第六章医学影像传输标准与应用

第四章医学图像存储与传输标准DICOM为什么要实施DICOM标准•数字化影像设备的出现，如CT设备等的产生使得医学影像能够直接从检查设备中获取•计算机技术的发展，使得大容量数字信息的存储、通讯和显示都能够实现•由此产生了制定图像格式标准及相应通讯传输标准的需求什么是DICOMDICOM是DigitalImagingandCommunicationsinMedicine的英文缩写，即医学数字成像和通信标准它以开放式连结系统（OSI）参考模式为基础定下七层协议UpperLayer(UL)ServiceBoundaryMedicalImagingApplicationIPNetworkTCPDICOMUpperLayerProtocolforTCP/IPDICOMApplicationMessageExchangeDICOM标准的应用范围局域网ApplicationServerWebServer(PACS)影像储传系統(HIS)医疗信息系統HL7HTTPHL7HL7DICOMHL7GatewayDICOMGatewayDICOM电子病历资料库转诊系统核心4.1DICOM3.0标准4.1.1相关术语4.1.2DICOM3．0标准内容概要DICOM标准定义内容（1）检查信息和相关图像信息定义患者信息检查信息图像格式（2）图像交换方法和规范图像传输方法(点对点方式、网络方式、文件方式等)将医学影像事务规范为不同层次的对象模型4.1.2DICOM3.0标准内容概要第一部分：引言与概述，简要介绍了DICOM的概念及其组成第二部分：兼容性，精确地定义了声明DICOM要求制造商精确地描述其产品的DICOM兼容性第三部分：利用面向对象的方法，定义了两类信息对象类：普通(规范）型、复合型普通型的信息对象只包括现实中实体固有的属性复合型信息对象种类可以扩展固有的属性•P151DICOM对象影像属性(attribute)像素资料(pixeldata)PatientName：張三PatientID：01001111Dateofbirth：631012Sex：男Modality：CTStationname：FDMS1.0StudyDate：19990226第四部分：服务类，说明了许多服务类，服务类详细论述了作用与信息对象上的命令及其产生的结果例：CT的计算机需要将图像打印到胶片上计算机发一个消息到代表具有DICOM功能的激光打印机的地址，得到回应的消息后，再将图像按DICOM格式发送到此地址，于是，作用在信息对象上的命令产生结果——由激光打印机完成了打印服务第五部分：数据结构及语意，描述了怎样对信息对象类和服务类进行构造和编码第六部分：数据字典，描述了所有信息对象是由数据元素组成的，数据元素是对属性值的编码。例：在数据字典中，00100010表示患者的姓名，00100020表示病人ID等第七部分：消息交换，定义了进行消息交换通讯的医学图像应用实体所用到的服务和协议第八部分：消息交换的网络通讯支持，说明了在网络环境下的通讯服务和支持DICOM应用进行消息交换的必要的上层协议第一部分:概述第二部分:兼容性第四部分:服务类说明第十一部分:介质存储应用概览第三部分:信息对象第五部分:数据结构和语义第六部分:数据字典第七部分:消息交换（网络操作）第八部分:网络支持TCP/IP&OSI第九部分:点对点第十部分:介质存储和文件格式其余部分特殊媒质格式和物理介质DICOM框架Ｐ1314.1.3DICOM技术特点DICOM是一种有层次的医学图像传输标准，它根据医学图像的传输以及面向对象的要求，将标准按层次定义按照DICOM标准的内容进行以下三个层次的分析①DICOM消息交换的网络支持层（DICOM第八部分）这部分处于最低层，是其它层次的基础其中主要定义：医学图像及相关信息的网络传输协议DICOM消息交换的网络支持层②DICOM消息服务（DICOM第四、五、七部分）这几部分详细定义了DIMSE及其对图像相关信息的查询、存储、打印等服务换句话说,是对信息对象的操作信息对象操作MAGNETOMInformationManagementSystemStorage,Query/Retrieve,StudyComponentQuery/RetrieveResultsManagementPrintManagementMediaExchangeLiteBox③DICOM信息对象（DICOM第三、六部分）。这两部分利用面向对象技术定义了信息对象定义及数据字典。它们是实现DICOM的最高层次。4.1.4DICOM标准术语信息实体•是真实世界中所有相似事物(instance)•例如：医院每天在电脑断层室产生数以百计的电脑断层影像(imageor.Instance)可归类到CT类別中•信息对象定义(informationobjectdefinitions，IOD)信息对象定义——对象的属性表（属性的集合）被称为信息对象定义（IOD）信息对象定义•数据元素•数据元素（DataElement）数据元素（DataElement）数据元素（DataElement）数据集（DataSet）数据集传输顺序数据元素（DataElement）•···值类型（ValueRepresent）标签（Tag）值长度（ValueLength）元素值（ValueField）图4.7数据元素的通用结构(P168)•数据集数据集（DataSet）是IOD实例化的编码表示，由数据元素组成，每个数据元素包含了该IOD实例的一个属性值•病人对象（PatientObject）、研究对象（StudyObject）和系列对象（SeriesObject）•命令集命令集是DICOM应用实体数据集上执行的操作，由命令元素构成对普通对象操作的为“普通消息服务元素（NormalizedDICOMMessageServiceElements）”命令对复合对象操作的为“复合消息服务元素（CompositeDICOMMessageServiceElements）”命令•普通消息服务元素命令举例•分析：执行下列操作达到什么效果？C-STORE命令应用举例：•复合消息服务元素命令•DIMSEDIMSE（DICOMMessageServiceElement）即DICOM消息服务元素DIMSE分为DIMSE-C服务（为复合IOD提供操作服务）和DIMSE-N服务（为普通IOD提供操作和通知服务）•SOP类DICOM定义的一系列操作和通知，叫DICOM消息服务元素DIMSEIOD和DIMSE的结合称为服务对象对SOP(service-objectpair)：它定义了一个DICOM功能子集，这个子集包括被交换消息的类型、消息中传输的数据和解释数据的语法。换句话说，SOP（Service-ObjectPair，服务对象对）类由服务组及其所作用的信息对象配对组成SOP（Service-ObjectPair，服务对象对）类由服务组及其所作用的信息对象配对组成文件序影像像素集＋IOD＋DICOMSOP类操作（Operation）文件标志DICOM数据集影像属性DICOM文件格式图4.4DICOMSOP类格式DICOM编码P161在DICOM的环境中，可以按照是提供服务或者是使用服务而把设备分为DICOM服务提供者和DICOM服务使用者如CT，MRI，DSA等为服务使用者，激光打印机/服务终端是服务提供者(影像工作站既即可为服务者又是使用者)•服务类服务类（ServiceClass）由一至多个SOP类组成对一个特定的SOP类，DICOM兼容的设备可作为两种角色：服务类提供者(serviceclassprovider，SCP)，它提供SOP类的服务，类似于客户／服务模式中的服务端服务类用户(serviceclasslaser，SCU)，它使用SOP类的服务，类似于客户／服务模式中的客户端SOP类与服务类的关系服务类（ServiceClassSpecification）服务对象对（SOPClass）类消息服务元素或媒体存储服务指定定义信息对象定义（IOD）服务组（ServiesGroup）属性（Attributes）操作包含属于图4.3DICOM信息模型结构P156问题1、IOD含义？DIMSE含义？SOP含义？2、IOD与数据集的关系？3、DIMSE与命令集的关系？4、SOP与IOD、DIMSE的关系？4.1.5DICOM信息模型4.1.6DICOM信息模型的组织方式DICOM的三个查询/获取信息模型信息对象定义的层次结构P159患者（patient）门诊（study）诊断系列（series）诊断系列（series）复合对象实例（compositeobjectinstance）复合对象实例（compositeobjectinstance）复合对象实例（compositeobjectinstance）图4.2IOD的层次信息结构方框表示信息实体信息对象定义的层次结构患者（patient）门诊（study）诊断（series）图像(instance)DICOM的三个查询/获取信息模型DICOM的层次查询方法是从查询/获取模型的最高层次开始查询如果一个SCU要在某一个层次进行查询，它必须提供这个层次以上所有层次的唯一关键字在某一层次进行查询只能查询该层次的属性，不能查询低层次的属性•患者patient•诊治study•检查系列（series）•图像image图4.11PatientRoot查询信息模型4.1.7DICOM服务类4.1.8DICOM服务的运行机制DICOM的主要服务类：1.验证服务类2.存储服务类3.查询/获取服务类DICOM的主要服务命令：1.图像查询C-FIND2.图像传递C-MOVE3.图像存储C-STOREP1731.验证服务类——用来测试在两个实体间是否有一个联系（association）验证服务类是由C-ECHO组成，后面没有相关的数据，只是一个单独的命令SCU发出一个C-ECHO请求；SCP回复一个C-ECHO响应•P210测试两个实体间的联系DICOM建立连接（Association）的过程是两个应用实体协商的过程：P1112、存储服务类存储服务类基本过程为：服务类使用者（SCU）发出存贮请求，服务类提供者（SCP）执行相应的存贮操作，并返回操作成功与否的结果信息该服务类中的每个SOP类由C-STORE加上一个复合IOD组成P173C-STORE服务举例C-STORE服务过程1）、CT影像设备和DICOM影像工作站建立连接：3、查询/获取服务类该服务类利用IOD中实体的一部分关键属性，针对基本图像信息进行查询该服务类还提供检索／传送已查询到的图像集功能：它允许一个DICOM实体从另一个远端DICOM实体检索图像或要求远端DICOM实体将图像传送至第三个DICOM实体•P174查询/获取服务类的DIMSE服务组包括C-FIND（查询）、C-MOVE和C-GET（检索）MAGNETOMInformationManagementSystemStorage,Query/Retrieve,StudyComponentQuery/RetrieveResultsManagementPrintManagementMediaExchangeLiteBoxDICOMPrintingStoremyimageIamprintingSCPIamstorageSCPCTscannerServerorImageWKsIamprintingSCUIamstorageSCUDone•DICOM网关HospitalAHL7/XML/DBDICOM/BMPHL7/DICOMMapperDB产生相应档案HL7/DICOMMsgServerHospitalBHL7/XMLDICOM/BMPHL7XMLDICOMBMPINPUTOUTPUTHL7XMLDICOMBMP4.