医学信息学chapter7DICOM-SOP

复合式对象 简单服务 复合式服务 SCP PS3 4DICOMPS3 42014b ServiceClassSpecifications 服务 Service 某对象为其它对象或程序提供的功能 当要求使用此功能时称申请服务 申请服务的对象称服务用户 而能完成该功能的对象是服务的提供者 打印 DICOM打印机的打印对象存储 例如将对象存储到PACS查询 例如获取来自PACS的对象找回 见DICOM第4部分 服务类规范 DICOM数据结构 SCP DICOM服务类 证实 verification 服务类存储 storage 服务类查询 检索 query retrieve 服务类检查内容通知 studycontentnotification 服务类患者管理 patientmanagement 服务类检查管理 studymanagement 服务类结果管理 resultsmanagement 服务类打印管理 printmanagement 服务类媒质存储 mediastorage 服务类存储责权管理 storagecommitment 服务类基本工作列表管理 basicworklistmanagement 服务类队列管理 queuemanagement 服务类灰度软拷贝表达状态存储 GrayscaleSoftcopyPresentationStateStorage 服务类结构化报告存储 StructuredReportingStorage 服务类 服务 服务 Service Objects Commands 对象 命令 Service ObjectPair SOP 服务 SOP DICOM术语 SOP类 服务对象对 ServiceObjectPair SOP DICOM信息传递的基本功能单位 包括一个信息对象和一组DICOM消息服务元素服务 对象 服务对象对 存储 MR图像 MR图像存储 SCP 服务类提供者提供服务的系统SCU 服务类用户使用服务的系统 SCU SCP MR图像存储SOP类 MR存储SOP类 存储服务 服务类用户 服务类提供者 MR对象 模块 模块 模块 属性 属性 属性 从底层开始 模块 共同话题的逻辑属性组 DICOM信息模型 服务对象对 服务类 HL7采用消息传递方式实现子系统之间的互连 消息 Message 在DICOM的网络接口中 信息是通过DICOM消息通信的 一个消息是由命令集与后面有条件的数据集复合而成的 命令集用来指明待完成的在数据集上的操作和通告 数据集是由若干个数据元素组成 按数据元素标记中的组号以及元素数值增加的方式进行排序 依次排列 DICOM术语 消息 消息 命令集 数据集 消息 命令集 数据集 6 3 1 Service Objects Commands 对象 命令 Service ObjectPair SOP 服务 SOP 小结 DICOM语法和通信 语法 服务对象对 DICOM信息传递的基本功能单位一组服务信息对象通信 消息消息 服务对象对 命令集 数据集 命令集 信息对象 DICOM通讯规范 PS3 7DICOMPS3 72014b MessageExchangePS3 8DICOMPS3 82014b NetworkCommunicationSupportforMessageExchange DICOM消息交换和网络通信 在DICOM标准的制定中 主要采用了在实际中广泛使用的TCP IP协议和影响较大的OSI网络协议 作为对DICOM网络支持的基础 应用程序与DICOM应用实体之间的应用程序接口 API 并不是在DICOM标准中说明 而决定于实现 P3 6DICOMandtheOSIBasicReferenceModel SessionPresentationandApplicationLayer P3 77 1 对等实体之间消息过程的原语表示 requestprimitiveindicationprimitiveresponseprimitiveconfirmationprimitive DICOM关联协商 两个应用实体 AE 执行DICOM处理前 它们首先必须约定 它们将使用什么SOP类 例如MR图像存储 哪个是SCU 哪个是SCP传输语法是什么 例如无损耗JPEG 该过程叫作关联协商 AE 标题1 MR图像存储 AE 标题2 关联协商 P3 7Figure7 1 AssociateRequest DICOM应用实体 虚线框内为应用实体层研究范围 它包括联结协商 DICOM信息服务元操作与通告以及服务类 信息对象封装等内容 它是介于网络通讯和面向用户之间的关键一层 信息的定义 编码构成 网络数据信息包的组成在该层中规范 在此层中 通讯的协商范围首先包括对称实体之间请求和响应的通讯类型即服务类说明类型的协商 其次是传输的对象 之外还包括信息服务元的选择 与本地下层建立请求服务关系 DIMSE服务用户与DICOM应用实体有关 而DIMSE服务提供者与通讯协议栈的应用实体的下层有关 即DICOM协议上层 UpperLayer 两个服务用户A B就组成了消息传输的对等实体 之间可以进行通告或者操作信息服务 网络环境下数据的传送规范 应用实体层通过DICOM上层 UpperLayer UL 与本地TCP层打交道 向TCP层提出通讯服务请求 即DICOM上层协议起到连接的作用 利用TCP所提供的传输服务 从通讯协议分层的体系结构上来看 上层与下层之间是相互透明的 通讯的信息交换是在对等层之间进行 所以完成DICOM的通讯 实体之间进行数据传输 必须依靠实体的下层即DICOM上层来为实体层建立连接和释放连接 TCP传输连接具有端对端的特性 通常应用程序是位于TCP上层的 以IP地址 端口号为标识来进行应用程序的通讯 因此每一个上层连接 UpperLayerAssociation 只能以一个并且是唯一的TCP传输连接来提供支持 每一个TCP传输连接也只能支持一个上层连接 利用TCP连接进行数据发送的具体步骤 打开一个TCP传输连接 发送请求原语 打开TCP连接 写入A ASSOCIATE RQPDU到传输连接 转入侦听状态 设置ARTIM AssociationRequest ReleaseTimer 建立DICOM连接服务 用TCP连接传输数据 关闭TCP传输连接 在整个过程中 网络事件和本地实体层的请求和其他变化使UL处于不停的状态转换之中 它的状态和事件的相互转变完整表示可以用状态机来进行描述 标准定义了13种状态机的状态 State 和28种事件动作 Action 协议数据单元 PDU 协议数据单元PDU ProtocolDataUnits 是对等体之间处在同一层之间用来交换的信息格式 一个协议数据单元应该包括协议数据包包头和用户数据 包头一共6个字节 第一个字节用来标识它是哪一种数据包 第二个字节保留作为协议将来发展用 此字节可置为零 第三到第六个字节用来标数据包的长度 此四字节长度应是按网络字节序来排序 DICOM数据包结构 数据区的格式根据不同的包来定 DICOMUL由七种数据包组成 1 A ASSOCIATE RQPDU2 A ASSOCIATE ACPDU3 A ASSOCIATE RJPDU4 P DATA TFPDU5 A RELEASE RQDU6 A RELEASE RPPDU7 A ABORTPDU TheencodingoftheDICOMULPDUsisdefinedasfollows BigEndianbyteordering Note TheBigEndianbyteorderinghasbeenchosenforconsistencywiththeOSIandTCP IPenvironment ThispertainstotheDICOMULPDUheadersonly TheencodingofthePDVmessagefragmentsisdefinedbytheTransferSyntaxnegotiatedatassociationestablishment a A ASSOCIATE RQ AC PDU 1 ProtocolVersion 协议版本 用来标识当前所使用的DICOM协议版本 2 CalledEntityTitle 被呼叫应用实体 用来标识与本地应用程序相通讯的应用程序 它的主要作用是当与本地机相通讯的远端机有多个应用程序同时运行时 用它来区分有相同端口号的不同应用程序 3 CallingEntityTitle 呼叫应用实体 用来标识本地应用程序 4 App ContextItem 应用环境组 用来标识DICOM协议特有的应用环境 它的值在DICOM3 0中规定为 1 2 840 10008 3 1 1 1 5 PresContextItem 表达环境组 包括一个字节的Pres ContextID 表达环境唯一性标识 参数 一个字节的Result Reason 结果 原因 参数 一个AbstractSyntaxItem 抽象语法组 一个或多个TransferSyntaxItem 传输语法组 Pres ContextID用来标识一个特定的表达环境 它的值为1到255之间的奇数 在同一个A ASSOCIATE RQ AC PDU中如果有多个PresContextItem 那么它们的Pres ContextID应该不同 就是说在一个A ASSOCIATE RQ AC PDU中最多可有 255 1 2 1 128个PresContextItem Result Reason参数只用在A ASSCIATE ACPDU中 通讯程序客户端可通过检验此参数的值来判断协商成功与否 在A ASSOCIATE RQPDU中这个值设为0X00 AbstractSyntaxItem参数的值用来标识整个应用程序所的服务类要使用的服务对象对SOP 比如要完成基本灰度打印此ITEM的值就为 1 2 840 10008 5 1 1 9 在协议的第六章数据词典中用此标识符来标识基本灰度打印管理内含服务对象对类 BasicGrayscalePrintManagementMetaSOPClass TransferSyntaxItem参数的值用来标识请求或响应的传输语法 TransferSyntax 通讯程序双方协商好传输语法之后 也就规定了双方以后的PDU中DICOM消息信息服务元 DIMSE 的封装格式 最常用的传输语法有 ExplicitLittleEndian ImplicitLittleEndian ExplicitBigEndian LittleEndian BigEndian就是我们常说的两种字节排列顺序 本地字节序和网络自节序 Explicit与Implicit的区别在于有没有VR ValueRepresent Explicit表示在封装时必须有VR这一项 Implicit表示在封装是没有VR这一项 MaxLengthReceivedItem用来协商的是在连接建立以后 客户端在P DATA TFPDU变量域中能封装的字节的最大长度 b P DATA TFPDU P DATA TFPDU主要用在封装图像数据以及与图像数据有关的参数 P DATA TFPDU结构 前图中变量域 VariableField 包含一个和多个PresentationDataValueItem 表示数据值组 缩写为PDV 一般一个PDV封装一个DICOM命令消息或一个DICOM数据集 注 有时一个PDV既封装了一个DICOM命令消息又封装了一个DICOM数据集 PDV的编码格式如下图 PDV的编码格式 PDV的第一个字节是消息控制头 通过对这一字节的前两位设置来判断消息的属性 如果将此字节的第一位设置成0 那么就表示消息控制头之后的段是消息数据段 反之 如果将此值设置成1 则表示消息控制头之后的段是消息命令段 如果将此字节的第二位设置成0 就表示消息控制头之后的段不是消息数据集或消息命令的最后一段 反之 如果此位设置成1 就表示消息控制头之后的段是消息数据集或消息命令的最后一段 A RELEASE RQ AC PDU 通讯双方的客户端发现所要传输的数据已经传送完之后 它就向服务端发送A RELEASE RQPDU 通知服务端数据已经发送完成 可以断开连接了 服务端接收到此PDU之后 就知道客户端的数据已经完成 于是它就向客户端发送A RELEASE ACPDU 发送完之后就断开与客户端的连接 A RELEASE RQ AC PDU的结构如下图 A RELEASE RQ AC PDU的编码格式 DICOM技术概要及特点 小结 通过服务和信息对象主要完成五个方面的功能 传输和存储完整的对象 如图像 波形和文档 请求和返回所需对象 完成特殊的工作 如在胶片上打印图像 工作流的管理 支持WORKLIST和状态信息 保证可视图像 如显示和打印之间 的质量和一致性 特点 定义在网络通信协议的最上层 通过消息