医学影像信息学课件：8-2011信息学第四章1-3节

1、第 四 章DICOM标准基础知识及应用,目的要求,掌握DICOM的概念 熟悉各章节的主要定义范围 熟悉DICOM的常用术语,第一节、历史与发展,一、概述 二、DICOM标准发展的要求和目标 三、标准引用规范说明,一、概述,定义 制定者 版本进展 3.0版涉及的内容,一、概述,定义: DICOM(Digital Image Communication in Medicine)是关于医学影像显示、存储及其在不同影像设备和网络中进行通讯的标准，通常称为DICOM 3.0标准 制定者：ACR 美国放射学院 NEMA 国家电子制造业协会,一、概述,历史 1983 - ACR和NEMA联合成立了一個委员会

2、，制定DICOM标准。 1985 - 公布1.0版本(ACR-NEMA V1.0)。 1988 公布2.0版本(ACR-NEMA V2.0)。 1989 开始同HIS/RIS 系統连接的网络工作；改称:DICOM 1991 - 公布DICOM的1至8章。 1992 - RSNA展示第8章。 1993 - DICOM的1-9章通过，RSNA展示了全部的9个部分。,一、概述,历史 1994 - 增加第10章： Media Storage and File format。 1995 - 增加第11章、12章、13章及补充章节。 1996 进行了第三次修订，更名爲：DICOM 3.0；發佈96版，基于

3、服务器/客户端的网络结构，采用OOP方式进行分析和设计。,一、概述,历史 1998 - DICOM 3.0 98版，修正一些不明确的规定和错误，接纳二次采集图像。 1999 - DICOM 3.0 99版，增加实验室设备定义，转向三层结构，为同HIS通讯作准备。 2001 - DICOM 3.0 2001版本 2003 - DICOM 3.0 2003版本,一、概述,版本进展 1985-1.0版，主要定义图像格式 1988-2.0版，涉及网络通讯协议和标准 1993-3.0版，8个部分 2001-3.0版，16个部分 2004-3.0版，18个部分,涉及的内容,涉及的内容,涉及的内容,DICO

4、M 3.0 标准文件內容概要,第1部分：Introduction and Overview，引言概述，简介DICOM的概念与组成 第2部分：Conformance，遵从性陈述文档结构及内容的定义，以及构建DICOM 遵从性陈述的基本要求和说明。,DICOM 3.0 标准文件內容概要,第3部分：Information Object Definitions，信息对象的结构和属性，利用面向对象的方法，定义了两类信息对象类：普通型、复合型。 第4部分：Service Class Specifications，应用于IOD 实例操作和处理的服务类，定义了许多服务类，后者详细论述了作用于信息对象的命令及产

5、生的结果。,DICOM 3.0 标准文件內容概要,第5部分：Data Structure and Encoding，消息和数据内容交换过程的编码规范，描述了怎样对信息对象服务类进行构造和编码。 第6部分：Data Dictionary，定义信息对象实例的数据内容及其属性集，也即DICOM 数据词典的组成及内容的说明和定义。,DICOM 3.0 标准文件內容概要,第7部分：Message Exchange，用于DICOM 信息交换的相关操作及其协议的定义和说明，这类操作被应用于服务类(Service class)执行过程定义的实现。 第8部分：Network Communication Supp

6、ort for Message Exchange，定义和说明直接基于OSI 通讯模型和TCP/IP 网络，应用于DICOM 信息交换的服务类的操作机制及其协议规范。,DICOM 3.0 标准文件內容概要,第9部分：Point-to-Point Communication Support for Message Exchange，定义基于DICOM 50 针接口直接进行信息交换的相关服务类和协议。主要是兼容DICOM 3.0 以前的标准。 第10部分：Media Storage and File Format for Data Interchange，定义在各类物理存储媒质上存储和交换DICOM

7、 信息所要求的数据格式和操作机制。,DICOM 3.0 标准文件內容概要,第11部分：Media Storage Application Profiles，为用户和提供商定义选择不同的信息对象(见Part 3)及不同的存储媒质(见Part 12)的方案和方式。 第12部分：Media Formats and Physical Media for Data Interchange，有关行业规范的物理媒质及媒质相关的格式化文件系统的参考。,DICOM 3.0 标准文件內容概要,第十三部分：Print Management Point-to-Point Communication Support，定

8、义经点对点连接执行DICOM 打印管理和执行打印输出通讯所需要的服务类和相关协议。此部分在DICOM 标准2001 年以后的版本被撤销。,DICOM 3.0 标准文件內容概要,第14部分：Grayscale Display Function Standard，定义用于显示灰阶影像的标准化显示功能 第15部分：Security Profiles，定义执行安全通讯和数字签名的标准化方案。,DICOM 3.0 标准文件內容概要,第16部分：Content Mapping Resource，定义和说明被标准其它部分所应用的模板和上下文组 第17部分： Explanatory Information，对

9、DICOM 标准其它部分已定义的特定内容给予进一步的说明、解释和描述，或提供补充或扩展的定义描述和内容细节。,DICOM 3.0 标准文件內容概要,第18部分： Web Access to DICOM Persistent Objects (WADO)，定义基于Web 服务以HTML或XML方式访问DICOM 信息对象的方式。,二、DICOM标准发展的要求和目标,主要目标： 为医学影像设备和系统间建立有效的数据和功能互操作能力提供实现机制定义(标准) 提供医学影像设备和系统对DICOM标准执行和遵从性确认的相关定义(标准),DICOM内容特点,1、执行指令和所关联的数据的语意定义。 系统或设备

10、间传递的数据信息本身 系统或设备间的交互作用过程 系统或设备对指令及关联数据的反应 2、在网络环境中的通讯和操作机制的定义。 基于网络的数据通讯，在线通讯(on-line)基于存储媒质的数据交换，离线通讯(off-line)。,离线通讯所必需的文件服务、文件格式和数据目录以及操作机制的定义。 要求对标准执行的遵从性给予清晰地定义。 要求通过一个遵从性陈述提供足够的对DICOM标准的执行和操作信息，以便能够容易地确认一个系统或设备与其它声称具备相对应遵从性的系统或设备间建立互操作的能力。,DICOM内容特点,5.DICOM标准采用了面向对象(Object-Oriented)的体系结构 这种标准体

11、系结构设计能够容易地容纳新的服务类、增加和引入信息对象，有利于支持和适应医学影像学应用的动态发展。,DICOM内容特点,三、标准引用规范说明,版本+章 如“PS 3.6”表示引用自DICOM标准第6部分。,第二节、基本概念及术语,一、常用基本术语及缩语 二、DICOM UID定义 三、DICOM传输语法简介,一、常用基本术语及缩语,二、DICOM （Unique Identifier） UID定义,概念：在DICOM中，数据单元和信息对象的唯一标示符号。由两部分构成 UID = . UID作为SOP的基本属性之一，包括Class UID (标准UID)和Instance UID (实例UID)

12、两类， DICOM标准定义的Class UID的值均为“1.2.840.10008”,UID编码规则,UID的每一个节段由一个一位或多位的数字组成，在仅由1位数字构成时，其第一位数字不能为0。 每一个节段的数字编码采用ISO 646:1990(DICOM默认字符库)基础G0区字符集(Basic G0 Set)中0-9的字符。 每2个节段数字组成之间用“.”(点)分隔。 当UID长度为奇数字节时，必须在字符串末位填充一个NULL字符，以使UID长度对齐于偶数字节边界。 UID长度，包括全部节段的数字、节段分隔符(点)以及填充的NULL字符，总长度不能超过64个字符。,Example of DIC

13、OM UID,三、DICOM传输语法简介,DICOM 标准定义了几类传输语法(transfer syntax)，应用于经网络通讯或媒质存储文件形式传递影像IOD，这些传输语法可以分为三类：,三、DICOM传输语法简介,1) Implicit VR Little Endian Transfer Syntax；这是DICOM 默认的传输语法，用于保持与ACR-NEMA 标准通讯的兼容。Implicit VR 传输语法操作的数据元不含VR属性，其VR类型的解析需要藉助于DICOM 辞典(DICOM Dictionary)文件内容。 VR_value representation,三、DICOM传输语

14、法简介,2) Explicit VR Little Endian Transfer Syntax 或Explicit VR Big Endian Transfer Syntax：这类传输语法操作的数据元包含有VR 属性，即VR 类型值为数据元编码内容之一。 Little Endian 与Big Endian 代表了其对多字节数据类型的编码方式。,三、DICOM传输语法简介,3) 压缩传输语法：DICOM 标准定义的全部压缩传输语法均为Explicit VR 类型。 目前DICOM 标准定义的压缩传输语法主要包括Lossless JPEG/LossyJPEG/Run-Length Encodin

15、g(RLE)等几类压缩传输语法。,第三节、DICOM IOD基础,定义 DICOM IOD的属性 DICOM IOD基本类型,IOD定义,DICOM IOD(Information Object Definitions)是一个具有相同属性特征的现实对象(real-world object)的抽象数据模型 分类： 普通型信息对象(Normalized Information Object) 复合型信息对象(Composite Information Object),一、DICOM IOD的属性,（一）IOD属性的概念： （二）属性的基本内容和特征 （三） DICOM IOD结构及内在关系,（一）

16、IOD属性的概念,什么是IOD属性 (attribute) ？ 是现实对象实例的内涵和特征描述，是构成DICOM数据信息最基本的构件和成分 例如: 影像IOD 的属性 Patients Name Patients Age Study date,IOD 的属性按特定的规则编码=DICOM 数据元 (DICOM data element),DICOM 标准定义了数量庞大的信息属性，并按其关系分组别类形成一个内容丰富的数据体系_DICOM 词典(DICOM dictionary),1. Attribute Name：属性的命名。应该具有唯一性。 如：Patients Name Patient ID,

17、（二）基本内容和特性,（二）基本内容和特性,2. Attribute Tag：属性的具有唯一性的标识符。由两组共8位数字(16进制)构成，前4位数字标识属性的组别，后4位数字标识属性自身。 Patients Name= 0010,0010 Patient ID = 0010,0020 Study ID = 0020,0010 Series Number = 0020,0011,3. Attribute Description：对属性含义及内容的说明及描述。特定属性条目的含义和内容的标准描述请参考PS 3.3相关部分。,（二）基本内容和特性,4. Value Representation (VR

18、)：值表示法。 对属性数据元的值的类型和格式的定义。 此项内容在编码DICOM数据元时是否需要，取决于所应用的传输语法，当采用DICOM标准默认的传输语法(Implicit VR)时，DICOM属性数据元不必包括VR项值,（二）基本内容和特性,5.Value Multiplicity (VM)：多值性。 对属性赋值的字段内所含赋值单元的数量状态的定义(即定义一个属性是否允许多个赋值状态存在)。,（二）基本内容和特性,6.Type classification：属性分类 用于定义属性对于IOD构成是否为 必需(mandatory) 有条件的必需(conditional) 可选项(optional

19、),（二）基本内容和特性,属性分类,Type 1：属IOD必需包含的属性数据元。Type 1属性数据元的值为空(无有效赋值)是不合法的 Type 1C：type 1C属性的定义包括某种特定的伴随条件或状态描述 ，type1C 属性的数据元在这类条件和状态存在时，即成为在DICOM 标准定义的数据操作过程中IOD 所必需的数据元，此时该数据元的赋值要求遵循type 1 属性的定义。,Type 2：type 2属性为IOD必需包括的属性数据元。该数据元赋值的长度可以为零或为空(无有效赋值) Type 2C：type 2C属性的定义包括某种特定的伴随条件或状态描述，type2C 属性在这类条件和状态存在时，将成为在DICOM 标准定义的数据操作过程中IOD 所必需的数据元，此时该数据元的赋值要求遵循type 2 属性的定义。,属性分类,属性分类,Type 3：type 3是DICOM标准定义的一类非必需的