（信号与信息处理专业论文）DICOM标准研究及其在MiniPACS系统中的实现.pdf

垫萋 摘要 p a c s ( p i c l i 啪a r c h i v i n ga n dc 咖咖硼l c a t i o ns y s t 锄医学图像存 储与通信系统) 是用于对医院数字医疗设备如c r 、m r 、x 光机、 d s a 、c r 所产生的数字化医学图像信息进行采集、存储、管理、 诊断、信息处理的综合应用系统。由于p a c s 需要与医院内不f 司厂 家不同种类的影像设备相连接，所以必须有统一的通讯标准来保 证这些影像设备能够互连互通，这就诞生了d i c o m 卿g i t a l i n l a g i l l ga n dc ( 唧衄u n i c a t i o n si nm c d i d n e 医学数字成像与通讯) 标 准。 目前国外大部分医学影像设备及e a c s 都使用d i c o m 作为其 互连标准，但国内在这方面的工作还刚起步。本文主要对d i c o m 标准进行分析、研究和开发工作，重点介绍了d l c o m 消息服务单 元i c o mm 髂s a g cs e r v i c ed 锄c n t s ，d i m s e ) 、消息交换的网络通 讯支持。并对d i c o m 协议的实现做了有意义的尝试工作。 针对目前国内影像设备商由于非标准化接口而处于落后状 态，论文以核磁共振设备m r 为例，提出了设备标准化数字接口的 实现方法，并在开发单机工作站的基础上，进一步提出了分层次 分模块逐步实现p a c s 的一套方案，最终设计并实现了一个 m i n i e a c s 系统b e l ：a 版本。希望能对将来p a c s 的开发与研究有 一定的参考价值。 关键词：功妃s ，r i s ，d i c o m ，接口，m r ，医学影像 北京交通大学硕士学位论文 p i c t u r c盯c h i v ea n dc o m m u i c a t i o ns y s t e ml p a l ：s )i sa n i n l e 簪a t c da p p l i c a l i o ns y 咖mf o rt h ea c q u i s i t i o n ，s t o 碍萨，m 拍a 辨m l ， d i a 掣l o s i sa n di n 如恤a t i o np r o c e s so ft l l cd i g i t a lm e d i c a li m a 叠髂 g e n e m t e d r o md i 西t a lm a d i c a le q u i p m 如t s ，s u c h 鹅( 了r m r ，x r a e d s 气c ra n ds oo n 。nh a s 留d td e v e l o p e d 锄da l i e dr a p i d l y 遮f e n t y e a r s b c c a u s eb 惦sn c c d st oa 啪c c tm 柚yd i 妊毫r c n ti m a 2 i n 卫 e q u i p m e n t ，d i c o m( d i g i t a lh a 豳ga n dc o m m u n i c a t i o ni n m e d j c i l l e )i sm ee s t a b l j s h e d 协f o 玎n a t i o ns l 觚d 缸dt h a ta 】山o w st h e e w g e n e m t i o no fd i g i t a li m a 西n ge q u i p m e n tt oi m e r c 咖e c t d i o d m p r o v i d e sd i c o md a 诅s t n i c t u f c s i i l f o m a t i o no b i c c td e n n n i o n s ( 1 0 d s ) a do p e r a l j 衄so nt h o s c1 0 d s d i c o mm e s s a 叠es c r v i c c e l e m c n t s ( d i m s e ) na l s od e f i n e sl h en c t 、o r ks u p p o nf o rm e s a s a 聆 e x c h a n g e p f e s e n t l y ，d i c o mh 鲢b c e nw i d c l ya p p l i c di i im e d i c a li m a 咖空 e q u i p m e n t s 姐dp a c s ，b u ti nc h i n a ，i t sa p p l i c a t i o ni u s tb c g m sh i s f i r s ts t a g e t h i st h c s i sa n a l y z e s 硒ds t i l d i e st h cd i c o ms t 柚d 盯d 。 d i s c i l s s c sl h ei d e 够，i n 】f o 瑚a t i o m o d e l ，盯c h i t c c t u r e ，a p p l i 锶t i o n 她d i 唧l e m e n t a t i o n0 fl h cs t a n d a 玎m yw o r ki se m 曲鹋i z e do t h e 矗c l d s o fc 瑚匝u n i t i o na p p l i c a t i o nb yi n 仃o d 疏gn 吐w 例ks u p l ) 0 吐董o r m c s s 矩ec x c h 柚窑e ，d h 讧s es c n r i c e f 0 rt h eu n d e 】f d e v e l o ps t a t u so fd i c o mi m p l e m 跖t a t i o ni nc h i n e s c m e d 捌e q u i p m e n t sm 岫c t u r e ，t h i st h e s i sb r i 琴f o r w a r das c h e m e t or e a l i z et h ee q u i p m c m sd i g i t a li n t e r f a o e f i n a l l y ，w ed c s i g na n d r c a l i z et h cm i l l i p a c s t 8b a s e do nt h ed l c o ms t a n d a r d s y w o r d s ；p a c s ，r i s d i c o m ，n 艰d i g i 试i l l l e 如c e ，m e d i c 8 l 妇a g i n g n 、8 7 9 5 1 9 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是我个人在导师指导下 进行的研究工作及取得的研究成果。尽本人所知，除了 文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京 交通大学或其他教学机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一起工作的同志对本研究所做的任何贡献已在 论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人签名：叠塑盎 日期：直年月旦日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论 文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许 论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。论 文中所有创新和成果归北京交通大学计算机与信息技术 学院所有。未经许可，任何单位和个人不得拷贝。版权 所有，违者必究。 本人签名：玉立受二1 日期：2 吐年三月立日 1 1 医疗信息系统综述 1 综述 1 1 1 医疗信息系统研究背景 近几年来随着医院信息化的深入发展及数字影像时代的到来，医疗信 息系统在我国已开始逐渐发展起来，数字化医院的理念已经被广大医院所 接受。在医疗体制改革的大环境下，国家和国内各医疗机构都对数字化医 院建设表现出前所未有的重视，使医疗信息系统在今后一段时间内将会处 于一个飞速发展的时期。 信息和计算机通信技术的极大发展，使医疗也逐渐的步入了信息化的 阶段。信息技术对医学领域的冲击不仅表现在医疗仪器方等硬件设旌方 面，还体现在了医学信息的管理方面。医疗仪器方面，出现了各种计算机 控制的设备，现代科技赋予了医疗设备如信号处理、图像显示及输出等功 能，同时促使各类医疗仪器智能化、小型化、模块化与系统化；在管理方 面，最初的医学资料处理发展成为今天的医学档案的数据库查询、医学辅 助诊断软件研究和各类医疗信息系统。医疗运作的效率取决于其信息管理 功能自动化的程度。许多医院都在努力设计自己的计算机信息系统，这些 系统通常用于存放与检索病人的文本和图像信息。这些信息一般是由多个 软件生产商提供，散布于各个信息系统中，即医院信息系统( h l s ) 、放射 科信息系统a r i s ) 及图像归档和通信系统( p a c s ) 。不少软件产品都称是依 据上述系统当前的国际标准开发，但事实上由于对标准的支持程度不同， 造成实际系统启用时不能集成的情况很多。随着今后医疗信息系统的分类 细化，该问题将更加严重。因此对相应标准的理解及实际工程中究竟如何 北京交通大学硕士学位论文 有效遵从国际标准都是一个值得深入探讨的问题，目前尚无统一的定论。 同时这些系统具有融合的需求，也是值得注意的地方。 1 1 2 医疗信息系统发展历程 按照国内外的医院数字化发展过程，可以把医疗信息系统的发展大致 划分为3 个阶段： 第1 阶段为管理数字化阶段。我国自2 0 世纪7 0 年代计算机在医疗行 业中开始应用以来，医院的数字化建设直是以提高管理工作效率、辅助 财务核算为主要目的，管理数字化是这个阶段数字化医院建设的主要特 色。到目前为止，我国9 0 以上的3 级甲等医院已经实现了科室的数字 化管理，近4 0 的大型医院正在建设全院的数字化管理信息系统。 第2 阶段为医疗数字化阶段。随着近几年影像归档和通讯系统 p a c s 觎c l 砒ea h i v i n g 锄dc o 衄u n i c a 廿s y s t 锄) 的发展，以及检验信息 系统、放射科信息系统等的兴起，医疗数字化逐渐成为医院的发展重心。 医院数字化建设不仅仅限于对管理工作的数字化，还包括对医院所有医疗 活动中所涉及的全部信息进行以病人为中心的数字化管理并综合利用。在 目前已经应用信息系统的医院中，约有1 0 的医院正在尝试p a c s 、h i s 、 r l s 各类医疗数字化的信息系统构建。 第3 阶段将是以为区域医疗为特色的数字化医院服务的医疗信息系 统。随着各类区域性医疗网络、远程医疗以及社区医疗的发展，数字化医 院将超越实际的地域限制，通过各种医疗机构的网络互连以及信息交换， 实现全社会范围的医疗数字化。地区级的信息系统这是医疗信息化发展的 中长期目标。 2 1 1 3 医疗信息系统现状分析 目前，美国、日本等发达国家的医院信息系统建设已经进入区域医疗 阶段，即第3 阶段。从我国的实际情况看，尚处第2 阶段的初期。虽然大 多数医院已经开始认识到医疗数字化的必要性，但面向纯粹医疗活动的各 类医疗信息系统在医院的应用尚未普及。科室级专业的信息系统如医学影 像存档与通讯系统e a i c s 、放射科信息系统r l s 、临床信息系统( a i i c a l l n 幻瑚a t i o ns y s t 啪，a s ) 发展方案的设计是数字化医疗发展规划中一个非 常重要的基础环节，国内的医疗信息系统还处于起步阶段，理论认识和实 践都还很薄弱，应该按需求分层次逐步实现信息化。其中的p a c s 系统 由于已扩展到所有的医学图像领域，分布应用于各个科室，在国内有良好 的应用基础，示范作用明显，因此目前已有很强的应用需求，成井喷之势。 1 2d i c o m3 o 标准的意义 p a c s 在发展过程中遇到了很多的问题，最主要的就是标准化的问 题。早期的医学影像设备其输出的信息格式都是由各个制造厂商自行定义 的，没有统一的信息格式，在建立e a c s 系统时，为了达到网络中的各个 设备或工作站能够互相通信，必须在各个节点之间加设一个信息格式转换 器。同时这个转换器也髂要各个厂商之间相互协调。这给p f 螂的实施带 来了很大的不利，不但成本增加，也带来了很大的人力物力的浪费。人们 意识到标准化已经成为了e a c s 发展的关键因素。 d i c o m ( d i g i t a l 抽呼n g 粕dc o m m u n i c a t i o n i nm e d i c i l 璩) 3 0 标准是 由美国放射学院( a c r ) 和国家电器制协会( n e m a ) 于1 9 9 3 年联合制定的， 它详细地规定了输医学图像及其相关信息的传输协议。虽然d i c o m 3 0 标准不是一个强制性的国际性标准，但是它参考了现有的医学影像领域的 3 北京交遗大学硕士学位论文 其他标准，接受其他相关的国际标准组织，比如c e n l 2 5 1 、j m a 、卸l 7 、 嘲及a n s i 等的审核。同时各大医疗设备厂商像g e 、s 瑾m e n s 、 k o 嗍【、p i c 猥、s 0 n y 及a a 等已经推出支持该标准的医疗设备。 另外放射学专家们也积极地参与了标准的制定和审阅。它已是一个事实商 广为接受的全球性医学数字成像和通信标准。 d i c 0 m 3 0 标准的制定目的之一就是推动p a c s 的发展，为p a c s 的 发展提供了强有力的标准支持。理论上如果使用d i c o m 3 o 标准，实现支 持d i c o m 3 1 0 标准设备闻的互连只需对其进行简单的配置就可以实现设 备互连，并可直接与符合工业标准的计算机网络相连接。实现高效率的图 像传输同时，d i c o m 3 0 也可以作为综合的医学信息系统中的图像通信标 准。由于d l c o m 3 o 标准的制定参考医院信息系统的相关标准h l 7 标准， 这样就保证了p a c s 的通信标准与h i s m s 通信标准的相互兼容。同时 d i c o m 3 o 标准充分考虑了与m s 小i s 的交互，提供了与之进行互操作的 服务类，比如基本工作流管理服务类( d i c o mw b r k u s ts o p ) 。 1 3 论文的主要内容和结构 目前国内医疗软件生产商关于p a c s 的研发，仅仅处于起步阶段，实 现的功能有限，医院使用起来也不尽如人意。因此，美国通用电气( g e ) 、 德国西门予( s m i e n s ) 、荷兰菲利普( p 舳：m s ) 、日本东芝( 1 d s m b a ) 等跨国公司的e a c s 产品，在国内医院处于绝对主导地位。另一方面，国 内医疗影像设备商对d i c o m 标准的研究也处于相对落后的状态，尚未开 发出支持相对完整d l c o m 标准的影像设备，这也是制约国内e a c s 研究 与发展的主要瓶颈。在欧洲的一些国家，新售出的影像设备都必须配有 d i c o m 3 0 接口，已经成为法律。我们国家兼容d i c o m 的影像设备也会 逐渐普及起来，以便于国际接轨。 4 因此，本论文的目的就是深入研究d i c 0 m 标准，理解其中的设计思 想并将其实现，最终应用到实际的系统中。 本文是在参与北京万东医疗装备集团核磁共振事业部p a c s d i c o m 项目组开发过程中而成的，本人参与了其中d i o c m 标准的实现和开发， 并在以d i c o m 标准为基础的m r 设备数字接口设计实现和单机工作站开 发的过程中作了大量的工作。目前装有d i c o m 接口模块的m r 设备已经 安装于沙特，运行良好。 1 3 1 论文的主要工作 1 分析了医疗信息系统发展的历程和国内外现状，定位主要研究内 容：p a c s 系统d i c o m 标准( 2 0 0 5 最新版本) ，以及成像设备对 d i c o m 的支持 2 详细研究了医学信息系统( 包括h i s 、r i s ，尤其是p a c s ) ，分 析其中存在的技术和非技术问题，提出解决医学信息系统标准化 的方案。 3 对d i c o m 标准进行了详细研究，深入领会了其设计思想和基本概念， 归纳总结了d i c 0 m 标准所涉及到的一般概念、服务类等各方面内容， 为其在e f 吣s 中的应用打下了基础。 4 重点研究了d l c 0 m 消息交换的网络支持，提出了层次性实现d i c 0 m 标准的方法，完成了m s e 服务和s o p 类，完成了d i c o m 信息对 象。同时将每一层封装成相应的c + + 类。实现d i c 0 m 信息对象在通 信过程中的编码。 5 对e a c s 进行详细的研究，分析了d i c o m 中各个类在e a c s 中的应 用，重点研究了p 甜c s 中网络通信以及通信过程中应用到的d i c o m 服务( d i m s e ，s o p 类等) 。 5 北京交通大学硕士学位论文 6 通过上面的分析和研究，同时考虑到现有的各种技术( 面向对象、软 件工程等) 在实现d i c o m 中的应用，提出了一套完整的d i c 0 m 标 准的实现策略。在开发单机工作站的基础上设计并实现了一个基于 d l c o m 的m i n i e a c s 系统。 1 3 2 论文结构的安排 1 综述。论述了目前医疗信息化的状态，提出了目前在实施p _ a c s 中存在的问题，分析了d i c o m 标准在p a c s 中应用的必要性。阐述 了d i c o m 标准研究的背景和意义。 2p a c s 系统以及与其交互的h l s 1 阳s 系统介绍。 3d i c o m 标准的介绍。介绍了d l c o m 标准的历史及发展、d i c o m 标准中涉及到的基本概念、d i c o m 标准的应用领域和d i c o m 标 准的基本组成。 4d i c o m 标准的分析。这部分是本论文研究的主要工作，包括了 d i c o m 信息对象定义、d i m s e 服务和s o p 类、详细研究了d i c o m 标准的编码以及d i c o m 标准对网络通信的支持。 5d i c o m 标准的实现。在这部分中，我们按照软件设计方法、d i c o m 标准本身对实现的要求和层次性的方法，将d i c o m 标准进行封 装，形成相应的c + + 类。 6p a c s 系统的设计和实现。该部分将我们实现的c + + 类应用到 p a c s 中去。主要是应用层面的开发。酋先从成像设备数字接口改 造入手。内容包括功能需求分析和d i c 0 m 的支持( m o d a i r r y 工作站) ，文件结构分析( d c m 蝴e t ) ，p a c s 功能模块实现等。 7 论文总结。讲述了工作的进展情况及下一步的工作安排。 6 p a c s 系统以及与其交互的眦s l i s 系统介绍 2p a c s 系统以及与其交互的h i s 瓜i s 系统介绍 本章详细研究了医学信息系统( 包括h i s 、r j s ，尤其是p f 蛇s ) ，分 析其中存在的技术和非技术问题，提出解决医学信息系统标准化的方案。 引述d i c o m 在医疗信息系统中的作用。 2 1 图像存档与传输系统( p a c s ) 2 1 1p a c s 介绍 p ：a c s ( p i c t u f e 觚h i v i n g 锄dc o m m u l l i c a t i o ns y s t e m 医学i 虱像存档及通 信系统) 是近年来随着数字成像技术、计算机技术和网络技术的进步而迅 速发展起来的旨在全面解决医学影像数字化处理的综合系统。它主要用于 解决医学影像的采集和数字化、图像的存储和管理、医学图像的高速传输、 图像的处理和重现、图像信息与其他信息的集成等五个方面的问题 在现代化的医院里，图像在疾病诊断中占非常重要的位置，过去这些 图像主要是各种x 线胶片，为了提高胶片的利用价值，放射科不得不建立 各自的片库来存储数量庞大的胶片。这是所谓的存档即对胶片的手工管 理。这种管理方式的缺陷非常明显。首先，它的效率低下检索速度慢；其 次，异地医生同时观察一幅图像的愿望不可能实现；第三，硬拷贝胶片的 窗宽，窗位不能调节；第四，为了解决胶片变质和丢失的问题医院必须花 费大量的人力物力来维护这些胶片，再加上胶片本身的成本，这个问题对 于大型医院由于胶片数量巨大显得更为重要。同时继c t 之后近十几年来 又相继出现了m r i 、正电子发射型c t 、单光子发射型c t 和d s a 等新的 医学成像设备，使医学图像的数量巨增。用上述方式管理图像显然不适应 需求，为此推出了懈。 p a c s 涉及多项技术：计算机、通讯、存储、数据处理、图像显示、 7 北京交避大学硕士学位论文 压缩、人工智能、光电子设备、安全、标准化和系统集成。依规模大小可 分为三类： a 微型p a c s 系统( m i n i e a c s ) ； b 放射科p a c s 系统( r a d i o l o 甜p a c s ) ； c 全院整体化e a c s 系统( f u l lh b s p j t a ie a c s ) ； p a c s 具有许多优势： 1 、数字图像代替胶片节省了购买胶片及相应化学制品的费用 2 、对己存储的图像进行多份考备变得既简单又直接 3 、完善的统计、查询功能 4 、快速获取图像 5 、根据诊断需要，可以灵活的处理图像 6 、便于处理远程医疗服务 e a c s 定义功能如下：( 1 ) 在一个中心图像数据库存储不同成像设备 产生的数字化图像( 即归档) ：( 2 ) 使不同科室的使用者能够通过本身具 有图像处理功能的工作站存取不同类型的图像i ( 3 ) 在图像采集设备与图 像数据库之间，以及数据库与工作站之间迅速地传输图像。 依据e s 结构特点，可分为集中式结构和分布式结构。集中式结构 p a c s 由一个功能强大的中央管理系统及中央影像存储系统( 服务器) 服 务于所有p ：a c s 设备和影像，提供集中的、全面的系统运行和管理服务， 如图2 1 所示。该结构有利于对系统资源和服务实施进行有效的管理。分 布式结构p a c s 由于其复杂的路由算法及篇幅的原因，这里就不再祥述， 图2 2 显示了其基本结构。 p a c s 系统以及与其交互的h i s l i s 系统介绍 图2 1 集中式结构p a c s 图2 2 分布式结构e a c s 9 北京交通大学硕士学位论文 典型的e a l c s 包含四个主要部分，如图2 3 所示： 图2 3p a c s 的基本模块 一、图像采集模块 从成像设备获取图像，将图像和相关患者数据发送给中心节点；图像 采集系统决定了图像的获取形式及最终的图像质量。一般图像获取有两种 方式：1 直接获取图像及胶片的数字化。直接获取图像包括直接从图像文 件获取和利用视频获取方法直接从图像显示系统捕获数字化数据。2 胶片 的数字化，包括固定胶片扫描( 激光扫描) 、移动胶片扫描和电视图像数 字化。 一般成像设备按封闭体系设计，不遵循d i c 0 m 标准，相互间不能直 接通信也不能直接入网，而需用采集计算机将成像系统与p a c s 的其他部 分隔离。采集计算机有三大任务：从成像设备采集图像数据；将不同成像 设备制造商各种规格的数据转换成d i c o m 格式( 数据头格式、字节顺序、 矩阵尺寸等) ；将图像传给p a c s 控制器。 二、图像显示模块 接受中心节点发送的图像，同时查询患者的信息，协助医生诊断。工 作站的基本功能为： 1 ) 病案准备：收集患者检查要用到的有关图像和信息； 1 0 p a c s 系统以及与其交互的h i s l i s 系统介绍 2 ) 病案选择：对一个子群病案进行选择； 3 ) 图像的整理：提供整理图像并把它们分组的手段 舢解释：提供测量的手段以利诊断； 5 ) 文件编制：提供能对图像加注，制备文本和报告的手段 6 ) 病案介绍：提供综合病案介绍的手段。 显示工作站大致分为诊断工作站、分析工作站和观察工作站。对一 级诊断用显示工作站，其图像存于高速存取的磁盘阵列中。各工作站有一 本地数据库以管理当前的病例。当然还可访问p a c s 的总数据库以调用历 史图像。 三、图像存储和管理模块( 队c s 中心节点) 它是最为重要部分，它负责管理系统的整体数据流，对数据存储和 检索，维护系统数据的一致性和完整性响应各个工作站的请求。由于 图像数据对存储空间的要求较高，通常采用分层的存储结构：图像存储 和管理模块是整个系统的核心，包括两部分；数据库服务器和存档系统。 数据库服务器用来管理存储患者的基本信息。 其主要功能如图2 4 所示： 图2 4 数据库服务器的主要功能 存档系统包括图像存档服务器、图像数据库系统、光盘库及其通信网络。 其主要功能有： 1 ) 图像接收：存档服务器接收由采集计算机传来的d i c 0 m 图像： 北京交遇大学硬士学位论文 2 1 图像暂存：由采集计算机传来的d i c o m 图像先存放在存档服务 本地磁盘，并按“时效准则”进行管理； 3 1 图像发送：到达存档服务器的图像被发送到目的显示工作站；发 送过程由预定的发送表驱动； 舢图像存档：暂存图像如要作较长期的存储，则将它复制到可读写 光盘上； 5 1 检查编组； 6 1 盘片管理； n 与r i s 、h l s 接口：当珊s r i s 系统将患者a d t ( 即患者住院、 出院、转院信息) 信息传送到e a c s 时，存档服务器开启“预取”、 “分项检查编组”、“盘片管理”等过程。在p a c s 收到患者a d t 信息的同时，还从p a c s 收到检查数据及诊断报告。这些信息被 用来更新p a c s 的数据库，供显示工作站查询调用； 8 ) e a c s 数据库更新tp a c s 数据库中的“诊断病史”表、“图像 目录”以及“分项检查记录”表等由各个在存档服务器上运行的 p a c s 进程更新； 9 ) 显示工作站图像检索； 1 0 ) 图像预取：当存档服务器从h i s r i s 来的a d t 信息中获悉患者已 到达后立即进行图像预取操作。预取算法基于预定的参数有：检 查类型、病种类别、放射科医生、显示工作站地点以及患者已存 档图像的数目和时间等【1 1 1 。 四、通信网络 为了设计p a c s 局域网，必须了解不同站点和用户间的信息流量。设 计p a c s 系统所需组网数据，包括每一个节点的位置与功能，两节点间通 过的信息频度，不同节点问利用不同速度的线路进行传输所需费用，通信 p a c s 系统以及与其交互的h i s l i s 系统介绍 的可靠性要求及所需吞吐量。网络拓扑结构，通信线路容量也是考虑的重 要因素。 由于成像设备完成一次成像的速度不快，成像设备到采集计算机之间 可用低速网；在采集计算机与p k c s 控制器之间宜用速度较快的网络， 因为几个采集计算机可能同时发送图像文件至控制器。所用网络传输协议 应是标准的，如t c 聊p 。运行在不同机种上的任务之间的过程协调是系 统组网时需要考虑的问题。 2 1 3p i a c s 带来的价值 对于医院 1 ) 数字化存储图像，无胶片管理，节省用于冲洗、保存胶片和记录的 大量人力物力；如：化学药品费用、处理和保养费用、存储费用、 摆放费用、人工费用、查阅费用、送片费用 2 ) 提供使更多医生网络化协同工作的能力 3 ) 提供远程会诊功能，节省人力物力，同时能够提高医院会诊能力， 扩大知名度。 4 ) 可以实现资料统计的自动化，对于科研分析有重大意义，同时可以 对科室人员的工作量和状态进行统计，能够发现管理薄弱环节， 更好评价员工，激励员工，为科室创造更大的效益 5 ) 可以规范诊断报告，打印出图文并茂的病历，同时生成电子病历， 形成社区电子病历中心，为病人提供电子病历存放查询服务，增加 对用户的影响力。 6 ) 共享输出设备，节省设备投资，比如激光相机，d i c o m 相机等 7 ) 减少消除重复工作 8 ) 更高的生产力，更低的运行成本和更多收入 北京交避大学硕士学位论文 9 ) 不再丢失检查资料和胶片 对于临床 1 ) 提供更快更有效从医院获取病人信息的途径 2 ) 通过与周围医院联合提供更多的医疗服务 3 ) 使临床医生悉心照顾他们的病人 对于放射医生 1 ) 方便。在家或办公桌即可读片，不用挤在集中读片的地方。 2 ) 快速得到病人的以往胶片。几秒钟便获得检查数据。 3 ) 多种图像，如超声，核磁，c t 。d s a 等图像可以直接参考对比，并 进行相应图像处理，方便诊断 4 ) 更大的工作量和更高的工作效率。 5 ) 影像可以永久利用 6 ) 直接得到无失真的原始图像用于学术交流 对于病人 1 ) 减少住院时间 2 ) 更快的诊断和治疗 3 ) 同时参考多次检查结果 4 ) 更快的报告时间 5 ) 能够得到专家的服务 2 2 医院信息系统( m s ) 医院信息系统( h o s p i t a lh f o r i l l 砒i o ns y s t 锄一h i s ) 的概念早在本世 纪六十年代就已出现，m s 提出的目的，是将数据和功能集中起来考虑， 从而增加医院效率。开始提出疆s 概念的时候，存在着种种技术上的原因， 使真正实现的h i s 系统只是传输字符数据，其实h i s 还掌握着某些特殊 1 4 p a c s 系统以及与其交互的h i s 儿i s 系统介绍 类型的数据，如心电图检查的波形结果等。 近几年来，在医疗保险制度改革的促进下，国内h i s 迅速普及。m s 已经成为医院正常经营的必备条件。目前国内面向管理的m s 已经十分成 熟，基本管理模型已经稳定成型，h i s 的流程基本稳定，这是导致h i s 快 速发展的重要基础。在人、财、物管理的基础上，近年，一些医院正在探 索扩大应用范围，提高应用深度，如开发门诊信息系统、病房电子病历系 统、手术室系统等。 在h i s 开发技术方面，经典的开发环境是s q l s e r v 盯+ p o w e r b u i l d e r ， 使用c l i c n 临c e r 结构，也有少量u n 开发环境的产品。近年，一些公 司尝试开发基于多层结构的m s 和基于扯t c m c t 的e h i s ，但真正成熟还 需要时间【朋。 2 3 放射科信息系统( s ) 放射科信息系统( r 丑d i o l o g yh f 0 瑚a t i o ns y s t e m r i s ) 用于支持放射 科的诊断与信息管理。它旨在减少管理的开支，改善放射科检查的质量。 r i s 统管放射科的患者信息以及收费情况、检查过程描述以及时间设定、 诊断报告、患者来访时间安排、胶片存放及检查室的时间安排。r i s 对于 h i s 独立但又与之有一定的联系，部分r i s 是作为h i s 中多个子系统之一 而存在的。砌s 的主要功能包括：患者登记；预约时间；诊断报告；处理 患者图片夹的记录；管理患者、检查以及检查资源的状态；创建、格式化 以及存储诊断报告和数字签名；追踪图片夹：维护实施的收费信息；进行 文档与统计的分析。 r i s 和p f 蛇s 系统不同，很大程度上是要和医院的管理相一致的，应 该量身订做，而且应该由珊s 和p a c s 的厂商合作开发。 北京交通大学硕士学位论文 d i c d m 标准属于医疗信息系统领域，它主要用于医学图像设备之间 进行交换数字信息。由于它还涉及到了很多的文本信息，因此它还应用于 其他的信息系统中，比如r i s 和h i s 等。 毫无疑问，d i c o m 是医学图像信息系统领域中的核心，它主要涉及 到信息系统中最主要也是最困难的医学图像的存储和通信，可直接应用在 放射学信息系统承i s ) 以及图像存档与通信系统a r f 螂) 中。d i c o m 也是研 究和开发具有网络连接功能，实现信息资源共享的新型医疗仪器的技术基 础【2 7 l 。 2 4d i c o m3 o 标准与p c c s ，m s d i c o m 3 0 标准是由美国放射学院( a c r ) 和国家电器制协会 ( n e m a ) 于1 9 9 3 年联合制定的，它详细地规定了输医学图像及其相关信息 的传输协议。它参考了现有的医学影像领域的其他标准，接受其他相关的 国际标准组织，比如晓n 他5 1 、如l a 、h l 7 、髓e 及a n s i 等的审核。 目前各大医疗设备厂商像g e 、s m 诬n s 、k o d a k 、p i c 承、s o n y 及 a g e a 等已经推出支该标准的医疗设备。另外放射学专家们也积极地参与 了标准的制定和审阅。它已是一个广为接受的事实上的全球性医学数字成 像和通信标准。 d 1 c o m 3 0 标准的制定目的之一就是推动p a c s 的发展，为p a c s 的 发展提供了强有力的标准支持。理论上如果使用d i c 0 m 3 0 标准，实现支 持d i c o m 3 o 标准设备间的互连只需对其进行简单的配置就可以实现设 备互连，并可直接与符合工业标准的计算机网络相连接。实现高效率的图 像传输同时，d i c o m 3 0 也可以作为综合的医学信息系统中的图像通信标 准。由于d i c o m 3 0 标准的制定参考医院信息系统的相关标准h l 7 标准， 这样就保证了p a c s 的通信标准与h i s 瓜i s 通信标准的相互兼容。同时 p a c s 系统以及与其交互的h i s 几i s 系统介绍 d i c 0 m 3 0 标准充分考虑了与r i s 珊i s 的交互，提供了与之进行互操作的 服务类，比如基本工作流管理服务类( d i c o mw b r k l i s ts o p ) 。 d i c o m3 0 标准兼容的重要性已经被各p a c s 系统生产商所认同，目 前基本上所有的p a c s 系统都支持d i c o m 的存储服务，接收从设备传来 的影像数据。但是对广义上的p a c s 来说，只是实现影像数据接收还不够， 还需要通过和其它系统的连接，实现影像检查的数字化工作流。现在很多 涉及工作流集成的各类d 配o m 服务都尚未被广泛支持，包括d i c o mq r 、w o r l d i s t m p p s ，s t o r a g ec 0 舳i t m c n t 、s t u d ym a a g e m c n t 、p m i e n t m a n a g e m e n t 等等。m e ( k t c 争a t e dh e a l t h c a r ee n t e i p i i s e ) 是国际上1 9 9 8 年 提出的医疗工作流集成框架，在国外已相当普及，国内对它也开始认识， 已有部分p a c s 生产商把姗兼容作为系统产品的发展目标。 在刚结束的2 0 0 5 年美国a n s a 展会上一家法国公司已经推出了完全 基于w e b 的p a c s 系统，这将是以后的一种发展方向。 1 7 北京变遵大学硬士学位论丈 3 d i c o m 标准介绍 3 1d i c o m 标准概述 3 1 1 c o m 的发展过程 d 1 0 0 m 是d i g n a l b n a g i g 口d q m i c 娟o f m e d i c i m 的缩写它包 括丁医学的数字成像和通信两个方面，d i c 0 m 标准是美国放射学会 ( a m e r i c 姐c 0 1 l c g eo fr a d i o l 9 盱，a c r ) 和美国电器制造商协会 a t i 吼a 1 e l t r j c a lm 蚰u f a c t u n 璐a s s o c j 丑t i 0 ，n e m a ) 组织共同制定。该标准已经 被医疗设备生产商和医疗界广泛接受，在医疗仪器中得到普及和应用，带 有d i c o m 接口的计算机断层扫描( c d 、核磁共振( m r ) 、心血管造影和超 声成像设备大量出现，在医疗信息系统数字网络化中起了重要的作用。 随着计算机网络的普及，不同厂商生产的设备之间交换图像和相关信 息的需求臼趋迫切，而由于不同的生产商为不同型号的设备制定了不同的 图像格式，使得不同的设备之间的信息资源难以互相使用，医院郴系 统的实施具有很大的困难。医疗信息系统产生了新的问题：如何存储数据 量极大的图像并能有效地管理? 不同生产商的设备能否直接连接? 如何 能够在不同的生产商设备之同能够共享信息资源? 等等。为此，美国放射 学会和美国电器制造商协会在1 9 8 3 年成立了专门委员会，制定用于医学图 像存储和通信的标准，提供与制造商无关的数宇图像及其相关的通信和存 储功能的统一格式，以促进鼢c s 的发展，并提供广泛的分布式的诊断和 查询功能。a c r n i 姒a 1 o 版本于1 9 8 5 年推出，随后增加了新的数据元素 并对部分内容进行修改，形成2 o 版本。由于认识到标准对网络支持的不 足和标准本身存在的结构性问题，a ( 臻n e m a 结合当时的技术条件和方 足和标准本身存在的结构性问题，a c r n e m 瞄合当时的技术条件和方 d i c 侧标准介绍 法对标准作了彻底的重新制定，在1 9 9 3 年正式公布了新的版本，命名为 d i c o m 3 o 。与原版本相比，3 0 版本采用了面向对象的分析方法，定义了 医学图像在存储和通信过程中的各种实体和关系，提供了对i s 0 o s i ( i n t c r - n a t i o n a ls t 锄d a r do 珞a i z a t i 鲫o p c ns y s t c mi n t c r 0 0 曲e c t i o n ) 和t c p 册 f n 髓s m i s s j o nc o n 订o lp r d t o c o l h l l c m e tp m t o 1 ) 的支持，使得在医学图像 应用层上可以与其它通信协议栈直接通信丽不需要重新编写程序。考虑到 技术的发展，标准采用了多部分的文档结构，对可能变化或扩充的部分以 附录的形式提供，这样标准在更新时涉及面可以尽量小。目前已经推出了 2 0 0 4 版。 3 1 2 标准中涉及的基本概念和定义 d i c o m 标准涉及到医学图像、数据通信、管理信息系统等领域，在 标准中又采用了面向对象的描述方法和e r n t i t y r c l a t i o ) 模型，从而引 入了大量的各专业方面的术语，给标准的阅读和理解带来困难。下面简要 地将标准中涉及的常用的技术词汇和缩略语给予解释。 1 实体衄t i t y ) ：表示一个或一类有相同特性个体的应用对象。在计算 机系统分析中，凡是可以区别并被人们识别的事、物、概念等，都可以被 抽象为实体。实体一般具有若干特征，称为属性。如：患者是一个实体， 具有姓名、性别、年龄等属性。图像也是一个实体，它有图像尺寸、图像 数据等属性。 2 联系( r e l a t i o n ) ：表示实体之间的相互关系。如患者实体与分析实体 之间存在着引用联系，打印机实体和胶片实体之间存在着打印的联系。 3 e - r 模型：描述现实世界的一种信息模型。通过定义实体以及实体 间的联系，表现系统的需求和功能。通常以e r 图的方式表示。在d i c o m 中，用方框表示实体，菱形表示联系，用带箭头或不带箭头的线段将实体 1 9 北京变通大学硕士学位论文 ( 方框) 与联系( 菱形) 连接表示它们之间存在联系。这是面向对象的分析方 法所采用的主要表示方法，是对客观世界的一种抽象。 4 对象( 0 b j e 哟：( 类的具体表示) 外部世界事物在计算机内部的表示， 是事物属性值和处理方法的集合。对象具有封装和继承的特征。封装是指 对象将属性和方法集合在一起，一般情况下只提供给自己和派生对象使 用。继承是指当个对象是由另一个对象( 父对象) 派生出时，它就自动具 有父对象所具有的属性和方法。 5 ，信息对象定义( 蛐r m a 置i o n0 b j e c td e f m j 鲢，i o d ) ：信息实体的抽 象，是d i c o m 命令的作用受体。 6 服务( s e r v i c e ) ：某对象为其它对象或程序提供的功能。当要求使用 此功能时称申请服务，申请服务的对象称服务用户( s c u ) ，而能完成该 功能的对象是服务的提供者( s c p ) 。 7 服务对象对( s e r v i c co b j e c tp a 饥s 0 p ) ：d l c o m 信息传递的基本功 能单位。包括一个信息对象和一组d i c o m 消息服务元素。 8 协议：计算机网络中为保证能正确地传输数据而必须共同遵守的 通信规则和格式。 9 i s 0 - o s i ：国际标准化组织( i s o ) 所定义的开放系统互联( o s d 的七 层网络参考模型。 1 0 t c p ，邛：是传输控制协议，互联网协议，它首先在u n 系统中使 用，随后成为计算机网络中不同种类计算机之间通信的主要通信协议，是 互联网的基础1 1 5 1 。 d i c 删标准介绍 3 2d i c o m 标准组成 d i c o m 标准是经历了一个从无到有、从简单到复杂的发展过程。在 标准的制定过程中不断听取工业界、学术界、医疗界等各方面的意见和建 议，注意标准的可扩充性和可扩展性，经历了a c r n e m a1 0 和2 0 的版 本到目前的d i c 0 m3 0 版本，标准的组成也在不断地加以补充，目前标