医学通讯标准DICOM

医学通讯标准DICOM

1DICOM3.0

随着CT在70年月的消失,一大批数字成像设备相继应用于相床。由于生产这些设备的厂家许多,而图像标准、传输方式却各不一样,使得他们的产品不能很好的互连。为了统一各设备的接口标准,美国放射学会(AmericanCollageofRadiology,ACR)和美国电子厂商联合会(NationalElectricalManufacturersAssociation,NEMA)在1983年成立了一个委员会,开发出了一套医学图像的通讯标准,其目的是:(1)供应与生产厂商无关的数字图像及其相关信息的通讯;(2)促进PACS的进展,并扩展PACS与其他HIS的通讯;(3)供应一个广泛的、分布式的诊断信息查询库;委员会于1985年正式推出ACR-NE-MA1.0版本,并在其后几次修订。

但是,由于它缺乏有效的网络连接手段,加上其它一些缺乏,ACR—NEMA又于1983年推出了新的DICOM3.0(DigitalImagingandCommu-nicationsinMdicine3.0)版本,称作医学数字图像通讯标准。比之比前的版本,它有以下几个特点:(1)可应用于网络,较之于以前仅有点对点通讯方式,DICOM3.0支持OSI和TCP/IP;(2)阐述了设备对命令及数据的标准响应,DICOM3.0通过效劳类的概念阐述了命令及其相关数据的语意;(3)阐述了兼容水平,较之以前的最小兼容水平,DICOM3.0准确地描述了制造厂商如何系统地构造兼容水平,其中可有多顶选择;(4)供应了分隔式多文档构造,便于新特性的扩展;(5)不仅对图形、图像,而且对分析、报告等,都定义了信息对象;(6)确定了信息对象的唯一性,便于在网络中明确各对象的关系。

2DICOM3.0标准概述

医学数字图像通讯标准(DICOM3.0)由以下几局部组成。

第一局部:概述。简洁介绍了DICOM的概念、组成、内容及其评价。

其次局部:兼容性。它描述了对DICOM以下几局部内容的兼容要求,具体地说明白生产厂商该如何制订并描述自己的DICOM产品。包括选择什么样的信息对象(Informa-tionObjects)、效劳类(ServiceClasses)、以及传输协议、编码方法等。用户可以从制造商手中得到一份兼容性声明,从而可以选择具有一样兼容性的DICOM产品进展互连。用户也可以向厂商提交一份兼容性要求说明书,指定生产厂商按其要求生产DICOM产品,以获得所需的兼容性水平。

第三局部:信息对象定义。利用面对对象的设计方法,采纳“E-R模型”,用“信息对象定义”(InformationObjectDefinitions,IOD)把详细事物映射到DICOM的应用范围之内。例如现实详细的患者,在DICOM中就映射为“患者IOD”,其中包括很多属性(At-tributes),如姓名、年龄、身高、体重等。用这样的方法就能很简单地理解DICOM中各信息的含义。信息对象定义包括两类:一般型和复合型。一般型仅表征了其详细应用所固有的属性,例如“患者IOD”是一般型,它包含了前面所说的一些属性。复合型不仅包括详细应用的固有属性,还包括与之相关的属性。例如“CT图像IOD”是复合型,它包含有本身固有的属性(如CT图像)和非固有但相关的属性(如患者的姓名等)。

第四局部:效劳类定义。效劳类(ServiceClasses)是对现实中医学信息间的传递和通讯的抽象概括。它包括作用于信息对象的命令及其结果。在DICOM中,一个效劳类是由多个“效劳对象对类”(Service-ObjectPairClass,SOPClass)组成的,这是DICOM信息传递的根本功能单位。一个SOP类包括一个信息对象和一组“DICOM消息效劳元素”(DICOMMessageServiceElements,DIMSE),这将在其后进展具体的介绍。DICOM效劳类还供应客户/效劳的角色扮演:效劳类供应者(ServiceClassProvider,SCP),效劳类使用者(ServiceClassUser,SCU)。典型的效劳类有:查询/存储效劳类、求证效劳类、打印治理效劳类等。

第五局部:数据构造和编码。这一局部说明白当两端以DICOM标准通讯时,它们之间的数据流是以何种构造消失,并以何种方式编码的。一个信息对象定义为一个“数据集合”(DataSet),如患者IOD就可用一个数据集合来表示。而数据集合又可分为很多“数据元素”(DataElement),用来表征信息对象的属性,如患者的姓名、年龄、身高等属性就可用一个个数据元素来表示。

第六局部:数据字典。信息对象是由很多属性组合而成的。DICOM以数据元素表征信息对象的属性。数据字典给出了各数据元素准确的定义,包括一个唯一标识符(包括组号和元素号)、:一个名称、一个数据类型以及使用说明。

第七局部:消息(Message)交换。消息是两个符合DICOM标准的应用实体之间进展通讯的根本单元。这一局部定义了DICOM应用实体间消息交换的效劳和协议,包括联接的建立和终结协议、消息的编码和交换协议。

第八局部:消息交换的网络支持。这一局部阐述了在网络环境下,DICOM进展通讯所必需的上层协议。DICOM可支持IDO—OSI协议和TCP/IP协议。这里说明白它们对DICOM通讯联接及消息交换的封装规章。

第九局部:消息交换的点对点支持。这一局部说明白DICOM支持的点对点通讯协议,包括物理接口和数据协议。但点对点通讯接口与OSI或TCP/IP网络环境相连时,需要一个网络口单元(NetworkInter-faceU-nit,NIU)。其它一些DICOM扩展局部,描述了DI-COM的可移动存储介质、文件存储格式等内容。其中左半ACT-NEMA一再声明,DICOM是一个开放系统。它采纳分隔式多文档构造,便于单独对各局部进展扩大而不需要更新整个标准,这样就增加了它的强健性。随着对DI-COM讨论和应用的不断深入,会有新的内容不断地添加进来,使得DICOM能很好地满意网络时代对医学信息通讯的要求。

3DICOM3.0说明

下面将对DICOM主要的几个概念进展说明。

3.1“E-R”模型

DICOM用“实体-关系”(Entity-Rela-tionship,E-R)简称“E-R”模型,描述它的数据构造。实体(Entity)表示一个或一类个体有一样特性的应用对象,如患者IDO、SOP类等,用方框表示;关系(Relationship)表示实体间是如何相互联系的。DICOM以“患者”划分它浩大的医学信息对象体系。各种病历分析、病访报告以及图像资料依其所属“患者”的不同而分门别类。同时,DICOM还以“患者→分析→系列→图像”这样的分层次数据构造来映射现实详细中的医学信息对象。“患者”处于最上层,以下依次为“分析”、“系列”和“图像”。作为最上层的源实体,一名“患者”包含有一个或多个目标实体“分析”;一个“分析”作为新一层次的源实体,又包含一个或多个新的目标实体“系列”(可按时间、空间等关系划分);一个“系列”包含一帧或多帧“图像”。

3.2效劳对象对类(ServiceObjectPairClass,SOPClass)

SOP类是DICOM信息传递活动的根本功能单位。

3.3网络连接

DICOM3.0较之以前的版本,最大的改良之处是它具有了网络接入的功能,可以通过Internet或其它网络,把世界各地的具有DICOM功能的设备和节点连接来。DICOM的网络实现。在应用实体与TCP/IP层之间,DICOM定义了它的上层协议。其中包括了7个PDU,分别是:

(1)A-ASSOCIATE-RQPDU

(2)A-ASSOCIATE-ACPDU

(3)A-ASSOCIATE-RJPDU

(4)P-DATA-TFPDU

(5)A-RELEASE-RQPDU

(6)A-RELEASE-RPPDU

(7)A-ABORTPDU

当一端向网络的另一端恳求基于DI-COM的联结时,发出A-ASSOCIATE-RQ,即联结恳求。A-ASSOCLATE-RQPDU包括三局部:(a)“ApplicationContextItem”,一个标识DICOM应用的头。(b)若干条“PresentationContextItem”,每一条包括一个“AbstractSyntax”:表征双方马上协议通讯的SOP类;一个“TransferSyntax”:表征命令及数据传输过程中的传送规章。(c)“UserDataItems”,用来传递如最大通讯帧、异步操作窗、SCP/SCU角色选择等用户信息。网络的另一端接到联结恳求后,发出响应,即A-ASSOCIATE-AC。它也包括A-AS-SOCIATE-RQ的三局部。“ApplicationCon-textItem”不变,原样发回:“PresentationContextItem”中,对支持的SOP类,予以确认,对不支持的SOP类,予对拒绝;“UserDataItems”也依据自己的状况予以确认或拒绝。联结完毕之后,传输的P-DATA-TFPDU就是前面所说的消息(message),包括命令集合和数据集合两局部。A-RELEASE-RQ和A-RELEASE-RP两条PDU作为联结的释放,标志通讯的终结。而在通讯的过程中。以A-ABORT中途中断联结。

4结语

自1993年DICOM3.0标准正式以来,世界各国的讨论机构和生产厂商均投入了很大的热忱和精力加以讨论和开发。其中尤以RSNA、华盛顿大学医学院、宾州大学医学院、欧洲的CEN(ComiteEuropeenNor-malisation)和日本的JIRA等讨论机构,执DICOM讨论的牛耳。DICOM已由最初的兼容性和性能测试转入了成熟的产品开发时期。各生产厂商的数字医学成像设备纷纷拥有了DICOM通讯接口并配有软硬件支持,能在原有的PACS和Ethernet的根底上,实现设备间以及设备与HIS/RIS间的基于DICOM标准的互联。而对DICOM的讨论,也主要集中在如何应用更快更好的通讯技术(如ATM),以便不断在深度和广度上扩展DICOM的应用潜力。

宾州大学医学院放射系的MIG(MedicalInformatiicsGroup)开发出了界面的DICOM,使用户能够通过扫瞄器获得DI-COM信息。其后,又进一步扩展了基于Web的DICOM标准的PACS系统,而对于ATM技术在DICOM中应用的讨论,也在不断地深入。同时,各生产厂商在开发DICOM产品的过程中,消失了很多新的问题,对它们的讨论也在