医学成像与通信协议DICOM基础知识专家讲座

壹.DICOM是甚麼？DICOM

是DigitalImagingandCOmmunicationsinMedicine縮寫。由字面上來解釋，第一、DICOM發展背景完全是針對醫學應用領域來開發。第二、適用對象是數位化醫學影像。第三、整個DICOM規格关键主要在於「通訊」這個觀念上。綜合以上，我們能够簡單將DICOM定義為：『醫學影像儀器和系統軟體間共通通訊規格』換言之，DICOM其實是儀器和電腦用共同語言。医学成像与通信协议DICOM基础知识专家讲座第1页貳.DICOM應用範圍在那裡？醫學影像是輔助醫療診斷主要參考工具─只要有醫學影像地方，就適用DICOM。透過DICOM整合各科各種醫學影像儀器。在DICOM環境中，結合原有醫院資訊系統(HIS)，

那麼病歷報告呈現將不再是一成不變白底黑字，而是可隨醫師需求擷取病患各種影像，以為觀察及診斷之依據。結合發展蓬勃網際網路，將DICOM推廣到醫院對外應用。不論遠距會診、學術研究、教育訓練，都能發揮莫大效益。医学成像与通信协议DICOM基础知识专家讲座第2页參、為甚麼要用DICOM？以醫院管理角度來說，在整體醫療院所建構一DICOM化環境。再依各部門需求，建構不一样特色子系統，以適應各科醫師喜好。如此作法在醫院擴充或添置新儀器時，將有一簡單統一規格可循。真正做到隨插隨用理想，將節省許多人力物力成本支出。換個角度以科室為考量，視各科室需求而個別建立獨立資訊系統。在此種架構下，DICOM更是獨一無二選擇。否則在未來發展或各獨立系統相互連接時，將面臨嚴重不相容危機。在DICOM架構下，病患可縮短候診時間；醫師可輕易擷取醫療影像，以為學術研究或教學討論應用。二十一世紀將是DICOM世紀，在醫療範疇中，沒有DICOM就會失去競爭優勢。医学成像与通信协议DICOM基础知识专家讲座第3页肆、設計DICOM是誰？1982─TheAmericanCollegeofRadiology(ACR)and

TheNationalElectricalManufacturersAssociation(NEMA)

formajointcommittee.(calledACR/NEMA)1985─

PublicationofACR/NEMA1.01988─

PublicationofACR/NEMA2.01993─PublicationofDICOM3.01998─DICOM981999─DICOM99Today─ContinuousdevelopmentonDICOM医学成像与通信协议DICOM基础知识专家讲座第4页伍、DICOM工作原理為何？1.DICOM資料結構2.DICOM影像物件；IOD(InformationObjectDefinition)3.DICOMSOP(Service-ObjectPair)4.SCU/SCP(ServiceClassUser/Provider)5.DICOM

網路架構6.ConformanceDocument7.影像資料壓縮医学成像与通信协议DICOM基础知识专家讲座第5页1.DICOM資料結構在DICOM資料結構中，訂出四個層級來管理病患影像資料。分別為：

A.病患層(PatientLevel)B.檢查層(StudyLevel)C.系列層(SeriesLevel)D.影像層(ImageLevel)例：一個病患(PatientL.)到醫院就診，醫師根據症狀會指定不一样檢查(StudyL.)，檢查儀器會產生一系列(SeriesL.)數張影像(ImageL.)。我們有不一样需求可經不一样層級(Level)很輕易來調閱我們需要影像。医学成像与通信协议DICOM基础知识专家讲座第6页2.DICOM影像物件(IOD)

DICOM影像儲存方式，引入了「物件導向」觀念。

像素資料(PixelData)+影像屬性(attribute)

=影像物件(InformationObjectDefinition)傳統資訊系統在處理影像資料時，完全只專注於資料本身排列方式。而DICOM則不一样，它將每個影像包裹成一個物件IOD。每個IOD分兩大部分；像素資料(pixel

data)、影像屬性(attribute)。所謂像素資料和傳統方法普通，單純描述每個點值，組成一個影像。而影像屬性部分，則包含了上面提到資料結構中摘要資訊。如病患姓名、病歷號碼、檢查項目、日期、檢查儀器…等等。首先方便資料庫在搜尋資料過程，另首先能够將這些資訊轉換為影像一部份，在日後調閱影像時提供主要參考。医学成像与通信协议DICOM基础知识专家讲座第7页３.DICOMSOP(Service-ObjectPair)

IOD+serviceoperation=SOPclassDICOM開發之初，便將其應用範圍定位在網路溝通上。對這樣一個致力於通訊規格化協定而言，只單純定義資料儲存方式是無法滿足規格需求，必須再加上一些功效性規範才會完美，即軟體與軟體間在DICOM這個大環境下能被允許做那些動作。舉例來說，與影像相關動作，包含Verification、Storage、Query和Retrieve等，就必須與影像型態(CT、MR、US、SC…等)相結合，組成一個SOPclass(Service-ObjectPair)。這樣一個兼具軀殼及靈魂組合，才構成了DICOM最基本運作單元。医学成像与通信协议DICOM基础知识专家讲座第8页4.SCU/SCP(ServiceClassUser/Provider)SCU/SCProles：ClientiscalledSCU(ServiceClassUser)ServeriscalledSCP(ServiceClassProvider)在DICOM規格中，也採用了Client/Server這種概念。所謂SCP，是負責提供有關影像資訊各種服務，饰演是Server角色；而SCU則是使用這些服務一方，也就相當於Client地位。SCUSCP1stage:StoremyImageXonyoursystem2stage:StorageofImageX3stage:DonesuccessfullyImageX医学成像与通信协议DICOM基础知识专家讲座第9页通訊起始設定(Communication)兩個不一样電腦系統在正式開始溝通前，必須經過起始訊息接觸，以確定彼此語言相通。進一步在龐大DICOM規格中，挑出一條雙方都能接收溝通管道，以進行DICOM資訊交換。假設A系統想要嘗試以DICOM語言與B系統通訊，則它必須發出一個起始訊息，其中包含幾個部分：

1.A系統本身支援SOP型態有那些。2.上述SOP，A系統必須列舉怎样編碼(壓縮)這些資料(transfersyntax)3.對SCU/SCP相對關係而言，A系統能够饰演什麼樣角色。4.其它必要訊息。

B系統收到起始訊息後，快速整理出兩系統共通SOP和TransferSyntax，再將全部對應部分包裝成一個訊息回應給A系統，以後兩者只能根據相通部分來進行訊息交換。如此算是完成一個起始動作。医学成像与通信协议DICOM基础知识专家讲座第10页5.DICOM網路架構DICOMApplicationMessageExchange&UpperLayerProtocolTCP/IPPhysicalLayerETHERNET,ATM,etc.MedicalImagingApplicationApplicationEntityTitleListenPortIPAddressNetworkedEnvironment医学成像与通信协议DICOM基础知识专家讲座第11页6.ConformanceDocument在一個支援DICOM儀器或軟體系統完成後，DICOM規格中明確規範，產品提供者同時必須附上一份ConformanceDocument。其中必須列舉該系統所支援SOP和TransferSyntax、簡單工作流程和設計者自訂(非DICOM)部分。要挑選一個支援能力最強大，彈性最好DICOM系統軟體，就要從產品ConformanceDocument著手。詳閱文件中列舉之規格，確定系統軟體支援DICOM項目與現有儀器完全相容後，再經實際上線測試，方能確認DICOM整體適用性。医学成像与通信协议DICOM基础知识专家讲座第12页7.影像資料壓縮在DICOM規格中，当前是以JPEG格式為壓縮方法。選擇JPEG理由，首先是因其壓縮效率較高，另首先則是因其能够支援失真與非失真兩種壓縮型態。所謂非失真壓縮，表示影像資料在壓縮前後完全不會有差異。既享受壓縮諸多優點，又無損醫學判斷準確性。而失真壓縮有可能造成影像品質損失，檔案壓越小，影像品質越差。然而，失真壓縮能够得到更大壓縮百分比，將儲存空間作更有效利用。影像壓縮優點：*節省影像儲存空間*減少網路傳輸時間*延長影像系統壽命医学成像与通信协议DICOM基础知识专家讲座第13页陸、