File DICOM: Format, Struktur Header, dan Alur Jaringan

Apa Sebenarnya File DICOM Itu?

Setiap kali pasien menjalani pemeriksaan rontgen dada, pemindaian CT Scan kepala, atau ultrasonografi (USG) abdomen di rumah sakit, mesin modalitas menghasilkan data digital biner. Namun, berkas yang dihasilkan tidak tersimpan sebagai file JPEG atau PNG biasa, melainkan berformat DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine).

Sering kali tim IT rumah sakit atau staf fasilitas kesehatan baru menganggap DICOM sekadar “format gambar medis berekstensi .dcm”. Anggapan ini keliru. DICOM adalah standar gabungan antara spesifikasi format file dan protokol komunikasi jaringan. Standar ini dirancang oleh American College of Radiology (ACR) dan National Electrical Manufacturers Association (NEMA) untuk mengatasi satu masalah krusial: bagaimana peralatan medis dari puluhan vendor yang berbeda dapat saling bertukar data citra tanpa kehilangan konteks klinis dan identitas pasien.

Di Indonesia, pemahaman atas file DICOM menjadi makin vital seiring berlakunya kewajiban rekam medis elektronik (RME) melalui Permenkes No. 24 Tahun 2022 serta integrasi repositori radiologi nasional ke platform SATUSEHAT Kementerian Kesehatan.

Untuk memahami bagaimana file ini bergerak di instalasi radiologi, Anda dapat meninjau alur menyeluruh pada panduan workflow PACS radiologi dari order hingga laporan.

---

Mengapa Format Gambar Biasa Tidak Bisa Digunakan?

Pertanyaan yang kerap diajukan oleh pengembang software umum adalah: mengapa tidak mengonversi seluruh citra radiologi menjadi JPEG atau WebP agar ukuran filenya kecil dan mudah ditampilkan di web?

Ada empat alasan teknis fundamental mengapa format grafis konsumer tidak dapat menggantikan DICOM:

1. Kedalaman Bit (Bit Depth) dan Rentang Dinamis

Kamera digital dan monitor standar umumnya beroperasi pada kedalaman warna 8-bit per kanal. Artinya, hanya ada 256 tingkat gradasi (2⁸) dari hitam pekat ke putih terang.

Citra radiologi diagnostik membutuhkan rentang dinamis yang jauh lebih luas:

• X-Ray / Mammografi: 12-bit hingga 14-bit (4.096 hingga 16.384 tingkat keabuan).
• CT Scan & MRI: 12-bit hingga 16-bit (hingga 65.536 tingkat keabuan).

Jika citra CT scan 12-bit dipaksa menjadi JPEG 8-bit, 93% informasi gradasi keabuan akan terpotong secara permanen. Akibatnya, dokter spesialis radiologi tidak dapat membedakan kontras halus antara jaringan lunak otak, cairan serebrospinal, dan perdarahan subdural mikro.

2. Kesatuan Mutlak Antara Citra dan Metadata Pasien

Pada format JPEG atau PNG, data pasien biasanya hanya disimpan sebagai teks pelengkap (EXIF) atau nama file (misalnya Budi_Santoso_Thorax.jpg). Jika file tersebut diunggah ke cloud, dikompresi, atau diubah namanya oleh staf administrasi, tautan antara gambar dan pasien bisa hilang seketika. Risiko tertukarnya hasil rontgen antar-pasien menjadi sangat tinggi.

Dalam standar DICOM, metadata identitas dan pixel citra terkunci dalam satu wadah biner yang sama. Citra tidak dapat berdiri sendiri tanpa menyertakan Nomor Rekam Medis (Medical Record Number/MRN), tanggal lahir, jenis pemeriksaan, hingga dosis radiasi yang diterima pasien.

3. Kalibrasi Geometris dan Fisik Nyata

File PNG hanya tahu bahwa sebuah gambar berukuran 512 × 512 piksel. File tersebut tidak tahu berapa milimeter ukuran tumor yang tampak di layar.

File DICOM memuat atribut kalibrasi fisik:

• Pixel Spacing (0028,0030): Jarak fisik antar-pusat piksel dalam satuan milimeter di tubuh pasien (misal 0.68 mm \ 0.68 mm).
• Slice Thickness (0018,0050): Ketebalan irisan fisik pemindaian.

Dengan atribut ini, alat ukur (caliper) pada software viewer PACS dapat menghitung volume lesi atau jarak fraktur tulang dengan akurasi sub-milimeter yang dapat dipertanggungjawabkan secara medikolegal.

4. Nilai Kuantitatif Radiologis (Hounsfield Units)

Pada pemeriksaan CT Scan, setiap piksel bukan sekadar warna abu-abu, melainkan representasi koefisien atenuasi jaringan tubuh terhadap sinar-X, yang dinyatakan dalam Hounsfield Unit (HU).

Nilai piksel mentah (stored value) diubah ke skala HU oleh viewer menggunakan rumus metadata:

HU = (Pixel Value × Rescale Slope) + Rescale Intercept

Di mana:

• Rescale Slope (0028,1053) dan Rescale Intercept (0028,1052) adalah tag standar DICOM yang disematkan otomatis oleh mesin CT.

Melalui rumus linear ini, nilai piksel dipetakan ke densitas fisik jaringan tubuh:

• -1.000 HU: Mewakili udara di dalam paru-paru (lung parenchyma).
• 0 HU: Mewakili air murni pada kondisi standar.
• +40 HU: Mewakili jaringan lunak, massa organ, atau lesi tumor.
• +1.000 HU ke atas: Mewakili struktur tulang kortikal padat (compact bone).

Format gambar standar tidak memiliki struktur untuk menampung transformasi matematika ini.

---

Anatomi Internal File DICOM (Spesifikasi Part 10)

Berdasarkan dokumen DICOM Standard Part 10, setiap file media DICOM memiliki struktur fisik biner yang teratur:

🎬 Visualisasi Struktur Biner: Ingin melihat bagaimana lapisan preamble, tags metadata, dan pixel 16-bit tersusun? Tonton Video Animasi Anatomi File DICOM di bagian bawah artikel ini.

┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Byte 0–127: File Preamble (128 byte bernilai 0x00)     │
├────────────────────────────────────────────────────────┤
│ Byte 128–131: DICOM Prefix ("D", "I", "C", "M")        │
├────────────────────────────────────────────────────────┤
│ File Meta Information (Group 0002)                     │
│  - Media Storage SOP Class UID                         │
│  - Media Storage SOP Instance UID                      │
│  - Transfer Syntax UID (Little Endian / Lossless)      │
├────────────────────────────────────────────────────────┤
│ Dataset (Atribut Pasien, Studi, Seri, Modalitas)       │
│  - (0010,0010) Patient's Name                          │
│  - (0010,0020) Patient ID                              │
│  - (0008,0050) Accession Number                        │
│  - ... ratusan atribut lainnya ...                     │
├────────────────────────────────────────────────────────┤
│ Data Element Pixel: Tag (7FE0,0010)                    │
│  - Array biner piksel mentah atau bitstream terkompresi│
└────────────────────────────────────────────────────────┘

1. Preamble dan Magic Bytes

Setiap file DICOM diawali dengan 128 byte Preamble (biasanya berisi nol), diikuti oleh 4 byte penanda ASCII bertuliskan "DICM" pada byte 128–131. Karakter "DICM" ini berfungsi sebagai magic number yang digunakan oleh sistem operasi dan aplikasi untuk memvalidasi bahwa berkas tersebut benar-benar file DICOM, bukan arsip biner rusak.

2. Struktur Data Element

Setelah blok metadata file, data klinis disusun dalam blok-blok bernama Data Element. Setiap elemen terdiri dari 4 komponen:

• Tag: Alamat heksadesimal 4-byte yang terdiri dari Group Number dan Element Number, misalnya (0010,0020) untuk nomor rekam medis pasien.
• VR (Value Representation): Tipe data nilai (misalnya PN untuk nama orang, DA untuk tanggal, UI untuk Unique Identifier, CS untuk string kode).
• VL (Value Length): Panjang data dalam satuan byte.
• VF (Value Field): Isi nilai data yang sebenarnya.

3. Transfer Syntax: Menentukan Cara Baca File

Salah satu penyebab paling umum studi PACS tidak muncul di viewer adalah ketidakcocokan Transfer Syntax UID (0002,0010). Atribut ini mendikte:

1. Urutan byte biner (Byte Ordering): apakah Little Endian (standar x86/Windows) atau Big Endian.
2. Metode VR: apakah Explicit VR (tipe data tertulis di file) atau Implicit VR (viewer harus menebak tipe data dari kamus internal).
3. Algoritma kompresi piksel: apakah uncompressed mentah, JPEG Lossless, JPEG 2000, atau JPEG-LS.

---

Model Hierarki 4 Level Data Medis

Standar DICOM tidak memandang citra sebagai kumpulan file acak di dalam folder Windows. Sebaliknya, informasi diorganisasi ke dalam model hierarki 4 tingkatan:

1. Patient (Pasien): Entitas individu manusia yang memiliki identitas resmi (Nama, Patient ID/No RM, Tanggal Lahir, Jenis Kelamin).
2. Study (Pemeriksaan): Sesi kunjungan pemeriksaan tertentu. Satu pasien bisa memiliki puluhan study sepanjang hidupnya. Setiap pemeriksaan diidentifikasi secara global oleh Study Instance UID dan secara operasional oleh Accession Number.
3. Series (Rangkaian Pemindaian): Satu sesi pemeriksaan terdiri dari satu atau beberapa seri akuisisi. Misalnya, pada pemeriksaan CT Abdomen, dokter membuat Seri 1 (Non-kontras), Seri 2 (Fase Arteri), dan Seri 3 (Fase Vena). Setiap seri ditandai oleh Series Instance UID dan jenis Modality (CT, MR, DX, US).
4. Instance (Objek Citra / Slice): Lembar gambar individual atau irisan potongan 2D di dalam satu seri. Masing-masing memiliki SOP Instance UID (Service-Object Pair Instance UID) yang unik di seluruh dunia.

Model hierarki ini memastikan bahwa ketika 1.500 slice CT scan dikirim ke server PACS, sistem secara otomatis mengelompokkannya ke dalam pasien, tanggal pemeriksaan, dan seri yang tepat tanpa perlu pemilahan folder secara manual. Hal ini membedakan PACS dengan praktik berisiko seperti menyimpan data DICOM di harddisk eksternal.

---

Tag DICOM Paling Vital dalam Operasional Faskes

Dari ribuan tag yang didefinisikan dalam standar NEMA, berikut adalah daftar tag yang wajib dipahami oleh tim IT rumah sakit dan operator radiologi:

Tag	Nama Atribut	Fungsi Klinis dan Operasional
(0010,0010)	Patient’s Name	Nama lengkap pasien. Disimpan dengan pemisah topi (Last^First^Middle).
(0010,0020)	Patient ID	Nomor Rekam Medis (No RM). Kunci pencarian primer di SIMRS.
(0008,0020)	Study Date	Tanggal pemeriksaan dilakukan (format YYYYMMDD).
(0008,0050)	Accession Number	Nomor order pemeriksaan dari SIMRS/RIS. Kunci rekonsiliasi billing dan pelaporan hasil.
(0008,0060)	Modality	Jenis modalitas pemindaian (CR, DX, CT, MR, US, MG).
(0008,1030)	Study Description	Uraian klinis pemeriksaan (contoh: “CT Thorax Non Kontras”).
(0020,000D)	Study Instance UID	Pengenal global unik studi (format ISO OID titik, maksimal 64 karakter).
(0020,000E)	Series Instance UID	Pengenal global unik seri pemindaian.
(0008,0018)	SOP Instance UID	Pengenal global unik file individual citra.
(0028,0010)	Rows	Tinggi matriks citra dalam jumlah piksel.
(0028,0011)	Columns	Lebar matriks citra dalam jumlah piksel.
(0028,0100)	Bits Allocated	Alokasi bit penyimpanan per piksel (biasanya 8 atau 16 bit).
(0028,0101)	Bits Stored	Bit aktual yang digunakan untuk data citra (misalnya 12 atau 16 bit).
(0028,1050)	Window Center	Titik tengah kontras tampilan visual (Window Level).
(0028,1051)	Window Width	Lebar rentang kontras tampilan visual.

---

DICOM Bukan Cuma File: Protokol Jaringan DIMSE dan DICOMweb

Kelebihan utama DICOM dibanding format berkas lain adalah kemampuannya ditransmisikan melalui jaringan lokal secara peer-to-peer menggunakan layanan DIMSE (DICOM Message Service Element).

Konfigurasi Jaringan: Tiga Parameter Wajib

Agar dua perangkat medis dapat berkomunikasi, keduanya harus saling mencatat:

1. AE Title (Application Entity Title): Nama node pengirim atau penerima (maksimal 16 karakter alfanumerik, case-sensitive).
2. IP Address / Hostname: Alamat jaringan lokal.
3. Port: Port TCP yang dibuka (port standar IANA: 104, port alternatif umum: 11112, 4242).

Layanan Jaringan Utama

• C-ECHO: Perintah verifikasi jaringan (serupa fungsi ping). Digunakan untuk memastikan AE Title tujuan merespons.
• C-STORE: Protokol untuk mengirim dan menyimpan file citra dari modalitas ke server arsip PACS.
• C-FIND: Protokol penelusuran data. Digunakan oleh mesin modalitas untuk menarik jadwal pasien melalui layanan DICOM Modality Worklist (MWL).
• C-MOVE & C-GET: Protokol untuk meminta server mentransfer satu set pemeriksaan ke workstation dokter pembaca.

Transisi ke Modern: Standar DICOMweb

Protokol soket TCP tradisional memiliki keterbatasan: sulit menembus firewall rumah sakit dan tidak dirancang untuk peramban web (browser). Untuk mengatasinya, komite DICOM merilis standar DICOMweb berbasis arsitektur RESTful HTTP:

• WADO-RS (Web Access): Menarik citra atau frame potongan individual melalui HTTP GET (format multipart/related atau octet-stream).
• QIDO-RS (Query): Menjalankan pencarian studi dan seri melalui parameter URL standar HTTP.
• STOW-RS (Store): Mengunggah file citra medis ke server cloud melalui HTTP POST multipart.

Dengan DICOMweb, platform rekam medis berbasis web modern dapat merender citra medis di komputer dokter atau tablet secara instan tanpa perlu memasang aplikasi viewer desktop lokal.

---

Cara Membuka dan Mengolah File DICOM

1. Software Viewer untuk Klinisi dan Radiografer

Jika Anda menerima berkas DICOM (misalnya dari CD pasien rujukan atau flashdisk), jangan klik dua kali menggunakan Windows Photo Viewer atau Apple Preview. Gunakan software pembaca khusus:

• RadiAnt DICOM Viewer (Windows): Sangat populer di faskes Indonesia karena ringan, cepat, dan memiliki fitur rekonstruksi multiplanar (MPR) serta 3D Volume Rendering.
• Horos / OsiriX (macOS): Viewer komprehensif untuk pengguna Mac berbasis lingkungan Cocoa.
• Weasis (Cross-platform): Viewer open-source portabel berbasis Java yang dapat dijalankan tanpa instalasi permanen.
• OHIF Viewer (Web-based): Viewer modern berbasis web (React & Cornerstone.js) yang dapat diintegrasikan langsung ke dalam antarmuka SIMRS.

2. Pengolahan Data untuk Data Scientist dan Developer (Python)

Bagi pengembang sistem kesehatan atau peneliti kecerdasan buatan (AI Medical Imaging), library pydicom adalah standar industri untuk membedah file DICOM:

import pydicom
import matplotlib.pyplot as plt

# Membaca berkas DICOM
ds = pydicom.dcmread("rontgen_thorax.dcm")

# Mengakses metadata klinis
print("Nama Pasien :", ds.PatientName)
print("No. RM      :", ds.PatientID)
print("Modalitas   :", ds.Modality)
print("Resolusi    :", ds.Rows, "x", ds.Columns)

# Mengambil array piksel biner
pixels = ds.pixel_array

# Menampilkan gambar dengan colormap radiologi (bone/gray)
plt.imshow(pixels, cmap=plt.cm.bone)
plt.title(f"{ds.Modality} - {ds.PatientID}")
plt.axis("off")
plt.show()

---

Keamanan Data, Privasi, dan Regulasi Rekam Medis

File DICOM memuat informasi data pribadi kesehatan (Protected Health Information / PHI) yang sangat sensitif. Berdasarkan UU No. 27 Tahun 2022 tentang Pelindungan Data Pribadi (UU PDP) serta Permenkes No. 24 Tahun 2022, fasilitas kesehatan bertanggung jawab penuh menjaga kerahasiaan data ini.

Bahaya Memotong Gambar (Cropping) Tanpa De-identifikasi

Banyak staf kesehatan mengira bahwa jika teks nama pasien di sudut gambar dipotong (crop), maka file tersebut sudah anonim dan aman dikirim melalui grup WhatsApp atau email publik.

Ini adalah kesalahan fatal. Teks visual pada gambar hanyalah representasi grafis. Seluruh data pasien—nama lengkap, tanggal lahir, NIK, nama dokter, hingga nomor rekam medis—tetap tersimpan utuh di dalam tag header metadata biner file tersebut. Siapa pun yang membuka file hasil crop tersebut dengan viewer DICOM dapat membaca identitas pasien dengan mudah.

Standar Anonimisasi: DICOM PS 3.15 Annex E

Jika citra DICOM akan digunakan untuk kepentingan pendidikan, riset, atau pelatihan model AI, file wajib dide-identifikasi sesuai standar DICOM PS 3.15 Annex E:

1. Menghapus atau mengacak tag identitas primer: (0010,0010) Nama, (0010,0020) Patient ID, (0010,0030) Tanggal Lahir.
2. Mengganti UID asli (StudyInstanceUID, SeriesInstanceUID, SOPInstanceUID) dengan OID sintetis yang dienkripsi agar hubungan relasional antar-slice tetap utuh tanpa bisa dilacak balik ke pasien aslinya.
3. Memastikan tidak ada data identitas yang terbakar permanen ke dalam piksel citra (burned-in annotation), yang umum terjadi pada mesin USG lama.

Kesiapan Terhubung ke SATUSEHAT

Dalam integrasi SATUSEHAT radiologi Kemenkes RI, file DICOM berperan sebagai bukti fisik pemeriksaan yang dirujuk oleh resource FHIR ImagingStudy.

Agar pengiriman citra dari instalasi radiologi tidak ditolak oleh server pusat:

• Nilai tag Accession Number (0008,0050) pada file DICOM harus persis sama dengan nomor registrasi pada resource ServiceRequest di SATUSEHAT.
• Struktur UID studi dan seri harus valid sesuai standar penomoran ISO OID.
• File harus ditransmisikan melalui middleware resmi seperti SATUSEHAT DICOM Router yang memvalidasi metadata sebelum mengunggahnya ke National Imaging Data Repository (NIDR).

---

Langkah Praktis untuk Tim IT Fasilitas Kesehatan

Jika faskes Anda sedang menata sistem radiologi digital, perhatikan empat langkah berikut:

1. Hentikan Pengarsipan Manual di Harddisk Lepas: Mengandalkan harddisk eksternal untuk menyimpan ratusan gigabyte file DICOM berisiko tinggi memicu kerusakan data (silent bit rot) dan kegagalan retensi rekam medis 25 tahun.
2. Aktifkan Modality Worklist (MWL): Jangan biarkan radiografer mengetik nama pasien dan No RM secara manual di konsol mesin X-Ray atau CT Scan. Hubungkan mesin ke MWL agar metadata file DICOM terisi otomatis dan bebas kesalahan ketik.
3. Standarisasi Penamaan AE Title: Buat dokumentasi jaringan yang mencatat IP, Port, dan AE Title setiap mesin secara rapi. Hindari penggunaan nama AE Title yang mengandung spasi atau karakter non-standar.
4. Gunakan Sistem Penyimpanan Berstandar DICOMweb: Pastikan sistem PACS yang dipilih sudah mendukung antarmuka modern agar hasil radiologi dapat diakses secara cepat oleh dokter poliklinik dan rawat inap melalui antarmuka web yang terintegrasi.

---

Imagestro-PACS menangani alur penyimpanan dan transmisi file DICOM secara otomatis — mulai dari penerimaan C-STORE modalitas, validasi tag Accession Number, integrasi Modality Worklist (MWL) ke SIMRS, hingga visualisasi diagnostik berbasis peramban (web viewer) yang terhubung ke SATUSEHAT Kemenkes RI.

Coba Demo Gratis → · Konsultasi dengan Tim Kami →