（计算机应用技术专业论文）基于dicom标准的打印工作站的设计与实现.pdf

= | l t y 工, j k 大学硕士学位论文 摘要 随着医院规模的不断扩大和计算机的不断发展，医学图像归档及通信系统 ( p a c s ) 成为国内医学数字图像及传输领域的一个研究热点。数字成像及通信协议 ( d i c o m ) 是医学数字图像及传输领域的国际标准，几乎所有的医疗设备都支持 d i c o m 协议。p a c s 的开发研究作为一种前沿的高新应用技术，它涉及到计算机、图 像处理、网络通信、医学诊断和医院管理等众多领域知识，它的开发过程是极其复杂庞 大的工作，只有清楚的认识和理解其中的关键技术，才能更好地把握和开发医院p a c s 系统。 打印管理是组成p a c s 系统的重要组成模块，必须按照d i c o m 标准来设计。本文 简述d i c o m 中传输和打印管理服务的基本内容，对打印管理模块的功能进行了分析， 在此基础上介绍了打印管理模块的设计与实现。在设计部分，本文将打印管理模块分为 几个层次：设备层，打印层，界面层，分别阐述了各层次的结构，并借助于u m l 的类 图，顺序图工具，对各层次的类结构和工作流程进行了i 羊细的分析。同时本项目的研究 还不止于实现一般意义上的打印管理模块，它除了实现d i c o m 的打印管理服务类，还 实现了工作站的功能。工作站可以将任务分发到不同的打印设备上，可以处理任务的调 度，以及进行图像的灰度变换。 本文的结论部分阐述了工作中遇到的问题，以及提出了一些关于打印工作站的新的 想法。 总之，打印工作站的概念在国内也是刚刚兴起，处于一个研究阶段。因此打印工作 站究竟应该具有什么样的功能，还没有一个定论。本文根据用户的需求，综合各方面的 知识，做了一个初步的设计与实现。在今后还有很多发展和改善的余地。 关键词：p a c s 、d i c o m 、任务调度、图像转换 北方工业大学硕士学位论文 t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fp r i n t i n gs t a t i o n b a s e d0 1 1d i c o ms t a n d a r d a b s t r a c t 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 ( p a c s ) i sah o t - p o i n ti nt h ef i e l do f p r o c e s s i n gm a dt r a n s m i s s i o no f d i g i t a lm e d i c a li m a g e s d 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 n m e d i c a l ( d i c o m3 0 ) p r o t o c o li sa ni n t e r n a ls t a n d a r df o rp r o c e s s i n ga n dc o m m u n i c a t i o nf o r i m a g e s ，a n da l m o s ta l lt h em e d i c a lm o d a l i f i e ss u p p o r td i c o mp r o t o c 0 1 p r i n t i n gm a n a g e m e n ts e r v i c ei sa ni m p o r t a n tp a r to fp a c sa n di tm u s tb ed e s i g n e d a c c o r d i n gt od i c o ms t a n d a r d i nt h i sp a r t ，w ef a s ts u m m a r i z e dt h ei n f o r m a t i o nr e l a t e dw i t h t h ec o m m t m i c a t i o nm o d e la n dp r i n t i n gm a n a g e m e n ts e r v i c ei nd i c o ms t a n d a r da n dd e s c r i b e d t h ef u n c t i o no fp r i n t i n gm a n a g e m e n ts e r v i c e t h i sp a p e rd e v i d e dt h ep r i n t i n gm a n a g e m e n t m o d u l ei n t ot h r e el a y e r s ：d e v i c el a y e r , d i c o mp r i n tl a y e r ，g u il a y e ra n di tu s et h eu m lt o o lt o a n a l y s e t h ec l a s ss t r u c t u r ea n d w o r k f l o w o f e a c h l a y e r t h er e s e a r c hs c o p eo f t h i s d i s s e r t a t i o n i s n o tl i m i t e dt ow h a t si n t r o d u c e da b o v e ，i ta l s oe n a b l e df u n c t i o n a l i t i e so fw o r ks t a t i o nw h i c h a s s i g n sp r i n t i n gt a s k st od i f f e r e n tp r i n t i n gd e v i c e s m e a n w h i l e ，i ta l s ou t i l i z e sp r i n t i n gt a s k r e a s s i g n m e n t ，a n di m a g ec o n v e r s i o n t h es u m m a r ys e c t i o no ft h i sd i s s e r t a t i o ng i v e sab r i e fd e s c r i p t i o no nc h a l l e n g e s e n c o u n t e r e d ，a n ds o m en e wt h o u g h t so nt h ed i r e c t i o no f p r i n t i n gs t a t i o ni sa l s oi n c l u d e d i t sj u s tb e e nas h o r tt i m ep e r i o ds i n c et h ec o n c e p to fp r i a ts t a t i o nw a sf i r s tb r o u g h tt o c h i n a , i t sn e wa n ds t i l li nap r e l i m i n a r i l yr e s e a r c hs t a g e ，a n dt h a t sw h yi t sal i t t l eb i tt o oe a r l y t oj u m pt ot h ec o n c l u s i o nr e g a r d i n gw h a tk i n d so ff i m c t i o n a l i t i e ss h o u l db e i n c l u d e di na p r i n t i n gs t a t i o n d u et ot h i ss i t u a t i o n ，t h i sd i s s e r t a t i o nj u s tp r o v i d e sap r e l i m i n a r yd e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o ns t r a t e g ya c c o r d i n gt os p e c i f i cc u s t o m e r s r e q u i r e m e n t i t sal o n gw a y t or u nt o f u r t h e r - d e v e l o pa n di m p r o v et h ep r i n t i n gs t a t i o nt oam o r ec o m p r e h e n s i v ea n dp o w e r f u ld e g r e e k e yw o r d s ：p a c s ，d i c o m ，t a s ks c h e d u l e ，i m a g ec o n v e 璐i o n 3 一 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得j e 友王些盍堂或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名髓字日期2 卯辞岁月胗日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解j 友至些盔堂有关保留、使用学位论文的规定， 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。本人授权j e 左王些盔堂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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：辞移占，廷 签字日期：扫c 年y 月懦日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师躲槲 签字日期：2 却6 年j ，月瞎日 电话： 邮编： 北方工业大学硕士学位论文 引言 图像存档与通讯系统( 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 ，简称p a c s ) 在 近年来随着数字成像技术、计算机技术和通讯技术的进步得到了迅速的发展。p a c s 实 现了医学图像的获取、存储、通讯、管理和显示等过程的数字化，其发展趋势是减少甚 至完全取代胶片。图像数字成像与通讯( d 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 m e ， 简称d i c o m ) 标准旨在促进医学影像设备之间的互操作性，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讯 成为可能。目前，各种最新生产的c t 、m r i 、b 超、x 光机等一般都遵循d i c o m 3 0 标准，d i c o m 标准已经成为建造p a c s 必须遵循的国际标准。 d i c o m 标准是图像格式的标准，也是图像通讯的标准，它适用于点对点环境和网 络环境。符合d i c o m 标准的设备能够作为独立的节点连入p a c s 网络，与其它符合 d i c o m 标准的节点进行信息交换。然r 面在我国，由于历史的原因，各医院里真正符合 d i c o m 3 0 标准的影像设备只占所有影像设备的一部分( 尽管这个比例越来越大) 。大 量的老式影像设备往往只能输出胶片，或者只有普通的视频输出，或者使用专用的图像 格式。 很多国外的p a c s 产品，拥有许多功能相对独立的模块，如p a c s 控制器和图像存 储服务器、符合d i c o m 标准的图像显示工作站、d 1 c o m 打印服务器、w e b 环境的图 像浏览工具、d i c o m 图像与其他格式图像转换工具等，这些产品通过d i c o m 标准交 换与共享信息，给医院提供了更多的选择余地。 通用电气医疗系统是国内外生产医疗设备的著名厂家，该公司在医学图像领域可以 说是走在同行业的前列。他们根据市场与用户的需求，提出了开发打印工作站的项目。 本课题以该项目作为背景，着重研究d i c o m 打印管理服务类，开发了扣e p 工作站系 统。打印工作站系统改变传统的打印胶片流程，可以根据用户的需求，将任务分发到胶 片打印机，激光打印机或者c d d v d 刻录机上，并设计了任务调度算法，用来调度任 务队列。 北方工业大学硕士学位论文 1 p a c s 简介 1 ip a c s 的产生 图像存档与通讯系统( 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 ，简称p a c s ) 是 对医学图像信息进行数字化采集、存储、管理、传输和重现的系统。它的主要作用是， 利用计算机系统代替传统的胶片图像汜录、胶片和报告的库房存储、检查图像的人工传 递、在光箱上重现图片。p a c s 充分利用了计算机网络的特点，将医学图像进行数字化 处理，通过网络进行传输，利用显示设备重现图像。 在现代化的医院里，图像在疾病渗断中占非常重要的位置。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来存储数量 庞大的胶片，这是所谓的“存档”，即对胶片的手工管理。匕述管理方式的缺陷非常明 显。首先，它的效率低下，检索速度慢。其次，异地医生同时观察一幅图像的愿望不可 能实现。第三，硬拷贝胶片的窗宽窗位不能调节。第四，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，这个 问题对于大型医院由于胶片数量巨大，显得更为重要。同时，继c t 出现之后，近十年 来又相继出现了m r j ，正电子发射型c t ，单光子发射型c t 和d s a 等新的医学成像设 备，使医学图像的数量巨增，用上述方式管理图像显然不适应需求，为此推出了 p a c s 。 1 2p a c s 国内外现状 对p a c s 的大规模研究和建设开始于2 0 世纪8 0 年代，欧美的一些教学医院和研究 机构开始建立了一些实验性的p a c s ，到9 0 年代中期逐步形成一些实用性的系统。如 美国加州大学旧金山医学院、巴尔的摩退伍军人医院等，都将规模较大的p a c s 系统应 用在实际医疗工作中。近年来日本、韩国的医院也相继建设了有较大规模的p a c s 并投 入实际应用。 国内医院目前所安装和使用的p a c s 绝大多数是单机或独立的系统。其中大部分是 由医疗i 发各厂商随设备提供的单个图像处理工作站。部分医院建立了检查信息管理系统 北方工业大学硕士学位论文 和图像处理系统，形成一个局部范围内的文字数据与图像数据相结合的信息系统。目前 在国内安装的图像处理系统中，能够存储全院范围内一年以上图像数据的医院仍然很 少。 1 2 】医院各种人员对p a c s 的需求 医院中不同的人对于p a c s 的看法和需求有很大的差别，影像检查等科室的医生要 求p a c s 能够对检查工作有所帮助，提供阅读医学图像的工具，存储和记录图像资料， 为编制教学和科研所需的图像资料提供工具等；而临床与门诊医生则要求p a c s 能够随 时阅读图像，及时获得检查报告，同时能够将图像信息与其他病历信息结合在一起，形 成电子病历：医院管理人员则希望应用p a c s 后，能够加速检查流程，减少图像资料的 管理成本。 当不同的人员主导p a c s 建设时，如果不能全面了解医院的需求，则可能使p a c s 无法满足医疗需求。在国内，许多医院的医学影像处理系统都能够反映出这个问题，如 一些随设备配置的图像处理系统，往往由放射科医生提出购买并使用，这些设备通常主 要用于一些c t 和m r i 图像的三维重构影像的后处理等。 国内生产的图像处理系统通常是由检查科室的主管和医院管理人员起主导作用而设 计的，许多系统以能够打印图文报告为主，其主要目标是增加医院和科室的收入并减轻 书写报告的工作量。为避免这些问题的出现，信息化建设的主导部门应该站在全院的角 度，充分调查和了解各个部门的需求，以避免重复建设和功能选择上的偏颇。 医学图像信息是在医疗工作中所产生的一种检查结果。医生在工作中需要了解病人 在各个部门检查的结果和l 瞄床的观察、治疗记录，以全面掌握病情。图像信息只是其中 的一项检查结果，因此往往需要将这些信息与检查过程中的文字报告、其他部门的检验 结果、治疗记录、病程记录等信息相结合，因此p a c s 在医院中不能孤立地存在和运 行。 从许多医院信息系统的应用实践中可以看出，在信息系统应用之前，医务人员或管 理人员，通常对系统的特点、功能没有太多的了解，因而也提不出恰当的需求。随着系 统的应用和使用者对信息系统认识的加深，很快会提出大量新的需求，使开发人员应接 不暇，无法及时开发出满足应用需求的软件。在这些新提出的要求中，最多的是希望将 图像信息与医院其他信息进行融合。 p a c s 的建设应该是医院信息化建设整体工程中的一个重要组成部分，医院管理者 和技术主管人员必须站在全院的信息化角度对p a c s 进行规划。虽然目前国内外已开发 2 一 北方工业大学硕士学位论文 的信息系统和p a c s 的厂商，没有一个能很好融合这些信息的成熟产品，但是对于医院 信息建设的决策者来说，应该通过周密和全面的规划，使各个系统尽可能实现信息的融 合与共享。 1 2 2 国内产品标准化程度不高 现有软件多采用内部传输格式，独立使用这些产品时看不出问题，但连网或与其他 产品共同应用就出现信息交换困难等问题。 从开发商角度看，如果自己制定一个内部的信息交换规则或文件传输格式，可能会 较快地开发一个可用的产品。但是从氏远看，内部人员的变动，接口的不断改变，又会 给产品升级、软件重用增加许多成本，因此p a c s 产品标准化是一项符合长远利益的工 作。作为丌发商应该避免短期行为，投入一定的力量认真研究d i c o m 、t t l 7 ( h e a l t h l e v e l7 ) 等标准，仔细选择这些标准中核心的和常用的子集，作为自己产品开发的标 准。同时各个专业厂商之间要进行必要的联合，共享标准工具等资源，以取得双赢的效 果。 从用户角度看，没有通用标准支持的软件，虽可以满足近期需求，但随着应用的深 入，很快会有许多检查科室与病房、检查科室之间、图像信息与病人信息之间交换与融 合的需求出现，会给今后的发展带来不必要的麻烦。因此，用户在产品选择时也应该严 格选择标准，不要一味追求个性化的需要。 1 2 3 应用软件专业化程度不高 p a c s 本身的功能非常丰富，许多专门的检查都有特殊的工作流程、文字数据处理 和图像处理要求。d i c o m 标准、h l 7 标准、医院信息中的其他信息系统也都非常复 杂，任何一个软件开发商都很难在方方面面满足医院的需求，但医院的需求却是全方位 的。 目前国内有许多医学图像处理产品比较注重功能上的设计，却对系统的模块化设 计、标准的应用等投入力量不足。这样的系统在功能、质量上都很难与有着多年技术积 累的国外系统相抗衡，因此，p a c s 开发商遵循标准，广泛合作，应该成为一项基本策 略。例如，一些国外的d i c o m 标准基础处理工具，其功能丰富、软件可靠、效率和质 量都很高，p a c s 开发商可以在其基础上开发自己的应用产品。 很多国外的p a c s 产品，拥有许多功能相对独立的模块，如p a c s 控制器和图像存 储服务器、符合d i c o m 标准的图像显示工作站、d i c o m 打印服务器、w e b 环境的图 3 一 北方工业大学硕士学位论文 像浏览工具、d i c o m 图像与其他格式图像转换工具等，这些产品通过d i c o m 标准交 换与共享信息，给医院提供了更多的选择余地。 2d i c o m 标准介绍 2 1d i c o m 标准的产生 在p a c s 发展过程中，由于医学数字图像的图像格式、传输方式在不同的影像 设备和系统中千差万别，给p a c s 及各种设备之间的图像及其相关信息的交换带来了很 大困难。为此，美国放射学会a c r ( a m e r i c a nc o l l e g eo fr a d i o l o g y ) 秆l 国家电子制造商协 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 o r e r sa s s o c i a t i o n ) 组成的联合委员会在参考其他相 关国际标准的基础上联合推出了医学数字成像和通讯标准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 n si nm e d i c i n e ) 。它改变了由于医疗设备生产厂商的不同，造成的医学图像 存储格式、传输方式千差万别的混乱局面，使得医学图像信息可以在不同厂商的不同设 备之间相互交换。 2 2d i c o m 内容概述 d i c o m 标准分为十四部分。 第一部分：概述。这一部分介绍了各部分的概要、设计原则，定义了所使用的许多 术语。 第二部分：兼容性。d i c o m 不是采用针对每一种设备都制定相应的兼容项目列表 米实现兼容，而是提供了许多建成模块，并要求制造厂商精确地描述其产品是怎样和 d i c o m 兼容的，即构造一个兼容性声明。用户可以从制造商处得到这些声明。d i c o m 中所提供信息对象、服务类、角色和数据编码的数量越多，就意味着兼容性声明中描述 的设备通讯特性越准确，各厂商的兼容性声明也会越规范。兼容性声明将有助于指导用 户选择可互联工作的设备，并也将作为用户购置合同要求内容的一部分。 第三部分：信息对象定义。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 ，1 0 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，如姓名、年龄、身高、体重等。用这种方法就能很容易地理解d i c o m 中各信息 4 北方： 业火学硕士学位论文 的含义。信息对象定义包括两类：普通型和复合型。普通型仅表征了其具体应用所固有 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屙肚。复合型不仅包括 具体应用的固有属性，还包括与之相关的属性。例如“c t 图像i o d ”是复合型，它包 含固有属性f 如c t 图像) 和非司有但相关的属性( 如患者的姓名等) 。 第四部分：服务类定义。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。服务类是建立于对信息对象的一系列基本操作之上的。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“服务对象对 类”( s e r v i c e o b i e c tp a i rc l a s s ，s o pc l a s s ) 组成的，一个s o p 类包括一个信息对象和一 组“d i c o m 信息服务元素“( d i c o mm e s s a g es e r v i c ee l e m e n t s ，d i m s e ) ，这将在其 后进行详细介绍。 目前的d i c o m 标准定义了1 2 个服务类，如下表所示： 表2 - 1d i c o m 服务类 p a r t 4 a n n e xs e r v i c ec l a s sn a n l e a d a 3 e x av e r i f i c a t i o ns e r v i c ec l a s s a n n e x b s t o r a g es e r v i c ec l a s s & m e x c q u e r y r e t r i e v es e r v i c ec l a s s a n n e x d s t u d yc o n t e n tn o t i f i c a t i o nc l a s s a n n e x e p a t i e n tm a n a g e m e n ts e r v i c ec l a s s a n n e x f s t u d ym a n a g e m e n ts e r v i c ec l a s s a n n e x gr e s u l t sm a n a g e m e n ts e r v i c ec l a s s a n n e x hp r i n tm a n a g e m e n ts e r v i c ec l a s s a n n e x lm e d i as t o r a g es e r v i c ec l a s s a n n e xj s t o r a g ec o m m i t m e n ts e r v i c ec l a s s a n n e x kb a s i cw o r k l i s tm a n a g e m e n ts e r v i c e c l a s s a n n e x l q u e u em a n a g e m e n ts e r v i c ec l a s s 其中比较常用的几个是： ( 1 ) 存储服务类( s t o r a g e s e r v i c e c l a s s ) ：支持d i c o m 实体间传递和存储图像。 ( 2 ) 校验服务类( v e r i f i c a t i o ns e r v i c ec l a s s ) ：提供检查和修正执行服务协议的服务类。 ( 3 ) 查询检索服务类( q u e r y r e t r i e v es e r v i c ec l a s s ) 提供从d i c o m 应用系统的访f 口q , n 移动图像。 一5 一 北方工业大学硕士学位论文 ( 4 )打印管理服务类( p r i n tm a n a g e m e n ts e r v i c ec l a s s ) 的实现是本论文的核心内容。 它主要处理d i c o m 信息和图像的打印，包括对话管理和列队管理，以及实际打 印进程。第3 章将详细地介绍该服务类的内容。 ( 5 ) 研究内容通告类( s t u d yc o n t e n t n o t i f i c a t i o nc l a s s ) ：允许d i c o m 各应用系统中 相互通告一个图像的存在、图像的内容及其存储位置。 ( 6 ) 病人管理类( p a t i e n tm a n a g e m e n ts e r v i c ec l a s s ) ：用于输入、删除、传送患者信息 和其它人口统计学信息。 ( 7 ) 研究管理服务类( s t u d ym a n a g e m e n ts e r v i c ec l a s s ) ：提供各研究的建立、计 划、执行和过程记录等。 ( 8 ) 结论管理服务类( r e s u l t sm a n a g e m e n ts e r v i c ec l a s s ) ：提供研究结果的建立、处 理服务。 第五部分：数据结构和编码。一旦一个d i c o m 系统处理一个数据集合( d i c o m 信息对象和服务类信息的一个集合) 时，它必须通过编码使之成为消息形式以便通讯。 这一部分的主要功能可以设想为定义两种设备互相“交谈”所使用的“语言”，交谈的 技巧由信息交换协议( 第七部分) 定义，主体事物和行为由信息对象和服务类( 第三， 四部分) 定义。 第六部分：数据字典。所有信息对象都是由数据元素组成的，这些元素是对屙眭值 ( o n 病人姓名) 的编码。从来自一个抽象实体的一个信息对象到代表真实世界的某种事 物一个实例的转换过程巾，属性值构成了数据元素。这一部分是一份全面的列表，包括 所有数据元素以及它们的数字名称( 或称为标识) 、文本名称、所代表的意义( 如文 本) 等。为了保持d i c o m 数据结构在这一水平和早期a c r - n e m a 标准的兼容性，除 重新定义有错误的元素之外，其它保持不变。 第七部分：消息交换。d i c o m 中一个典型的消息由一个命令流( 第四部分定义了 要支持服务的条目) 和一个数据流( 根据第五部分编码的信息对象) 组成。这一部分就 定义了命令流的构造。 第八部分：消息交换的网络通讯支持。第七部分创建的消息在通讯实施过程中要被 传送到通讯模型的较低层次。这一部分定义了d i c o m 消息交换的网络支持，即网络协 议。目前，d i c o m 可支持t c p i p 协议和i s o o s i 协议，另外这部分定义的上层服务较 容易扩展来支持其它协议。 第九部分：消息交换的点对点协议。 北方工业大学硕士学位论文 第十部分：介质存储和图像格式。这一部分详细描述了医学成像信息在移动介质上 的一般存储模型，其目的是提供一个允许不同类型医学图像及其相关信息在各种物理存 储介质上交换的框架。 第十一部分：介质存储应用配置。 第十二部分：介质交换的介质格式和物理介质。用于描述介质存储模型和特定的物 理介质和介质格式间的关系，描述具体的物理介质特点及相关介质格式。 第十三部分：打印管理对点对点通讯的支持。它描述了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。 第十四部分：灰度标准显示函数。描述灰度图像显示的一个标准显示函数。这一部 分提供了测量特定显示特征曲线的测量方法并举例说明。 2 3d i c o m 标准的应用 d i c o m 是为医学图像存档与通讯而制定的标准，主要应用于p a c s 。该标准应用 于p a c s 系统的每一部分，其主要应用有以下几个方面： 式 各 准 ( 1 ) 将图像数据转化为d i c o m 格式：由于各种医学影像设备都有自己的成像方 图像格式不同，如：图像矩阵、像素点数、每个像素的位数等，即使同一类型设 不同生产厂商的数据格式也不同。要实现通讯、协同操作，必须有一个统一的标 d i c o m 就相当于一种公用语言，将不同格式的图像转化成一种统一的格式。 ( 2 ) 利用d i c o m 提供的接口，进行一系列服务： d i c o m 图像的存档。医学图像需要保存相当长的一段时间，d i c o m 标准规定了相 关的存储模型，根据该标准，我们可以在各种介质上实现数据的短期、中期、长期 存档。并且，呵以根据需要对d i c o m 格式图像进行永久备份。 对数据库中的图像的查询提取操作。p a c s 数据库可以提供横向与纵向的数据，供 临床诊断比较之用，以某一准则搜索数据库，获取已存档的图像，有着重要的临 床、科研、教学意义。 d i c o m 数据通讯。利用d i c o m 的s t o r a g es e r v i c ec l a s s 将图像发送到p a c s 服务 器、显示工作站以及远程会诊中心等。 利用d i c o m 的p r i n tm a n a g e m e n ts e r v i c ec l a s s 可以使多台设备或多个工作站共享网 络打印机。本研究课题就是根据d i c o m 的p r i n tm a n a g e m e n ts e r v i c ec l a s s 实现打印 工作站的功能。 一7 一 北方工业大学硕士学位论文 d i c o m 设备工作列表服务，可以自动从h i s ( h o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m s ) 获取 病人工作列表，并更新设备工作列表。通过d i c o m 接口，可以与t t i s r i s 集成为 个完整的医学信息系统。 ( 3 ) d i c o m 图像的显示。根据d i c o m 标准，对d i c o m 格式图像进行译码，并 进行相应的灰度变换，得到所包含的信息，并将其显示在工作站上。显示工作站可以通 过这种方式显示各种医学图像。如果没有d i c o m 标准，这是根本不可能的。 ( 4 ) 医学信息安全，医学图像必须严格保证安全，有两个方面，一是保证病人数 据只被有权限的人看到，二是图像数据没有被篡改，d i c o m 标准提供了医学信息安全 的概述，可以根据该标准对数据进行处理以增强安全性。 3 打印管理服务类研究 d i c o m 协议的专业性比较强，很多术语不为大家所知，这里首先介绍一下本文涉 及到的几个常用术语： l 、p r i n tm a n a g e m e n ts c u ( s e r v i c ec l a s su s e r ) ；g lp r i n tm a n a g e m e n ts c p ( s e r v i c ec l a s s p r o v i d e r ) 是指打印管理服务类用户和打印管理服务类提供者。通常的打印设备相 当于p r i n tm a n a g e m e n ts c p ，比如d i c o m 胶片打印机。本打印工作站不仅要完成 p r i n tm a n a g e m e n ts c p 的工作，而且要完成p r i n tm a n a g e m e n ts c u 的工作、因为打 印工作站首先作为p r i n tm a n a g e m e n ts c p 接收到c t 机等设备发出的打印请求， 获得数据信息，然后作为p r i n tm a n a g e m e n ts c u 向胶片打印机发出打印请求 2 、d i c o m 消息服务元素( d i c o mm e s s a g es e r v i c ee l e m e n t ，简称d i m s e ) ： d i c o m 应用实体使用d i m s e 实现消息交换服务。d i m s e 分为两个服务集， d l m s e c 用于组合的s o p 类，d 1 m s e n 用于规范的s o p 类。d i m s e 协议使用 特定的消息格式与编码来支持服务集。消息由命令集和数据集组成，命令集用以 指示执行的操作或通知类型，数据集表示操作的对象模型。 3 、s o p ( s e r v i c eo b j e c tp a i r ) 类：由d i m s e 服务和信息对象定义0 0 0 ) 组成。s o p 类定义了一些规则和语法，这些规则限制d i m s e 服务的使用。 北方工业大学硕士学位论文 4 、基本打印管理元s o p 类是要实现d i c o m 打印： 作站必须支持的最少类的集 合。任何打印管理服务类的实现都必须至少支持一种基本打印管理元s o p 类。 5 、a n n o t a t i o ns o p 类实现的是图像上和病人信息等有关的文字内容的传递。如果 s c u 和s c p 支持该类，图像数据和这些文字信息将被分开传送，如果不支持该 类，s c u 在传送数据信息之前，进行预处理，将文字信息融进图像像素中。 3 2d i c o m 文件格式 d 1 c o m 文件由文件头和数据集合组成【6 j 。 d i c o m 文件头包含了标识数据集合的相关信息。每个d i c o m 文件都必须包含浚 文件头。文件头由1 2 8 个字节开始，用来识别文件信息，接着是长度为4 个字节的 d i c o m 前缀，内容为“d i c m ”字符串，标明咳文件是一个d i c o m 文件。文件头还包 含其它一些非常有用的信息，如文件的传输格式等。 d i c o m 文件不同于其它的图像文件，它不仅包含图像数据，同时也包含与图像有 关的字符信息，比如病人姓名、图像大小等。为了表达这些信息，d i c o m 标准定义了 大量的数据元素。d i c o m 数据集合就是由多个数据元素按照一定顺序排列组合而成 的。 数据元素包含4 部分：标签、数据描述、数据长度、数据域。( 1 ) 标签是一个4 字节的无符号整数。d i c o m 的所有元素都可以用标签来唯一表示。 ( 2 ) 数据描述 ( v a l u er e p r e s e n t a t i o n ，数据描述) 指明了该数据元素中的数据是哪种类型。在d i c o m 文件中，它是一个长度为2 的字符串。例如，如果一个数据元素的v r 为“d a ”，则 表示该数据元素中存储的数据为日期型数据。( 3 ) 数据长度指明该数据元素的数据域 巾数据的长度( 字节数) 。 ( 4 ) 数据域指明该数据元素的数值。表3 1 是实验过程中 采集的一个数据元素实例。 表3 - 1 数据元素实例 标签 数据描述数据长度数据域 2 0 1 0 0 0 1 0s t1 2 s t a n d a r d k 2 ，2 数据元素( 2 0 1 00 0 l o ) 描述的是图像的显示格式。s t 表明是s h o r tt e x t ，占据1 0 2 4 个字节。 9 一 北方_ _ l = 业大学硕士学位论文 3 3 通讯机制 d i c o m 通讯协议基于t c p i p 协议之上，主要完成o s i 的会话层、表示层和应用 层的部分功能。而上层的d i c o m 应用实体则利用d i c o m 通讯所提供的服务，完成医 学图像系统的功能。 在实现通讯的过程中，必须首先进行连接协商，确定所传送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。以下对d i c o m 通讯的过程进行详细说 明。 3 3 1 连接协商 连接协商的目的在于确定交换哪些数据以及数据如何编码。协商的内容包括： 应用层上下文：定义应用服务单元、相关操作及其它应用实体正常工作所需信 息。 漕表示层上下文：具体定义数据的表示，包括表示层上下文d 号、抽象语法名和 传输语法名列表三部分： 豫应用实体( a p p l i c a t i o ne n t i t y ) 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：允许连接请求方可以是s c u 、也 可以是s c p 、也可以既是s c u 又是s c p 。 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。 3 3 _ 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 文件组装成协议数据单元( p d u ) ，并利用 p d u 服务传送数据。 3 - 3 3 d i m s e 服务 d i c o m 通讯双方利用d i m s e 服务完成数据的传送。 前面讲到d i c o m 标准定义了两组d i m s e 服务，在开发打印工作站的工程中，都 是根据d i m s e - n 服务实现的，因此这里只讨论d i m s e - n 服务。 1 0 一 北方丁业大学硕士学位论文 d i c o m 标准定义了6 种d d “s e - n 服务：n e v e n t r e p o r t ，n g e t ，n s e t ， n c r e a t e ，n a c t i o n ，n - d e l e t e 。 ( 1 ) n - e v e n t - r e p o r t 服务被d i m s e 服务的使用者激发，用来报告事件。 ( 2 ) n g e t 服务被d i m s e 服务的使用者激发，用来请求查询信息。 ( 3 ) n s e t 服务被d i m s e 服务的使用者激发，用来请求修改信息。 ( 4 ) n a c t i o n 服务被d i m s e 服务的使用者激发，用来请求执行一个动作。 ( 5 ) n c r e a t e 服务被d i m s e 服务的使用者激发，用来请求创建s o p 类的实 例。 ( 6 ) n d e l e t e 服务被d i m s e 服务的使用者激发，用来请求删除s o p 类的实例。 本打印工作站实现了6 种d i m s e n 服务中的5 种：n g e t ，n c r e a t e ，n s e t 。n a c t i o n ，n d e l e t e 。d i c o m 协议定义了一些参数来区分每种服务，同时还定义了这 些服务的步骤。 n s e t 服务的步骤： a ) d 1 m s e 服务用户( t k 就是前面提到的s c u ) 向d i m s e 服务提供者( 前面提到 的s c p ) 发出n s e t 请求原语请求修改属性值。 b ) d 1 m s e 服务提供者向d i m s e 服务用户发出n s e t 指示原语。 c ) 如果上面的操作被执行，d i m s e 服务用户修改相应的属性值，并且向d 1 m s e 服 务提供者发出n s e t 回复来标明接收了n s e t 请求原语。如果是这种情况，将 不会执行下面的步骤。 d ) 如果前两步的操作没有正确执行，d i m s e 服务用户就会向d i m s e 服务提供者发 出错误代码来拒绝n s e t 请求。 e ) d i m s e 服务提供者向d l m s e 服务用户发出n s e