（计算机软件与理论专业论文）基于dicom的信息对象与通信模型的设计与实现.pdf

h i 。! 一。：? at h e s i sf o rt h ed e g r e eo fm a s t e r i nc o m p u t e ra r c h i t e c t u r e t h e d e s i g n a n ，di m p l e m e n t a t i o n o fi n f o r m a t i o no b j e c t a n dc o m m u n i c a t i o nm o d e lb a s e do n d i c o m b yz h a ol i a n g s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rz h a od a z h e n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j a n u a r y2 0 0 8 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 二6 二 恩。 学位论文作者签名熟便 日期：础7 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年回一年口一年半口两年口 学位论文作者签名：灰锭 导师签名： 签字日期：删彰7 签字日期： 一i 一 ， 东北大学硕士学位论文 摘要 基于d i c o m 的信息对象与通信模型的设计与实现 摘要 随着数字可视化和网络技术的不断发展，医学图像信息在现代医学中的临床诊断、 教学科研等方面的作用日益突现，相关技术和系统的研究已经成为当前数字图像研究领 域中的一个热点。医学图像存储与通信系统( p a c s ，p i c t u r e a r c h i v i n ga n dc o m m u n i c a t i o n s y s t e m s ) 作为实现医学图像信息管理的重要组成，其核心组件能够实现对医学图像的 采集、显示、存储、交换以及输出等多种数字化处理，最终实现医学图像的数字化存储 和传送。p a c s 必需解决的技术问题之一是统一各种数字化影像设备的图像数据格式和 数据传输标准。为此，诞生了新的医学数字成像及通信标准( d i c o m ，d i g i t a li m a g i n ga n d c o m m u n i c a t i o ni nm e d i c i n e ) 。它提供了一种用于医学信息的开放性的数据交换标准，使 得不同厂商生产的设备所形成的图像的统一存档与通信成为可能。 最新版本的d 1 c o m 标准内容复杂。本文在各章研究的基础之上，详细的分析了 d i c o m 的结构分布，剖析了所采用的核心技术，提出了从两个大的方面来认识掌握该 标准。在信息对象定义方面，包括医学影像文件的信息内容，格式，编码等规范，它们 是d i c o m 操作的主要内容，也是临床诊断中重要的依据。其次是基于t c p i p 协议的 医学影像文件的网络通信服务，在d i c o m 通讯规范的基础上，实现了w i n d o w s l i n u x 版本的d i c o mc s t o r e ，c f i n d ，c m o v e ，c g e t 服务。 另外，本文开发并应用了对d i c o m 标准文件的信息获取、压缩、格式转化等实 用程序，并应用于实验室的项目中，取得了令人满意的效果。 关键词：医学数字图像；通讯规范；d i c o m i i - 东北大学硕士学位论文a b s t r a c t t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fi n f o r m a t i o no b je c ta n d c o m m u n i c a t i o nm o d e lb a s e do nd i c o m a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fv i s u a la n dn e t w o r kt e c h n o l o g y , t h er o l eo fm e d i a li m a g e i n f o r m a t i o ni nc l i n i c a ld i a g n o s i s ，t e a c h i n ga n dr e s e a r c h i n ga s p e c t si sb e c o m i n gc l e a r e ra n d c l e a r e r r e l a t i v et e c h n o l o g ya n ds y s t e mr e s e a r c hh a v eb e c o m eo n eo ft h ef o c u s e si nt h e p r e s e n td i 西t a li m a g ef i e l d s 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 st h e i m p o r t a n tp a r to fr e a l i z i n gm e d i c a li m a g ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tc a nd i g i t i z et h ed a t af r o m t h ec o l l e c t i o n , d i s p l a y , s t o r a g e ，e x c h a n g ea n do u t p u to fm e d i c a l i m a g e s o n eo f t h e t e c h n o l o g yp r o b l e m st h a tp a c sh a st os o l v ei st ou n i f ya l lk i n d so fi m a g ef o r m a t s d i f f e r e n ti m a g ee q u i p m e n t sa n dd a t ac o m m u n i c a t i o ns t a n d a r d s a sar e s u l t ，an e ws t a n d a r d ， n a m e dd 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 ni nm e d i c i n e ( d i c o m ) ，w a sb o r n i tp r o v i d e sa n o p e nd a t a - e x c h a n g es t a n d a r da n dm a k e si tp o s s i b l et ou n i f yt h es t o r a g ea n dc o m m u n i c a t i o no f i m a g e sp r o d u c e db yd i f f e r e n te q u i p m e n t s c o n t e n to fr e c e n t l yd i c o ms t a n d a r di sv e r yc o m p l i c a t e d a f t e rs t u d y i n ge a c hc h a p t e r a n da n a l y z i n gt h ea r c h i t e c t u r ea n dc o r et e c h n o l o g yi nt h es t a n d a r d ，t h i sa r t i c l eo f f e r san e w m e t h o dt om a s t e rt h es t a n d a r df r o mt w oa s p e c t s i nt h ed o m a i no fc r i t e r i o nf o rd e f i n i t i o no f i n f o r m a t i o no b j e c ts t u d i e d ，i n c l u d i n gc o n t e n t ，f o r m a t , e n c o d i n go fm e d i c a li m a g e a l lt h e s e a r et h ep r i m a r yc o n t e n to fi m a g ec o m m u n i c a t i o na n de v i d e n c eo fc l i n i cd i a g n o s i s a n dt h e c o m m u n i c a t i o no fm e d i c a ld i g i t a li m a g e , w h i c hi sb a s e do nt c p i eb a s e do nt h e c o m m u n i c a t i o nc r i t e r i o n ，f o u rs e r v i c e s ：c s t o r e ，c f i n d ，c m o v e ，c g e ta r e i m p l e m e n t e dw i t hw i n d o w s l i n u xf a s h i o n i na d d i t i o n ，t h ea p p l i c a t i o n ss u c ha si n f o r m a t i o ne x p l o r e r ，i m a g ec o m p r e s s o ra n df o r m a t c o n v e r t e ra r ed e v e l o p e di nt h i sp a p e r f u r t h e r m o r e ，t h e s ea p p l i c a t i o n sh a v eb e e nu s e di n l a b o r a t o r yp r o j e c t s 、i lg o o dw i t hs a t i s f a c t o r yr e s u l t s k e y w o r d s ：m e d i c a ld i g i t a li m a g e ；d i c o m ；c o m m u n i c a t i o nc r i t e r i o n i i i - 东北大学硕士学位论文 目录 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论l 1 1 医学数字影像应用发展概况1 1 2 医学数字影像应用中存在问题2 1 3 论文选题依据及研究工作3 1 4 论文结构3 第2 章d i c o m 标准内容介绍5 2 1d i c o m 标准发展历史及趋势5 2 2d i c o m 标准的层次结构6 2 3d i c o m 信息结构模型9 2 3 1d i c o m 信息层次9 2 3 2 服务类1 0 2 - 3 3 信息对象定义n 2 3 4 服务对象对s o p ( s e r v i c eo b j e c tp a i r ) 1 3 2 3 5 信息模型1 3 2 3 6d i c o m 文件结构及数据编码方式1 4 2 4d i c o m 通信模型18 2 4 1d i c o m 通信体系结构19 2 4 2 连接协商1 9 2 4 3 信息数据传输2 2 2 4 4 差错控制2 3 2 5 本章小节2 3 第3 章信息对象模型的设计与实现2 5 3 1 信息对象模型的设计2 5 3 1 1 信息对象模型的体系结构设计2 5 3 1 2 信息对象模型的详细设计。2 6 3 2 信息对象模型的实现3 l 3 2 1 影像文件解析3 2 一i v 东北大学硕士学位论丈目录 3 2 2 窗宽窗位与影像重建显示3 4 3 2 3 影像压缩与解压3 5 3 2 4 影像格式转换3 7 第4 章通信模型的设计与实现3 9 4 1 通信模型的设计3 9 4 1 1 通信模型的体系结构设计3 9 4 1 2 通信模型的详细设计4 0 4 2 通信模型的实现4 6 4 2 1 协议数据的封装与规划4 7 4 2 2d i c o m 上层协议的实现4 9 4 2 3 通信服务的具体实现5 0 第5 章测试5 7 5 1 网络服务测试5 7 5 2 影像压缩质量测试5 7 第6 章总结6 l 6 1 全文总结6 l 6 2 存在的问题与展望6 l 6 2 1 存在问题6 1 6 2 2 展望6 2 参考文献6 3 致谢6 5 一v 一 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 医学数字影像应用发展概况 2 0 世纪7 0 年代，c t ( c o m p u t e rt o m o g r a p h y ) 技术在医学临床中的成功应用开创 了影像医学的新纪元，使得对人体进行无创检查以及诊断成为现实。2 0 世纪8 0 年代， 核磁共振( m r j ) 、正电子发射断层扫描p e t ( p o s i t r o ne m i s s i o nt o m o g r a p h y ) 、单光子 发射计算机断层扫描s p e t ( s i n g l ep h o t o ne m i s s i o nc o m p u t e r i z e dt o m o g r a p h y ) 等先进 的影像技术在医学临床上的成功应用更使得影像医学得以迅速发展。目前的医学图像包 括b 超扫描图像、彩色多普勒超声图像、核磁共振( m r i ) 图像、c t 图像、x 射线透 视图像、各种电子内窥镜图像、显微镜下病理切片图像等、同时更清晰、更有诊断价值 的高质量医学图像正在不断发展中。 通过医学成像设备，可以使医生从二维截面方向对人体进行观察。在目前的影像医 疗诊断中，主要是通过观察一组c t 、m r i 的二维切片图像去发现病变体。这往往主要 依赖于医生的丰富读片经验以及对图像的定性分析。而利用计算机技术对二维切片图像 进行二维或三维分析和处理，可以辅助医生对病变体及其它感兴趣的区域进行定性直至 准确的定量分析，使医生看得更好，看得更准，从而可以大大提高医疗诊断得准确性和 正确性。因此，借助计算机图像处理与分析、计算机图形学、虚拟现实和计算机网络等 技术的医学图像分析与处理一直是国内外研究与应用的热点并且医学图像处理在临床 诊断、教学科研等方面正发挥着极其重要的作用。但是这些医学成像设备多来自不同的 厂商，产生的医学影像的格式并不统一，给不同厂商的医疗设备之间的相互交流带来一 定的屏障。美国放射协会( a c r ，a m e r i c a nc o l l a g eo f r a d i o l o g y ) 和美国国家电器制造协会 ( n e m a ，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 ) 认识到，迫切需要制定相关的国际 标准使不同厂商生产的设备，产生的影像遵循标准的格式以便在资源的高效利用，影像 的传输，医学技术的交流等方面标准化和制度化。a c r 和n e m a 在1 9 8 3 年就结成了一 个专家组制定了d i c o m 标准，作为一个医学数字图像通讯的统一接口标准，d i c o m 如同网络时代的t c p i p 协议一样，意义深远，更超过其自身的价值。d i c o m 3 0 标准 的制定使得医学图像及各种数字信息在计算机问的传送有了一个统一的标准。 d i c o m 3 0 同时也是通用p a c s 系统接收设备数据所遵循的标准协议。p a c s 系统作为 通用的医疗图像数据的管理系统，涉及到不同厂家的各种医疗设备间的通讯，也有可能涉 及到p a c s 系统之间的通讯。事实上，d i c o m 通讯接口是p a c s 系统非常重要的功能之 一，其作用是解决不同厂商的各种符合d i c o m 标准的医疗设备的通讯问题。 东北大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 2 医学数字影像应用中存在问题 计算机技术的发展，大容量存储介质和图像压缩技术的应用，使医学图像可以大量 存储；计算机运行速度的提高，使得对图像的实时分析称为可能；计算机显示技术和虚 拟现实技术的发展，使得医生不用开刀就可以看到病人体内逼真的三维图像。同时在医 学数字图像的这些应用中也逐渐面临一些问题【l 】。 ( 1 ) 通讯方面 随着c t 、m r i 和其它数字诊断成像模式进入医学成像、诊断，计算机及其相关数 t 字成像设备越来越广泛的用于临床的医学诊断，在不同厂家制造的设备之间传输医学图 像和其他相关信息已经成为迫切需要。如何实现这些设备的互联，关系到能否实现数字 图像的存储和分发、数字通讯在重要诊断和会诊时的显示、图像归档等。不同厂家的设 备互联，能够大大提高医院内部医疗设备的使用效率，实现资源共享，例如急诊室( e r ) 和监护房( i c u ) 可以获得放射医疗部门生成的图像。另一方面，除图像数据之外，还 有大量与这些图像相关的医疗诊断信息，如病人信息、检查的同期和时间、检查设备、 图像的摄取角度和标注信息等等。医疗设备间的互联也可解决这些重要诊断信息的共享 问题。还有远程医学中远程医学教育( t e l e - e d u c a t i o n ) 、远程会诊( t e l e c o n s u l t a t i o n ) 、 远程诊断( t e l e d i a g n o s i s ) 的应用都要求得到高质量的图像和完整、全面的相关医疗信 息。但是，当前的远程医疗一般仍局限于使用视频会议系统进行双方的通信，病人信息 和诊断图像通过视频方式传递，图像质量得不到保证，与通过胶片观察有明显的差距。 这显然与远程医学应用的要求不符。因此，如何研究通过由局域网和广域网组成的互联 网络，实现网际、网内对医疗信息的实时访问构成了开展远程医疗的基础。 ( 2 ) 存储容量方面 数字医学图像的特点是高分辨率、高精度和大数据量。空间分辨率和灰度量化级的 提高将使图像数据量急剧增加，对于p a c s 来说，这意味着存储容量和图像传送所需时 间的增加。对于放射图像来说由于画面常呈矩形，而图像( 例如c t 图像) 常占据画面 的一部分，相当于一部分画面不含有诊断信息，可以剔除。在图像处理领域中，数字图 像正在日渐代替传统的模拟图像以作为图像的保存手段。数字化是医学图像处理的趋 势，其基本目标是把图像表示为数字格式以使其能支持图像的传输、归档，以及其他针 对诊断信息的操作如图像增强等。然而，描述一幅图像所需的数据量是如此之大，以至 于极大的限制了传输速度，加上存储所需空间也非常大，这些都限制了它的广泛使用。 数字化医学图像庞大的信息量和储存空间以及高昂的储存费用一直困扰着各家使用数 字化医学图像储存的医院。另外，数据量庞大的数字化图像在网络上传输时所占用的巨 大的带宽和缓慢的传输时间，也一直是p a c s 系统设计中头痛问题。 一2 一 ， 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 1 3 论文选题依据及研究工作 我国的医院在过去1 0 多年间，引进了大批先进的医学图像设备，对提高诊断水平 起到了重要的积极作用。但由于多方面的原因，大多数医学图像设备和系统都没有考虑 图像和相关医学信息的存储和通信功能，更多的是配置一部打印机或用x 光胶片做图像 记录，医生通过肉眼观察仪器屏幕的图像进行诊断。 对比国内外在医学图像通讯标准的推广和应用程度，我们就可以清楚地看到我国与 国外在此领域实际差距。尽管有成型的标准规范的文档，国外也有成熟的产品，但既便 是如此，作者认为把涉及到多个学科知识的复杂的技术文档引入到学科研究中来，深入 浅出地介绍给涉此领域的医疗工作者，图像通讯，医疗图像处理的研究人员，和致力于 医学图像通讯标准研究和发展的专家意义重大。同时医学图像通讯学科应用性极强，将 标准与实际软件产品相结合意义巨大。 论文结合实际应用有一下几点创新 ( 1 ) 在学习和理解d i c o m 3 0 国际标准基础上，从信息结构和通讯协议规范两个 方面分析了复杂的标准技术文档，构建了信息对象模型和网络通信模型。 ( 2 ) 将面向对象技术应用于d i c o m 标准的实现中，定义并封装d i c o m 类和函数， 使软件结构上有很大优化。 ( 3 ) 在d i c o m 通讯规范的基础上，实现了w i n d o w sx p l i n u x 版本的d i c o m c s t o r e ，c f i n d ，c g e t ，c m o v e 服务。 ( 4 ) 开发并应用了对d i c o m 标准文件的信息获取、编辑、压缩、格式转化等实用 程序。 1 4 论文结构 本论文由六个章节组成： 第一章，介绍医学数字图像通讯发展的概况及应用中的问题，本论文的主要研究方 向、创新工作和章节组成。 第二章，d i c o m 标准的发展历史和层次结构，并针对本论文的理论基础从信息结 构和通讯协议规范两个方面分析了复杂的标准技术文档。 第三章，d i c o m 文件处理的实现，首先构建d i c o m 信息对象模型，在此基础上 对d i c o m 文件信息获取，格式转化，压缩等处理的实现进行阐述。 第四章，d i c o m 通讯的实现，在实现基本通讯的基础上重点分析d i c o m 服务及 其实现过程。 一3 一 东北大学硕士学位论文 第1 章绪论 第五章，对影像压缩，编辑，通行等服务进行测试，并根据测试结果进行分析。 第六章，总结和展望，总结全文的工作，对进一步的研究工作做了分析，并对医学 图像通讯的未来发展趋势进行预测。 各章之间的结构如图1 1 所示： 图1 1 本文的结构 f i 9 1 1t h e f r a m eo f t h i st h e s i s 一4 一 东北大学硕士学位论文 第2 章d i c o m 标准内容介绍 第2 章d i c o m 标准内容介绍 2 1d i c o m 标准发展历史及趋势 在医院内部，经常适用不同厂家的设备，如何实现这些设备的互连，关系到能否实 现数字图像的存储和分发、数字图像在重要诊断和会诊时的显示、图像归档等应用。不 同厂家的设备互连，能够大大提高医院内部医疗设备的使用效率，实现资源共享，例如 急诊室和监护房可以获得放射医疗部门生成的图像。除图像数据之外，还有大量与这些 图像相关的医疗诊断信息，如病人信息、检查的日期和时间、检查设备、图像的摄取角 度和标注信息等。医疗设备问的互连也可解决这些重要诊断信息的共享问题。 针对以上问题，1 9 8 3 年美国放射学会( a m e r i c a nc o l l e g eo f r a d i o l o g y ，a c r ) 和美 国电器制造商协会( 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 a ) 成立了一个 联合委员会开发相关标准，并于1 9 8 5 年发布了一个标准，取名为a c r n e m a 标准第 一版。1 9 8 6 年和1 9 8 8 年发布了该标准的修订一版和修订二版n e m a l 0n o 1 和 n e m a l 0n o 2 。随后在1 9 8 8 年并同时发布了n e m a 2 0 ，这个标准在第一版及其修订 版的基础上增添了新的内容( 包括为显示设备提供命令支持，提出了新的分层方案来划 分医学图像，增加了更多了数据元) 。1 9 9 3 年工作组又发布了该标准的第三版，定名为 d i c o m 3 0 ( d i g i t a li m a g i n gc o m m u n i c a t i o n si nm e d i c i n e ) 标准协议。在以后年限中又先 后对3 0 版本进行了增补、完善，这就是今天所说的d i c o m 标准。( 注：本文如无特殊说 明，标准均指d i c o m 3 02 0 0 0 年版) 。此标准的发布旨在： ( 1 ) 促进医学影像在设备之间互相透明传输。 ( 2 ) 更有利于与医院其他信息系统有接口的p a c s 系统的功能的开发和扩展。 ( 3 ) 允许建立一套诊断信息数据库，使分布在各地的设备可以访问和查询。 目前，医学信息数据通信领域正在经历一个飞速发展的阶段，大量新的医疗设备、 计算机诊断系统和诊疗理念不断丰富着这一领域。因此，d i c o m 标准从诞生之日起就 是一个开放的标准，它不断的进行着自我完善、扩充和演化的过程。为了适应这种内容 不断扩充和更新的需要，d i c o m 标准采用了广义的信息对象定义i o d ( i n f o r m a t i o n o b j e c td e f i n i t i o n ) 的概念，不仅包括医学图形和图像，也包括大量相关的检查、报告等 广义的信息对象，并且通过唯一表示u i d ( u n i q u ei d e n t i f i e r ) 的方式在网络环境下唯一 地确定这些信息对象。在此基础上，d i c o m 标准定义了大量不同的服务类( s e r v i c e c l a s s ) ，用以完成不同的服务功能。因此，对于不断更新的医疗设备及其各种类型的数 据，可以通过修改或定义新的i o d 使得标准与之相适应并得以扩充；而对于新增的功能， 一5 一 东北大学硕士学位论文第2 章d i c o m 标准内容介绍 则可以通过定义新的服务类来完成。这样就达到了不需要对d i c o m 标准的整体架构进 行修改的情况下，完成标准本身不断扩充和更新的目的。也就是说d i c o m 标准可以在 不断吸收新特性的同时，仍能很好的保持与原先版本的兼容性。 2 2d i c o m 标准的层次结构 目前d i c o m 标准共分为1 6 部分，各部分之间既相互关联由项目独立。各部分的 主要内容如下【2 】【3 】： ( 1 ) d i c o m 标准简介( i n t r o d u c t i o na n do v e r v i e w ) 简介和综述，简要介绍了d i c o m 的概念及组成。 ( 2 ) 一致性声明( c o n f o r m a n c e ) 一致性声明的意义在于：由于d i c o m 协议十分庞大，导致至今仍没有一个公司或 团体已经将其完全实现。事实上，往往只需要实现其中一部分功能即可满足实际需要。 因此，允许实现者根据需求选择支持哪些d i c o m 组件，也允许进行扩展。不同的系统 会有不同的支持部分，所以也会有不同的一致性声明；用户或系统设计人员通过对比两 种不同实现的一致性声明，就能够判断出两个系统是否可以进行互操作和通信。 一致性声明可以分为几个主要部分： 医疗设备或诊断系统所支持的d i c o m 信息对象。 应用实体系统支持的服务类。 应用实体系统支持的通信协议，如协议等。 所支持的表示上下文信息。 系统配置信息。 ( 3 ) 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 ) 这一部分具体介绍了d i c o m 标准面向对象的信息结构模型，即用信息对象定义 i o d 来描述现实世界中的各种医疗信息实体。 ( 4 ) 服务类规范( s e r v i c ec l a s ss p e c i f i c a t i o n s ) 标准的这一部分指定作用于信息对象实例上的操作，即所提供的服务。以及为完成 特定操作而交换的数据的构造过程和编码结构。并且列举了一些服务类的实例： 存储服务类( s t o r a g es e r v i c ec l a s s ) 查询服务类( q u e r ys e r v i c ec l a s s ) 检索服务类( r e t r i e v a ls e r v i c ec l a s s ) 检查管理服务类( s t u d ym a n a g e m e n ts e r v i c ec l a s s ) 数据结构和编码类( d a t as t r u c t u r ea n de n c o d i n gc l a s s ) 一6 一 东北大学硕士学位论文 第2 章d i c o m 标准内容介绍 ( 5 ) 数据集结构和编码( d a t a s t r u c t u r ea n de n c o d i n g ) 描述了怎样对信息对象类和服务类进行构造和编码。它给出了构造数据流所必需的 编码规则，使之可通过消息传递。 ( 6 ) 数据字典( d a t ad i c t i o n a r y ) 数据字典标明了已注册的i o d 属性数据的类型、标识和含义。一般来说，应包含每 个属性的如下特征： 属性的惟一标签( t a g ) 。包括一个组号和一个元素号，用户可用这两个号码检 索这个属性。 属性的名称，用于了解其含义。 属性的数据类型。 ( 7 ) d i c o m 消息通信服务( m e s s a g ee x c h a n g e ) d i c o m 标准的这一部分指定了为达到特定医疗信息交换的目的而引入的操作和 协议。这些操作用来完成服务类所定义的相应服务。一个典型的d i c o m 消息由一个命 令流和紧随其后的数据流( n - - i 选) 组成。这里定义了各服务类所发送和接收的消息，并 阐述了以下规则： 建立和终止“关联 ( a s s o c i a t i o n ) 的规则。 控制交换网络命令请求和响应的规则。 用于建造命令流数据和消息的编码规则。 消息交换的网络通信模式 ( 8 ) 网络通信模式的消息服务( 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 ) 这部分说明了在网络环境下的通讯服务和支持d i c o m 应用进行消息交换的必要的 上层协议。目前，d i c o m 可支持t c p i p 协议和s o o s i 协议。 ( 9 ) 点对点模式的消息服务( p o i n tt op o i n tc 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 ) 这部分说明了与a c r - n e m a 2 0 兼容的点对点通讯的服务和协议。它详述了物理 接口和信号协议。但点对点通讯接口与o s i 和t c p i p 网络环境联接时需要一个网络接 口单元( n e t w o r ki n t e r f a c eu n i t ，n i u ) 。点到点通信模式已经逐渐被网络通信所代替。 ( 1 0 ) 数据媒体存储和文件格式( m e d i as t o r a g ea n df i l ef o r m a tf o rd a t ai n t e r c h a n g e ) ( 1 1 ) 媒体存储策略( m e d i as t o r a g ea p p l i c a t i o np r o f i l e s ) 一7 一 东北大学硕士学位论文第2 章d i c o m 标准内容介绍 ( 1 2 ) 数据交换的媒体功能和媒体格式( s t o r a g ef u n c t i o n sa n dm e d i a f o r m a t sf o rd a t a i n t e r c h a n g e ) ( 1 3 ) 存储媒体和数据交换的文件格式、存储媒体运用描述、数据交换的存储功能和 媒体格式 ( 1 4 ) 点到点打印管理( p r i n tm a n a g e m e n tp o i n t - t o p o i n tc o m m u n i c a t i o ns u p p o r t ) 这部分描述了d i c o m 打印用户和打印提供者点对点连接的建立所需的服务和协 议。 ( 1 5 ) 灰度标准显示函数( 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 ) 这部分描述了灰度图像显示的标准函数，提供了测量特定显示系统特征曲线的测量 方法。 ( 1 6 ) d i c o m 安全模型( s e c u r i t yp r o f i l e s ) d i c o m 标准各部分之间的关系如图2 1 所示： 图2 1d i c o m 标准各部分之间关系图 f i g 2 1r e l a t i o nc h a r to fd i c o me a c hp a r t 一8 一 东北大学硕士学位论文 第2 章d i c o m 标准内容介绍 2 3d i c o m 信息结构模型 2 3 1d i c o m 信息层次 d i c o m 图像信息模型是从放射科处理图像的方式中衍生出来的，它是基于来自不 同形态方式上的假设。图像从多种形态上被收集到患者的病历中。患者病历中的图像是 以检查的类型( 与图像系列有一定的关系) 排序。每一种形态类型的用户对这些排序都 有自己的术语，如检查、运行、扫描、切片等。当不同来源的图像数据集合到一个单一 的环境中，必须将不同来源的图像数据排序，这仅在所有图像数据依照同一个信息模型 构造时才有可能。 在d i c o m 的信息模型上主要有四个层次，分别是患者、诊断、系列和图像层次【2 1 。 这四个层次分别对应了相关类型的信息的生成阶段和不同来源。 ( 1 ) 患者层次 患者层次包含属于某个诊断的患者标识和人口统计信息。由于一个患者可能存在多 个诊断，患者层次是最高层次( 当一个患者的所有信息被考虑时) 。然而在通常的实践 中一般使用诊断层次收集不同系统对单个检查请求的处理的信息。 ( 2 ) 诊断层次 诊断层次是在信息模型中最重要的层次。一个诊断是某个特定类型检查请求的结 果。在一个放射科中所有活动都围绕着诊断的正确处理。在诊断层次上，保持着标识信 息，并可以包含有与同一个诊断有关的医院管理信息系统中的信息引用。一般，一个请 求可能会涉及不同形态的检查过程，产生一个或多个图像的序列，这取决于检查所定义 的协议。诊断作为“根”将所有图像数据收集到一起。一个患者可能由于其它或以前的 检查而有多个诊断。 ( 3 ) 序列层次 在诊断层次下收集了所有的图像序列。序列层次标识了生成图像的形态类型、序列 生成的日期、检查类型的细节和使用的设备。序列是来自单一形态有关图像的集合。图 像组合到序列中的方式取决于它们的临床用途。而图像在形态上是如何获取的对分组并 不重要。但是不同的属性将获取标识，并在显示图像时表现出来。在许多情况下，图像 关系是通过图像获取的方式定义的。当按顺序获取具有一定关系的图像时，这种获取的 图像结果可以组成一个序列。 。 ( 4 ) 图像层次 信息模型的最低层次是图像层次，每个图像包含获取和位置以及图像数据本身。这 一9 一 东北大学硕士学位论丈第2 章d i c o m 标准内容介绍 取决于方法的类型。图像层次包含有一幅( 单幅) 、两幅( 双屏) 和在相对短的时间内 收集的多幅图像( 多帧图像) 。多帧图像的使用节约了高层次上信息的重复。例如时问 或系统移动的增量在所有帧之间都是相等的。生成多帧图像比单帧图像更复杂，会消耗 更多的资源。帧之间的关系、产生图像数据的数目，可用来确定是单帧系列还是多帧系 列。 2 3 2 服务类 d i c o m 对可以为信息对象提供的服务进行了分类定义，这些服务可以用下层的服 务原语和信息对象共同实现。服务类【3 1 是对现实中要执行的任务的抽象概括，它包括作 用于信息对象的命令及结果，如存储、打印、查询等。 d i c o m 服务类提供客户服务角色：通过网络要求d i c o m 服务的应用实体称为服 务类使用者( s c u ) 。提供d i c o m 服务的应用实体称为服务类提供者( s c p ) 。服务 类( s e r v i c ec l a s s ) 由一至多个s o p 组成。d i c o m 共定义了8 种服务类，其中4 种是 复合服务类，另4 种是正规服务类。 复合服务类包括： ( 1 ) 验证服务类 用于服务协议的检查和排错，这是惟一一种不与i o d 信息对象相关联的服务类。其 功能由通信操作类c e c h o 完成 ( 2 ) 存储服务类 提供基本传输和存储图像的服务，其功能由通信操作类c s t o r e 完成。 ( 3 ) 查询索取服务类 提供查询、索取和移动d i c o m 图像的服务，其功能由通信操作类c g e t ， c m o v e 或c fi n d 完成。 ( 4 ) 检查内容通知服务类 用于通知另一个应用程序图像的存在性、内容、存储地点等信息。 正规服务类包括： ( 1 ) 检查内容通知服务类 用于通知另一个应用程序图像的存在性、内容、存储地点等信息。 ( 2 ) 病人管理服务类 管理病人入院、出院及信息传递。 一1 0 一 东北大学硕士学位论文 第2 章d i c o m 标准内容介绍 ( 3 ) 检查管理服务类 管理每次病人检查的全过程。 ( 4 ) 结果管理服务类 管理病人检查结果。 2 3 3 信息对象定义 ( 1 ) i o d 定义 在构成图像通讯的过程中，涉及到现实世界中与诊断医学图像许多相关的研究对 象，这些对象包括病人( p a i n t ) 、诊断( s t u d y ) 、序列( s e r i e s ) 、图像( i m a g e ) 、 设备( e q u i p m e n t ) 、曲线( c u r v e ) 和结构化记录文档( s rd o c u m e n t ) 等等。而这些 对象多是以病人为根结点而建立起的树型关系，如图2 2 所示： 图2 2 现实世界d i c o m