DICOM簡介

轉載自:http://blog.csdn.net/okaimee/article/details/5545892

一  DICOM的由來
DICOM是英文Digital Imaging Communications in Medicine的縮寫。從字面上來解釋,第一,應用對象是數字化的醫學圖像,第二,也就是DICOM規範的核心是“通信”。綜上所述,DICOM可以解釋爲“醫學數字化圖像通信/交流的共同規格”。
這個規格是如何產生的呢?我們可以回顧一下DICOM產生的歷史。
在1982年,鑑於各種醫療影像設備間無法進行信息交流,American College of Radiology(ACR)和National Electrical Manufacturers Association (NEMA)這兩個組織決定共同成立一個委員會稱爲ACR-NEMA,致力於制訂醫學影像設備間共同的通信/交流規範。於1985年和1988年發表了兩套規範 (ACR-NEMA 1.0和ACR-NEMA 2.0)。然而因爲技術上的不成熟,這些規範並沒有被廣泛採用。但是這些努力吸引了GE等許多世界著名的醫療影像設備製造商的關注及加入。終於在1993年發表了一套統一的規範,正式命名爲 DICOM 3.0規範。此規範一經公佈立即被衆多的廠商及機構採用。DICOM也吸納各方人才,從不同專業角度添加DICOM的規範範疇和深度,逐漸演變成爲今天的局面。
從DICOM被採用的情況來看,DICOM雖然是在美國產生、發展的,但已被歐洲各國、日本等發達國家和地區接受,並被列入國家標準。在我國,DICOM是唯一被接受的醫療影像國際規範。 DICOM已經成爲國際醫療影像設備的圖像通信/交流的唯一規範。
二  爲什麼要採用DICOM
醫院管理角度來說,參照歐美各國經驗,如能由上而下在整個醫院建立DICOM化的環境,再依據部門需要建立不同特色的子系統以適應科室需要,就能在醫院形成統一的影像規範,做到醫院添加新設備時“即插即用”。由於DICOM已經成爲國際醫療影像設備圖像通信/交流的唯一規範,採用DICOM標準是醫院間及國際間醫學圖像交流的基礎,例如實現遠程會診中的無損圖像傳輸交流。同時,由於醫院形成了統一的影像規範,可以對醫學影像進行統一歸檔存儲查詢,實現無膠片化醫院,節約大量的人力和資金,有效提升醫院形像和等級。
從病人角度來看,有DICOM構架的醫院可以大幅度縮短候診時間,以往可能需要數次往返醫院,現在只要一次就可完成就診、照相、報告這幾個過程。
從醫生角度而言,可以方便地獲取DICOM資料庫上的各種影像資料進行研究參考,同時可以快捷地獲取急診病人的影像,爲搶救病人爭得寶貴的時間。
三  DICOM的一些概念
1. DICOM資料的結構
一個患者到醫院就診,爲了判斷他的病竈,醫生需要指定不同的檢查(例如: CT,MR,超聲),每一項檢查都需要由相對應的儀器完成,但儀器產生的是一系列的影像(例如CT產生一組10張,MR產生10張和20張各一組影像),這些影像和病人如何產生關聯呢?
在DICOM規格中,使用了相對應的資料結構來描述: 定義出Patient,Study,Series,Image4個層次來存儲上述例子。Patient中包含了該病人的所有基本資料(姓名,性別,年齡等)和醫生指定的檢查Study; 在Study中包含了檢查種類(CT,MR,B超)和指定檢查的Series; 在Series中包含檢查的技術條件(毫安,FOV,層厚等)和圖像IMAGE。
2. DICOM的影像對象(IOD)
DICOM引用了近年信息科學的熱門趨勢—“目標導向”的概念來描述醫學圖像。傳統的信息系統在處理圖像時完全只注重資料本身的排列方式,而DICOM則不同,它將每一個影像包裹成爲一個物件IOD(Information Object Definition)。
每個IOD可分爲兩大部分: 象素數據(PIXEL DATA),影像屬性(ATTRI-BUTE)。象素數據是通過單純描述圖像上每一個圖像點的值來組合成一個醫學圖像; 而影像屬性部分則包含了該圖像所描述病人的資料信息,如: 病人名稱、檢查日期、CT號、MR號、掃描條件、層厚等,甚至包含了醫囑信息。
3. DICOM的服務功能對(SOP) 
DICOM 的影像對象(IOD)只是服務對象,那麼對這個對象能完成什麼相關服務則需要進一步定義。影像對象(IOD)如CT、MR、US、X-ray等,加上對之進行的服務,例如: Storage,Verification,Query/Retrieve等,就組成了一個SOP(Service-Object Pair),這樣一個對象加服務的SOP就組成了DICOM最基本的運作單元。例如某一設備支持 MR image Storage SOP class,那就表示它可以存儲MR圖像。反之,若是一臺CT要支持DICOM存儲,則它必須支持CT image Storage SOP Class。
4. SCU/SCP(Service Class User/Provider)
大家可能已經熟悉了計算機網絡中常用的Client/Server的概念,傳統的非Client/Server結構就像是推銷員或直銷的方式,是一對一的服務,而在Client/Server結構中計算機依據它所執行的功能分爲兩類: 提供服務的一方稱爲Server,接受服務的一方稱爲Client。就像超市一樣,所有的資料(商品)都是開放式的,接受服務的一方則像是上門的顧客(Client),如此一來,Server可以允許多個顧客同時提取所需資料,大大提高了效率,降低了成本。
同樣,DICOM中也採用了這一概念。所謂SCP(Service Class Provider)是負責提供對於圖像資料的各種服務,扮演Server角色; 而SCU(Service Class User)則是使用這些服務的一方,即 Client一方。
四  DICOM的工作過程
首先通信起始的設定。在我們日常生活中兩個人在通電話時,一定會先以 “喂”、“喂”、“請問您找那位”、“我找XXX”這類話來作爲正式交流的開始,同樣,兩臺計算機在正式開始通信前要有類似的信息交換才能進行正式溝通。DICOM的整體範疇是非常龐大的,目前沒有哪一個系統可以支持所有的DICOM服務,每一臺設備都是隻針對他們最需要的部分提供支持。例如: 某臺CT提供CT image Storage(SCU)這一SOP服務,則該CT僅可發送CT DICOM圖像供SCP存儲。在這種情況下,兩臺計算機如要從這龐大的DICOM 規格中挑選出一條兩者都能接受的通信方式,必須經過起始信息的交換來完成。例如A系統想要以DICOM方式和B系統通信,則它必須要發出一個起始信息,其中包含以下內容: 
(1) A系統本身所能支持的SOP有那些; 
(2) 針對每個支持的SOP,A系統必須要說明它是如何編碼(壓縮)這些資料的(Transfer Syntax); 
(3) 在SCU/SCP的角色扮演上,A系統可以扮演什麼角色。
B系統接收到這些初始信息後,就已經掌握了A系統到底能支持DICOM的哪些部分,將這些資料和B系統本身支持的部分作對照後,就能整理出兩系統共同的SOP和Transfer Syntax,再將所有對應部分包裝成一個信息迴應給A系統,以後兩者能根據相通的部分來進行信息交換。
通信起始設定完成後,A設備和B設備之間傳送信息就非常方便了。假設A設備是一臺醫學影像儀器,在完成一次檢查後,必須將圖像送到影像服務器B方,其簡單流程如下: 
(1) A儀器將圖像X包裹成DICOM  IOD,再加上所需的Storage Service部分,封裝爲網絡通信信息,經網絡向影像服務器B發出服務申請: “請將圖像X存於你的系統上”。
(2) 影像服務器B收到信息後,解開封包,先判讀命令部分,再將影像X讀出,並將它存入硬盤中。
(3) 影像服務器 B完成存儲動作後,必須發回一個迴應的信息,告訴A方所需要的服務已經完成,A方收到信息後纔算完成整個通信流程。
如圖所示。
五  DICOM的網絡結構
現在我們來看一下實際的DICOM網絡是如何搭建起來的。在網絡ISO/OSI的七層結構中,DICOM協議是定義在最高三層(ACSE,Presentation,Session Kernel),底層部分則是符合TCP/IP結構,也就是說在辨識連接於網絡上的計算機時,DICOM同樣是利用IP address(XXX.XXX.XXX.XXX)的方式,而Server在架設時也是掛於一臺計算機的PORT上(一般爲104),換句話說,DICOM的網絡結構和現有的網絡絕對相容,工作中也完全不會干擾到其他網絡服務。

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