（通信与信息系统专业论文）在PACS系统中实现分诊台和服务端子系统.pdf

科研道德声明 v 毒6 8 5 1 5 i 秉承研究所严谨的学风与优良的科。# 道德，本人声 撕所；变的沦文是我个人 在导师指导下进行的研究工作及取得的硼究成果。论文t 1 ，所引用的内容都已给予 了明确的注释和致i 9 i 。与我一_ 1 ：作的同志对木研究所做的任何贡献均已在i 文 巾作了叫确的说明，f ：表示了致c 身4 。 】请学位论文与资料若仃小实之处 论文作者签名 盘赴尊 本人承狲一切相关责仃。 j 期：独2 兰一 知识产权声明 本人完全了解中科院西安光学精密机械研究所有关保护知识产权的规定 即：研究生在所攻读学位期间论文工作的知识产权单位系中科院西安光学精密机 械研究所。本人保证离所后，发表基于研究生工作的论文或使用本论文工作成果 时必须征得产权单位的同意，同意后发表的学术论文署名单位仍然为中科院西安 光学精密机械研究所。产权单位有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅承5 借阅；产权单位可以公布论文的全部或部分i j 容，j 以采用影印、缩印或其它复 制手段保存论文。 保密的论文在解密后应遵守此规五三 论文作者签名导师篇名： 日 期： ! ! 竺2 2 日期 摘要 本文首先介绍了p a c s 系统的概念，然后对它的系统组成，相关技术以及规 模特点等做了系统的描述。在随后的章节中我们主要介绍了对于构建p a c s 系统 极为重要的d i c o m 通信协议，介绍了它所定义的信息对象以及服务类，并对其 中我们使用较多的两类服务一存储服务和查询获取服务进行了详细的论述。我们 还介绍了比d i c o m 协议的应用范围更大的另一个重要的协议- - h l 7 协汉，它被 p a c s 系统用来为医院信息系统中的其它系统提供统一的通信接口。我们对h l 7 的主要内容，相关概念，编码方法以及数据类型都做了洋细的介绍。 在系统实现中，我们主要介绍了p a c s 系统中的两个重要的模块一分珍台子 系统和服务端子系统的具体分析，设计以及实现。在分诊台的设计和实现中，我 们分析了d i c o m 和h l 7 共同关心的数据类型，并根据实际的需要设计出可以往 医院信息系统( h i s ) 和p a c s 之阳j 传递预约信息的h l 7 消息，还给出了分珍台 的j ：作流程。在服务端的设计和_ 史现l ，我们介绍了吸务端所提供的各种d i c o m 服务，并给出了它们的通信序列图。在最后我们描述了用v c 6 0 设计的分诊台和 服务端子系统的功能类。 本文的成果主要有陌点。一是存p a c s 系统的设计中引入了h l 7 协议通过 h l 7 消息来和医院信息系统中的其它系统进行通信弥补了d i c o m 踟议在这方 而的不足。二是通过服务端子系统实现了p a c s 系统提供的主要的d i c o m 服务， 由于我们的服务完全遵循d i c o m 标准，凶此i 可以直接和其它遵循d i c o m 标准 的p a c s 系统进行通信。 关键字：p a c s d i c o mh l 7 分诊台 在p a c s 系统中实现分诊台和服务端子系统 a b s t r a c t c h e n g b o m e n g ( c o m m u n i c a t i o n i n f o r m a t i o ns y s t e m l d i r e c t e db yp r o lj i w u z h a n g t h i s p a p e rf i r s t l yi n t r o d u c e st h ec o n c e p t o fp a c ss y s t e m ，a n dt h e ni td e s c r i b e st h e c o n s t r u c t i o n ，r e l a t i o n a lt e c h n o l o g ya n ds c a l eo ft h ep a c ss y s t e m i nt h ef o l l o w i n g s e c t i o n s ，w e m a i n l y i n t r o d u c e dd i c o mc o m m u n i c a t i o n p r o t o c o l ，w h i c h i s v e r y i m p o r t a n ti nc o n s t r u c t i n gp a c s t h ed i c o m i n f o r m a t i o no b j e c tc l a s sa n ds e r v i c e c l a s sa r ea l s oi n t r o d u c e d f u r t h e r m o r e ，t w ot y p e so fs e r v i c ec l a s s ，s t o r a g ec l a s sa n d q u e r y r e t r i e v ec l a s sa r ed e s c r i b e di nd e t a i l a n o t h e rc o m m u n i c a t i o np r o t o c o l ，h l 7i s a l s oi n t r o d u c e di n t ot h i sp a p e r ，i ti su s e db yp a c st op r o v i d eu n i f o r mi n t e r f a c et oo t h e r s u b s y s t e m si nt h eh o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m d e t a i l e di n f o r m a t i o n a b o u tt h ec o n t e n t r e l a t i o n a lc o n c e p t ，c o d i n gm e t h o da n dd a t at y p eo f i l l 7a r ed e s c r i b e di nt h i ss e c t i o n i nt h er e a l i z a t i o no fp a c s ，w em a i n l yd e s c r i b et h ea n a l y s i s ，d e s i g n a t i o na n d r e a l i z a t i o no f g a t e w a ys u b s y s t e ma n dd i c o ms e r v e rs u b s y s t e m i ng a t e w a y , w e a n a l y z et h ed a t at y p et h a tb o t hd i c o m a n dh l 7c o n c e r n si n ，a n dt h e nd e s i g n e do u ta h l 7m e s s a g et h a tc a nt r a n s f e rs c h e d u l ei n f o r m a t i o nb e t w e e nh i sa n dp a c s t h e g a t e w a yw o r k f l o wi s a l s op r o v i d e d i nt h es e r v e rs u b s y s t e m ，s o m ed i c o ms e r v i c e s t h a tt h es e r v e rp r o v i d e sa r ed e s c r i b e da n ds o m ec o m m u n i c a t i o ns e r i a lc h a r t sa r ea l s o p r o v i d e d f i n a l l y ，t h i sp a p e rs h o w s t h ed e s i g n a t i o no ff u n c t i o n a lc l a s so ft h eg a t e w a y a n ds e r v e rs u b s y s t e m ， t h e r ea r et w om a i na c h i e v e m e n t si nt h i s p a p e r o n e i st h a th l 7p r o t o c o li s i n t r o d u c e da n dp a c sc a nc o m m u n i c a t i o nw i t ho t h e rs y s t e m sb yu s i n gh l 7 m e s s a g e s t h i sm a k e su pt h ed e f i c i e n c yo fd i c o mi ns o m ee x t e n t t h es e c o n di st h a ta l lt h e s e r v i c e st h a tt h es e r v e rs u b s y s t e mr e a l i z e sc o n f o r mt od i c o ms t a n d a r d ，a sar e s u l to f t h i s ，o u rp a c sc a nc o m m u n i c a t i o nd i r e c t l yw i t ho t h e rp a c ss y s t e mt h a tc o n f o r m d i c o ma sw e l l k e yw o r d s ：p a c s ，h l 7 ，d i c o m ，g a t e w a y 2 引言 当今的社会已经进入了数字化的时代。对于放射影像诊断来讲，以医学影像 存档与通讯系统( p a c s ) 的软拷贝取代沿袭百年的胶片硬拷贝无疑是一次巨大的 变革。随着网络、计算机和相关影像医学设备的发展，图像数字化是大势所趋。 p a c s 的应用也日益得到重视。在国外，特别是发达国家，大型的p a c s 系统应 用越来越广泛。如美国海军的医疗系统( d i n p a c s ) 。它出g e a p p l i c a r e 和i b m 提供，网络类型多元化，采用w a n 、l a n 、- p _ 星系统、无线系统和i n t e r n e t 连接。 达到无胶片化、远程会诊和全面的医疗影像信息资源共享。其第一期的实施令额 达尹j $ 2 5 0 ，0 0 0 ，0 0 0 。韩国的三星医院，采用g e 的p a t h s p e e dp a c s 系统整个 医院实现了网络化，无胶片化，整体效率得到了相当大的提高。 在国内，很多医院为了适应现代医疗信息管理的步伐，也建造了自己的p a c s 系统。但是我们不论从医疗水平和医院规模都和国外有很大的差距，因此除了 少数规模较大，实力较强的医院需要大型的p a c s 系统之外，大多数的医院都只 适合安装规模较小，成本较低，功能较强并且管理方便的中型或小型p a c s 系统。 我们的研究的目的就是丌发出简单，方便，性价比高的小型p a c s 系统，为中4 、 型的医疗系统提供现实，合理的放射科影像数字化解决方案。 另外，除了p a c s 系统的建设越来越普遍之外，医院信息系统( h i s ) 的数 字化也逐渐为人们所重视。由于h i s 中的不同系统可能由不同的厂商来建没，因 此在不同的系统之| 日j 实现数据通信成了一个。 分复杂而难以解决的问题。专注于 医疗影像数字化的d f c o m 协议已经不能满足人们这方面的需求。因此另个应 用范围更加广阔的h l 7 协议便应运而尘。它是整个医院信息系统都普遍使用的数 据表达和通信协议。只要设备厂商都按照h l 7 标准束构建各自的系统那么在不 同的系统之间实现数据交换就可以实现无缝连接。 我们的研究正是基于这一点，因此在建设p a c s 的过程中，也应用h l 7 协议 来提供和外界进行数据通信的接口。使得我们的p a c s 系统不仅可以和遵循 d i c o m 协议的其它p a c s 系统进行通信，也可以和其它遵循h l 7 协议的系统进 行数据交换，扩大了系统的兼容性，同时也为系统以后的扩展打下蜂实的基础。 在p a c s 系统中实现分谚台和服务端子系统 第一章：p a c s 综述 1 1 医学影像系统 医学影像系统通常称为医学影像计算机存档与传输系统( p i c t u r ea r c h i v i n g a n dc o m m u n i c a t i o n s y s t e m 简称p a c s ) ，是医院信息系统中的一个重要组成部 分是使用计算机和网络技术对医学影像进行数字化处理的系统，其目标是用来 代替现行的模拟医学影像体系。它主要解决医学影象的采集和数字化，图像的存 储和管理，数字化医学图像的高速传输，图像的数字化处理和重现，图像信息与 其它信息的集成五个方面的问题。 医学影像系统通常以计算机网络为载体，运用现代i t 技术和手段将医学成像 设备获得的图像进行传输及存储的一套系统，其组成除医学成像设备外，包括图 像采集工作站、p a c s 服务器、显示工作站、计算机网络及p a c s 软件。p a c s 最初主要用于放射科，经过近十年的发展，p a c s 已经从简单的几台放射影像设 备之间的图像存储与传输，扩展至医院所有影像设备乃至不同医院影像之i 日j 的相 互操作因此出现诸多分类叫法，如几台医学成像设备的联网称为m i n ip a c s ( 微 型p a c s ) ；放射科内所有影像设备的联网r a d i o l o g yp a c s ( 放射科p a c s ) ；全 院整体化p a c s ，实现全院影像资源的共享，称为h o s p i t a lp a c s 。 1 2p a c s 系统的组成 p a c s 系统由硬件和软件两部分组成。硬件主要有接口设备、存储设备、主 机、网络设备和显示系统。软件的功能包括通讯、数掘库管理、存储管理、任务 调度、错误处理和网络监控等。 p a c s 系统从功能上可以分为以下几个部分： 医学图像获取：对于新的数字化成像设备，如c t 、m r i 、d r 、e c t 等，多 有符合d i c o m 3 o 的标准接口，可以直接从数字接口采集图像数据，p a c s 的连 接较为容易；对较早使用的数字化设备，由于无标准的d i c o m 接口，各个生产 厂家的数字格式和压缩方式不同，需要解决接口问题才能进行连接。对于模拟图 像的采集，最近的d l c o m 标准也相应的规定。 6 第一章p a c s 综述 大容量的数据存储：图像的存储需要解决在线浏览3 0 天左右的所有住院病人 图像，一般以大容量的阵列硬盘作为存储介质：对半年至一年的图像资料采用磁 光盘存储：超过一年的图像资料一般以磁带、d v d 或c d r 等介质存储，需手工 检索。 图像显示和处理：需要相应的专业图像处理软件，具有对医学图像进行各种 后处理和统计分析的各种功能，电影回放、三维重建、多切面重建等。图像显示 根据原始图像的不同需要不同显示分辨率的显示器，如d r 需要2 5 k 以上的分 辨率，埘c t 和m r i 的要求相对较低 数据库管理：图像数据库管理对p a c s 非常熏要。需要具有安全、可靠、稳 定和兼容性好的大型的数据库系统如o r c a l e 、s q ls e r v e r 等。对医学图像数掘库 应用管理程序的设计应根据工作流程、数据类型、分类、病人资料等需求做到高 效、安全、稳定、易于使用。同时和h i s 、r i s 进行良好的整合，实现真正的资 源共享。 影像传输的局域或广域网络：要求标准化、结构j r 放、扩展性好、r q 连接性 好、稳定性好。需要1 0 0 m 高速以太网以上的连接带宽使d i c o m 图像传输速 度符合f 临床应用的要求。同时根据需要配置w e b 服务器与i n t e r n e t 连接，作为远 程会诊的窗口 1 3p a c s 实施的相关技术 建立p a c s 需要以多个方面的技术为基础。综合来说，主要技术有以下几种： d l c o m 3 o 标准：采眉d i c o m 标准并完全拥有d l c o m 底层的开发能力至爻 重要。这种重要性主要表现在系统的扩展，集成以及维护上面。 图像的存储技术：由于数字化后的图像数据容量巨大，在建立p a c s 时，存 储方案设计和存储介质选择，事先必须全面规划。存储方案关涉到数据容量、保 存年限、调阅频率、数据库管理等多种因素；存储介质要根据存储方案的设计加 以选择，对图像的长期海量存储而吉，光盘库等大容量存储设备是目前较佳的选 择。 计算机的选择：作为医生使用的计算机由于需要对图像进行处理和显示，所 在p a c s 系统中实现分诊台和服务端于系统 以对计算机的运算速度和显示器的分辨率有较高要求，通常要求奔4 以上c p u 和至少1 7 寸的高分辨率显示器。 图像压缩技术：p a c s 需解决利用有限的存储空问存储更多的图解，利用有 限的比特率传输更多的图像。图像数据的压缩和解压缩是p a c s 关键的技术之一。 在p a c s 中医学图像压缩方法及软件的实现，要考虑编码速度、压缩效果、压缩 效率、图像信噪比等因素。 网络物理结构及网络应用结构：由于图像数据量较大，网络的物理结构的 干i 叫应选用光纤，终端工作站选用1 0 0 兆以太交换网；图像数据容量不是很大的 医院，1 0 0 兆主干网，1 0 兆到终端工作站即可满足要求。网络应用结构r , r 以采用 c s 结构或者b s 结构。 计算机图像处理技术：利用先进的数字图像处理技术，对图像进行处理，突 出病灶，结合各种统计数据，为医生做出更精确的病情诊断提供帮助。因此完整 的p a c s 要具备较强的图像处理功能。 系统集成：从全局考虑，应该注意p a c s 同医院信息系统( h i s ) 及放射学 信息系统( r i s ) 的结合。h i s ，r i s ，成像没备以及p a c s 系统之间必须能够协同 工作，尽量做到无缝连接。这就需要引入内容覆盖整个h i s 系统的h l 7 标准， 通过d i c o m h l 7 网关来实现p a c s 和h i s 内其它系统的数据通信。 1 4p a c s 系统的应用模式与解决方案 方案的设计是一个非常重要的基础环节，其关系到投资效益比、资源利辟j 效 率、系统运行稳定性、可靠性和是否i , f y t 级扩展等问题。凼此，p a c s 的设计过 程的论汪必须包括：现有影像设备现状；医院网络系统的状况：需增加的设备和 相应的发展规划；系统功能要求；管理流程的设计；投资效益比等，最终获得合 理的系统结构和设计模式。 1 4 1p a c s 规模特点 按规模和应用功能将p a c s 分为三类： 1 ) 全规模p a c s ( f u l l s e r v i c ep a c s ) ：涵盖全放射科或医学影像学科范围， 包括所有医学成像设备、有独立的影像存储及管理亚系统、足够量的软拷贝显示 r 第一章p a c s 综述 和硬拷贝输出设备，以及临床影像浏览、会诊系统和远程放射学服务。采用模块 化结构、开放性架构，与医院信息系统，放射信息系统( h i s r i s ) 整合良好。 2 ) 数字化p a c s ( d i g i t a lp a c s ) - 包括常规x - 线影像以外的所有数字影像设 备( 如c t 、m r i 、d s a 等) ，常规x 线影像可经胶片数字化仪进入p a c s 。具备 独立的影像存储及管理亚系统和必要的软、硬拷9 1 输出设备。 3 ) 小型p a c s ( m i n i p a c s ) ：局限于单+ 医学影像部门范围内在医学影像 学科内部分地实现影像的数字化传输、存储和软拷贝显示j 力能 1 4 2p a c s 方案设计及实现模式 1 ) 标准框架模式设计：采用模块化结构，影像及其相关信息主要在d i c o m 标准规定的框架内交流，并具有基本的流程管理系统对影像的流向和运作进行管 理和控制。非d i c o m 设备经相应接l 或d i c o m 网关( d i c o mg a t e w a y ) 类设备连 接至p a c s 。具备独立的影像工作站序列( 包括渗断工作站、后处理工作站和浏览 工作站等) 。装备有影像硬拷贝输出设备( 如激光胶片- t e p ；e i l 等) 。具备或能够扩展 其他影像服务( 如远程放射学和h 1 s r 1 s 接口系统等) 。该模式具有标准化、j t 放 式、多功能、易升级、易扩展及系统顺应性和稳定性好等特点。实现方式可一步 到位或分阶段实现。此系统需要较大的投资。 2 ) 单一平台模式没计：影像管理系统、影像湿示和( 或) 浏览系统、影像存储 及数据库管理等均整合在同一软件系统框架内，因此可用单一硬件( 如工作站) 单 元实现p a c s 主要的管理和操作功能。系统应完令遵从d i c o m 标准，非d i c o m 影像可经相应接口或d i c o m 网关或直接输入。其特点是初始投资力度小，易 ： 实现。如将该模式应用于较大的系统，可能会出现系统的顺应性和稳定性不足。 1 ；同医院医学影像部门的设备序列、投资状况、技术支持水平存在较大差别 p a c s 方案的设计应立足于各自的实际情况进行量体裁农，方能达到p a c s 的 预期目的及效果。目前，国内p a c s 的发展无论从认识或实践上均处于起步阶段， 因此，遵循高起点、标准化设计、根据投资状况及对技术的驾驭程度阶段性实施， 是符合中国国情的p a c s 发展原则。 9 住p a c s 系统中实现分诊台和服务端了：系统 第= 章：h l 7 标准解析 2 1 目的和背景 h l 7 ( h e a l t hl e v e ls e v e n ) 的主要目的是要发展个型医疗信息系统矧如临床， 银行，保险，管理行政以及检验等各项电子资料的标准。h l 7 差要是在医疗保 健领域，特别是在住院病人急需医护设施的领域内( 如医院) 进行电子数据交换 时用到。它规范了在医疗环境中特别是数字医院环境中的电子数据交换标准，尤 其是在医院信息系统( h i s ) 和放射信息系统( r i s ) 及其设备之剃通信的如下内容： 患者入院挂号，出院或转院信息以及渗疗记录，预约，手术安排和财务等信息。 h l 7 适用于医院内部不同医疗信息系统之间交换病历资料、i 临床检验结果、财务 信息，同时也适用于医院之l 铷、医院与保险公司、医院与上级主管部门之f 日j 大量 的信息交换需求。h l 7 的使命就是为了达成临床上跨平台的应用，支援医疗服务 和临床病患护理、管理，提供信息交换，管理和整合的标准，让各医疗信息系统 川的信息交换变得更加简单畅通。 h l 7 标准参考了国际标准组织( i s o ) ，采用 ：放式系统互联( o s i ) 的通信 模式，将h l 7 纳为最高的一层，也就是应用层。它的规范提供了如：关联性分类， 有效性检查的产生，结构性交换资料的机制与协商等功能。 h l 7 汇集了不同厂商用来发计应用软件之问界面的标准格式，它允许各个医 疗机构不同的系统之间进行一些重要资料的通讯。通讯胁议的设计同时保留相当 的弹性，使得一些特定需求资料的处理维持相容性。 2 2 发展历史 1 9 8 7 年3 月，在宾夕法尼亚大学医院的d r s a ms c h u l t z 主持的会议上，确 立了有医护工作者，销售商。顾问组成的委员会的工作，参加者也是相互竞争的 设备厂商。它们有一个唯一的目标，就是在不同的计算机应用程序之间实施公用 的接口。这个委员会后来就成为著名的h l 7 工作组。它致力于是那些在医疗应用 系统中交换某些关键数据集合的格式和协议标准化。这个会议大约每四个月都会 在美国各地举行。h l 7 审核国际工作组在美国以外的很多国家都存在，包括澳大 o 第二章：h 【，7 标准解折 利亚，德国，日本，荷兰，新西兰和加拿大。 h l 7 组织于1 9 9 4 年1 2 月发布了2 2 版本，1 9 9 6 年又推出了h l 72 3 版， 它的主要目标是继续与2 2 版本兼容，纠f 出版后的2 2 版本中发现的错误，并 对2 2 版本内的格式和内容进行扩展。现在的h l 7 版本已经发展到了2 5 版，最 近3 o 版本正在讨论和投票之中，不久将会f 式推出。 2 3h l 7 内容介绍 2 3 1h l 7 事务 h l 7 定义了多种事务，每种事务都完成医院系统的某方而的服务。这些廖 务包括：患者管理事务，医嘱录入事务，查询事务，帐户管理事务，观察报告事 务，主文件管理事务，医疗记录信息管理事务，预约事务，患者转诊事务，检验 科自动化事务，个人管理事务等1 1 种事务。其中最常用并且和我们的设汁j h 关 的是患者管理事务和医嘱录入事务，以下详细奔绍这两种事务。 2 3 1 1 患者管理事务 患者管理事务包括患者入院，出院以及转院事务，它主要提供新建的或者更 新过的患者的基本信息和患者就诊信息。例如当有一个新的患者来医院就渗时， 他就需要提供自己的个人信息如姓名，年龄，性别，电函等：就诊时医院也会 提供相应的一些就诊信息，如就诊号，就诊科室，主治医师等等。事实上，与网 络关联的医院系统都会需要患者信息，因此患者管理事务是使用最“泛的事务之 一。 患背管理事务主要通过a d t 消息和a c k 消息束完成患者的入院，阡 院，转 院等服务。a d t 消息中包含的主要的段有p i d 段，e v n 段和p v l 段。p i d 段中 包含了患者的基本信息，如姓名，性别，年龄等等。e v n 段包含了事件的类型， 如入院，出院或者转院等，以及事件发生的日期，时间以及地点等等。p v l 段中 包含了患者在医院就诊的过程中产生的一些信息。包括患者的类型，如门渗，住 院，急诊等等还有患者的主治医师，患者的残疾状况以及费用信息等。 a c k 消息是对a d t 消息的应答，表示对患者入院，出院，转院等情况的确 认。在a c k 消息中可以对a d t 消息进行肯定确认，出错确认以及拒绝确认等。 l l 在p a c s 系统中宴聪分诊台秘服务端了系统 2 3 1 2 医嘱录入事务 医嘱录入事务提供了在两个获得医嘱的应用程序之间传输医嘱或者医嘱相关 的信息。医嘱请求通常情况下是为一个特定的患者请求某些物质或者某种服务， 这些物质和服务包括来自药房的药物处理，束自护理服务的临床观察，实验室的 检查，饮食方面的服务要求，来自放射科的胶片，来自家务管理的家庭服务，来 自供应中心的供给，提供药物的请求等等。 医嘱事务主要的信息包括患者的基本信息和医生对患者的检奄信息。医嘱事 务主要通过o r m 消息实现。o r m 消息包含了四个主要的段，p i d 段，o r c 段， o b r 段和o b x 段。其中p i d 段中的信息和患者管理中的p i d 段相同。o r c 段 是一般医嘱段，保存了发出医嘱的医师信息，医嘱请求的时问，次数等信息。o b r 段是观察请求段，它包含了请求的服务的名称内容，以及请求服务的原因等等。 o b x 段是观察结果段，它保存了对患者进行的捡查的结果。我们会在之后的分诊 台设计中详细介绍这几个段的用法。 2 3 2 h l 7 中的一些基本概念 h l 7 定义了多种事务柬完成医疗系统之间的数据交换，每种事务都可以完成 医院管理的某个方面。如入院事务，查询事务，观察报告事务等等。每种事务叶f 又包含多个事件，每个事件都完成事务的一个具体的方面。如入院事务中就有入 院事件，出院事件，患者转移事件等等。每个事件中又包含若干个消息，通常部 是两个消息，一个是初始消息，一个是应答消息，不同的初始消息和应答消息组 合成不同的事件。例如患者入院事件( a 0 1 ) 就由入院消息( a d t ) ( 初始消息) 和确认消息( a c k ) ( 应答消息) 组成。每个消息由若干个段( s e g m e n t ) 组成， 一个段包含一类医疗信息，如p i d 段包含了患者基本的信息，o b x 段包含了观 察结果的信息。每个段又分为若干字段( f i e l d ) ，一个字段又分为若干元素 ( c o m p o n e n t ) ，每个元素还可以分成若干子元素( s u b c o m p o n e n t ) ，子元素不能再 分割，因此h l 7 消息的最小单位就是子元素。 2 3 2 1 触发事件 假定在真实的医疗世界中的一个事件产生了系统问数据流动的需求，则这个 第二章：h l 7 标准解析 真实世界中的事件就称为触发事件。例如，病人登记这个触发事件可能会产生把 患者资料发送到其它系统的需求。而一次观察这个触发事件，则会产生把观察结 果发送到其它系统的需求。当由处理触发事件的应用系统发起信息的传递时，这 种事务被称为非请求性更新( u n s o l i c i t e du p d a t e ) 。 2 3 2 2 消息 消息是系统i a j 传送数掘的最小单位。它由一组有一定顺序的段组成。每个消 息有个消息类型束规定它的目的。例如a d t 消息类型用于从一个系统向另一 个系统传送患者的部分a d t ( 入院信息) 数据。每个消息使用三个字符来识别它 的类型。 丌始个交换消息的现实世界的事件称为触发事件。消息类型和触发事件代 码叫是一对多的关系。也就是说，相同的触发事件不可能与多个消息类型关联， 但是相同的消息类型可以与多个触发事件关联。 2 3 2 3 段 个段是数据字段的逻辑分组。一个消息的段可能是必须的也可能足可选的。 它们可能在个消息内重复一次或重复多次。每个段有个给定的名称。缚个段 山称作段l d 的三字符代码束识别。例如，a d t 消息可能包含以下段：消息头 ( m s h ) ，事件类型( e v n ) 患者i d ( p i d ) 和患者就诊( p v l ) 州个段。 2 3 2 4 字段 字段就是一个字符串。h l 7 并不关心在实际中系统是怎样把数据存储到一个 应用程序中的。当发送字段时，它们以字符串的形式发送。除了做标记的地方， h l 7 的数据字段都表现为空值。传送以双引号引住的空值与省略一个可选字段的 数据字段是不同的。不同点在于如果值被省略，那么旧值仍保持不变。而如果设 置了空值则旧值就被刷新成空。 字段有以下重要的属性： 位置：这个属性表明了字段在段内的顺序位置。 最大长度：这个属性表明了字段可能出现的最大字符数。最大长度在抽象消 息和h l 7 编码规则中不是重要概念，只要合乎规范就可以。但是它常在个特定 缶p a c s 系统中实现分诊台和服务端 系统 的场合发生改变。原因就是填入字段中的文本数据的长度通常会发生改变。 数据类型：这个属性是对数据字段内容的限制。h l 7 定义了上百种数据类型， 使用这些数据类型就可以对医疗系统内的数据( 图像除外) 作出完整的表达。 可选性：可选性定义了字段在段中是必须的，可选的还是有条件的。可选性 可以指定为： r ：必须的 o ：可选的 c ：对触发事件或者剐的一些字段是有条件的。段属性表中字段的定义将指定 定义字段的约束条件的运算规则。 x ：没有和这个触发事件一起用 b ：向下兼容h l 7 以前的版本。 重复性：重复性规定了字段是否允许重复。重复性可以指定为： n ：不允许重复 y ：字段可以重复不确定的或由具体情况决定的次数 i n t e g e r = 字段可以重复由i n t e g e r 指定的次数 表：数据字段定义的表属性指定了一系列h l 7 标识符的编码值。 h l 7 定义表的值有三种途径：h l 7 定义，用户白定义和外部定义 h l 7 表：h l 7 表是由h l 7 定义和公布的。系列值。它们是h l 7 标准的部 分，因为这些值会影响包含它们的消息的解析。这些值不能在本地被重复定义， 但是表本身可以被扩展，以便提供本地定义的值。也就是说，用户可以在h l 7 定 义的表中加入自己定义的值，但是不能和h l 7 定义的值重复。 用户自定义表：用户自定义表是本地或者局部定义的一系列的值，以提供给 某些字段。这些字段的值在不同的机构中可以不同。有些用户自定义表的值是经 过机构标准化的，但是并没有适用的官方标准。h l 7 中列出了一系列建议的值。 这些建议的值在一个表格中以文本的形式出现。这些值可以用在适当的机构中并 可以根据需要进行扩展。而且这些建议的值也可以在本地被重复定义。 外部表：外部表是由其它的标准化组织定义和公布的一系列编码值。l l o m i 吉i 床观察报告的编码使用l o i n c 编码。 第= 章：h l ? 标准解析 l d 号码：i d 号码在i l l ? 标准中唯一的识别数据项的小整数。 名称：这个属性是字段的描述性的名称。当相同的名字在多个段中使用的时 候，在每个l d 号码相同的段中必须有相同的数掘类型和语意。为了处理协议中含 糊的地方，因此无论在什么时候引用字段，必须包含段的名称和位置。 2 3 2 5 消息分隔符 消息分隔符是在构造一个段时用到的特殊字符。它们是段终结符，字段终结 荷元素终结符，子元素分隔符，重复分隔笱以及转义符。段终结符通常是一个 叫车符( 在a s c i i 中是一个十六进制的数字0 d ) 。宁段分隔符用来将段中的字段 分割丌柬。h l 7 推荐使用的分隔符值如下表2 1 所示 分隔符建议的值用法 段终结符 终结一个段记录。 宁段分隔符 |分隔在段中相邻的数据字段。 元素分隔符分离数据字段内的相邻元素 子元素分隔符 分离数据字段内相邻子元素。 重复分隔符分隔允许多次出现的字段 表21 消息分隔符 2 3 3 数据类型 为了规范化数据在消息中的编码和传输，h l 7 定义了上百种数据类型。使用 这些数据类型几乎就可以表达医疗系统中的所有形式的数掘( 图像数掘除外) 。这 些数据的最终表示形式都是字符串( 因为h l 7 消息本身就是字符串) 。 h l 7 定义的数据类型有少数几种是单纯的一个字符串，比如s t 类型就是一 个最大长度为1 9 9 字节的字符串，n m 为数字类型的字荷串。大多数数据类型都 是由字符串复合而成的。它们可以有多个域，每个域表示不同的内容。 由于h l 7 的数据类型十分复杂多样，因此不能表述。我们会在之后的戍 用中l 详细介绍我们使用的数据的类型及其用法。 在p a c $ 系统中实现分诊台和服务端了系统 第三章：d i c o m 标准解析 3 1d l c o m 简介 在医学影像信息学的发展和p a c s 的研究过程中，由于医疗设备生产厂商对 与设备有关的医学图蒙的存储格式，数掘结构以及传输方法的定义差则很大，使 得医学影像及其相关的信息在不同的系统，不同应用之叫h 的交换受到极大的限制。 为了改变这种状况，美国放射学会( a c r ) 和全美电子厂商联合会( n e m a ) 存 参考了其它相关的国际标准( h l 7 ，a n s i ，j i r a ，c n e t 2 5 1 等) 的基础j _ ，推出了 医学数字图象存储与通信标准，即d i c o m ( d i g i t a li m a g i n ga n dc o m m u n i c a t i o n i nm e d i c i n e ) 。d i c o m 涉及到了计算机硬件，软件，网络以及图像处理等个个方 面的知识和技术。只有充分理解和遵循d i c o m 标准，j 能j l ：发出性能良好的 p a c s 产品。 d 1 c o m 的主要目标有：推进医疗数字图像信息在不同厂商设备间的交换，为 p a c s 的扩充和发展提供支持和有利条件以及允许不同的设备创建新信息数据 库。 d i c o m 的主要内容有信息对象定义( i n f o r m a t i o no b j e c td e f i n i t i o n ) ，服务类 醴明( s e r v i c ec l a s ss p e c i f i c a t i o n ) ，消息交换( m e s s a g ee x c h a n g e ) 以及消息 交换的网络通信环境( n e t w o r kc o m m u n i c a t i o ns u p p o r tf o r m e s s a g e e x c h a n g e ) 。限于篇幅，我们只对最主要，晟根本的信息列象定义和服务类说明 进行介绍。 3 2d i c o m 信息对象定义 信息对象定义是用柬详细况明现实世界对象的信息的一个面s h x , j 象的抽象数 掘类型。信息对象定义不能完全描绘一个现实世界的对敦，但是它可以对这个现 实世界的对象的某些属性进行描述。通常用来描述客观世界对象一个啦独的类的 i o d 被称为标准化信息对象，包括相关客观世界对象信息的i o d 被称为复合信息 对象。 第三章：d i c o m 标准解析 3 ，2 1 复合信息对象 复合i o d 是一个描述了包含在客观世界d i c o m 模块中的一些实体的信息刘 象定义。复合1 0 d 包括一些并不是固有在i o d 所描述的客观世界对象中，而是 相关客观世界对象中的属性的合成。这些相关的客观世界对象为信息交换提供了 一个完整的上下文。复合i o d 实例的上下文应该是相同的，在进行信息交换时， 上f 文在应用实体2 _ r n j 进行完整的交换。复合i o d 实例之间的关系将通过上卜文 信息进行传送。 3 2 。2 标准信息对象 标准i o d 是描述现实世界d i c o m 模型中的一个单独的实体的信息刈象定义。 它表示了现实世界中对象的固有属性。在d i c o m 30 中对标准i o d 并没有作出 严格的定义，因为这经常会导致不必要的复杂性，并目降低了应用程序的执行性 能。 3 3d l c o m 服务类说明 3 3 1 服务类中的相关概念 服务对象对( s o p ) 类：个具体的d i m s e 服务集和一个相关的信息对象 定义( 被服务类指定的) 的联合，它完整精确地定义了通信的内容。 服务类用户( s c u ) ：被一个d i c o m 应片j 实体( d l m s e s e r v i c e u s e r ) 执 行的角色，它调用操作并且执行一个具体的关联的通知。 服务类提供者( s c p ) ：被一个d i c o m 应用实体( d i m s e s e r v i c e u s e r ) 扮 演的角色，它执行操作并且凋用一个具体的关联的通知。 服务对象对( s o p ) 实例：一个信息对象和一个通信内容在现实世界中的具 体的表示。 3 3 2 d i c o m 服务类 d i c o m 中定义了以下服务类：检验服务类，存储服务类，查询，检索服务类， 检查内容通知服务类，患者管理服务类，检查管理服务类，结果管理服务类，打 印管理服务类，介质存储服务类，存储提交服务类，队列管理服务类，基本的工 在p a c s 系统中实现分渗台和滕务端了系统 作列表管理服务，灰度软拷贝表达状态存储s o p 类，结构报告存储s o p 类。 每种服务类都完成某一方面的功能。在我们设计的p a c s 系统中，主要应用 的是存储服务类和查询，检索服务类，因此在这里重点介绍这两种服务类。 3 3 2 1 存储服务类 存储服务类定义了一个应用级服务类它允许一个d i c o m 应用程序把图象 发送到另一个d i c o m 应用程序。这两个d i c o m 应用程序执行存储服务类上的 一个s o p 类，一个服务为s c u 角色，另一个服务为s c p 角色。存储服务类上 的s o p 类使用c s t o r ed 1 m s e c 服务。一个c s t o r e 成功的完成有如下语 义： 一s c u 和s c p 都支持存储信息的类型 一信息被存储在一些介质上 一在某个时候信息i j 以被访问 关联协商 关联协商是建立任何d i c o m 服务的第一步。在关联协商中，s c u 会向s c p 发送个表示上下文( p r e s e n t a t i o nc o n t e x t ) ，在表示上下文中，表示上 下位包含了两类信息，抽象语法( a b s t r a c ts y n t a ) ( ) ，以及传输语法 ( t r a n s f e rs y n t a x ) 。 抽象语法中，s c u 给出一个需要s c p 支持的s o p 类s u 或者m e t a s o p 类。 d i c o m 为出自不同拍片设备，格式和类型都不同的图片定义了不同的s o p 类以 及相应的u i d ( 唯一标识符) 。以下是些常见的s o p 的例子； c o m p u t e dr a d i o g r a p h yi m a g es t o r a g e ：表示需要存储的是幅c r 图象格式 的图象，它在d i c o m 中的u i d 为12 8 4 0 1 0 0 0 8 5 1 _ 4 1 1 1 。 c o m p u t e dt o m o g r a p h yi m a g es t o r a g e ：表示需要存储的是一副c t 图象格j 的图象，它在d i c o m 中的u i d 为1 2 8 4 0 ，1 0 0 0 8 5 1 4 1 1 2 。 m a g n e t i c r e s o n a n c e i m a g es t o r a g e ：表示需要存储的是一