（生物医学工程专业论文）DICOM测试方法的研究与实现.pdf

a b s t r a c t d i c o mi sas t 卸d a r do fd i 舀t a li 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 ew h i c h s p e c i 丘e st l l em e 也o d sa n dt b ef o 珊a tf o re x c h 锄舀n gd i 出a lm e d i c a lj m a g e s 缸d r c l a t e di n f b i i n a t i o n d i c o ms t 姐d a r di m p r o v e st h es h a r co fm e d i c a li 1 1 1 a g e sa n d i n t e 瑚n n e c t i o o fi 1 1 f b r m a t i o ns y s t e mi nh o s p i t a l 趾di su s e dw i d e l yi nt l l c 丘e l do f m e d i c a li | o r l i l a t i c s n o w a d a y s b u tt h e r c i sn o a u t l l o r i t y t l l a tc a nt e s tt h e i m p l 锄e n t a t i o 璐c o n f o r l a n c et od i c o ms 纽d 舡d ，t h u sm ei i l t e r c o n n e c t i o no f i n f b m a t i o ns y s t e ms t i l lf a c e sd i 塌c u l t i e s t e s t i n go rv a l i d a t i n gt h ed i c o mc o n f o 肋a i l c eo fj m a g i i l gd e v i c e si sv e r y i r i l p o n 锄ti i lb u n d i n gad i g i t a lh o s p i t a l t h e 俩h l r et of i n dp r o b l e m si nd l c o m c o n f 0 珊a n c eo fn e wd “i c e sm a yr e s l l l ti nd i s c o n c c t i o nw i t ho t h e rd e v i c e so r 也e i n | 0 助a t j o ns y s t e m ，卸db r j n gh u g ee x p e s et ot h eh o s p i t a l t h e r e f b r e ，h o wt ot e s t d i c o mc o n f o 珊柚c eb e c o m e s 柚u 唱e n tp r o b l e mt h a ts h o u l db es o l v e d b ya n a l y z i n gd i c 0 ms t 卸d a r d 岫r o u g h l y t h i st h e s i sm a d ee 黝s i np r o p o s 咄 an o v e ld i c o mv a l i d a t i o nm e t h o da dp u n 血gi ti n t op r a c t i c c t h em a i nt 弱1 【s 觚d r e s u l t sa r es u n 衄a f i z e da sf b l l o 哺，s ： p r c s c n tc u r r e n tr e s e 哪h e so fd i c o mv a l i d a t i o n 伽l s ，姐a l y z e 恤j ra d v a n t a g c s a n dd i s a d v a n t a g e s 蛐dp u tf o r w a r ds o m ei m p r o v i n gm e t t l o d s c o m p r e h e n dd i c o ms t 孤d a r dt h o u 曲l y 柚di n v c s t i g a t cr c s e a r c hh o wt ot e s t o rv a l i d a t ei m p l e m e n t a t i o n s c o n f b 册a n c et od i c o ms t 蛆d a r do nt l l er c s p e c to f d i c o mj n f b 皿a t i o nd e f i l l i t i o n ，d a t as m j c t u r c ，d i c o ms e r v i c ed a s sa i l d d i c o m e 铆0 r k m m u n i c a l i o n s c 0 n s t n l c ta f u l l v a l i d a t i o ns e t s o t h a t t h e m i s so fe 玎o r s i n t e s t j i i g i sr e i h c e d ，a n d t h er e l i a b i l i t yo f i e s t i l l gi si m p r o v c d s t l l d ya n di m p l e m e n tas e m i a u t o m a t i cd i c o mv a l i d a t i o nt o o l b t d s v to nt h e b a s i so fv a 王i d 撕o ns e t ，w h i c hi m p r o v c st h ec o n v e n i 锄c eo ft c s ta i l dc l a r i t yo ft h e t e s t i n gr e s u l t e v a l u a t et h ev a l i d a t i o nm e t i l o db yc o n n e c i i n gd s v ta i l dd v t b ye v a l u a t i i l gm ev a l i d a t i o ns e t 七a s e dm c t h o d ，w ec o n c l u d et 量l a tt h em e l h o dc a n v a l i d a t ed j c o mc o n f b 傩a n c ee f f c c i i v e l y ，a i l dm a l 【et h ev a l i d a t i o no fd i c o m i m a 幽gd e v i c e sm o r cr e l j a b l e 1 【e y w o r d s ：d i c o m ；o o n f o r n l 卸c e ；i d a t i o nm e i l l o d s ；、i d a l i o ns e t ；、耻i d a t i o n t o o 】k i t i i i 浙江大学硕士学位论文 致谢 致谢 值此论文完成之际，首先要感谢我的导师段会龙教授对我的巨大帮助。本文 课题的选取、研究方向的确定、科研工作的开展，甚至是资料的获取，到最后 的成文，无一不得到了段老师的精心指导和悉心教诲。在我攻读硕士学位的两 年时间里，我在科研和业务方面的每一点进步都倾注着段老师的心血。他精深 的专业造诣、正直的为人作风、严谨的治学态度、对学科发展的前瞻性认识、 敏锐独到的眼光，都给我以深远的影响，激励着我不断地努力向上。正是段老 师让我树立起对知识追求的志向，这将使我受益终身。在此向段老师表示由衷 的敬意和感谢，并送上我最诚挚的祝福。 感谢吕旭东副教授对我的关怀和指导，在课题的选择、具体方案的实施等方 面给我提出了很多宝贵的意见和建议。吕老师对问题的分析、处理能力，对新 知识、新技术的快速理解掌握能力、在医学信息学领域的广博知识，都给我留 下了深刻印象。 感谢张金艳师姐在课题上给予我的指导和帮助，特别是在d i c o m 专业知识 方面为我解难答疑。感谢邓宁师兄在科研和学习上对我的帮助，并为本文的撰 写提出了很多宝贵意见。感谢尹登峰师姐对我的关怀和指导，她的热诚和一丝 不苟己在潜移默化中深深地影响了我。同时感谢李吴曼师兄在我刚刚进入实验 室时对我的引领和指导。 感谢实验室的刘鹏飞、赵晨晖、陈永利、安继业、黄正行、张立东、周海燕、 周幼静、王曦、郑慧瑛、贾沛沛、王冠等同学以及维科软件公司的应永进、程 贵红、王红霞、傅彬、龙伟等对我论文的支持。 感谢我的父母家人，以及我的朋友刘柯舟、杜娟、白岩、代开勇、苏杰、彭 乐、吴洁颖、郝燕、贺雯艳、李新弘等，他们在精神上和生活上给予我的支持 和鼓励，使我有信心克服一切困难。 最后，向未提及的其他所有关心和支持我学业的老师、同学和朋友并表示 最真诚的感谢和祝福。 罗静 2 0 0 6 年5 月 于求是园 1 1 引言 第一章绪论 d i c 0 m ( d i g i f a l 妇g i n ga n dc o 衄u n 触i o n si i lm e d i c i n e ) 标准1 4 l 是为了 规范医学影像及其相关信息的交换格式和交换方法，由美国放射学会( a i c r ， t h e a m e r i c a nc o i k g eo f r a d i 0 1 0 9 y ) 和全美电子厂商联合会( n e m a ，t h en a t i o n a l e l e c t f i c a lm 锄u f a c t i l r e r s 恕s o c i a t i o n ) 联合推出的医学数字影像通讯标准。它解 决了不同来源的医学影像设备之间的互连问题，促进了医学影像存档与通讯系 统( p a c s ，p i c i ：t l r e a r c h i v i n ga n dc o 咖l l n i c a t i o ns y s t e m s ) 的发展，使p a c s 系 统与其它医院信息系统的集成成为可能。 目前，d i c o m 标准在医学信息学领域已经得到广泛的应用，世界医学影像 设备的主要供应商都宣布支持d i c o m 标准，为各种影像设备加载与d i c o m 标 准兼容的接口。d i c o m 标准已成为北美、欧洲及日本等国在医学信息影像系统 中的通用标准【1 l o 近十年来，我国在医疗信息系统领域也有很大发展，各大医 院纷纷引进与d i c o m 3 o 标准兼容的各种影像设备，采用各种规模的医疗信息 系统，大至全院性的医院管理信息系统( 瑚s ，h o s p i t a lh i f 0 衄a t i o ns y s t e m ) ，小 至仅应用于一个科室的m i n ip a c s 系统。 然而，d i c o m 标准具有的可扩展性、复杂性和灵活性等特点使医院中的系 统互连并非一帆风顺，只有d i c o m 兼容性水平一致的d i c o m 设备才能互连。 d i c o m 设备实际的d i c o m 兼容情况需要通过审查其d i c 0 m 兼容性声明并进 行兼容性测试来确定。目前还没有一个权威机构能够提供对影像设备或d i c 0 m 应用系统的d i c o m 兼容性验证。在医院的数字化进程中，对设备的d i c o m 兼 容性测试问题越来越成为数字化医院建设的障碍。如果在选贿设备时未能很好 地对d i c o m 兼容性进行测试，今后进行系统互连时发现它其实并不能满足需 求或者设备并不完全符合兼容性声明中的摇述，不仅会给医院带来极大的经济 损失而且会影响整个医院数字化的进程【埘。本文将重点对d i c o m 兼容性测 试方法进行研究和探讨。 1 2d i c o m 概述 d i c o m 详细规定了医学数字影像及其相关信息的交换格式和交换方法，目 前己发展成为医学影像信息学领域的国际通用标准。现在应用最广泛的是 d 1 c o m3 ，0 标准，它涵盖了医学数字图像的采集、归档、通信、显示及查询等 几乎所有信息交换的协议，以开放互连的架构和面向对象的方法定义了一套包 含各种类型的医学诊断图像及其相关的分析、报告等信息的对象集，定义了用 于信息传递、交换的服务类与命令集，以及消息的标准响应，详述了难一标识 各类信息对象的技术，提供了应用于网络环境( 0 s i 或t c p ，i p ) 的服务支持， 结构化地定义了制造厂商的兼容性声明( c 0 n f o 咖姐c cs t a t 锄e n t ) 【z l j 。d i c o m 标准的推出与实现，大大简化了医学影像信息交换的实现，推动了远程放射学 系统、p a c s 系统的研究与发展，并且由于d i c o m 的开放性与互联性，使得与 其它医学应用系统( h i s 、r i s 等) 的集成成为可能。 d i c o m 标准具有可扩展性，它自产生以来不断扩充其内容和淘汰不需要的 部分。d i c 0 m 标准具有复杂性，它涵盖的内容很广，对医学数字图像的采集、 归档、通信、显示及查询等各方面都进行了规定。d i c o m 标准还具有定的灵 活性，允许各医学影像设备制造商根据实际需要灵活地采用标准相应部分内容 实现对d l c o m 标准的支持，不需要实现d l c o m 标准的所有内容。因此，与 d i c o m 3 0 标准兼容的影像设备都要有兼容性声明。 1 3d i c o m 测试工具 要确定d i c o m 设备的实际兼容情况，必须对其进行d i c o m 兼容性测试， 将d i c o m 设备连入实际的信息系统进行澳4 试是不切实际的。首先，对于一些 信息系统还未建成或不完善的中小型医院来说，没有这样充足的条件能够对所 购买的d i c o m 设备连入实际系统进行测试，而对于d i c o m 标准的开发商来说， 要模拟医院实际的信息系统平台来对他们开发的d i c o m 应用程序进行连接测 试开销过大；其次，即使有条件将d i c 0 m 设备、d i c o m 应用系统连入医院信 息系统测试，实际操作起来也比较麻烦，涉及到设备的迁移等情况。因此，有 必要开发专门的d i c o m 兼容性测试工具。 2 浙江大学硕士学位论文第一章靖论 目前国内外有少数组织对d i c o m 兼容性测试进行了探讨，并开发出一些 d i c o m 兼容性的测试工具。其中比较著名的是a g e a 公司和p h i u p s 公司联合 开发的d v t 捌，以及m a l n n c k r o d t 放射学会开发的c i n ( c c n 打a lt e s t d c ) 测试程序1 2 3 1 。通过我们的分析，现有的这些测试工具在可靠性、易用性、结果 的清晰性等方面存在缺陷，不能十分有效地解决当前存在的问题。 1 4 研究目标和任务 近年来，d i c o m 在医学信息学领域得到了广泛的应用。虽然国内外与 d i c o m 标准相关的开发已经很多，但对d i c o m 兼容性测试的研究还很欠缺。 目前存在的一些d i c 0 m 兼容性测试工具在可靠性、易用性、结果的清晰性等 方面存在缺陷。本文将针对现阶段存在的兼容性测试问题，对d i c o m 兼容性 测试方法进行研究，具体包括： 分析d i c o m 兼容性测试工具的研究现状，对测试工具现阶段存在的问题和 不足进行总结归纳，提出改进的方法。 深入理解d i c o m 标准，从d i c o m 兼容性声明、d i c o m 信息对象定义、 d i c o m 数据结构、d i c o m 服务类、d i c o m 通讯等方面对d i c o m 兼容性 测试进行研究， 通过构造一个d i c o m 测试集，尽量减少d i c o m 测试中的遗漏和冗余，提 高测试的准确性。 对提出的测试方法进行实现，设计实现以测试集为核心的d i c 0 m 测试工 具。 对测试方法进行有效性评估。 浙江大学硕士学位论文第二章d i c 0 m 测试工具的现状研究及问题分析 第二章d i c o m 测试工具的现状研究及问题分析 2 1 引言 目前国内外对d i c 0 m 兼容性测试的研究比较少，几乎没有专门针对这个领 域的论文文献。现有的测试工具中比较著名是a g e a 公司和p l l i l i p s 公司联合开 发的d v t ( d l c o mv 甜i d a t i o nt 0 0 1 ) 【2 2 】以及m a l l i 幽d t 放射学会开发的a n ( c e n t r a lt e s t d e ) 测试程序。a 附测试程序是一个开放源代码的测试包， d v t 是对a g e a 公司的a d v t 的改进版本，是完全免费共享的测试工具。下文 将着重对这两个测试工具进行分析研究。 2 2 d v t d v t 是p h i l i p s 公司和a g f a 公司联合开发的d i c o m 兼容性测试工具，是 基于u c d m c 类库开发而成的。其历史可以追溯到1 9 9 7 年p h i l i p s 开发的v t s ( v a l i d a t i t e s ts u i l e ) 和a g f a 基于v t s 开发的a d v t ( a g f ad i c o m i d a t i o 咖1 ) 。d v t 的第一个版本( v e r s i o n1 2 ) 产生于2 0 0 2 年，之后经过 系列的改进于2 0 0 5 年6 月发布了2 1 版本。d v t 用于辅助测试d i c o m 设备 的d i c o m 兼容性，根据d i c o m 标准和产品的兼容性声明，提供了测试产品 d i c o m 接口的方法。 2 2 1运行环境 运行于w i n d o w s 操作系统； 在运行d v t 之前必须在计算机上安装n e tf h m e 、v o r k 。 2 2 2支持的服务 d v t 支持对常用的s o p 服务进行测试，包括：d f i c a t i o n 、s t o r a g e 、 q u e r y 瓜e t r i e v e 、m o d a l i t yw o 哟i s t 、s t o m g cc o m m i n i l e n t 、p 咖tm a a g e m e n t 、 m p p s 、s rs t o r a g e 。在这些服务中，d v t 既可以作s c u 、又可以作s c p 。另外， 4 浙江大学硕士学位论文 第二章d i c o m 测试工具的现状研究及问题分析 它还支持对d i c o m 图像的验证。 2 2 3运行机制 d v t 对服务类的测试过程是基于脚本的，针对不同的服务，编写不同的脚 本文件，在脚本中描述了详细的测试步骤，包括建立连接、消息交换、断开连 接等完整的过程，并规定了建立连接时的参数和消息传递中具体的命令集和数 据集。通过编写不同的脚本文件，可以实现不同的测试案例，基于脚本的测试 过程具有很大的灵活性。 d v t 中的文件类型有如下四种： 工程文件( 口d v t ) 一个d v t 工程中可以包含多个s e s s i o n ，工程文件中记录了它所包含的所有 s e s s i o n 文件的路径。 s e 蟠i o n 文件( s c s ) 一个s c s s i o n 表示一个测试集合。s e s s i o n 文件中定义了基本的s e s s i o n 信息， 如s e s s i o n 的名称、测试脚本的路径、测试结果的路径等：连接信息，如a et i 【l e ， 1 1 n p l i c a t i o nc l a s su ，r e m o t e 口a d d r e s s 等；安全设置信息。 脚本文件( d s ) 一个脚本文件相当于个测试案例，它描述了测试工具作为s c u 或s c p 方 在测试过程中需要执行哪些操作。如对于一个s c u 来说，它的脚本文件中一般 会定义以下过程：发送连接请求( 包括连接参数) ，接收连接响应，发送d i m s e 服务请求( 包括命令集和数据集) ，接收d i m s e 服务响应，发送断开连接请求， 接收断开连接响应。 s o p 类定义文件( d e f ) s 0 p 类定义文件中定义了在这个s o p 服务中所涉及到的命令集和相关的信 息对象模块中的数据元素集合。 工程、s e s s i o n 、脚本之间的关系如图2 1 所示。 d v t 在运行脚本程序之前，必须设置好s e s s i o 信息，并指定对应的s o p 类定义文件( d e f ) 。 浙江大学硕士学位论文 第二章d i c o m 测试工具的现状研究及问题分析 2 2 4测试报告 圈2 1 d v t 模块关系图 对个测试脚本，d v t 通常会给出两份测试报告，份是详细测试报告( 可 选) ，一份是概要测试报告。详细测试报告中的测试信息比较丰富，记录了整个 测试流程，包括建立连接、消息交换过程中的参数和数据、命令元素，对接收 到的每一个p d u 进行验证的结果，以及最终测试结果。概要测试报告中只是记 录了测试的最终结果。概要测试报告是详细测试报告的一个子集。 d v t 的测试报告数据记录为x m l 格式，具有结构化、可扩展性、灵活性 等特点。通过样式转换语言将x m l 文件转化为h m l 文件，便于用户浏览。 这种报告数据存储及显示方式比较灵活、层次清楚，具有借鉴意义。 2 2 5优势及不足 d v t 是目前比较通用的d i c o m 测试工具，它支持对常用的服务类进行测 试，并且给出详尽的测试报告，对d i c o m 设备购买者或d i c 0 m 应用程序开发 者来说都具有很好的借鉴意义。d v t 有比较友好的用户界面，工程文件、s e s s i o 文件中的信息可以通过用户界面输入的信息而自动更新，在一定程度上使测试 过程变得易于操作。另外，d v t 测试是基于脚本的，具有很大的灵活性。 然而，d v t 还存在着以下不足之处： d v t 平台独立性差，只有在w i n d o w s 平台、n e t f r a m c w o r k 的支持下才能使 浙江大学硕士学位论文第二章d i c 0 m 测试工具的现状研究及问题分析 用。 易用性不好。由于d v t 是基于脚本的，它在具有灵活性的同时也具有复杂 性。编写测试脚本比较麻烦，需要对d i c o m 标准理解比较深入的专业人员 来编写，并且测试工具发送的数据项也必须写在脚本中。这些增加了测试的 复杂度，且容易引发错误，例如数据项比较多的时候编写脚本容易出错。 测试结果存在误判。对d i c o m 不兼容的情况有漏查和错报的情况。 测试报告不完善。测试报告中给出的错误信息有时含糊不清，不具体，不能 清楚：遨说明测试过程中发现的错误。 d v t 支持一些常用的d i c o m 服务的测试，但对某些服务还无法支持，例 如它不支持对g p w l 、g p p p s 的测试，因此还需要进一步完善。 2 3c t n c i n 是m a l l i n c l 矾d t 放射学会开发的对d i c o m3 o 标准的部分实现程序， 是c 语言开发的开源工具包。它包括三部分内容： 实现d i c o m 标准中部分内容的程序库 一些d i c o m 示例应用程序 为测试d i c o m 应用程序而开发的测试程序 我们这里提及的c 】 n 测试工具是指a 附第三部分的内容。它可以用来测试 c r n 应用程序，也可以用来测试其它的d i c d m 应用程序。a 附目前最新的版 本是2 0 0 3 年3 月1 1 日发布的3 0 6 版本。 2 3 1运行环境 a n 具有平台无关性，目前可在u n u x 、w i n 3 2 等多个平台下编译运行。 2 3 2d i c 伽测试程序 a 附工具包里包含很多小程序，一部分是d 1 c o m 服务的实现程序，一部 分是为测试c r n 的d i c o m 应用程序而开发的测试程序。测试程序包括如下几 种： 浙江大学硕士学位论文第二章d i ( 删测试工具的现状研究及问题分析 d i c o mn c t o r ks n o o d e r 。用来监听网络中两个系统之间的通讯，检测 d i c 0 m 上层通讯中的错误，如不合适的连接、不正确的d i c o mp d u 等。 在实体间的通讯中，d i c o mn e m o i k 蚰o o p e r 导出了所有的连接参数( 请求、 接收、拒绝) 和d i c 0 m 元素供第三方查看通讯过程。并通过截取d i c o m p d u 来跟踪和报告服务发起者和接收者的上层服务状态。 a s s o c i a t i o n1 b n l 。用来构造和发送连接请求，来测试d i c o ma c c 印t o r 对其 的响应。a s s o c i a t i o nt o o l 有用户界面。 0 m e c t e w e r 是用于查看图像对象的工具。 对d i c o m 图像文件的验证程序。 2 3 3运行机制 除了2 3 2 中提到的a 5 s o c i a t i o nt o o l 和o b j e c t e w e r 有可视化界面之外， a 烈工具包中的其它应用程序均没有用户界面，都是通过命令行这种比较原始 的方式运行，每次运行都要重新设置参数。因此，口附的易用性很差。 2 3 4优势及不足 c 1 n 的优势在于它可以在多个平台下使用，不像d 只限于、矾n d o w s 操 作系统。然而c i n 与d v t 相比，存在更多的缺陷与不足： 易用性差。a n 测试程序是c 】n 工具包中的一部分，它的主要目的是对 c 1 n 开发的d i c 0 m 应用程序进行测试，但是对别的d l c o m 应用程序来说， 用c r n 进行测试并不是很方便。a m 的d i c o m 服务测试程序使用命令行 的方式运行，没有用户界面，不便于用户使用。 查错性能不好。与d v t 相比，漏查率更高，对d i c o m 标准中的很多规 则没有进行验证。 非面向对象的开发语言。面向对象是d i c o m 的一个重要特性，无论是 d i c 0 m 自信息对象定义还是服务类，整个d i c o m 都是通过面向对象的方 法定义的。服务类是作用在信息对象上的操作，d i c o m 用面向对象的方法 把服务类和信息对象定义结合了起来。d i c o m 面向对象的特性使得用面向 对象的方法来实现d i c o m 更为方便。而c 】附是c 语言开发的，c 不是面 向对象的语言，在开发d i c o m 应用方面具有一定的局限性。 最近无更新。m a l l i n c k r o d t 放射学会官方网站固l 上的a n 最新版本( 3 0 6 ) 是在2 0 0 3 年发布的，距今已有3 年，其官方网站上的c i n 相关文档有些没 有更新，如i s t a n a l i o 文档没有更新到3 0 6 版本，还是1 9 9 9 年的2 1 0 3 版 本的安装文档，令用户在安装新版本的c 1 n 时碰到许多问题。而d v t 一 直在不断改进，其最新版本是2 0 0 6 年1 月发布的2 1 6 版本i 翻。 严格来说，c i n 可作为d i c o m 应用程序开发者的调试工具，而非专门的 测试工具，在易用性和测试结果的可靠性等方面都有所欠缺。 2 4 小结 本章我们介绍了比较常用的测试工具d v t 和c 】m ，特别对它们现阶段存在 的问题做了详细分析。可以发现在w i n d o w s 操作系统下最常用的d l c o m 兼容 性测试工具还是d v t ，它除了平台独立性较差以外，在其它很多方面比c t n 更具优势。但它们都具有共同的缺点： 测试结果的可靠性不足。 测试结果中的错误分析有待进一步加强。 易用性不好。 针对以上问题，我们可以从以下方面进行改进： 首先，通过深入分析d i c 0 m 标准，对d i c o m 兼容性测试方法进行研究， 构造一个比较完整的测试集，从而改进测试结果的可靠性。 其次，提供详细的测试报告，能够对测试过程中出现的错误进行具体分析， 给出明确的错误信息，使测试者了解问题所在。 最后，开发测试工具时使用友好的用户界面，并采用半自动的方法为服务类 测试准备数据，提高测试的方便性。 第三章中我们将对d i c o m 兼容性测试方法进行研究和探索。 第三章d i c o m 兼容性测试方法的研究 3 1 引言 在研究d i c o m 兼容性澳4 试方法之前，我们首先要深入理解d i c o m 标准的 各个层次、各个方面以及d i c 0 m 标准的特点。本章将分析d i c o m 标准的特点， 并从d i c 0 m 兼容性声明、d i c o m 信息对象定义、d l c 0 m 数据结构、d i c o m 服务类、d i c o m 通讯等方面对d 1 c o m 兼容性测试进行研究，构造一个比较完 整的测试集。 3 2d i c 伽标准的组织结构 d i c 0 m 标准具有良好的可扩充性。它由多部分组成，这些部分是互相联系 并相互独立的，可以单独对某部分进行扩充：在各部分中，又将容易增加和修 改的内容放到附录中，方便更新。d i c 0 m3 o 标准从1 9 9 3 年发布至今，一直在 不断进行增补修订。2 0 0 6 年4 月发布了最新的修订版1 1 5 】，共十八部分组成，第 九部分和第十三部分已被淘汰( 被淘汰的内容不是不再允许使用，而是不推荐 使用) 。而本文主要参考的是d i c o m3 o 标准2 0 0 3 年的修订版，它由以下十六 部分组成1 1 h 1 4 】： p s3 1 ：i n 咖d u c t i o n 孤d0 i v e r v i e w 简介和综述 p s3 2 ：c o n f o 皿a n c e 兼容性声明 p s3 3 ：h f 0 册a t i o o b j e c td e f i r l i 哟s 信息对象定义 p s3 4 ：s e r v i c ec 1 硒ss p e c i f i c a t i o n s 服务类说明 p s3 5 ：d a t as t 兀l c t u r e 趾de n c o d i g 数据结构及编码 p s3 6 ：d a t ad i c t i o n a 叮数据字典 p s3 7 ：m e s s a g ee x c h a n g e 消息交换 p s3 8 ：n 咖o r kc o i 砌u n i c a t i o ns u p p o nf o rm c s s a g ce x c h a i l g e 消息交换的网 络支持 p s3 9 ：p o i n tt op o i n tc o m n m n i c a t i o n s u p p o nf o rm e s s a g ee x c h 锄g e 消息交换 1 0 浙江大学硕士学位论文 第三章d i c o m 兼容性测试方法的研究 的点对点通讯支持( r c t i r c d ) p s3 1 0 ：m e d i as t o r a g ca n df i l ef o 彻a tf o rd a t am t e r c h a n g e 用于数据交换的 媒质存储和文件格式 p s3 1 1 ：m e d i as t o r a g e a p p l i c a t i o np r o f i l e s 媒质存储应用框架 p s3 1 2 ：s t o r a g ef 吼c t i o n sa i l dm e d i af 0 吼a t sf o rd a t ai n t e r c h a n g c 用于数据 交换的存储功能和媒质格式 p s3 1 3 ：p r i n tm a n a g e m e n tp o i j l t - t o p o j n tc o 1 n n m i c a t i o ns u p p o n 打印管理的 点对点通讯支持( r e t i r e d ) p s3 1 4 ：g r a y s c a l es t a i l d a r dd i s p l a yf u n d i o 显示功能的灰度标准 p s3 1 5 ：s e c i l r i t yp m f i l e s 安全机制 p s3 1 6 ：c 0 o e n tm a p p i n gr e s o u r c e 内容映射资源 本文对d i c o m 兼容性测试方法进行研究，主要涉及d i c 0 m 标准的前十章 内容。 3 3d i c o m 兼容性声明 d i c o m 兼容性声明是d i c o m 标准中的重要内容，它对于系统互连至关重 要。d i c o m 兼容性声明提供的信息决定了d i c o m 应用实体( a e ，a p p l i c a t i o n e n t i t i e s ) 之间是否可以互连，同时，兼容性声明中提供的信息对解决互连中出 现的问题也是有很大帮助的。d i c o m 设备制造商必须提供产品的d i c o m 兼容 性声明。 声明兼容d i c o m 标准的应用实体所必须符合的一般兼容性要求定义在 d i c 0 m 标准的第二部分闭，其它针对具体服务类、信息对象及通讯协议的附加 兼容性要求在d i c o m 标准其它部分的兼容性相关章节有所定义。第二部分中 还给出了d i c o m 兼容性声明的模板及各种d i c o m 应用服务器的兼容性声明范 例。 声明兼容d i c o m 标准的应用实体必须选择支持以下内容： d i c o m 网络的兼容性要求： d i c o m 媒介存储的兼容性要求； 浙江大学硕士学位论文第三覃d i m 兼窨性攫i 试方法的研冗 以上两者。 声明兼容d i c o m 标准的应用实体不需要实现d i c o m 标准中的所有内容， 在实现上述基本的兼容性要求的基础上具有一定的灵活性，它可以选择使用标 准中定义的s o p 类、传输协议、可选属性等，也可以自己扩展定义私有的s o p 类等。然而，必须给出d i c o m 兼容性声明，详细说明自己选择什么样的信息 对象、服务类、数据编码方法等。根据d i c o m 应用的类型不同，它的兼容性 声明的内容结构也不同，如果d i c o m 应用支持d j c o m 网络接口，那么它的兼 容性声明中必须包含以下内容： 应用实体的应用模型以及应用实体与本地和远程实际操作的联系方式； 应用实体间连接发起方和接收方的表达内容( p r c s e n t a t i o nc 0 n t e x t s ) ： 详细说明每个应用实体支持的s o p 类，支持的信息对象类属性的可选项以 及发起、接收机制； 支持的通讯协议； 扩展、特殊说明以及使用到的对信息对象类的自定义私有属性的描述： 应用到的可能与d i c o m 有关的任何细节描述( 包括与d i c o m 兼容性、互 连有关的实现细节) 。 虽然d i c o m 应用能够给出完整的d i c 0 m 兼容性声明，但在设备、系统互 连中仍会存在问题。因为d i c o m 标准中没有规定： 如何测试或验证d i c o m 应用的d i c o m 兼容性； 如何测试或验证d i c o m 应用的兼容性是否与其d i c o m 兼容性声明一致。 对设备的d i c o m 兼容性进行测试要根据它的d i c 0 m 兼容性声明的内容来 进行。 3 4 d i c o m 信息对象定义及服务类 信息对象定义( i o d ，i n f 0 珊a t i o no b j e c td e f i l l i t i o n ) 和服务类( s e r v i c ec 1 a s s ) 是d i c o m 标准的两个基本组成部分。信息对象定义是对现实世界对象的数据 抽象，其数据抽象的过程如图3 1 所示。它定义了一系列图像内容、医疗信息 及其之间的联系等。服务类描述了对信息对象的操作功能。 浙江大学硕士学位论文 第三章d i c o m 兼容性测试方法的研究 图3 - l1 0 d 与现实世界对象的关系示意图 下面对信息对象定义、服务类以及相关的重要概念做详细阐述： 信息对象定义 在d i c 0 m3 o 标准中，信息对象运用面向对象的方法定义对象，如病人、 设备、检查等。每个定义包含许多属性以及对这个信息对象实体的描述。为了 便于将来版本的发展和便于重复使用，d i c o m 定义了两种类型的信息对象：标 准型和复合型，如图3 1 所示。标准型信息对象仅包含其对应现实实体的固有 属性，如病人信息类包含病人姓名、性别、年龄、病人号等。复合型信息对象 包含白勺不是某一个现实实体对象的固有属性而是多个相互联系的现实实体的固 有属性。各种图像信息一般都是复合型信息对象，如c t 图像信息定义模块不 仅包括图像信息，还包括与之相关的病人、检查、序列、参考结构、设备等信 息对象。 服务类 d i c 0 m 服务类主要用于针对图像信息对象的传输和操作，如存储对象，显 示对象等。服务类详述了作用于信息对象上的命令及其产生的结果。一个服务 类可对应于个或多个命令，作用于一个或多个信息对象。服务由消息服务元 素( d i c o mm c 鹃a g cs e r v i c ee l 锄e t s ，d i m s e ) 或媒质存储服务构成。 s o p ( s 倒i c e - o b j c c tp a j i s ) 类 信息对象类和服务类相结合就构成了d i c o m 通讯的基本单元：s o p ，如图 3 2 所示。 图3 2 s o p 类定义示意图 消息服务元素( d i m s e ，d i c o mm c s s a g es e r v i c ee l e m e n t s ) d i m s e 分为标准型消息服务元素( n o m a l i z e dd i c o mm e s s a g es e r v i c e e l e m e n t s ) 和复合型消息服务元素( c o m p o s j t ed i c o mm c s s a g cs e r v i c ce l e m e n t s ) 两种，分别对标准型信息对象和复合型信息对象操作。d i m s e 由数据集和命令 集两部分构成。根据连接建立时s c u 和s c p 双方协商的抽象语法和传输语法， 决定采用何种命令元素和数据元素来构建命令集和数据集以及如何对消息进行 编码。 s c u ( s e i c ea 笛su s e r ) 与s c p ( s e r v i c ea a 踞p m v i d e f ) 在一个服务中有两个角色，提供服务方和使用服务方。一般来说，发起服务 1 4 浙江大学硕士学位 硷文 第三章d i c o m 兼容性测试方法的研究 的一方为服务使用者，接受服务的一方为服务提供者。但这也不是绝对的，在 连接开始的时候，双方可以协商约定各自的角色。 3 5d i c o m 通讯 3 5 1 d i c o m 通讯的网络支持 d i c o m 通讯协议是符合l s o - o s i ( o p e ns y s t c m si n t e r c o l l i l e c t i o n ) 基本参考 模型的，其网络协议结构如图3 3 1 1 7 所示。网络环境下d i c o m 应用程序之间的 消息交换基于d i c o m 上层服务协议之上。d i c o m 上层服务是0 s i 表示层服务 ( i s 0 8 8 2 2 ) 和o s i 连接控制单元( 地s o c i a t i o nc 0 n t r o ls e i c e 日e m e n t ，a c s e ) ( i s 0 86 4 9 ) 的子集，它允许d i c 0 m 应用程序之间建立连接、交换消息和断开 连接。 ，一 (d i o 蛳应用的消息交换1 、7 ， o s ia c s e o s i 表示层 o s i 会话层 0 s i 传输层 o s i 网络层 0 s i 链路层 网络的标准物理层 燮堕f d d i 、i s d n 、x 。2 5 等) 图3 3d i c o m 阿络协议结构 、未1_tf_ 眦 一 一 k 一 一 一 面一 一 亿 一 一 一 一 椰 一 一 一 ，-阿、厂广一 3 5 2d i c 0 m 通讯服务 d i c o m 通讯过程涉及到两个概念：d i c o m 上层服务( u p p e rl a y c rs e n r i c e ) 和d