Collegare un PACS all'API Cloud Healthcare

Questa pagina spiega come utilizzare l'adattatore DICOM dell'API Cloud Healthcare open source su Google Kubernetes Engine (GKE) per completare le seguenti attività:

• Collega un sistema PACS (Picture Archiving and Communication System) all'API Cloud Healthcare.
• Importa i dati DICOM dal PACS in un archivio DICOM nell'API Cloud Healthcare.

Questa guida fornisce un modo semplice per configurare un prototipo utilizzando Google Kubernetes Engine e una macchina virtuale (VM) Compute Engine. La VM Compute Engine simula il PACS on-premise. Per informazioni più dettagliate, consulta il file README dell'adattatore DICOM.

Panoramica dell'adattatore DICOM

L'adattatore è costituito da due componenti principali: l'adattatore di importazione e l'adattatore di esportazione. Questa guida mostra come utilizzare l'adattatore di importazione per archiviare le immagini DICOM in un archivio DICOM.

Utilizza l'adattatore DICOM per tradurre i dati tra protocolli tradizionali e protocolli RESTful. Ad esempio, puoi tradurre dal formato C-STORE al formato STOW-RS.

Costi

Questa guida utilizza i componenti fatturabili di Google Cloud, tra cui:

• API Cloud Healthcare
• Google Kubernetes Engine
• Compute Engine

Utilizza il Calcolatore prezzi per generare una stima dei costi in base all'utilizzo previsto. I nuovi utenti della piattaforma Cloud potrebbero avere diritto a una prova gratuita.

Prima di iniziare

1. Sign in to your Google Cloud account. If you're new to Google Cloud, create an account to evaluate how our products perform in real-world scenarios. New customers also get $300 in free credits to run, test, and deploy workloads.

2. In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.

   Go to project selector

3. Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.

4. Enable the Cloud Healthcare API, Google Kubernetes Engine, and Container Registry APIs.

   Enable the APIs

5. In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.

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6. Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.

7. Enable the Cloud Healthcare API, Google Kubernetes Engine, and Container Registry APIs.

   Enable the APIs

8. Attendi che l'API GKE e i servizi correlati siano abilitati. L'operazione può richiedere diversi minuti.
9. Crea un archivio DICOM, se non l'hai ancora fatto.

Scegli una shell

Per completare questa guida, utilizza Cloud Shell o la tua shell locale.

Cloud Shell è un ambiente shell per la gestione delle risorse ospitate su Google Cloud. Cloud Shell è fornito con gli strumenti seguenti preinstallati, che utilizzerai in questa guida:

• gcloud CLI: fornisce l'interfaccia a riga di comando principale per Google Cloud
• kubectl: fornisce l'interfaccia a riga di comando per l'esecuzione di comandi contro i cluster GKE

Per aprire Cloud Shell o configurare la shell locale, completa i seguenti passaggi:

Esegui il deployment dell'adattatore utilizzando Google Kubernetes Engine

L'adattatore di importazione e l'adattatore di esportazione sono applicazioni containerizzate messe in scena in un'immagine Docker predefinita in Container Registry. In questa guida, esegui il deployment dell'immagine dicom-import-adapter da eseguire su un cluster GKE.

Concedi le autorizzazioni all'account di servizio Compute Engine

Segui le istruzioni riportate in Creare e attivare gli account di servizio per le istanze per concedere al service account predefinito di Compute Engine il ruolo roles/healthcare.dicomEditor. Per ulteriori informazioni, consulta Ruoli dell'archivio DICOM.

Crea il cluster

gcloud container clusters create dicom-adapter \
  --zone=COMPUTE_ZONE \
  --scopes=https://www.googleapis.com/auth/cloud-healthcare

gcloud container clusters create dicom-adapter `
  --zone=COMPUTE_ZONE `
  --scopes=https://www.googleapis.com/auth/cloud-healthcare

gcloud container clusters create dicom-adapter ^
  --zone=COMPUTE_ZONE ^
  --scopes=https://www.googleapis.com/auth/cloud-healthcare

Creating cluster dicom-adapter in COMPUTE_ZONE... Cluster is being health-checked (master is healthy)...done.
Created [https://container.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/zones/COMPUTE_ZONE/clusters/dicom-adapter].
To inspect the contents of your cluster, go to: https://console.cloud.google.com/kubernetes/workload_/gcloud/COMPUTE_ZONE/dicom-adapter?project=PROJECT_ID
kubeconfig entry generated for dicom-adapter.
NAME           LOCATION    MASTER_VERSION  MASTER_IP        MACHINE_TYPE   NODE_VERSION   NUM_NODES  STATUS
dicom-adapter  COMPUTE_ZONE 1.18.16-gke.502   123.456.789.012  n1-standard-1  1.18.16-gke.502  3     RUNNING

Configura il deployment

Quando esegui il deployment di un'applicazione in GKE, definisci le proprietà del deployment utilizzando un file manifest del deployment, che in genere è un file YAML. Per informazioni sui file manifest di deployment, consulta Creare i deployment.

Con un editor di testo, crea un file manifest di Deployment per l'adattatore di importazione chiamato dicom_adapter.yaml con i seguenti contenuti:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: dicom-adapter
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: dicom-adapter
  template:
    metadata:
      labels:
        app: dicom-adapter
    spec:
      containers:
        - name: dicom-import-adapter
          image: gcr.io/cloud-healthcare-containers/healthcare-api-dicom-dicomweb-adapter-import:0.2.43
          ports:
            - containerPort: 2575
              protocol: TCP
              name: "port"
          args:
            - "--dimse_aet=IMPORTADAPTER"
            - "--dimse_port=2575"
            - "--dicomweb_address=https://healthcare.googleapis.com/v1/projects/PROJECT_ID/locations/LOCATION/datasets/DATASET_ID/dicomStores/DICOM_STORE_ID/dicomWeb"

Sostituisci quanto segue:

• PROJECT_ID: ID progetto
• LOCATION: posizione del set di dati
• DATASET_ID: ID del set di dati principale dell'archivio DICOM
• DICOM_STORE_ID: ID dell'archivio DICOM in cui stai importando i dati DICOM

Configura il servizio

Per rendere l'adattatore DICOM accessibile alle applicazioni esterne al cluster GKE (ad esempio un PACS), devi configurare un bilanciatore del carico interno. Il bilanciatore del carico ti consente di esporre internamente la porta DIMSE (in questa guida, la porta 2575).

Crea un file manifest Service per configurare il bilanciamento del carico. Nella directory in cui hai creato il file manifest di Deployment, utilizza un editor di testo per creare un file denominato dicom_adapter_load_balancer.yaml con i seguenti contenuti. Crea ed esegui il deployment del file manifest del servizio in Eseguire il deployment del servizio e del bilanciatore del carico interno.

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: dicom-adapter-load-balancer
  # The "Internal" annotation will result in an load balancer that can only
  # be accessed from within the VPC the Kubernetes cluster is in.
  # You can remove this annotation to get an externally accessible load balancer.
  annotations:
    cloud.google.com/load-balancer-type: "Internal"
spec:
  ports:
  - port: 2575
    targetPort: 2575
    protocol: TCP
    name: port
  selector:
    app: dicom-adapter
  type: LoadBalancer

Esegui il deployment

Per eseguire il deployment dell'adattatore in un cluster GKE, esegui il seguente comando nella directory contenente il file manifest di deployment dicom_adapter.yaml:

kubectl apply -f dicom_adapter.yaml

L'output è il seguente:

deployment.apps/dicom-adapter created

Ispeziona il deployment

Dopo aver creato il deployment, utilizza lo strumento kubectl per ispezionarlo.

Per ottenere informazioni dettagliate sul deployment, esegui il seguente comando:

kubectl describe deployment dicom-adapter

Per visualizzare il pod creato dal deployment, esegui il seguente comando:

kubectl get pods -l app=dicom-adapter

Per ottenere informazioni sul pod creato, esegui il seguente comando utilizzando il nome del pod restituito dal comando precedente:

kubectl describe pod POD_NAME

Se il deployment è andato a buon fine, l'ultima parte dell'output del comando precedente contiene le seguenti informazioni. L'adattatore è pronto a gestire le richieste quando il contenitore dicom-import-adapter ha il valore Started nella colonna Reason.

Events:
  Type    Reason     Age    From                                                   Message
  ----    ------     ----   ----                                                   -------
  Normal  Scheduled  3m33s  default-scheduler                                      Successfully assigned default/dicom-adapter-69d579778-qrm7n to gke-dicom-adapter-default-pool-6f6e0dcd-9cdd
  Normal  Pulling    3m31s  kubelet, gke-dicom-adapter-default-pool-6f6e0dcd-9cdd  Pulling image "gcr.io/cloud-healthcare-containers/healthcare-api-dicom-dicomweb-adapter-import:0.2.43"
  Normal  Pulled     3m10s  kubelet, gke-dicom-adapter-default-pool-6f6e0dcd-9cdd  Successfully pulled image "gcr.io/cloud-healthcare-containers/healthcare-api-dicom-dicomweb-adapter-import:0.2.43"
  Normal  Created    3m7s   kubelet, gke-dicom-adapter-default-pool-6f6e0dcd-9cdd  Created container dicom-import-adapter
  Normal  Started    3m7s   kubelet, gke-dicom-adapter-default-pool-6f6e0dcd-9cdd  Started container dicom-import-adapter

Esegui il deployment del servizio e del bilanciatore del carico interno

Per creare il bilanciatore del carico interno, nella directory contenente il file manifest del servizio dicom_adapter_load_balancer.yaml, esegui il seguente comando:

kubectl apply -f dicom_adapter_load_balancer.yaml

L'output è il seguente:

service/dicom-adapter-load-balancer created

Ispeziona il servizio

Dopo aver creato il servizio, controlla che sia stato configurato correttamente.

Per ispezionare il bilanciatore del carico, esegui il seguente comando:

kubectl describe service dicom-adapter-load-balancer

L'output è il seguente:

Name:                     dicom-adapter-load-balancer
Namespace:                default
Labels:                   <none>
Annotations:              cloud.google.com/load-balancer-type: Internal
Selector:                 app=dicom-adapter
Type:                     LoadBalancer
IP:                       198.51.100.1
LoadBalancer Ingress:     203.0.113.1
Port:                     port  2575/TCP
TargetPort:               2575/TCP
NodePort:                 port  30440/TCP
Endpoints:                192.0.2.1:2575
Session Affinity:         None
External Traffic Policy:  Cluster
Events:

Events:
  Type    Reason                Age   From                Message
  ----    ------                ----  ----                -------
  Normal  EnsuringLoadBalancer  1m    service-controller  Ensuring load balancer
  Normal  EnsuredLoadBalancer   1m    service-controller  Ensured load balancer

Potrebbe essere necessario fino a un minuto per compilare l'indirizzo IP LoadBalancer Ingress. Salva l'indirizzo IP LoadBalancer Ingress. Lo utilizzerai per accedere al servizio dall'esterno del cluster nella sezione successiva.

Creare una macchina virtuale Compute Engine

Per simulare il PACS on-premise, crea una VM Compute Engine per inviare richieste all'adattatore DICOM. Poiché hai implementato un bilanciatore del carico interno, la VM che crei e il cluster GKE esistente devono trovarsi nella stessa regione e utilizzare la stessa rete VPC.

Per creare un'istanza di macchina virtuale Linux in Compute Engine:

gcloud compute instances create INSTANCE_NAME \
  --project=PROJECT_ID \
  --zone=COMPUTE_ZONE \
  --image-family=debian-9 \
  --image-project=debian-cloud \
  --tags=http-server

gcloud compute instances create INSTANCE_NAME `
  --project=PROJECT_ID `
  --zone=COMPUTE_ZONE `
  --image-family=debian-9 `
  --image-project=debian-cloud `
  --tags=http-server

gcloud compute instances create INSTANCE_NAME ^
  --project=PROJECT_ID ^
  --zone=COMPUTE_ZONE ^
  --image-family=debian-9 ^
  --image-project=debian-cloud ^
  --tags=http-server

Created [https://www.googleapis.com/compute/v1/projects/PROJECT_ID/zones/COMPUTE_ZONE/instances/INSTANCE_NAME].
NAME          ZONE           MACHINE_TYPE   PREEMPTIBLE  INTERNAL_IP  EXTERNAL_IP    STATUS
INSTANCE_NAME  COMPUTE_ZONE           n1-standard-1               INTERNAL_IP  EXTERNAL_IP    RUNNING

Potrebbe essere necessario un po' di tempo per l'avvio dell'istanza. Dopo l'avvio, l'istanza viene elencata nella pagina Istanze VM con un'icona di stato verde.

Connettiti alla VM

Per connetterti alla VM, completa i seguenti passaggi:

gcloud compute ssh INSTANCE_NAME \
  --project PROJECT_ID \
  --zone COMPUTE_ZONE

gcloud compute ssh INSTANCE_NAME `
  --project PROJECT_ID `
  --zone COMPUTE_ZONE

gcloud compute ssh INSTANCE_NAME ^
  --project PROJECT_ID ^
  --zone COMPUTE_ZONE

Ora hai una finestra del terminale per interagire con l'istanza Linux.

Importa le immagini DICOM nell'archivio DICOM

Esistono diverse opzioni software che puoi utilizzare per inviare immagini DICOM su una rete. Nelle sezioni seguenti utilizzerai il toolkit DICOM DCMTK.

Per importare le immagini DICOM nell'archivio DICOM, completa i seguenti passaggi dalla VM creata nella sezione precedente:

1. Installa il software del toolkit DICOM DCMTK:

   sudo apt-get install -y dcmtk
   

2. Salva l'immagine DICOM nella VM. Ad esempio, se l'immagine DICOM è archiviata in un bucket Cloud Storage, esegui il seguente comando per scaricarla nella directory di lavoro corrente:

   gcloud storage cp gs://BUCKET/DCM_FILE .

   Per utilizzare un'immagine DICOM resa disponibile gratuitamente da Google Cloud dal set di datigcs-public-data--healthcare-tcia-lidc-idri, esegui il seguente comando:

   gcloud storage cp gs://gcs-public-data--healthcare-tcia-lidc-idri/dicom/1.3.6.1.4.1.14519.5.2.1.6279.6001.100036212881370097961774473021/1.3.6.1.4.1.14519.5.2.1.6279.6001.130765375502800983459674173881/1.3.6.1.4.1.14519.5.2.1.6279.6001.100395847981751414562031366859.dcm . --billing-project=PROJECT_ID

3. Esegui il comando dcmsend, disponibile tramite il toolkit DICOM DCMTK. Quando esegui il comando, imposta il titolo dell'entità applicazione (AE) su IMPORTADAPTER. Se vuoi, puoi aggiungere il flag --verbose per visualizzare i dettagli dell'elaborazione. La porta utilizzata in questa guida è 2575.

   dcmsend --verbose PEER 2575 DCM_FILE_IN -aec IMPORTADAPTER

   Sostituisci quanto segue:

   • PEER: LoadBalancer Ingress indirizzo IP restituito quando hai esaminato il servizio
   • DCMFILE_IN: percorso dell'immagine DICOM sulla VM

   Quando esegui dcmsend con una singola immagine DICOM, l'output è il seguente:

   I: checking input files ...
   I: starting association #1
   I: initializing network ...
   I: negotiating network association ...
   I: Requesting Association
   I: Association Accepted (Max Send PDV: 16366)
   I: sending SOP instances ...
   I: Sending C-STORE Request (MsgID 1, MR)
   I: Received C-STORE Response (Success)
   I: Releasing Association
   I:
   I: Status Summary
   I: --------------
   I: Number of associations   : 1
   I: Number of pres. contexts : 1
   I: Number of SOP instances  : 1
   I: - sent to the peer       : 1
   I:   * with status SUCCESS  : 1
   

4. Per verificare che l'immagine DICOM sia stata importata correttamente nell'archivio DICOM, cerca le istanze nell'archivio DICOM e assicurati che la nuova immagine DICOM sia presente nell'archivio.

Dopo aver completato questa sezione, avrai eseguito correttamente il deployment dell'adattatore DICOM su GKE e inviato un'immagine DICOM da un'istanza PACS tramite l'adattatore all'API Cloud Healthcare.

Risoluzione dei problemi

Risoluzione dei problemi di GKE

Se l'adattatore DICOM riscontra un errore dopo il deployment in GKE, segui i passaggi descritti in Risolvere i problemi relativi ai carichi di lavoro di cui è stato eseguito il deployment.

Risoluzione dei problemi relativi all'adattatore

Gli adattatori di importazione ed esportazione generano log che puoi utilizzare per diagnosticare eventuali problemi. Quando esegui un'attività di importazione utilizzando GKE, i log vengono archiviati in Cloud Logging. Per visualizzare i log, completa i seguenti passaggi utilizzando la console Google Cloud o lo strumento kubectl:

kubectl get pods

kubectl logs POD_NAME

Se hai saltato uno dei passaggi di questa guida, il comando dcmsend potrebbe non riuscire a caricare le immagini. Per esaminare il problema, esegui di nuovo il comando con il flag -d (per "debug"). Il flag stampa un log più dettagliato delle azioni, inclusi i messaggi che forniscono informazioni sull'errore.

Risoluzione dei problemi relativi alle autorizzazioni

Le sezioni seguenti descrivono gli errori che possono verificarsi in dcmsend quando le autorizzazioni o le autorizzazioni sono configurate in modo errato.

Errore di associazione interrotta dal peer

Il seguente problema si verifica quando il traffico di rete non può fluire dal PACS alla porta 2575 del bilanciatore del carico:

cannot send SOP instance: Peer aborted Association (or never connected)

Per risolvere il problema, assicurati che la VM PACS e il cluster GKE siano in esecuzione nella stessa rete VPC. Se non vengono eseguiti nella stessa rete VPC, verifica quanto segue:

• Il bilanciatore del carico non è configurato come "interno".
• Non sono presenti regole firewall che bloccano le connessioni alla porta 2575.

Questo errore può verificarsi anche quando il servizio di bilanciamento del carico o il pod dell'adattatore non sono configurati correttamente nel cluster GKE. Per assicurarti che siano configurati correttamente, consulta le sezioni Controllo del deployment e Controllo del servizio in questa guida.

Errore: API richieste non abilitate

Il seguente problema si verifica quando l'API Cloud Healthcare non è stata abilitata nel progetto in cui è in esecuzione il cluster GKE con l'adattatore:

LO [Http_403, PERMISSION_DENIED, Cloud Healthcare API has not been u]

Per risolvere il problema, assicurati che tutte le API necessarie siano abilitate seguendo le istruzioni riportate in Prima di iniziare.

Errore di ambito insufficiente

Il seguente problema si verifica quando nel cluster GKE in cui è in esecuzione l'adattatore non è impostato il valore dell'ambito corretto:

LO [Http_403, PERMISSION_DENIED, Request had insufficient authentica]

Per risolvere il problema, aggiorna il cluster GKE o crea un nuovo cluster con il seguente flag:

--scopes=https://www.googleapis.com/auth/cloud-healthcare

Errore di autorizzazione negata per l'archivio DICOM

Il seguente errore si verifica quando l'account di servizio utilizzato dal cluster GKE in cui è in esecuzione l'adattatore non dispone del ruolo roles/healthcare.dicomEditor:

LO [Http_403, PERMISSION_DENIED, Permission healthcare.dicomStores.d]

Per risolvere il problema, segui le istruzioni riportate in Concessione delle autorizzazioni dell'account di servizio Compute Engine.

Passaggi successivi

Dopo aver configurato il prototipo in questa guida, puoi iniziare a utilizzare Cloud VPN per criptare il traffico tra il tuo PACS e l'API Cloud Healthcare.