woche DICOM RT Viewver Pflichtenheft 4 3 4 4 4 5 4 6 Pflichtenheft schreiben Aktivit ten Zusammenfassen aller ermittelten Ergebnisse Schreiben des Pflichtenheftes inkl Meilensteinplanung Dauer 2 3 Tage Implementierung Aktivit ten nderung Erweiterung bestehender Funktionen aus CHILI WEB Entwickeln der neuen Funktionen Dauer 8 Wochen Tests und Validierung Aktivit ten Test der nderungen Erweiterungen Test der Neuentwicklungen Installation im betrieblichen Umfeld und Testlauf Dauer 1 Woche Anpassen der Implementierung Aktivit ten M gliche Anpassung und Beseitigung aufgetretener Fehler Anpassungen bzgl Funktionsumfang 4 7 4 8 Projektplanung Dokumentation 4 7 Testen der nderungen Neuerungen Dauer 2 3 Tage Dokumentation Aktivit ten
87. sociation of Physicists in Medicine Version 1982 http www aapm org pubs reports rpt_10 pdf 1982 10 Report BENDL R Therapiesysteme Teil 1 Strahlentherapie Skript 06 2010 CHILI GMBH CHILI Web Produktbeschreibung Burgstr 61 69121 Heidelberg Germany Prospekt 05 2010 DREYER K J HIRSCHORN D S THRALL J H MEHTA A PACS Second Edition Springer New York 2006 ISBN 978 0 387 26010 5 FETTKE E Client Server Architektur http www enzyklopaedie der wirtschaftsinformatik de lexikon is management Systementwicklung Softwarearchitektur Architekturparadigmen Client Server Architektur Version 2008 Online Stand 25 07 2010 FOLEY J D Dam A van FEINER S K HUGHES J F Computer Graphics Principles and Practice in C 2nd Edition Addison Wesley Professional 1995 ISBN 0201848406 FREEMAN E FREEMAN E SIERRA K BATES B Entwurfsmuster von Kopf bis Fu 1 4 korr Nachdr O Reilly 2008 ISBN 978 3 89721 421 7 FURLAN P Das Gelbe Rechenbuch Band 1 Verlag Martina Furlan 1995 ISBN 978 3931645007 GESELLSCHAFT F R SCHWERIONENFORSCHUNG MBH GSI UND VEREIN ZUR FOR DERUNG DER TUMORTHERAPIE MIT SCHWEREN IONEN E V Hrsg Tumortherapie mit schweren Ionen Brosch re 2008 ISBN 978 3 9811298 4 7 HUANG H K RATIB O BAKKER A R WITTE G Picture Archiving and Communication Systems PACS in Medicine Springer 1991 NATO ASI Series 74 KL
88. st ndigkeit halber wird im Folgenden ein berblick ber die brigen RT Objekte gegeben RT Dose Objekte dienen der bertragung der durch die Bestrahlungsplanungssoftware ermittelten Dosisverteilung Die Speicherung der Dosisverteilung kann entsprechend der folgenden beiden Wege vorgenommen werden Die erste M glichkeit ist die Speicherung als 2D oder 3D Gitter Hierbei werden hnlich wie bei einem normalen Bild die Dosisdaten im Pixel Data Attribut abgelegt Die einzelnen Pixel bilden dadurch f r jede Schicht ein Gitter mit Dosisdaten aus Die einzelnen Schichten bereinander gelegt bilden dann einen dreidimensionalen Dosisw rfel 3D Gitter blicherweise werden die Dosisdaten in einem sogenannten Multiframe Objekt abgelegt was sie von normalen Schichtbilddaten unterscheidet Die Speicherung als Multiframe bedeutet dass sich die Daten in einer einzigen Datei befinden und einzelne Schichten durch einen Frame Offset angesprochen werden Die zweite M glichkeit Dosisverteilungen zu speichern ist diese als Isodosiskurven und Punkte zu definieren Daf r werden sie nach dem gleichen Konzept wie die RT Structure Sets Module s Kapitel 2 3 3 1 angegeben Diese beiden M glichkeiten schlie en einander nicht aus sie k nnen vielmehr nebenein ander in einem einzigen RT Dose Objekt vorhanden sein RT Plan Objekte enthalten alle Plandaten f r die Strahlentherapie und sind daher f r die Verwaltung eines Therapieplans von entsche
89. tegrating the Healthcare Enterprise L D tdi Information Object Definition WS tos Krankenhausinformationssystem MIP Maximum Intensity Projections MPR Multiplanare Rekonstruktion MRT Magnetresonanztomographie NEMA National Electrical Manufactures Association OSE nasser Open Systems Interconnection Reference Model PACOS Picture Archiving and Communication System PET usa Positronenemissionstomographie BLS ee Radiologieinformationssystem ROL Region of Interest HED Bes techn coke Radio Therapy Se tthe thet siehe SOP nana Service Object Pair UFOS eege dese unter anderem UU asa unter Umst nden UID alas Unified Identifier ULICE Union of Light Ion Centres in Europe US Aere age Ultraschall VOL Die vergleiche Bea zum Beispiel BLS bo zur Zeit vi Abbildungsverzeichnis 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 2 10 2 11 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 Strahlentherapiekette e 5 Virtuelles Patientenmodell aa aa 6 DICOM Model of the Real World 8 Verzahnung der Structure Set Module zur Definition einer ROI 15 Interaktion einer Client Server Architektur 14 18 Aufteilung der Benutzeroberfl che des CHILI Web Client 20 MPR Viewer Modul Aufteilung im CHILI Web 22 Ansicht MPR Viewing Modul im CHILI Web 23 Koordinatensysteme und ihre berg nge 2 22
90. tienten in anterior posterior Richtung sagittale Blick in lateraler Richtung von der linken Seite des Patienten oder oblique schr ge Schnitte Diese sollen es dem Betrachter erleichtern sich besser anatomisch orientieren zu k nnen Um die Qualit t der MPR zu verbessern sollten die Schichten der Bildaufnahmen bei der CT berlappend und mit geringer Schichtdicke aufgenommen werden Sollten die Bilddaten nicht berlappend aufgenommen worden sein generiert der MPR Creator der Serverprozess des MPR Viewers der die eigentlichen Bildrekonstruktion durchf hrt zus tzliche Zwischenschichten die nicht im Orginal Bilddatensatz vorhan den sind Damit wird erreicht dass die angezeigten Bilder f r Coronal und Sagittalansicht nicht gestaucht bzw grobk rnig sind Dies ist notwendig da die Aufl sung entlang der L ngsachse des K rpers i d R deutlich geringer ist als entlang der Horizontalachse und nach M glichkeit auf einen gleichen Wert normiert werden sollte um gleichm ige Bilder in allen Ansichten zu erzeugen 21 2 Material und Methoden Der MPR Viewer ist in der Werkzeugleiste ber den Anzeige Modus Knopf auszuw hlen Dadurch wird der Arbeitsbereich des CHILI Webs wie in Abbildung 2 7 zu erkennen aufgeteilt Neben der transversalen 1 frontalen 3 und sagittalen 4 Ansicht gibt es noch ein Kontrollpanel 2 ber das man sich eine neue Serie der ausgew hlten Ansicht generieren lassen neue SeriesUID und
91. udy C 7 2 2 U Clinical Trial Study C 7 2 3 U Series RT Series C 8 8 1 M Clinical Trial Series C 7 3 2 U Equipment General Equipment C 7 5 1 M Structure Set Structure Set C 8 8 5 M ROI Contour C 8 8 6 M RT Observations C 8 8 8 M Approval C 8 8 16 U SOP Common C 12 1 M Tab 2 1 Objektdefinition f r das DICOM Structure Set Objekt 12 In den einzelnen Modulen werden die zugeh rigen Attribute beschrieben Ein Attribut wird eindeutig durch 2 vierstellige Hexadezimalzahlen Tag benannt Die erste Hexadezimalzahl gibt die Zugeh rigkeit zu einer Gruppe an die zweite bestimmt das Element Es gibt die folgenden drei Attributtypen 1 erforderlich 2 erforderlich kann aber leer sein und 3 optional Folgt einer Zahl ein erg nzendes c hei t dies dass das Attribut unter bestimmten Bedingungen definiert sein muss Die genauen Bedingungen werden in der jeweiligen Attribute Description genannt Die Gruppenzahl von DICOM Standard Attribute ist gerade Fine ungerade Gruppennummer signalisiert 2 Material und Methoden ein privates Datenelement das nicht durch den Standard festgelegt ist Hierdurch ergibt sich die Option dass Hersteller bzw Anwender diese Elemente f r eigene Zwecke nutzen k nnen Au erdem werden Attribute noch durch ihre Value Representation VR die den Datentyp des Elementes beschreibt und ihre Multiplizit t charakterisiert die f r jedes Element im f nften Teil des Standards 12 zu finden
92. um die Darstel lung von DICOM RT Daten f r die CHILI GmbH findet im Rahmen einer Bachelorarbeit statt Die Pr fungsleistung dieser Arbeit ist Teil des Curriculums Medizinische Informatik der Universit t Heidelberg und der Hochschule Heilbronn und ist im Studium mit einem Um fang von 360 Stunden vorgesehen Referenten Prof Dr Rolf Bendl Dr Uwe Engelmann Technische Betreuer Andre Schr ter Dr Heiko M nch Bachelorand Sven Siekmann Medizinische Informatik Universit t Heidelberg HS Heilbronn Titel Konzeption und Entwicklung von Modulen zur Verwaltung und Vi sualisierung von DICOM RT Objekten im CHILI PACS System Einf hrung Rahmenbedingungen 1 2 2 Kurzbeschreibung Als Grundlage soll das bestehende CHILI WEB dienen Es soll zu n chst um die Darstellung der RTStructureSets erweitert werden Da f r werden serverseitig neue Strukturen entstehen die der Haltung und Verwaltung der Informationen dienen Per CHILI WEB k nnen dann einzelne Strukturen gezielt abgerufen und dargestellt werden Die Serverapplikation berf hrt die StructureSets in eine interne Struktur und berechnet 3D Volumen f r die einzelnen Region of In terests ROIs Der Abruf der gewiinschten Information z B Name von Strukturen Ausdehnung Lage etc erfolgt tiber eine neu zu definierende Schnittstelle Die Zusammenf hrung von Bilddaten und ROI Volu men geschieht ber die Koordinatensysteme und wird durch eine berlagerung der
93. und Softwarebereich mitzuhalten wird der DICOM Standard heute von 26 Working Groups Stand Juni 2010 kontinuierlich um verschiedene Teilbereiche z B Biosignale Datensicherheit erweitert Die in dieser Arbeit verwendete Erweiterung um Strahlentherapieobjekte soll in Kapitel 2 3 3 genauer vorgestellt werden Die aktuellen Spezifikationen werden von der ACR NEMA American College of Radiology National Electrical Manufactures Association ver ffentlicht 12 Das DICOM model of the Real World stellt ein Grundger st f r die Beziehungen unter den einzelnen Informationsobjekten dar die im Standard definiert sind Die Abbildung 2 3 auf der n chsten Seite illustriert die Entit ten auf denen die meisten DICOM Objekte beruhen in ihrer hierarchischen Struktur Die hier erkennbare Hierarchie wird sehr h ufig in DICOM Anwendungen verwendet Zu einem Patienten kann es mehrere Kranken hausaufenthalte Study geben Eine Studie hat eine oder mehrere Serien die jeweils modalit tsspezifisch sind und mehrere Bilder enthalten k nnen Der Frame of Reference definiert das Koordinatensystem f r eine oder mehrere Serien Das bedeutet dass alle Bilder einer Serie im gleichen Koordinatensystem liegen wenn sie auf den gleichen Frame of Reference verweisen 2 Material und Methoden Patient Study Study Series Series Series Fri Fri nd image Frame of Reference Abb 2 3 DICOM Model o
94. zation 2008 Forschungsbericht ISBN 978 9241563734 XXXVII Erkl rung Hiermit erkl re ich an Eides statt dass ich die vorliegende Arbeit Konzeption und Entwicklung von Modulen zur Verwaltung und Visualisierung von DICOM RT Objekten im CHILI PACS System vollkommen selbstst ndig verfasst und keine anderen als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel benutzt sowie Zitate kenntlich gemacht habe Die Arbeit wurde bisher weder im Inland noch im Ausland in gleicher oder hnlicher Form einer anderen Pr fungsbeh rde vorgelegt und ist auch noch nicht ver ffentlicht Heilbronn den 9 September 2010 Unterschrift
95. zu gelangen Die Klasse RT StructureSetIO stellt die konkrete Implementierung dieses Interfaces dar Die brigen Klassen dienen RTStructureSetIO Objekten zur Verwaltung der Informationen eines RT Structure Sets und werden im Kapitel 3 4 2 genauer vorgestellt Durch das RTStructureSetInterface soll die M glichkeit gegeben werden die hier vor gestellte Implementierung ggf sp ter durch eine DICOM RT Bibliothek z B demrt s Kapitel 2 4 ersetzen zu k nnen die u U mehr Funktionalit t bereitstellt und fort w hrend weiterentwickelt und verbessert wird Abbildung 3 5 zeigt die Klassen und ihre Verkn pfung der im Rahmen dieser Bachelorarbeit vorgenommen Implementierung als Klassendiagramm 40 BUN m 3 4 Design und Implementierung der Serveranwendung 3 4 2 Implementierung des Programms und Klassenbeschreibung Nachfolgend sollen die Aufgaben der einzelnen Klassen der Implementierung vorgestellt werden 3 4 2 1 dicomrtviewer Die Serveranwendung Wie bereits zuvor erw hnt handelt es sich bei dem dicomrtviewer um das eigentli che Hauptprogramm Nachdem der Client eine Verbindung hergestellt hat wartet der dicomrtviewer auf Befehle vom Client die ihn ber eine Pipe per Standard Input er reichen Die Anforderungen werden verarbeitet und die Ergebnisse dem Client danach ber den Standard Output und die Pipe zur ck bermittelt Nachdem der Client die Verbindung beendet hat oder diese aus einem anderen Grund abgebrochen ist wi

Dokument_1.

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