（生物医学工程专业论文）数字化X线机的数据存储与通讯技术研究.pdf

摘要光，再由c c d 将可见光转换为视频信号，然后经图像卡进行模数转换成数字化矩阵图像，再由计算机进行信息存储、传输和后处理等过程。在数字化x 线机选定下如何使其能适应p a c s 的实际需要昵? 首先是医院必须铺设物理网络。然后，决定选用何种图像传输协议支持p a c s 应用。首选的是数字医学图像通信协议即d 1 c o m 3 i x d i g i t a li m a g ec o m m u n i c a t i o ni nm e d i c i n e ) t m ，该标准的制定使得医学图像及各种数字信息在计算机间的传送有了统一的规范。几乎所有的新的医学影像设备都支持d t c o m 协议，所以d i c o m协议为p a c s 的开放性和可扩展性提供了强有力的保证，是p a c s 成功运行的关键。本文从现有的数字化x 线机出发，将主要探讨d i c o m 协议的实现和应用。主要工作包括：1 1 重点研究了与p a c s 底层通讯相关的d i c o m 标准，通过分析d i c o m协议实体结构以及d i c o m 的运行机制，提出了一种d i c o m 网络通讯模型。2 ) 基于该d i c o m 网络通讯模型，实现了一个d i c o m 通讯库。3 1 使用该d i c o m 通讯库，实现了最基本的d i c o m 服务类：存储服务类。4 1 提出并实现了现有数字化x 线机的数据存储与通信。关键词：d i c o m 协议数字化x 线机存储通讯l i硕士学位论叉- _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ r 一一t h es t u d yo fd i g i t a lx - r a yu n i td a t as t o r e da n dc o m m u n i c a t i o nn a m e ：m ox u m e is u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f z h o ul i n g h o n gx r a d i o g r a p h y , b a s e do np h o t o g r a p h ya n dp e r s p e c t i v e ，i sa l w a y sp l a y i n ga ni m p o r t a n tr o l ei n c l i n i c a ld i a g n o s i s w i t ht h ep r o g r e s so fc o m p u t e rs c i e n c ea n de l e c t r o nt e c h n o l o g y , d i g i t a lr a d i o g r a p h y ( d r ) h a so r i e n t e dt h en e wd e v e l o p i n gd i r e c t i o no fx r a yd i a g n o s i st e c h n o l o g ys i n c ei th a db e e ni n t r o d u c e dt oc l i n i ci n1 9 8 0 sa n di t se f f e c to nd i a g n o s i se v a l u a t e de v e rs i n c e d ri sa ne l e c t r o n i ci m a g ea c q u i s i t i o ns y s t e mc o n s i s t i n go ft h es e n s o r , af r a m eg r a b b e ri nt h ec o m p u t e ra n dt h es o f t w a r er e q u i r e dt oc o n t r o lt h es e n s o ra n dt h ed os o m eb a s i cm a n i p u l a t i o n a d v a n t a g e so fd ra r et h ei m m e d i a t ea v a i l a b i l i t yo ft h ei m a g e s ，t h el o w e rr a d i a t i o nd o s e ，t h ep o s s i b i l i t yo fi m a g ee n h a n c e m e n t ，i m a g er e c o n s t r u c t i o na n dc o m p u t e ra i d e di m a g ea n a l y s i s ，t r a n s m i s s i o no fi m a g e sb yt e l e p h o n e ，a n ds t o r a g eo fl a r g en u m b e r so fi m a g e si ni m a g e d a t a b a s e s t h ed e v e l o p m e n t so fi n t e r a c tm a k e st h ed i g i t a lx r a yu n i tah o tr e s e a r c hp o i n ti nm e d i c a li m a g i n gt e c h n o l o g y , w h i c hu s e st h en e t w o r kt oc o l l e c t ，d e l i v e r , s a v ea n dc o m m u n i c a t ed a t a a sw e l la sd i g i t a tm e d i c a le q u i p m e n l st r e n d st h ed e v e l o p m e n to fm e d i c a ld i a g n o s i st e c h n o l o g y r a d i o l o g yi n f o r m a t i o ns y s t e m ( r i s ) a n dl a t t e r l y , p i c t u r ea c h i e v i n ga n dc o m m u n i c a t i o ns y s t e m s ( p a c s )a r eb o t hd i g i t a lt e c h n o l o g y p a c s ，d e v e l o p e do nt h ep r o g r e s so fd i g i t a li m a g i n g ，c o m p u t e ra n di n t e r a c tt e c h n o l o g y , i sa ni n t e g r a t e ds y s t e ma i m e df o ra c q u i r i n g ，d i s p l a y i n g ，s t o r i n g ，t r a n s f e r r i n ga n dm a n a g i n gm e d i c a li m a g e s s u p p o r t e db yt h ea b s ，n h c ta d v a n c e di m a g ep r o c e s s i n ga n dc o m m u n i c a t e dt e c h n o l o g y , p a c sc o n n e r sa l lm e d i c a li m a g i n ge q u i p m e n t si n t ot h eh o s p i t a l sn e t w o r k s om e d i c a li m a g e sg a t h e r e db yt h e s ee q u i p m e n t sc a nb ec a p t u r e d ，t r a n s f e r r e da n ds h a r e di nt h ew h o l eh o s p i t a l ，w h i c hm a k e st h eh o s p i t a ld a i l yw o r km o r ee f f i c i e n t s i n c ed i g i t a l i z a t i o no fs t o r a g ea n dt r a n s m i s s i o no fm e d i c a li m a g e si st h ef i r s ts t e pf o rt e l e m e d i c i n e ，p a c sp r o v e dt ob et h eb a s eo ft e l e m e d i c i n et e c h n o l o g y c u r r e n t l y t h ed i g i t a lx r a yu n i t su s e di nc l i n i c a ll a b o r a t o r i e si nt h eh o s p i t a l so fo u rc o u n t r ya r em o s t l yb a s eo nc h a r g ec o u p l e dd e v i c e ( c c d ) t e c h n o l o g y ac c ds y s t e m ，i n c l u d i n gi m a g e i n t e n s i f ye q u i p m e n t ，c c da n da dc o n v e r t e r , w o r k sl i k et h a t ：t h ex r a yi st r a n s f o r m e dt ov i s i b l el i g h tt h r o u g hi m a g ei n t e n s i f ye q u i p m e n t ，t h e nt ov i d e os i g n a l sb yc c d t h ev i d e os i g n a l sa l et u r n e di n t od i g i t a lm a t r i x i m a g eb ya dc o n v e r t e ra n df i n a l l ys t o r e d ，t r a n s p o r t e da n dp o s t - p r o c e s s e db yc o m p u t e r s b u th o wt om a k et h ed i g i t a lx r a yu n i t s ，e x i s t e d ，t om e e tt h ep i r a t i c a lr e q u e s t so fp a c s f i r s t ，t h eh o s p i t a ls h o u l de s t a b l i s hp h y s i c a ln e t w o r k a n dt h e nt oc h o s eap r o t o c o lf o rt h ep a c s t h ed i g i t a li m a g ec o m m u n i c a t i o ni nm e d i c i n e ( d i c o m ) 3 0w o u l db ean o 1c h o i c e t h ed i c o mi sag l o b a la c c e p t e ds t a n d a r df o rc o m m u n i c a t i o no fm e d i c a li m a g eb e t w e e nc o m p u t e r s a l m o s ta l lt h en e wm e d i c a le q u i p m e n t ss u p p o r tt h ep r o t o c 0 1 t h eg o o do p e n i n ga n de x t e n s i o nf e a t u r e sg u a r a n t e et h es u c c e s so fp a c s i nt h i st h e s i s ，t h ed i c o mp r o t o c o li m p l e m e n t a t i o na n da p p l i c a t i o na r ed i s c u s s e db a s eo ne x i s t e dx r a yu n i t s t h i si n c l u d e s ：1 ) s t u d ya n dd i s c u s s i o no nd i c o ma p p l i c a t i o ne n t i t y sa r c h i t e c t u r ea n dd i c o mw o r k i n gm e c h a n i s m a n dam o d e lo fd i c o mn e t w o r kc o m m u n i c a t i o n sw a sp r o p o s e d 2 ) b a s e do nt h em o d e l ，w ed i s c u s s e dh o wt od e s i g na n di m p l e m e n td i c o mp r o t o c o l ，a n dd e v e l o p e dad i c o mn e t w o r kl i b r a r y 硕士学位论文3 ) w i t ht h eu s eo ft h i sl i b r a r y , w ed e s c r i b e dt h ed e v e l o p m e n to ft h em o s ti m p o r t a n td i c o ms e r v i c ec l a s s ：s t o r a g es e r v i c ec l a s s4 ) r e a l i z i n gd a t a s t o r e da n dc o m m u n i c a t i o n ，a c c o r d i n gt ot h eq u e s t i o no fd i 百t a lx - r a yu n i t k e y w o r d s ：d i c o md i g i t a lx r a yu n i ts t o r a g ec o m m u n i c a t i o n硕士举位论文背景前言在现代化的医院里，图像在疾病诊断中具有非常重要的意义。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管理这些数量庞大的胶片，这是所谓的“归档”，即对胶片的手工管理。这种管理方式存在许多缺陷。首先，它的效率低，检索速度慢，不能满足临床需要。其次，胶片的传递需要大量时间，往往是人为地传递。第三是异地医生不可能同时观察一幅图像。第四，硬拷贝胶片的窗宽窗位不能调节，因而达不到诊断要求的胶片往往需要重拍，给病人造成经济负担，有时医生还可能会漏掉某些微小病灶，造成误诊。第五，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，一个中型医院每年需要投入十几万元，并且随着胶片数量的增加，维护费用也会增加。随着电子和计算机技术的迅速发展，自从8 0 年代x 线数字成像技术( d i g i t a lr a d i o g l a p h y ，d r ) 引入临床、并已成为公认的x 线诊断方面新的发展方向。而与此同时，随着数字影像技术、计算机技术和网络技术的进步而迅速发展起来的、旨在基于数字化与网络化的条件下解决医学图像的获取、显示、存储、传送和管理的综合系统p a c s ( p i c t u r ea r e 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 ) t l l 也在蓬勃发展。该系统借助于先进的图像处理技术和通信技术的支持，可以极大地提高医院目前的事务处理能力，并在很大程度上改善小城市或边远地区医院缺乏医疗专业技术支持的现状，让更多的病人能够接受高水平医学专家的诊治。p a c s 系统可分为医学图像获取、大容量数据存储、图像显示和处理、数据库管理以及用于传输影像的局域网或广域网等五个单元【2 1 。其中，计算机网络是p a c s 的重要组成部分，是图像及相关数据传输的底层物理平台，是p a c s 的软硬件基础，正是各种层次的网络才将p a c s 中的图像获取、存储、通讯、显示以前言及医疗数据的管理等单元连为一体，使之形成一个统一的、高性能的系统f 。另外，p a c s 还常常需要与医院信息系统( h o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，h i s ) 及放射科信息系统( r a d i a o l o g yi n f o r m a t i o ns y s t e m ，r i s ) 连为一体。然而，目前我国医院放射科的影响设备中传统的x 线机仍然占有相当大的比例，考虑到我国的基本国情，预计在今后的相当长一段时间内，c r 、d r 等数字x 线摄像系统不可能普及到全国所有的医院【4 】o 因此，本文介绍一种简单、容易普及的基于c c d 的数字化x 线机，在其基础上使其能适应正在快速发展的p a c s 系统的实际需要。本文从现存的x 线机出发，根据d i c o m 的存储格式及通讯格式设计并编辑了程序，实现了x 线b m p 图像与d i c 0 m 图像格式的相互转化，以及两个d i c o m 应用实体间的图像传输，从而实现了非d i c o m 设备的d i c o m 标准化课题意义1 1 作为现代化医院的重要组成部分x 线机，在疾病诊断中占有着极其重要的位置，对其进行数字化改造不仅具有重要意义，也使其最终能融入整个医院的信息系统成为可能。2 ) 现代医院不断地向信息化、自动化方向发展。d i c o m 作为国际公认的底层通讯协议是今后的发展趋势。基于w i n d o w s 平台的d i c o m 标准的实现可为x 线机的数字化改造打下坚实的基础。3 ) 国内还没有多少数字化x 线机的图像显示及传输是基于d i c o m 通讯标准的。虽然有的厂家声称已有支持d i c o m 的产品推出，但是也只是处于起步阶段。4 ) 国外，d i c o m 的医疗设备和产品层出不穷，新型特别是大型医疗设备已大都支持d i c o m 标准，但相关部件是作为选件出现，价格十分昂贵，制约了国内在这方面的发展。国内的传统x 线机正面临数字化改造的必然性，结合国内目前各种档次的2硕士学位论文医疗设备并存的形势，研究与提供合适的技术使它们融入d i c o m 标准的网络中对数字化x 线机在数据存储于通信方面具有广泛的实际意义。基于c c d 的数字化x 线机第一章基于c c d 的数字化x 线机基于c c d ( c h a r g e c o u p l e dd e v i c e ) 的数字x 线机的成像系统属于影像增强i 导一电荷耦合器模数转换数字化系统。它由影像增强器将作为信息载体的x线转换成可见光，再由c c d 将可见光转换为视频信号，然后经图像卡进行模数转换成数字化矩阵图像，再由计算机进行信息存储、传输和后处理等过程。图1 1 基于c c d 的数字化x 线机的基本构成f i g1 1t h eb a s i cc o m p o s i n go fd i g i t a lx - r a yu n i tb a s e do nc c d影像增强器和c c d 系统是数字化x 线机的重要部分，它主要完成影像信息的采集和转换功能。下面简述其工作原理。影像增强器影像增强器可将x 线影像转换为可见光圈像，并将其亮度提高近万倍。影像增强器的主要部件是影像增强管。影像增强管由输入屏、光电阴极、输出屏和电子透镜构成。首先透过人体的x 线束，投射到输入荧光屏上，形成x 线可见的光子影像。当输入屏产生光子影像后，与其紧密结合的光电阴极各点按荧光的强弱程度产生对应数量的光电子( 光电效应) ，形成不可见的电子影像。随后光电子束被阳极正电位吸引，高速飞向阳极，在聚焦电极作用下，在输出屏前方形成缩小了的电子影像( 倒影) ，其电子束射到输出荧光屏上，在电致发光作用f ，形成了荧光影像。此时其亮度却比输入屏荧光影像增加了1 0 0 0 1 0 0 0 0 倍。c c d 图像传感器自从1 9 7 0 年美国贝尔实验室研制成功第一片c c d 以来，c c d 器件的发展硕士学位论文十分迅速，它在图像及测量等领域的应用十分广泛。作为摄像器件与摄像管相比，c c d 器件没有色的阴影效应，摄取的图像无灼伤现象、无余像，它的灵敏度高，工作稳定，同时又具有体积小、重量轻、坚固耐用等优点。c c d 是一种半导体器件，其上有能储存信号电荷的m o s ( 金属氧化物半导体) 层。c c d 不同于多数以电流或电压为信号的其它器件，其突出特点是以电荷为信号。工作过程包括信号电荷的产生、存储、传输与检测。以帧转移c c d 为例，工作时图像经物镜成像到光敏区，光敏区上面的电极加有适当的偏压时，光生电荷被收集到电极下方的势阱里，这样就将光学图像变成了电荷包图像。当光积分周期结束时，加到成像区和暂存区电极上的时钟脉冲使所有收集到的信号电荷迅速转移到暂存区中，然后经由水平读出寄存器，在时钟脉冲控制下，经输出级逐行输出一帧信息。在第一帧读出的同时，第二帧信息通过光积分又收集到势阱中。这样可以一帧一帧连续地读出。d i c 0 m 标准的相关基础第二章d i c o m 标准的相关基础2 1d i c o m 标准概念及其历史与发展在医疗设备发展的道路上，一直都有一个问题存在，即制造个诊断设备的厂商越来越多，造成各设各有关的图像格式、传输方式千差万别。为了解决这种由于生产厂家不同带来的互操作困难，美国放射大学( a m e r i c a nc o l l e g eo fr a d i o l o g y , a c r ) 和美国国家电子制造商协会( n a t i o n a le l e c t r i c a lm a n u f a c t u r e r sa s s o c i a t i o n ，n e m m 于1 9 8 2 年下半年酰手成立数字豳像通信标准委员会。该委员会由分别代表医学影像设备用户和制造商的专家组成，致力于制定数字影像设备接口的有关标准。在a g f a 、k o d a k 、g e 、p h i l i p s 、s i e m e n s 、s o n y 等公司的参与下，该委员会分别于1 9 8 5 年、1 9 8 8 年发布了a c r n e m a l 0 、a c r n e m a 2 0 的a c r n e m a 标准的两个版本。该标准是医学图像领域的第一个综合性标准。1 9 9 2 年，a c r - n e m a 在北美放射学会( r s n a ) 上展示了上述标准的第三个版本，该版本后来被正式命名为d i c o m ，电就是我们常说的医学数字图像通信标准。d i c o m 的制定是医学图像通信标准化的一个蕈大里程碗。同时，d i c o m 的制定也参考了其它国际标准化组织制定的标准以及放射领域之外的医疗卫生标准( 如h l 7 等) 。d i c o m 标准总结现有的医学图像领域的其它标准，兼顾并吸收它们的长处，同时改正了前两个版本a c r n e m a l 0 、a c r n e m a 20中的不足之处。是重要的改进和扩充是废除了基于5 0 针接口点对点的通信标准，取而代之的是采用了基于i s o o s i 协议的网络互联和基于t c p i p 协议的网络互联，这一点为该标准今后在医学图像领域的推广开辟了道路。d i c o m 的应用从简单到复杂，从小范围到大范围，十分灵活。具体包括：1 ) d i c o m 作为设备之间的接口。因为d i c o m 的良好互操作性，不同厂商生产的符合d i c o m 的医疗设各可以方便地进行互连。所以很多情况下，d i c o m 被用于两台医疗设备之间的图像通信，d i c o m 也作为图像产生设备r 如c t ，m r i 等1 和图像处理工作站之间的通信接口。设备r 如c t ，m r i 等、和图像处理工作站之闻的通信接u 。d i c o m 标准的相关基础第二章d i c o m 标准的相关基础2 1d i c o m 标准概念及其历史与发展在医疗设备发展的道路上，一直都有一个问题存在，即制造个诊断设备的厂商越来越多，造成各设备有关的图像格式、传输方式千差万别。为了解决这种由于生产厂家不同带来的互操作困难，美国放射大学( a m e r i c a nc o l l e g eo fr a d i o l o g y , a c r ) 和美国国家电子制造商协会( n a t i o n a le l e c t r i c a lm a n u f a c t u r e r sa s s o c i a t i o n ，r , m m a ) 于1 9 8 2 年下半年联手成立数字图像通信标准委员会。该委员会由分别代表医学影像设备用户和制造商的专家组成，致力于制定数字影像设备接口的有关标准。在a g f a 、k o d a k 、g e 、p h i l i p s 、s i e m e n s 、s o n y 等公司的参与下，该委员会分别于1 9 8 5 年、1 9 8 8 年发布了a c r n e m a l 0 、a c r - n e m a 2 0 的a c r n e m a 标准的两个版本。该标准是医学图像领域的第一个综合性标准。1 9 9 2 年，a c r n e m a 在北美放射学会( r s n a ) 上展示了上述标准的第三个版本，该版本后来被正式命名为d i c o m ，也就是我们常说的医学数字图像通信标准。d i c o m 的制定是医学图像通信标准化的一个重大里程碑。同时，d i c o m 的制定也参考了其它国际标准化组织制定的标准以及放射领域之外的医疗卫生标准r 如h l 7 等1 。d i c o m 标准总结现有的医学图像领域的其它标准，兼顾并吸收它们的长处，同时改正了前两个版本a c r n e m a l 0 、a c r n e m a 2 0中的不足之处。最重要的改进和扩充是废除了基于5 0 针接口点对点的通信标准，取而代之的是采用了基于i s o o s i 协议的网络互联和基于t c m p 协议的网络互联，这一点为该标准今后在医学图像领域的推广开辟了道路。d i c o m 的应用从简单到复杂，从小范围到大范围，十分灵活。具体包括：1 1d i c o m 作为设备之间的接口。因为d i c o m 的良好互操作性，不同厂商生产的符合d i c o m 的医疗设备可以方便地进行互连。所以很多情况下，d i c o m 被用于两台医疗设备之间的图像通信，d i c o m 也作为图像产生设备f 如c t ，m r i 等1 和图像处理工作站之间的通信接口。硕士学位论文2 1d i c o m 作为远程放射信息系统的图像通信标准。因为远程医疗一般是在不同单位之间进行，设备也分布在不同地区。这样，这些设备必须遵守同一标准才能通信。目前，国际上的远程医疗系统基本上采用d i c o m标准作为其图像通信的标准。3 ) d i c o m 作为小型p a c s 或部分p a c s 的通信标准。最简单的部分p a c s的例子就是c t 和m r i 设备的共享打印系统。d i c o m 作为p a c s 的通信标准。建立d i c o m 标准的目标之一就是为了方便p a c s 中各种设备之间的互连。5 1d i c o m 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 标准的制定参考了其它医学信息系统中的相关标准，其中重要的一个就是h i s r i s 中的h l 7 标准，这样就保证了p a c s 的通信标准与h i s r i s 通信标准的相互兼容，也就可以将它们方便地集成在综合的医学信息系统中。d i c o m 标准目前被越来越多的医学图像设备厂商所重视，纷纷在各自的产品中增加d i c o m 选件。d i c o m 的普及不仅为医生提供了高效率的图像存取和使用服务，也为医院中包括图像信息在内的综合医学信息管理奠定了基础。2 2d i c o m 组成部分d i c o m 标准采用模块结构，这有利于版本的扩充和修订，其1 9 9 9 年版本是由1 4 部分组成。如图2 1 所示：第1 部分：概述。简介d i c o m 的概念，组成，内容，设计原则。第2 部分：兼容性。它要求医学影像设备的制造厂商描述自己的d i c o m产品，它包括选择什么样的信息对象( i m 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 ) ，传输协议和编码方法等。第3 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 ，i o d ) 。应用面向对象的设计方法，采用了“实体一关系”模型定义了二类信息对象。1 、普通型信息对d i c o m 标准的相关基础象：它表示了现实世界实体所固有的属性。如“患者i o d ”包括了患者姓名、年龄、身高、体重等属性。2 、复合型信息对象：它不仅显示了现实世界实体所固有的属性，还包括了非固有但相关的属性。如“c t 图像i o d ”是复合型信息，其图像是本身固有的属性，而患者姓名是固有但相关的属性。第4 部分：服务类定义。服务类是指所能发生的各种服务或操作，服务类是建立在对i o d 的一系列基础操作之上的，它详述了作用于信息对象的命令及产生的结果。在d i c o m 中，一个服务类是由多个“服务一对象对类”所有d i c o m应用都通过使用服务类的功能来实现。服务类由一系列运行在i o d 之上的操作原语构成，可看成是对信息对象执行的操作。第五部分：数据结构和编码。在进行网络通讯前，必须把信息对象和服务类型的信息进行编码，打包成消息。第1 部分：概述第2 部分：兼容性第4 部分：服务类定义第3 部分：信息对象定义第1 1 部分：介质存储应用概要第5 部分：数据结构和编码第6 部分：数据字典第7 部分：信息交换第1 0 部分：介质存储和文件格式第8 部分：网络通信对信第9 部分：第1 2 部分：第1 3 部分：第1 4 部分：点对点支持介质格式和物打印管理，灰度标准显示息交换的支持理介质点对点通讯支持函数图2 1d i c o m 组成f i g2 1t h ec o m p o s i n go fd i c o m第六部分：数据字典。这部分给出了数据元素的精确定义。每个数据元素包括：组号、元素号、名称、数据类型、使用说明。第七部分：消息交换。该部分描述了通讯联接的建立和终止，“请求及回应”命令的交换规则、构造命令流和消息的编码规则，其奠定了较低层次的d i c o m通讯模型。硕士学位论文第八部分：网络支持。它定义支持d i c o m 消息交换所需的上层协议。目前支持的是t c p 1 p 协议和i s o - - o s i 协议。第九部分：点对点连接。一些老式设备使用这种接口。现多不采用。第十部分至第十四部分介绍了存储介质的规范和胶片打印管理等内容。2 3d i c o m 网络通信模型及机制从图2 2 可以看出，d i c o m 应用实体属于现行网络协议分层模型的应用层。t c pi po s i a c s e a 关联控制服务元素( a s s o c i a t i o nc o t r o ls e r 、，i c ee l e m e n t )o s i 表示层内核( p r e s e n t a t i o nk e r n e l )o s i 会话层内核( s e s s i o nk e r n e l )o s i 传输层( t r a n s p o r tl a y e r )o s i 网络层( n e t w o r kl a y e r )o s i 逻辑链路层( l o g i cl i n kl a y e r )图2 2d i c o m 协议的结构f i g2 2t h ec o n f i g u r a t i o no fd i c o mp r o t o c o ld i c o m 标准的相关基础为了实现d i c o m 应用实体问的通信，针对i s o o s i 协议模型，该标准使用o s i表示层内核、会话层内核以及扩充定义的关联控制服务元素，提供o s i 上层协议服务；针对t c p i p 协议模型，该标准还定义了t c p i p 上层协议，提供类似o s i 的上层服务。d i c o m 应用实体使用上层服务完成消息交换和信息传输。d i c o m 采用面向对象的思想定义了信息对象定义i o d ，服务对象对类，服务类等基本概念和数据结构。d i c o m 应用实体的运行和交互是基于客户服务器模型的。客户和服务器分别被称为服务类使用者( s e r v i c ec l a s su s e r ，s c u ) 和服务类提供者( s e r v i c ec l a s sp r o v i d e r , s c p ) 。客户提出功能请求，服务器接收并处理请求。支持d i c o m 标准的设备可以作为客户端、服务器或者既是客户又是服务器【郧。在实现通讯的过程中，必须首先进行连接协商，确定所传输数据的类型和编码方式。协商成功后才真正进行数据的传输过程吼1 连接协商目的在于确定交换那些数据以及数据如何编码。其协商的内容包括。应用层上下文定义应用服务单元、相关操作及其他应用实体正常工作所需信息；表示层上下文具体定义数据的表示，包括表示层上下文i d 号、抽象语法名和传输语法名列表三部分：应用实体的连接信息包括应用层协议数据单元( p d u ) 的最大长度，应用实体身份告知等；服务提供者服务使用者( s c p s c u ) 角色选择允许有连接请求方是s c u 、连接请求方是s c p 、连接请求方既是s c u 又是s c p 等三种情况；服务对象( s o p ) 扩展协商协商有关提供的服务及其所作用对象的相关内容。2 数据传送经过连接协商后，d i c o m 通讯双方已经对将要进行传输的数据内容及编码方式达成共识。此时协议将d i c o m 命令和d i c o m 文件组装成图2 _ 3 所示的p d u ，并利用p d u 服务传送数据。1 0硕士学住论文p d u 类型预留p d u 长度p d u 列表图2 3 d i c o m 定义的pd a t at f p d u 结构f i g2 3t h ec o n f i g u r a t i o no fpd a t a _ t fp d ud e f i n e di nd c i o m每个数据传送p d u 可以包含一至多个p d v ( p r e s e n t a t i o n d a t a v a l u e ) 。d i c o m命令和数据以流的形式放在p d v 中。基于v c 的数字化x 线机的数据存储与通信的实现第三章基于v c 的数字化x 线机的数据存储与通信的实现3 1 图像格式存储及实现方案基于c c d 的数字化x 线机上的图像仅仅只是一个b m p 图像。在此，我们要做的第一步就是将其转化成d i c o m 的图像格式进行存储。符合d i c o m 标准的文件通常后缀为d i c m ，大多数的图像处理软件中都不支持这种图像格式l ”。由标准可知d i c o m 图像及相关属性信息作为数据元素组成数据集合，其中数据元素就是对信息对象的属性的编码值，基本由数据元素标签、值的长度及值三部分和值的表达( 可选) 组成，并由数据元素标签来唯一标记，如图3 1 所示，而数据集合就是由这些数据元素按照数据元素标签的升序排列而成，数据集合中的数据元素最多只能出现一次峨数据集+ 传输顺序+图3 1 数据集合与数据元素f i g3 1d a t as e ta n dd a t ae l e m e n td i c o m 文件格式提供了一种在一个文件中封装数据集的方法，这个数据集体现了一个与d i c o mi o d 相联系的s o p 实例，他被放最在d i c o m 文件元信息之后，每一个文件包括一个单独的s o p 实例。如图3 2 所示。文件元信息包含了被封装数据集的标识信息，这个文件头顺次包含了1 2 8 b y t e s 的文件序言，4 b y t e s 的d i c o m 前缀和文件元元素。1 2硕士学位论文d i c o ms o p 实例d 1 c o m s o p 实例i |儿ld件i元co信m息文ild据i集co合m数ll 器怿刮口口更多文件包含d i c o m 格式文件的文件集合图3 2 文件集合和文件格式f i g3 2f i l es e ta n df i l ef o r m a t文件序言不用于应用简介或详细说明的固定长度数据段，它不象d i c o m 数据元素那样有标签和值长度字段，无内容时，所有的字节为o o h 。前缀包含了字符串“d i c m ”，一般用4 b y t e s 判别是否是一个d i c o m 文档，文件元元素是一些具备数据元素结构的元素体，包含了文件元信息版本、媒体存储s o p 类u i d 、传输语法u i d 等。将b m p 图像转化成d i c o m 标准文件时，操作如下：确定图像的类型和传输语法：比如我们想把图像转化成m r 的或是c t 的、压缩的或非压缩的，压缩的类型，据此对象素数据要作相应的操作；根据图像的属性对关键的数据元素赋值：如传输语法、行宽、列宽、图像的位分配、位存储以及蒙素数据本身等：在d i c o m 的“信息对象定义 ( 1 0 d 1 里，规定了不同的图像类型所应用的不同的信息模块，把该类型的图像中应用的模块所包含的元素都写进去，除了上述的关键数据元素有具体赋值外，其他数据元素的值都可为空。基于v c 的数字化x 线机的数据存储与通信的实现最后可得到按d 1 c o m 格式存储的文件。另外也可将d i c o m 标准格式转化成b m p 格式。在了解d i c o m 图像的格式后这也不再困难。在数据集的数据元素里，对图像解释有作用的元素无非是传输语法、行宽、列宽、图像的位分配、位存储、高位、单象素样本值以及象素数据本身。转换时的操作如下：打开d i c o m 文件，根据元素标识( t a g ) 得到传输语法、行宽、列宽、图像的位分配、位存储、高位、单象素样本值以及象素数据本身这些元素的值：从传输语法可知图像是否压缩及压缩的类型。如：1 2 8 4 0 1 0 0 0 8 1 2i m p l i c i tv rl i t t l ee n d i a n1 2 8 4 0 1 0 0 0 8 1 2 1e x p l i c i tv i i l i t t l ee n d i a n1 2 8 4 0 1 0 0 0 8 1 22e x p l i c i tv rb i ge n d i a n1 2 8 4 0 1 0 0 0 8 1 2 4 5 0j p e gb a s e l i n e ( p r o c e s sn1 2 8 4 0 1 0 0 0 8 1 2 4 5 1j p e ge x t e n d e d ( p r o c e s s2 4 )1 2 8 4 0 1 0 0 0 8 1 2 4 5 2j p e ge x t e n d e d ( p r o c e s s3 5 1处理的时候，若象素未经压缩，则其数据经窗宽宽位调整可真接用于显示，若已经压缩，则可调用相应的解压缩算法进行处理。b m p 文件的格式是标准的w i n d o w s 图像文件格式，这里不再详述。根据对两种格式文件的了解，我们不难写出转换的代码。3 2 通讯系统结构与通讯实现在第二章我们己讲述了d i c o m 标准的网络通信模型机制，结合该应用模型、d i c o m 应用实体的运行机制以及现行的t c p i p 网络协议分层模型，采用一种网络通讯模型见图3 3 ，并采用面向对象的编程语言v c 作为开发工具来实现。1 4硕士学住论文图3 3 网络通讯模型f i g3 3t h en e t w o r kc o m m u n i c a t i o nm o d e l在实现时，将按照d i c o m 网络通讯模型的层次结构，实现t c ps o c k e t 层、d i c o m 上层协议层、d i c o m 消息交换层以及s c u s c p 层的功能。1 、t c ps o c k e t 层的实现利用t c p p 协议的s o c k e t 通讯机制，通过调用操作系统提供的s o c k e ta p i函数，建立一条t c p 连接。提供建立、关闭、释放t c p 连接的方法。双方交换的数据单元是t c pp d u 。如前所述，d i c o m 上层协议以及应用实体均属于d i c o m 应用层，所以所有与d i c o m 相关的信息都封装于t c p 协议数据单元( p d u ) 蝴传输，包括关联建立请求p d u 、关联建立接受p d u 、数据传