1、 DICOM 關文慧uDICOM標準的發展uDICOM的組成uDICOM文件格式uDICOM與PACS內容提要全稱：Digital Imaging Communication in Medical。由美國放射學院（ACR）和美國國家電子制造協會（NEMA）共同制定，包括數字醫學影像成像和通訊傳輸兩個方面.DICOM的發展起因： 二十世紀七十年代以來，計算機斷層成象技術（CT）和其他數字成象技術飛速發展，很多廠商都研制了具有計算機的成象設備，制定了各自不同的圖像格式。隨著計算機網絡的普及及其在醫學上的廣泛應用，在不同廠商生產的設備之間交換圖像和相關的信息的需求日趨迫切，而缺乏統一的標準成為圖像交

2、換的主要障礙。 發展：發展：DICOM以開放式連結系統（OSI）參考模式定下的7層協議為基礎，為影像、公用信息、應用服務及通訊協議提供了標準模式，允許醫學圖像在檢查儀器、電腦和醫院之間進行交換，醫學影像設備采用此標準數據格式和數據接口后，其圖像可通過網絡系統存儲和傳輸。 1982年美國聯合成立委員會，制定DICOM標準，1985 - 公布1.0版本，1988 - 公布2.0版本 DICOM在持續更新中，目前是DICOM 3.0 2004版目標： 促進數字圖像設備的網絡化，而不論設備的開發商是誰。有助于開發和推廣圖像存檔和傳輸系統（PACS），并能與其它醫學信息系統聯系。建立有價值的診斷信息數據

3、庫，它能處理地理上分散的不同設備間的請求。意義 DICOM標準的推出與實現，大大簡化了醫學影像信息交換的實現，推動了遠程放射學系統、圖像管理與通信系統（PACS）的研究與發展，并且由于DICOM的開放性與互聯性，使得與其它醫學應用系統（HIS、RIS等）的集成成為可能。 DICOM 3.0標準隨著技術的發展，不斷地進行更新，目前由18部分組成：第一部分：引言與概述。簡要介紹了DICOM的概念及其組成。 第二部分：兼容性。定義了要求制造商精確地描述其產品的DICOM兼容性，即構造一個該產品DICOM兼容性聲明，它包括選擇什么樣的信息對象、服務類、數據編碼方法等，每一個用戶都可以從制造商處得到這樣

4、一份聲明。DICOM3.0的組成第三部分：信息對象的定義。定義了兩類信息對象類：普通性、復合型。第四部分：服務類規范。說明了許多服務類，服務類詳細論述了作用與信息對象上的命令及其產生的結果。第五部分：數據結構及編碼。描述了怎樣對信息對象類和服務類進行構造和編碼。第六部分：數據字典。描述了所有信息對象是由數據元素組成的，數據元素的屬性及涵義。第七部分：消息交換。定義了進行消息交換通訊的醫學圖像應用實體所用到的服務和協議。第八部分：消息交換的網絡通訊支持。說明了在網絡環境下的通訊服務和支持DICOM應用進行消息交換的必要的上層協議。第九部分：消息交換的點對點通訊支持。說明了與ACR-NEMA2.0

5、兼容的點對點通訊的服務和協議。第十部分：用于介質交換的介質存儲和文件格式。該部分說明了在可移動存儲介質上醫學圖像信息存儲的通用模型。提供了在各種物理存儲介質上交換不同類型的醫學圖像的框架，支持封裝任何信息對象定義的文件格式。 第十一部分：介質存儲應用框架。用于醫學圖像及相關設備信息交換的兼容性聲明。給出了心血管造影、超聲、CT、核磁共振等圖像的應用說明和CD-R格式文件交換的說明。 第十二部分：用于介質交換的物理介質和介質格式。提供了在醫學環境中數字圖像計算機系統之間信息交換的功能。這種交換功能將增強診斷圖像和其它潛在的臨床應用。這部分說明了在描述介質存儲模型之間關系的結構以及特定的物理介質特

6、性及其相應的介質格式。具體說明了各種規格的磁光盤，PC機上使用的文件系統和1.44M軟盤，以及CD-R可刻寫光盤。第十三部分：點對點通信支持的打印管理。定義了在打印用戶和打印提供方之間點對點連接時，支持DICOM打印管理應用實體通信的必要的服務和協議。點對點通信框架提供了與第8部分相同的上層服務，因此打印管理應用實體能夠應用在點對點連接和網絡連接。點對點打印管理通信也使用了低層的協議，與已有的并行圖像通道和串行控制通道硬件硬拷貝通信相兼容第十四部分：說明了灰度圖像的標準顯示功能。這部分僅提供了用于測量特定顯示系統顯示特性的方法。這些方法可用于改變顯示系統以與標準的灰度顯示功能相匹配或用于測量顯

7、示系統與標準灰度顯示功能的兼容程度。第十五部分：安全措施 第十六部分 內容映射資源(contentmapping resource)定義了標準使用的模板和上下文組。第十七部分 說明信息第十八部分 由WEB接入DICOM持久對象 這幾部分文檔是既相關又相互獨立的。其中規定了Patient、Study、Series、Image 四個層次的醫學圖像信息結構，以及由它們組成的信息對象（Information Object）；采用服務類客戶/服務類提供者（Service Class User/Service Class Provider）概念組成的服務對象對（ServiceObject Pair）；支持

8、點對點（PPP）和TCP/IP網絡通訊協議。DICOM3.0DICOM3.0標準特點和主要特點標準特點和主要特點DICOM3.0 協議是一種基于 TCP/IP 的上層網絡協議DICOM 數據編碼的特點擁有完整、龐大的數據字典通過“服務類”(Service Class)概念實現應用層功能離線媒體支持不同級別的一致性聲明(Conformance Statement)DICOM標準體系的主要結構醫學影像數據庫1.醫學影象數據庫的概念層次結構醫學影像數據庫系統的架構 DICOM在現實世界的模型DICOM協議結構DICOM網絡協議體系構架 DICOM3.0中的基本定義中的基本定義屬性:一個屬性有名字和值

9、，名字和值與任何編碼表獨立。命令:DICOM命令是通過一個界面或網絡來操作信息對象的一般方法。命令元素:命令的一個參數的編碼，用來傳達參數值。命令流:對一系列使用DICOM編碼方案的DICOM命令元素進行編碼的編碼結果。兼容性聲明:與DOCOM標準的一個特殊實現命令相關的正式聲明。包括服務種類信息種類和支持的通信協議等。信息對象:真實信息實體(如CT影像、研究等)的抽象，它遵照一個或更多的DICOM命令行事。 信息對象類:信息對象的正式描述，包括它的用途和它擁有的屬性，但不包括屬性值。 信息對象實例:一個現實世界實體的表達，它包括實體所屬信息對象類的屬性值。 消息:在兩個協作的DICOM應用實

10、體之間交換“消息交換協議”的一個數據單元，由命令流加上可選數據流組成。 服務類別:一個結構化的服務描述，被協作的DICOM應用實體使用特定的DICOM命令支持，是一類特殊的信息對象。數據字典:DICOM數據元素的注冊處，它分配一個唯一的標簽名字、值屬性和語義給每一個數據元素。 數據元素:一個信息單元，在一個數據字典中由一個單獨的條目定義。數據集合:交換信息，這些信息直接或間接與信息對象相關的屬性值的結構化集合組成。在數據集合中，每一個屬性的值是作為一個數據元素表達。 數據流:使用DICOM編碼方案(被數據字典指定的數據元素號和表示法)對數據集進行編碼的結果。 DICOM3.0主要符號和縮寫:

11、ACSE:聯合控制服務元素 CT:計算X射線斷層造影術 DICOM:醫學數字成像和通信 HIS:醫院信息系統 NIU:網絡接口單元 OSI:開放系統互聯 PACS:影像歸檔和傳輸系統 RIS:放射學信息系統TC P/IP:傳輸控制協議/互聯網協議第二部分：DICOM文件DICOM文件主要由文件頭和文件結構像素數據兩大部分組成。文件頭分為文件引言和數據集兩部分DICOM文件格式DICOM文件結構圖DICOM 文件包含的四級屬性，patient(病人），study（檢查），series（序列），SOP（影像）。每一級別需要具有能夠唯一標識這個等級屬性的鍵值，類似關系數據庫中的主鍵。病人對應的為Pa

12、tient id, 檢查 study instance UID, 序列 Series Instanceuid,影像 SOP Instance UID. DICOM數據集合是由DICOM數據元素按照一定的順序排列組成的 DICOM數據元素由四部分組成：標簽，VR，數據長度和數據域DICOM最基本的結構單元數據元素標簽：（組號，元素號）所有雙數組編號提供DICOM數據字典的供標準 數據使用，所有單數組編號供私用數據使用。VR：表示該數據元素中的數據是什么形式的，可查 閱DICOM標準第五部分的24頁。VR是可選的，取決于協商的傳輸數據格式數據長度：所有DICOM數據元素都應該為偶數長度，若為奇數，

13、追加空格或空NULL數據數據元素元素 DICOMDICOM文件中最基本的單元是數據元素文件中最基本的單元是數據元素(Data Element)(Data Element)。DICOMDICOM數據集合就是由數據集合就是由DICOMDICOM數據元素按照一定的順序排列組數據元素按照一定的順序排列組成成的。由四個部分組成由四個部分組成: : 標簽、數據描述標簽、數據描述 (VR(VR， Value Representation)Value Representation)、數據長度和數據域、數據長度和數據域 第一步：跳過128個字節（00H）導言部分，讀取“DICM”4個字節，確認是DICOM格式文

14、件 第二步：讀取重要的數據元素，如傳輸語法等。其中，0002組描述設備通訊，0008組描述特征參數，0010組描述患者信息，0028組描述圖像信息參數如何解讀DICOM文件 第三步：讀取普通的TAG，直到搜尋到(7FE0,0010) 。存儲圖像數據，像素數據的存儲順序，從左到右，從上到下如何解讀DICOM文件 DICOM中的傳輸語法（確定字節排序、VR是隱式還是顯式） DICOM對象內部所有數據元素必須按照（組，元素）標簽編號來排序：幫助校驗數據完整性，在DICOM對象中一個接一個地讀取元素時，如果發現讀取的下一個數據元素標簽編號比前一個還小，那么說明DICOM對象損壞了。 找到對應IOD的模

15、塊，根據表中的Usage確定需要的所有模塊 找到相應模塊，根據數據元素的類型（表中的Type）確定需要的TAG 查閱數據字典（第六部分）確定TAG的數據類型，填充數據 DCMTK中插入數據元素的函數putAndInsertString()如何制定自己的DICOM文件通信和傳輸 DICOMDICOM通信通信過程分析過程分析關聯建立和關聯協商 1. 連接協商的目的 2. 連接協商的內容 3.協商過程所提供的協議數據單元 PDU 數據傳輸關聯終止 結構流程圖實際設計中采用客戶-服務器工作模式進行了軟件設計來模擬實際的傳輸過程。 DICOM醫學圖像傳輸和處理功能的設計醫學圖像傳輸和處理功能的設計和和實

16、現實現通信模型DICOM 通信實例 例如:主機A要以DICOM方式和主機B通信，則它必須要發出一個起始信息，其中包含以下內容: .主機A所能支持內容; .主機A的編碼方式; .主機A是客戶端還是服務器端; 通信起始設定后，主機A和主機B之間就可以通信了。 假設主機A是一臺醫學影像設備，主機B影像服務器醫學檢查后，必須將患者的影像送到主機B保存，其流程: .主機A向主機B發出服務請求，然后將醫學影像X封裝成DICOM -IOD,再加上所需的Storage Service部分，打包為網絡通信信息包，經過網絡傳輸給主機B; .主機B收到信息包后，解析出命令部分，讀出影像X，并將它保存在硬盤中; 主機B完成存儲操作后，向主機A發送一個響應的信息，說明服務己經完成，主機A收到信息后完成整個通信流程。第四部分：PACSPACS是Picture Archiving and Communication Systems的縮寫，意思為影像歸檔和通信系統。PACS是一個涉及放射醫學、影像醫學、數字圖像技術(采集和處理)、計算機與通訊、C/S體系結構的多媒體DBMS系統，涉及軟件工程、圖形圖像的綜合及后處理等多種技術，是一個技術含量高、實踐性強的高技術復雜系統。 PA