（生物医学工程专业论文）pacs中基于dicom打印管理的研究与实现.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 a b s t r a c t w i t ht h e d e v e l o p m e n to fr a d i o l o g yd i g i t i z i n gt e c h n o l o g y , p a r t i c u l a r l y t h e r a p i d r e n e w a la n d r e p l a c e m e n to f r a d i o l o g ya p p a r a t u si nh o s p i t a l si nr e c e n ty e a r s ，m a n yr a d i o l o g y a p p a r a t u s w i t h d i g i t a l i n t e r f a c e d i c o m 3 0 ( d i g i t a li m a g i n g a n dc o m m u n i c a t i o ni n m e d i c i n e ) h a v ee n t e r e dh o s p i t a l s ，w h i c hc r e a t e sa no p p o r t u n i t yf o r t h er a p i dd e v e l o p m e n t o f p a c s ( p i c t u r ea r c h i v i n ga n dc o m m u n i c a t i o ns y s t e m s ) a so n eo f t h ei m p o r t a n ta p p l i c a t i o n o fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi nh o s p i t a l s ，m a n yl a r g ea n dm e d i u m - s i z e d h o s p i t a l si nc h i n a a r e n o w b u i l d i n gp a c ss y s t e m so rr e a d yt od os o n o r m a l l yt h ep a c ss y s t e mi n c l u d e st h e f o l l o w i n gc o m p o n e n t s ：p i c t u r ea c q u i s i t i o n , p i c t u r eb r o w s e ，d i a g n o s i sr e p o r t sc o m p i l a t i o n ， p i c t u r es t o r a g e ，p i c t u r ep r o c e s s i n ga n df i l mp r i n tm a n a g e m e n te t c a m o n gt h ea b o v e c o m p o n e n t s ，f i l mp r i n tm a n a g e m e n ts y s t e mi sa u x i l i a r ya n dt h u so r e nn e g l e c t e db ym a n y p a c ss u p p l i e r s ，w h i c hl e a d st ol i m i t e da p p l i c a b i l i t yo ft h ew h o l ep a c s s y s t e ma n de v e n h a s n e g a t i v ei m p a c tu p o n t h eo v e r a l lp a c sc o n t r i b u t i o na n d a p p l i c a t i o ne f f e c ti nh o s p i t a l s i nt h i s p a p e r , d i c o mc o m m u n i c a t i o na n dp r i n tm a n a g e m e n ts e r v i c ec l a s s e sa r e a n a l y z e d ac o m p l e t er e s o l u t i o nf o rd i c o mn e t w o r k p r i n tm a n a g e m e n t i sp u tf o r w a r dw i t h a c t u a lr e q u i r e m e n t so ff i l mp r i n ta n dt h ec u r r e n th a r d w a r ea n ds o f t w a r ec o n d i t i o n si nt h e c e n t e rh o s p i t a lo f s h e n g l io i l f i e l db e i n gc o n s i d e r e d t h ef u n c t i o n so f s e v e r a ls o p c l a s s e s ， i n c l u d i n gt h eb a s i cf i l ms e s s i o nc l a s s ，b a s i cf i l mb o xc l a s s , i m a g eb o xc l a s s ，p r i n t e rc l a s s a n d p r i n tj o bc l a s se t c ，a r ci m p l e m e n t e db yv c w ec o n v e n i e n t l yr e a l i z e dt h ec o m p i l a t i o n o ff i l mi m a g e s ，t h es e l e c t i o no fn u m b e ro f c o p i e so f t h ef i l m st ob ep r i n t e d ，t h em e d i u m t y p ea n df i l mi m a g ec e l l sa r r a n g e m e n t f u r t h e r , t h et c p i p t e c h n o l o g y i su s e dt oa c c e s st h e k o d a kl a s e rp r i n t e r sw i t hd i c o m p r i n ti n t e r f a c e st ot h el o c a ln e t w o r ks ot h a tm o r et h a n o n er a d i o l o g ya p p a r a t u ss u c ha sc t , m r , d re t c c a ns h a r co n ep r i n t e r , w h i c hs a v e d a p p a r a t u sp u r c h a s ec o s ta n di n c r e a s e dt h ea c t u a lw o r k i n gh o u r so fp r i n t e r s t h eo v e r a l l s y s t e m i s c o m p a t i b l e w i t ht h e p r i n t i n g o fd i c o m ，b m pa n dj p of o r m a t s t h e e s t a b l i s h m e n to fd l l ( d y n a m i cl i n kl i b r a r i e s ) a n do p e n c o n n e c t i v i t yi n t e r f a c ew i t ho t h e r p a c s s y s t e m sf a c i l i t a t ef u r t h e rd e v e l o p m e n ti nf u t u r e n 浙江大学硕士学位论文摘监 f i n a l l y , w es t u d i e d t h eq u a l i t ya n d m a n a g e m e n t o fd i c o m p r i n t i n gp i c t u r e st or e a l i z e n e c e s s a r ya s s u r a n c eo f t h eq u a l i t yc o n t r o lo f f i l m s ，w i t hc o n s i d e r a t i o no f t h e r e p r e s e n t a t i o n o fd i c o m d i g i t a lp r i n t i n gp i c t u r e s ，t h et e s t i n go fp r i m i n gp i c t u r e sa n dr e q u i r e m e n t si nt h e s p e c i f i c a t i o no f f i l mp r o c e s s o r s k e y w o r d ：d i c o mp a c si n f o r m a t i o n s y s t e m s p r i n tm a n a g e m e n t i i i 浙江大学硕士学位论文 第一章引言 第一章引言 1 1p a c s 简介 p a c s ( p i c t u r ea r c h i v i n ga n dc o m m u n i c a t i o ns y s t e m s ) 即图像存储与通信系统，是 建立在医学成像、图像处理、工作站和网络设计、数据库、软件工程和通讯工程基础上的 技术含量高、实践性强的高新技术产品，是医院全面解决c t 、m r 、d s a 、c r 、d r 等医疗 设备图像的获取、显示、存储、传送和管理的的信息系统。 1 1 1p a c s 的发展历史 p a c s 起源于二十世纪5 0 年代的远程医学( t e l e m e d i c i n e ) ，是未来实现远程医学的 基础。第一个p a c s 诞生于二十世纪8 0 代初，是由美国军方赞助的一个远程放射学研究计 划。由于p a c s 对数据存储容量、网络技术和通讯速度等方面有很高要求，当时的计算机 和网络技术还不能很好地解决这些问题，而且各种不同厂家的影像系统由于缺乏统一标准 而在设备互联、影像传输等方面存在技术障碍，所以最初几年，过高的价格和有限的性能 限制了p a c s 技术的发展和推广应用。 随着计算机设备在医学成像领域的大规模应用，迫切地需要有一种在不同厂家制造的 设备之间传输图像和其他信息的标准。为此在1 9 8 3 年，美国放射学会( a m e r i c a nc o l l e g e o fr a d i o l o g y ，a c r ) 和全国电器制造商协会( n a t i o n a l e l e c t r i c a lm a n u f a c t u r e r s a s s o c i a t i o n ，n e 姒) 成立了一个联合委员会开发相关标准。1 9 8 5 年，a c r _ n e 姒标准版本 1 0 发布，1 9 8 8 年a c r n e m a 发布标准版本2 0 ，到1 9 9 3 年a c r - n e m a 标准已经演变成为 d i c o m3 0 ( d i g i t a l i m a g i n ga n dc o m m u n i c a t i o n si nm e d i c i n e ) ，随后几年对该标准又 进行了整补，现在已经成为医学影像设备的标准通信协议。d i c o m3 0 标准的建立为不同 制造商生产的影像设备互联奠定了基础，同时也大大促进了p a c s 的发展。 目前，p a c s 在国际上已经是一个比较成熟的产品，像g e 、西门子等p a c s 已在国外许 多医院使用。国内由于发展起步较晚，只有较少的几家大型医院实旌了p a c s ，许多医院 正在实施或即将引进，而且国内的影像界每年都召开多次会议，探讨基于我国国情的p a c s 发展道路。 1 1 2p a c s 的组成 f a c s 有小型、中型、大型之分，但p a c s 系统一般应由以下4 部分组成： 浙江丈学硕士学位论文 第一章引言 ( 1 ) 、影像采集系统：包括获取各种影像设备的信息，例如x 线、c t 、m r 、超声、p e t 、 e c t 、d s a 、c r 、d r 、数字胃肠及内窥镜等。其中有些设备带有d i c o m 接口，有些( 带模拟 视频、f t p 、s c s i 接口) 则需要通过d i c o m 网关转换成d i c o m 格式。 ( 2 ) 、影像存储系统：包括服务器( 可采用集群或容错结构) 、磁盘阵列、磁带库、 光盘库等分级存储设备，配以带有图形数据传输、数据库管理和影像处理等功能的d i c o m 服务器软件。 ( 3 ) 、影像显示处理系统：包括支持医疗诊断影像处理应用的各种工作站，如图像处理 工作站、胶片打印工作站等，临床医生和放射学研究人员可通过这些工作站直接调用各种 医学影像，用于观察、诊断和会诊。 ( 4 ) 、网络通讯系统：由于医学影像数据量大，医疗诊断对数据的访问多为突发性的， 所以一般应采用1 0 0 m 以上快速交换式以太网，高速宽带网络，或者采用存储区域网络 ( s a n ) 。 1 1 3p a c s 的功能特性 一个完整的p a c s 系统应具备下列基本功能特性： ( 1 ) 将医院中已有的医学图像设备产生的图像通过直接或间接的方式转换为系统能够 存储和处理的数字化形式。随着d i c o m 标准的逐步应用，未来的医学影像设备将统一使 用d i c o m 标准接口，图像获取会更加方便。 ( 2 ) 存储和管理检查所产生的图像数据，这是p a c s 系统最重要的功能。由于p a c s 系统中存储的图像数据量特别巨大，医院每天生成的图像总量可以从几百m b 到几十个 o b ，需要有能够管理超大规模数据库的数据库管理系统，当前尚无很成熟的产品。受存 储器容量的限制，p a c s 系统的数据通常要分级存储，常用数据存放在在线设备、过期数 据存放在离线设备中，为减少存储容量，还要对数据进行压缩。 ( 3 ) 图像显示和处理，这是医生接触和使用最多的功能在显示工作站上的软件应能 满足医生最常用的功能，包括查询数据库中的图像记录，显示图像并且对图像进行一些简 单的处理，如窗宽窗位调节、距离的测量、图像的漫游、缩放、旋转、电影播放等，有些 工作站还有生成和操纵三维图像的能力。 ( 4 ) 胶片打印功能，p a c s 的建立虽然最终可以实现无胶片化，但在目前网络信息技 术还不十分发达普及，医生习惯于用胶片来诊断，同时病人也要求胶片作为病例的保存资 料的情况下，胶片打印也是p a c s 系统不可缺少的一项功能。 2 浙江大学硕士学位论文 第一章引言 f 5 1 与r i s 的接口，p a c s 系统在医院中不是孤立存在的，需与r i s 系统相连接，满 足医生用于按各种关键字查询、统计、资料汇总等功能，医生在工作站上写出诊断报告、 注释等文本信息。 1 2 胶片打印发展过程 自从1 8 9 5 年德国物理学家伦琴发现x 线以来，人类在医学研究领域进入了崭新的时 期，通过透视和照相对疾病进行诊断，从而开创了x 线照相术。x 线照相术是以增感屏 胶片体系作为信息的接受介质，而形成的x 线影像。x 线影像的形成主要由5 个阶段组成： l 、x 线被照体进行照射，从而取得载有被照体信息成分的x 线信息影像。 2 、不均匀的x 线强度分布，通过接受介质，转换为二维的荧光强度分布。 3 、荧光强度的分布传递给胶片，形成银的潜影分布，再经显影加工成光学密度 影像。 4 、借助观察器，将光学密度分布转换为光的空间分布。 5 、通过视网膜明暗相间的图案，形成意识上的影像，进而加以识辨、判断，完 成诊断的全过程。 x 线影像是x 诊断的重要依据，医生通过对照片影像细节的微小变化并用肉眼识辨来 进行诊断。x 线增感屏胶片体系的照相一直沿用到今天。随着计算机信息技术的发展， 7 0 年代末到8 0 年代初，出现了数字化的影像设备如c t 、m r 、d s a 等。这些设备的数字 化影像，不同于常规x 线摄影，影像信息的存储与显示是由胶片一体化完成，它不但可以 存入磁带、磁盘、光盘等介质，以作长期保留，可在监视器屏幕上显示，也可拷贝成影片。 当今，在数字图像网络尚未达到广泛普及的情况下，影片仍是我们现阶段进行医疗、诊断、 会诊和交流的主要手段。而且胶片对细微结构的显示优于荧屏，所以胶片影像目前仍被广 泛应用。 将一幅幅的图像数据通过各种成像方式“复制”成影片称为拷贝( c o p y ) ，亦可称作 胶片打印。8 0 年代初虽然有了数字化的影像设备，磁带、磁盘、光盘的存储已经数字化， 但胶片打印设备的发展滞后于影像设备，还需通过数字转换成模拟信号后，由与模拟信号 接口的多幅照相机相连才能完成胶片打印。到了8 0 年代中期，由于激光技术的发展和进 一步应用于医学领域，国际上许多著名的公司如k o d a k 、a g f a 、3 m 、富士等都相继开 发出具有自己独特的兼容数字和模拟接口的激光相机。同时随着9 0 年代初d i c o m 标准 的建立和被各个公司采用，9 0 年代中期出现了具有标准d i c o m 接口的数字激光相机，这 浙江大学硕士学位论文第一章引言 为各公司激光相机的联网和多台影像设备共用一台相机奠定了基础。到了9 0 年代末又推 出了具有标准d i c o m 接口的数字干式热敏和激光打印机，打印的胶片无需用显影药、定 影药和水进行冲洗，激光打印机直接出胶片，而在这之前的激光相机都是湿式激光相机， 其打印的胶片需要用显影药、定影药和水进行冲洗。因此通过近三十年的发展，目前普遍 使用的胶片打印技术有： 1 、多幅照相机技术 多幅照相机又称阴极射线管( c a t h o d er a d i a t i o nc a m e r a ，简称c r t ) ，它是靠电子束 的阴极射线管把视频信号转变为图像信号，显示在视频显示器的屏幕上，再通过光镜折射 和透镜系统把视频显示器屏幕上的图像聚焦后投影在胶片上，使其感光。其主要特点是 c t 、m r 、d s a 等均为数字图像，但向c r t 型多幅照相机进行图像信号输送时，必须是 以视频信号形式传送，所打印的图像属于模拟影像，接口为视频信号接口( 标准制式p a l ， n t s c 等) 。代表相机有西门子的m 9 等。 2 、数字非d i c o m 湿式激光照相机技术 数字非d i c o m 湿式激光照相机是激光发生器发出的激光束，经受由数字图像信号( 图 像的象素单元的灰度值) 控制的调制器调制和发散透镜发散后投影到多棱光镜，激光束经 多棱光镜镜面折射，再经聚焦以点状光源直接照射到胶片上。曝光后的胶片再经显影、定 影处理，即获得一张激光胶片。其基本结构由信号处理系统、激光打印系统、胶片传送系 统和控制系统等系统组成，激光发生器由氮氖( h e - n e ) 和红外二极管( 又称半导体) 激 光器两种。接口有模拟和数字接口( 各公司自己开发的数字接口和r s 2 3 2 ，r s 4 2 2 接口) 。 由于激光相机比c r t 型多幅照相机具有更多的优越性，因而被c t 、m r 、d r 、c r 等数 字成像设备广泛的应用。代表相机有k o d a k l1 2 0 、3 m 9 6 9 、a o f a 3 3 0 0 等。 3 、数字d i c o m 湿式激光照相机技术 数字d i c o m 湿式激光照相机其主要原理、结构、发生器类型等与数字非d i c o m 湿 式激光照相机相同，其最大的区别是接口为数字d i c o m 接口( r s 2 3 2 ，r s 4 2 2 、r j 4 5 接 口) ，d i c o m 接口的数字相机为各影像设备共用一台激光相机和联网提供了方便。代表相 机有k o d a k l 6 0 、a ( f a 3 3 0 0 、a g f a 5 2 0 0 等。 4 、数字d i c o m 干式热敏和激光照相机技术 数字d i c o m 干式激光和热敏照相机，是不需要显影、定影和水的处理，就可直接打 印出可供诊断的胶片。由于该相机出现的比较晚，因此基本都以d i c o m 接口标准开发。 4 浙江大学硕士学位论文 第一章引言 干式打印因各厂家采取的技术路线不一样，机器在结构和工作原理有很大的差别，目前主 要有两种干式热敏打印和干式激光打印。干式热敏打印是利用热力头打印技术成像， 热力头能把电力转变成热力，在热敏胶片上进行打印。千式激光打印是利用激光对千式激 光胶片进行打印后，用热力来显像。由于干式打印比湿式打印具有较多优点，因此成为胶 片打印发展的方向之一。代表相机有k o d a k 8 1 0 0 、a g f a 3 0 0 0 等。 胶片打印从普通x 线摄影到模拟多幅照相机打印，从数字激光到标准d i c o m 激光湿 式和干式打印，走过了一个较长的过程。由于近年来c r 、d r 等数字化设备的迅猛发展， 普通x 线摄影逐步被c r 、d r 取代，胶片打印未来必将成为d i c o m 网络激光打印。 1 3 胶片打印研究的目的和意义 d i c o m 标准的建立，使得各类医学影像仪器制造厂商相互之间能够无障碍地把他们的 产品集成在同一个应用环境中，这促进了p a c s 的发展，也使得基于d i c o m 标准的网络胶 片打印成为可能。 由于各影像仪器制造厂商生产的影像设备都有自己与激光相机相连的接口和打印控 制软件，因此早期p a c s 的供应商很少涉及d i c o m 3 0 打印管理。在a c r - - n e m a 于1 9 9 3 年推出了新的d i c o m3 0 版本之前，1 9 8 5 年推出a c r 川i d a1 0 版本和在1 9 8 8 年推 出其修订版a c r - - n e m a2 0 ，由于缺乏有效的网络连接手段，只支持d i c o m 的点对点 通讯方式，因此当时的d i c o m 打印( p s 3 1 3 ) 也只能支持r s 2 3 2 、r s 4 2 2 等接口的点对 点打印。9 0 年代初之前国际大公司( 如g e 、s i e m e n s 等) 影像设备的打印管理都以此 为主，而当时激光打印机的供应商也只能提供点对点通讯的打印方式，而要使多台影像设 备联网共用一台激光相机只有增加接口设备，如a g f am g3 0 0 0 相机控制器( 相当予 d i c o m 网关) 和接口板自从推出d i c o m 3 0 以后，较之于以前仅有的点对点通讯方式， 增加了支持o s i 和t c p i p ，并且可应用于网络，因此d i c o m 打印管理也可直接支持网络。 现在d i c o m 中的打印管理( p r i n t m a n a g e m e n t ) 的通讯主要包括两种方式： 1 、点对点打印管理( p r i n tm a n a g e m e n tf o rp o h a tt op o i n t ) 2 、网络打印管理( p r i n tm 锄罐e m e n tf o rn e t w o r k ) 由于网络打印管理在不增加任何接口设备的情况下一台相机能接多台影像设备，况且 在九十年代末k o d a k 、a g f a 等激光相机生产公司也推出了d i c o m 接口的相机，因此 d i c o m 网络打印管理越来越受到p a c s 开发商的重视。目前d i c o m 中有关点对点通讯 的研究已经衰落，点对点打印也将逐渐淘汰，d i c o m 打印管理的网络打印是未来发展的 浙江大学硕士学位论文第一章引言 必然趋势。 d i c o m 打印管理是p a c s 的重要功能之一，现在国外p a c s 的供应商如g e 、a g f a 等已能提供较完整的d i c o m 网络打印管理解决方案，而国内开发p a c s 的公司能提供的 不是很多，若有也只是实现d i c o m 网络打印管理中基本灰度打印管理元( b a s i cg - r a y s c a l e p r i n t m a n a g e m e n tm e t a ) 的几个服务对象对( s o p ) 类功能，却较少实现其它可选 ( o p t i o n a l ) s o p 类。 胜利油田中心医院现有7 台k o d a k 激光相机，其中3 台1 1 2 0 具有r s 4 2 2 数字接 口，3 台干式8 1 0 0 和1 台k e l l l 6 0 具有d i c o m 数字接口。为了充分利用资源优势，开 发一套基于d i c o m 网络打印管理系统，可以在不增加任何接口设备和网关等硬件的情况 下，将4 台具有d i c o m 数字接口的相机联入局域网，使c t 、m r 、d r 、c r 、d s a 、数 字胃肠等1 1 台数字影像设备共享这4 台激光相机，在p a c s 中的d i c o m 网络打印管理系 统控制下直接打印胶片，实现胶片的网络化打印，以节省用于购置新打印设备的费用，提 高设备利用率，减少设备维护工作量，获得更大的经济效益。 6 浙江大学硕士学位论文 第二章d i c o m 相关内容概述 2 1d i c o m 简介 第二章d i c o m 相关内容概述 2 1 1 什么是d i c o m d i g i t a l i m a g i n ga n d c o m m u n i c a t i o n i n m e d i c i n e ( d i c o m ) ，中文称为医学数字图象通讯 标准。这是由美匡放射学会( a c r ) 和美国电子厂商合会( n e m a ) 发布的一套详细定义 的医学数字图像及其相关信息的编码和通讯标准。这套标准提供了一个公用接口，使得各 类医学影像仪器制造厂商相互之间能够无障碍地把他们的产品集成在同一个应用环境中， 从而避免了因设备生产厂商不同、各类医疗影象设备不能有机结合起来发挥它们最大效用 而只能重复购买的行为。有关d i c o m 的简要发展过程请参看前一章p a c s 简介一节。 2 1 2d i c o m 的应用范围 d i c o m 标准属于医学信息科学的范畴。在这个领域中，它主要阐明了医疗影像设备 间的数字信息交换，促进了这些设备的互操作性。d i c o m 的研究范围在整个医学信息领 域所处的位置如图2 1 所示，图中粗线圈所示范围为d i c o m 应用涉及的范围。 图2 - 1 d i c o m 在医学信息的应用范围 7 浙江大学硕士学位论文 第二章d i c o m 相关内容概述 2 1 3d i c o m 的内容 d i c o m 标准经历了一个从无到有、从简单到复杂的发展过程。目前d i c o m3 0 仍在 不断补充完善中，最新版本为2 0 0 1 年新增的版本。该版本主要由以下1 6 部分组成： 第一部分：概述( i n t r o d u c t i o n a n do v e r v i e w ) 。简单介绍了d i c o m 的概念、组成、 内容及其评价。 第二部分；兼容性( c o n f o r m a n c e ) 。它描述了对d i c o m 以下几部分内容的兼容要求， 详细地说明了生产厂商该如何制订并描述自己的d i c o m 产品。包括选择什么样的信息对 象( i n f o r m a t i o no b j e c t s ) 、服务类( s e r v i c ec l a s s e s ) 、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，从而可以选择具有相同兼容性的d i c o m 产品进 行互连。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 d i c o m 产品，以获得所需的兼容性水平。 第三部分：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 s ) 。利用面向对象的设计方法， 采用“e r ”模型，用“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 s ，i o d ) 把具体事 物映射到d i c o m 的应用范围之内。例如：现实具体的患者，在d i c o m 中就映射为“患 者i o d ”，其中包括许多属性( a t t r i b u t e s ) ，如姓名、年龄、身高、体重等。用这样的方法 就能很容易地理解d i c o m 中各信息的含义。信息对象定义包括两类：普通型和复合型。 普通型仅表征应用实具体所固有的属性。例如：“患者i o d ”是普通型，它包含了前面所 说的一些属性。复合型不仅包括应用实体的固有属性，还包括与之相关的应用实体的属性。 例如：“c t 图象i o d ”是复合型，它包含有本身固有的属性( 如c t 图象) 和非固有但相 关的属性( 如患者的姓名等) 。 第四部分：服务类定义( s e r v i c ec l a s ss p e c i f i c a t i o n s ) 。服务类( s e r v i c ec l a s s e s ) 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d i c o m 中，一个服务类是由多个“服务对象对类”( s e r v i c e ，objeetpairclass s o p c i a s s ) 组成的，这是d i c o m 信息传递的基本功能单位。一个s o p 类包括一个信息对象和一组 “d i c o m 消息服务元素”( d i c o m m e s s a g es e r v i c ee l e m e n t s ，d i m s e ) 。典型的服务类 有：查询存储服务类、求证服务类、打印管理服务类等。 第五部分：数据结构和语义( d a t as t r u c t u r e & s e m a n t i c s ) 。这一部分说明了当两应用实 体以d i c o m 标准通讯时，它们之间的数据流是以何种结构出现，并以何种方式编码的。 一个信息对象定义为一个“数据集合”( d a t as e t ) ，如患者i o d 就可用一个数据集合来表 浙江大学硕士学位论文 第二章d i c o m 相关内容概述 示。而数据集合又可分为许多“数据元素”( d a t ae l e m e n t ) ，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。 第六部分：数据字典( d a t ad i c t i o n a r y ) 。信息对象是由许多属性组合而成的。d i c o m 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精确的定义。 第七部分：消息交换( m e s s a g ee x c h a n g e ) 。定义d i c o m 应用实体间消息交换的服务 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。 第八部分：消息交换的网络支持( 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 rm e s s a g e e x c h a n g e ) 。介绍在网络环境下，d i c o m 进行通讯所需的协议。d i c o m 可支持i s oo s i 协议和t c p i p 协议。 第九部分：消息交换的点对点支持( 在当今实际的应用中，这部分已经废弃) 。 第十部分：介质交换的介质存储要求及文件格式规范( m e d i as t o r a g ea n df i l ef o r m a t f o rm e d i ai n t e r c h a n g e ) 。定义医学影像信息在移动存储介质上的存储模型，主要是为了在 不同的物理介质上实现信息存储而提供一个统一的框架。d i c o m 文件中的p 1 0 头( p a r t t e nh e a d e r ) 字段定义的就是该部分相关的一些内容。 第十一部分：介质存储应用程序规格( m e d i a s t o r a g ea p p l i c a t i o np r o f i l e s ) 。根据第十 部分，定义了一些d i c o m 实际医学应用中涉及的存储相关内容的一些对象定义等标准子 集。 第十二部分：介质交换的介质格式及物理介质要求( m e d i af o r m a t sa n dp h y s i c a lm e d i a f o r m e d i a i n t e r c h a n g e ) 。该部分定义了实际医学应用环境中，d i c o m 和标准计算机体系中 的文件格式等的对应关系。包括磁盘、c d 、d v d 等存储格式。 第十三部分：打印管理及点对点通讯支持( p r i mm a n a g e m e n tp o i n tt op o i n t c o m m u n i c a t i o ns u p p o r t ) 。介绍了建立在i s o 开放体系上的d i o o m 打印管理应用实体的 实现。 第十四部分：灰度图像显示功能函数标准( g r a y s c a l es t a n d a r dd i s p l a yf u n c t i o n ) 。 定义了标准灰度显示函数，介绍了对显示相关性能的测试方法、标准和参数，如特性曲线、 p 值( p r e s e n t a t i o nv a l u e ，表达值) 、u j t ( l o o k u p t a b l e ，查询表) 等。 第十五部分：安全性( s e c u r i t yp r o f i l e s ) 。定义了在实现d i c o m 标准时应该考虑 到的安全特性。在对实体的定义上，标准提出了安全相关方面的描述。在网络层上，该部 分应用到现有网络的一些安全性定义，如s s l ( s e c u r es o c k e t sl a y e r ) t l s ( t r a n s p o r t 9 浙江大学硕士学位论文 第二章d i c o m 相关内容概述 l a y e rs e c u r i t y ) 等。在安全性评审机制上，需要利用当地权威部门或可信的第三方机构。 第十六部分：内容映射资源( c o n t e n tm a p p i n gr e s o u r c e ) 。定义了一些d i c o m 定义 与其他标准的联系，主要是其他标准的相关内容在d i c o m 中相应方面的定义的映射关系。 d i c o m 标准的1 6 部分中，每一部分都是一个独立的章节，对d i c o m 标准的每一部分 做统一规范。各个部分都有以下规范的框架结构： 1 、应用范围及领域：包括一些概要性的介绍。 2 、相关标准：如i s o 系列国际标准等。 3 、一些名词的定义：和该部分相关的一些基本名词定义。 4 、缩写名词定义：和该部分相关的一些缩写名词的定义。 5 、惯例：和该部分相关的一些约定俗成的符号、称呼等。 6 、总揽：该部分总的介绍 7 、标准中各部分关系 8 、附录：在不同部分，附录数目不等，往往附录占有该部分的多数篇幅，涉及 到具体各部分的实现及细节描述。附录的这种结构安排方式也使得标准的扩 展比较容易实现。 a c r n e m a 一再申明，d i c o m 是一个开放系统。它采用分隔式多文档结构，便于单独对 各部分进行扩充而不需更新整个标准，这样就增强了它的健壮性。随着对d i c o m 研究和应 用的不断深入，有新的内容不断地添加进来，使得d i c o m 能很好地满足网络时代对医学 信息通讯的要求。 2 2 d i c o m 的几个重要概念和定义 2 2 1d i c o m “e r ”信息模型 d i c o m 标准采用了面向对象的方法和“实体关系”( e n t i t y _ r e l a t i o n s h i p ，e - r ) ， 简称“e - r ”信息模型，来描述实体之间的关系，便于两个实体之间进行数据交换。实体 ( e n t i t y ) 表示一个或一类具有相同特性的应用对象，如患者i o d 、s o p 类等，图中用方 盒表示；关系( r e l a t i o n s h i p ) 表示实体间是如何相互联系的，用菱型表示。如图2 - 2 所 示，箭头代表关系的方向，左边为源实体，右边是目标实体。a 和b 分别表示源实体和目 标实体的个数。 1 0 浙江大学硕士学位论文 第二章d i c o m 相关内容概述 图2 - 2er 模型 在图2 - 3 的模型中，d i c o m 以“患者”划分它庞大的医学信息对象体系。各种病历分析、 病访报告以及图象资料依其所属“患者”的不同而分门别类。同时，d i c o m 还以“患者 分析 系列图像”这样的分层次数据结构来映射现实具体中的医学信息对象。“患 者”处于最上层，以下依次为“分析”、“系列”和“图象”。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“图象”。如图2 4 所示的服务类“e _ r ”模型所示，服务类定义可以划分为多 个s o p 类，而每个s o p 类又可分为一个服务组( s e r v i c eg r o u p ) 和一个信息对象定义 ( i o d ) 。一个服务组是一组d i m s e 命令和通知；一个信息对象包含有多个属性 ( a t t r i b u t e s ) ，服务组作用的对象是1 0 d 。 d i c o m 以这样一种方式，把现实中的具体医学对象清楚地映射到自己的数据结构上 来，便于各生产厂商和用户按图索骥，从浩大的医学信息中找到自己所需的数据及图象资 料，并以此结构构建自己的应用模型。 浙江大学硕士学位论文 第二章d i c o m 相关内容概述 患者 l 1 t 包含 l n 1 分析 ， 入 包含 in 0 序列 j t ：三 i n j 图象 图2 - 3 d i c o m “e _ r 信息模型图2 - 4d i c o m 服务 2 2 2 信息对象定义( i o d ) 在d i c o m 定义的面向对象概念中，信息对象定义( i o d ) 就是类的定义，而服务类主 要是对象的事件、方法。每个信息对象定义包括了两个部分：目的描述和包含的属性。这 些主要是在d i c o m 的第三部分中定义( 见图2 - 5 ) 。由于它是类( c l a s s ) 的定义而非实例 ( i n s t a n c e ) 定义，所以没有具体对属性值进行说明。 浙江大学硕士学位论文 第二章d i c o m 相关内容概述 图2 5d i c o mi o d 定义图 信息对象定义由信息实体( i n f o 删o ne n t i t y ，i e ) 组成，每个信息实体对应现实实 体( 如p a t i e n t 、i m a g e 等) 。信息对象定义可以分为普通( n o r m a l ) 和复合( c o m p o s i t e ) 两种。普通信息对象定义仅包含一个信息实体，其中的属性均为现实世乔实体所固有的属 性，一般用于p a c s 系统管理信息( 如患者信息、分项检查信息等) 。复合信息对象定义 包含一个以上相关信息实体，一般用于医学图像的定义( 因为医学图像除了包含图像本身 浙江大学硕士学位论文 第二章d i c o m 相关内容概述 的信息外，还有病人信息等非图像信息) 。 信息实体又由各数据元素( d a t ae l e m e n t ，d e ) 组成。层次关系见下图 2 2 3 服务类 图2 - 6i o d 层次关系图 服务类定义了诸如图像存储、获取病人信息等的服务( s e r v i c e ) 。一个服务类( 由于 是面向对象的设计方式，服务称为服务类) 由若干个相关的s o p 类组成。一个s o p 类的 一次具体实现叫做服务对象对实例。s o p 类是d i c o m 标准中定义的基本功能单位，信息 对象的通讯实际上是通过s o p 类实例进行的。一个s o p 类被定义为一组特定的服务与一 个相关的信息对象i o d 的结合，这组特定的服务在d i c o m 标准中叫做d i c o m 消息服务 元素一服务( d i c o mm e s s a g es e r v i c ee l e m e n t - s e r v i c e ，简称d i m s e s e r v i c e ) 。服务类的基 本动作叫做d i c o m 消息服务元素( d i c o m m e s s a g e s e r v i c ee l e m e n t ) ，简称d i m s e 服务， 共有1 1 种d i m s e 服务( 具体内容见下一节) 。 d i c o m 服务类还提供类似客户服务器的角色扮演：服务类提供者( s