DICOM

DICOM（精选7篇）

DICOM 篇1

0 引 言

全方向 M 型心动图[1]是一种全新的基于二维超声序列图像中采样线上的灰度(位置)信息随时间扫描展开而重建出的波形图,它能在一个超声切面上同时记录下任意多个同步的心脏内任意结构(室壁、瓣膜或血管)的多个心动周期的M型超声图像,并进行各种运动信息的分析挖掘,根据实际需要准确真实、图文并茂的把这些信息输出给用户。对于直接准确定量检测心脏各节段室壁的收缩、舒张参数[2]、内外膜室壁运动信息[3]等重要临床诊断基础信息有重要应用价值。

为了利用网络在不同的设备和医疗诊断系统之间交换图像数据和诊断信息,国外在20世纪80年代已经开始着手制定专门针对医学信息通信的协议。目前的DICOM 3.0(Digital Imaging and Communications in Medicine)标准[4]。已成为医学影像设备的国际标准通信协议。现在,各厂家的医疗仪器和医学诊断系统都已开始使用国际化通信和数据格式标准DICOM 3.0。同样,全方向M型心动图系统也应该完全遵从DICOM 3.0数据格式标准。

1 DICOM数据编码方式

1.1 DICOM数据集(Data Set)

在DICOM标准中[4],真实世界中的某个信息对象(Information Object)被编码成为一个数据集(Data Set),从而对其进行存储或传输。数据集以数据元素(Data Element)为编码单元,每一个数据元素存储了该数据集某一个属性的值,其编码格式如图1所示。

其中每个数据元素由以下4个部分组成:

标签(Tag):惟一标识了某个数据元素的属性。

数据类型(Value Representation,VR):表示该数据元素数据域(Value Field)的数据类型。

数据长度(Value Length,VL):指定数据域(Value Field)的数据字节长度。

数据域(Value Field):存放该数据元素真正的数据。

1.2 数据集的嵌套

当数据元素的数据类型(VR)为“SQ”时候,其数据域包含了一系列的数据项(DICOM Item)[5]。数据项可以理解为一个封装好的DICOM数据集,每个DICOM数据项的内容就是一个完整的DICOM数据集。DICOM Item的编码格式并不受传输语法的限制,统一采用隐式VR的编码方式,但它们的数据域所嵌套的数据集则还是由传输语法规定的方式来编码。根据数据长度字段的不同,DICOM Item的编码方式有两种:

显示长度(Explicit Length):即显式指定该数据域的字节长度,其编码格式如表1所示。

未定义长度(Undefined Length):该DICOM Item的数据长度字段编码为0xFFFFFFFF,即未指明该数据域字节长度,因此必须紧跟一个标签为(FFFE,E00D)的项界定符(Item Delimitation),其编码格式如表2所示。

整个VR为“SQ”的数据元素与普通的数据元素类似,其数据域是由若干个DICOM Item组成, 根据其数据长度字段的不同也有相应的两种编码方式:

显示长度(Explicit Length):即显式指定该数据域中所有DICOM Item的字节长度。其编码格式如表3所示。

未定义长度(Undefined Length):该数据元素的数据长度字段编码为0xFFFFFFFF,即未指明该数据域字节长度,因此必须紧跟一个标签为(FFFE,E0DD)的序列界定符(Sequence Delimitation),注意与项界定符(Item Delimitation)不同。其编码格式如表4所示。

2 DICOM嵌套数据集解析

2.1 系统原DICOM解析方法及其局限性

原系统在DICOM文件数据流中逐字节的搜索感兴趣的标签[6],即首先获得该文件指针后,定位到文件头128 B处,因为文件头由128 B的00H组成。然后读取4 B的数据,判断是否为所需要的标签,找到标签后,读取出该数据元素的其他信息,再反向定位文件指针,实现逐字节寻找标签,直至找到保存图像像素数据的标签为止,逐次解析出DICOM图像宽、高、位数、帧数、时间、帧率等信息。其流程图如图2所示。

这种方法易于实现,也能实现DICOM序列图像到DIB的转化并进行序列图像的回放。但是当完成对DICOM序列图像的处理(比如,旋转、伪彩色、剪辑)后重新保存或者通过DICOM通信送回PACS系统,只能保存搜索出来的感兴趣标签,而原DICOM文件的大部分标签信息包括嵌套数据集将会丢失,从而可能导致该DICOM文件无法与PACS系统中其他的计算机节点进行DICOM信息交换等错误。

2.2 嵌套结构数据集解析

本文在进行DICOM数据流的解码时,不是逐字节搜索感兴趣标签,而是把所有的标签解析出来,以DICOM数据元素为节点,在此基础上形成一个完全对应于DICOM标准中的数据集定义,建立起嵌套结构的数据集[7],即每个节点所要存储的信息除了数据元素本身信息之外,还要包含与其他节点的连接关系,如图3所示。

2.2.1 基本数据结构

DICOM数据集的基本组织方式是由DICOM数据元素排列组成,而DICOM数据元素节点还需包含与其他节点的连接关系,因此,使用到的基本数据结构可按如下定义:

(1) 数据元素

(2) 数据集

以上基本数据结构完全对应DICOM标准中数据编码规则,其中m_bIsSequence的值指明了该数据元素的数据域是否是嵌套数据集,若其值是true,则m_value即是一个指向lejDiDataSet的指针。这样的结构可以使lejDiDataSet完全对应于图3所示的嵌套结构。

2.2.2 解析方法

DICOM数据集的嵌套结构给文件的解析带来了一定的复杂度,这里需要包含以下四个过程:

(1) 读取显式长度的DICOM数据集(ReadELDataSet)

(2) 读取未定义长度的DICOM数据集(ReadULDataSet)

(3) 读取显式长度的DICOM数据项(ReadELItem)

(4) 读取未定义长度的DICOM数据项(ReadULItem)

其中每个过程需要互相递归调用以完成读取解析文件所包含的数据集并构造出树状嵌套的lejDiDataSet对象。其解析流程图如图4(a)所示,图4(b),(c)以流程图的形式分别演示了ReadELDataSet和ReadULItem读取过程,另外两个读取过程与之类似,此处不再赘述。

在解析时,首先解读DICOM文件的文件头,判断文件格式正确后将DICOM文件中的数据元素提取出来,生成一系列的lejDiElement,并加入到lejDiDataSet中,组织成图3所示的嵌套逻辑结构。

3 在DICOM全方向M型心动图系统中的应用

作为医学影像诊断分析设备的全方向M型心动图系统必须实现标准的DICOM接口才能接入现代医院的PACS系统[8],实现数据的读取、分析结果回传等功能。该系统与服务器PACS系统交互的DICOM 通信模型[9]如图5所示。

在查询检索服务类C-FIND等诸多服务类中,SCU(Serve Class User)向SCP(Serve Class Provider)提交请求时,所提供的查询匹配数据集常常会含有一些SQ Element的嵌套数据集,因此,要实现DICOM全方向M型心动图系统与PACS系统的正确通信,实现DICOM字节数据流与嵌套结构之间的转换解决问题的关键。

在下载服务类C-MOVE中,SCU向SCP提交请求后,作为SCU的DICOM全方向M型心动图系统,收到SCP的响应并返回的DICOM数据流后,如果使用原来的搜索感兴趣的标签的方法解析数据流,势必会丢失很多DICOM原有的标签。DICOM序列图像经过处理后,通过存储服务类C-STORE将处理结果通过网络传输送回PACS系统后,很可能造成DICOM原有信息丢失而导致DICOM文件变的不规范而无法成功送回设备工作站,造成医生无法阅片的严重影响。

4 结 语

目前,DICOM标准已经成为医学影像设备的国际标准通信协议,大部分医学影像设备及PACS系统都是用DICOM标准作为互联的标准。在这种背景下,本文实现的适应性良好的DICOM数据解析模块,使得具有我国自主知识产权的DICOM全方向M型心动图系统可以平稳的接入PACS系统,必将为推动我国卫生医疗系统事业的发展做出贡献。

参考文献

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[6]赖瑞增,林强.DICOM医学序列图像数据读取及回放[J].现代电子技术,2007,30(5):160-162.

[7]HU Zhan-li,ZHENG Hai-rong,GUI Jian-bao.A novel in-teractive image processing approach for DICOM medicalimage data[C].[S.l.]:Biomedical Engineering and Infor-matics,2009.

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[9]黄立勤,林强.基于DICOM标准全方向M型心动图的软件系统设计[J].仪器仪表学报,2008,29(1):94-98.

[10]张华.DICOM医学图像格式转换的研究[J].现代电子技术,2006,29(14):62-63,66.

DICOM影像点播技术研究 篇2

关键词：DICOM标准,影像仿真,影像点播,操作指令影像诊断浏览器,PACS

随着医学影像技术的不断提高,影像仿真技术[1]也在逐步的形成与发展,它是计算机技术、网络技术与医学影像相结合的产物,其目的是利用各类医学影像数据,采用医学影像诊断工具,在网络中建立一个仿真影像诊断的环境。DICOM标准[2],是医学数字成像及通信标准,因其通用性和接口规范性广泛应用于医学影像数字信息的采集、传输、诊断中。DICOM影像点播利用了DICOM格式的影像数据,并在影像仿真的环境中,采集并传输音频、视频数据以及用于操作影像浏览器的一系列操作指令[3],实现医学影像点播功能。

常用的点播技术主要有Windows Media点播技术、RealPlay点播技术、FLV点播技术等,经过长期的完善,具有视频质量高、稳定性好等优点,但是也具有只能输出音视频两种数据流的局限。对于DICOM影像点播,因为其不但具有音频、视频数据,还包含操作指令数据,所以不能用传统的点播方法来实现。如果考虑用Windows Media技术中的脚本[4]Script功能,将操作指令经过编码转换成Script,就可将其与音视频数据一起传输,实现DICOM影像点播数据传输。因此,在研究中将重点研究操作指令的编码问题。

1 DICOM影像点播技术

1.1 DICOM影像点播技术相关概念

Windows Media技术:是微软开发的旨在网上实现包括音视频信息在内的多媒体信息的传输的技术。其核心是ASF(Advanced Stream Format)文件[5]。ASF是一种包含音频、视频、图像以及控制命令、脚本等多媒体信息的资料格式,通过一个个的网络资料包在网上传输。

脚本:简单地说就是一条条的文字命令,这些文字命令是我们可以看到的(如可以用记事本打开查看、编辑),脚本程序在执行时,是由系统的一个解释器,将其一条条的翻译成机器可识别的指令,并按程序顺序执行。.wsf格式是Microsoft定义的一种脚本文件格式,即Window Script File。

1.2 DICOM影像点播技术原理

1.2.1对影像浏览器进行处理

影像浏览器负责影像资料的显示和操作,而其各个操作是用很多函数和参数执行的。

因此,对影像浏览器的操作,可以表示成一系列函数的顺序执行。而取得一个操作的序号和其参数,就可以在用户端重现这个操作。因此,可以根据函数定义很多结构体,其组成如图1所示。这么多结构体虽然参数类型、个数都可能不同,但是其序号的类型和大小是相同的,因此只要根据序号选择不同的结构体即可将操作进行快速的二进制转换。

1.2.2数据传输

在DICOM影像点播过程中,有音频、视频、操作指令三种数据。其中音频、视频数据可以直接通过Media视频编码器压缩编码,但是操作指令是二进制数据,不能直接被转换成ASF文件传输,因此需要对操作指令作一些处理。一般的做法是将操作指令转换成脚本文件再传输。此时就用到了Base64[6],将任意二进制串到文本串编码和解码。操作指令生成脚本后就可以与视频编码一起生成ASF文件,传输到Windows media Server服务器。点播时,从服务器下载ASF文件,解码后,视频音频流经media player播放,脚本文件经Base64解码成二进制操作指令,结合影像资料,重现动态操作的效果,如图2所示。

1.3 软件设计

1.3.1平台设计

DICOM影像点播整体上分为三个部分,服务端、用户端和影像服务器,采用浏览器/服务器结构模式。服务端和用户端使用相同的界面,如仿真影像浏览器、影像诊断报告及模板等,以保证影像资料和操作指令能够无失真的重现。编程工具选用ASP.NET。服务端负责影像点播的编码与发布,设置点播登记、点播录制功能。影像服务器是各类数据存储与发布的终端。用户端下载相应的影像资料后,通过解码器解码,即可在播放器收看点播。

1.3.2平台所需资源

(1)摄像头、话筒。服务端视频、音频采集。(2)Media软件:进行各类数据编码、传输、解码。(3)影像服务器:流媒体信息的采集、存储、发布。(4)用户端计算机:接收影像服务器传输过来的数据,并观看点播节目。

1.3.3影像点播过程

(1)影像资料通过HTTP的方式上传到影像服务器;(2)服务端通过摄像头、麦克风等采集音视频数据,同时操作影像浏览器采集操作指令;(3)将视音频数据流和操作指令数据包编码成ASF文件,发布到影像服务器;(4)用户端从影像服务器下载影像资料和ASF文件;(5)解码器解码数据,并在影像浏览器或播放器显示,重构医学影像点播。其过程如图3所示。

2 DICOM影像点播技术评价

(1)在影像点播中使用影像仿真技术,使得影像点播形象生动。在影像点播中应用了影像诊断浏览器,影像诊断报告及模板等控件生成影像仿真环境,实现了临床影像诊断的功能在影像点播中的应用。

(2)用简单的视频录制设备实现高清晰度的教学视频录制。DICOM影像点播中,使用的采集、存储等设备非常简单,普通的摄像头、麦克风、服务器即可。而且视频采集要求低,不需专业人员。

3结论

随着影像技术和宽带网络的发展,影像仿真技术必将成为影像学的主流技术。而将影像仿真技术作为DICOM影像点播的工具引入影像教学领域,将为影像学的学生创造生动形象的教学环境,创造更为便利的学习条件。

参考文献

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[2]董义兵,晁爱农.DICOM标准应用深层次探讨[J].中国医学装备,2006,(11):31-35.

[3]蔡荣杰,郭文明.基于对等网络的DICOM传输模式研究[J].中国医疗设备,2008,23(4):6-8.

[4]肖勇.多媒体课件脚本的编写[J].湘潭师范学院学报,2007,29(4):173-174.

[5]刘征,程瑾.流媒体技术在多媒体教学中的应用[J].海军院校教育,2004,(3):65-67.

DICOM 篇3

关键词：DICOM3.0,CT,MRI,激光照相机

DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)医学数字成像及通信标准[1],简单地讲它是传输医学图象以及相关信息的通信标准标准,是DICOM3.0由美国放射学会(ACR)和国家电器制造厂商协会(NEMA)于1993年联合制定的。现在每年都更新DICOM的修订草案,最后更新年度是2009,目前版本是DICOM3.0。它是一个涉及面很宽的一个协议,分成18个部分,下面对DICOM标准与本文有关的部分总结如下:

(1)DICOM 3.0支持网络的OSI模型及TCP/IP协议[2]。

(2)DICOM协议把服务封装到一个对象里,即IOD,并通过使用该对象的服务类来实现服务。对提供服务的服务类叫SCP(Service Class Provider,SCP),对服务类的使用者叫SCU(Service Class User,SCU),这两个总称为服务对象对SOP(Service-Object Pair,SOP),每个DICOM服务都是通过SOP实现的。

(3)DICOM协议的服务类型包括4大类[3]:(1)存储类(Storage Service Class);(2)查询类(Query Service Class);(3)检索服务类(Retrieval Service Class);(4)研究管理服务类(Study Management Service Class)。但DICOM协议并不要求设备提供所有类型的服务。

1 旧式连接

以往大多数设备的连接方法是一对一连接。以CT与激光照相机、MRI与激光照相机的连接为例,如图1所示:

2 新式连接

新式连接做了以下改动:

(1)增加一台交换机。原来设备之间的连接线为级联口连接线,需要改成普通口连接线。(网线水晶头有两种标准做法,TIA/EIA568B和TIA/EIA568A[4]。制作水晶头首先将水晶头有卡的一面向下,从左至右排序为:12345678。TIA/EIA-568A做法依次为:1、白绿,2、绿,3、白橙,4、蓝,5、白蓝,6、橙,7、白棕,8、棕。TIA/EIA-568B做法依次为:1、白橙,2、橙,3、白绿,4、蓝,5、白蓝,6、绿,7、白棕,8、棕。网线两端水晶头做法相同的网线为级连口连接线,两端做法不同的网线为普通口连接线。这是OSI/RM计算机网络7层结构中物理层对硬连接的基本要求。

(2)把所有设备都用普通口网线接到交换机上。如图2所示。

如果需要CT使用MRI的激光照相机,需在CT上添加照相机MRI PRT,对应3个重要参数,IP、PORT、AET,其中IP(Internet Protocol)是OSI/RM计算机网络7层结构中网络层的要求,PORT是传输层的要求,AET(Application Entity Title)是一个或几个DICOM服务的唯一标识。可以把IP形象比喻成一座大楼,那么PORT就是楼中的某个房门,而AET就是这个房间里的指定的事物。具体做法就是在CT上添加MRI PRT的IP、PORT、AET 3个参数,其中IP须设在一个网段,即IP的前3位必须相同,HOST NAME为主机名称,可以任意填写,另两个参数必须按设备说明书填写,如设备配置参数表1[5]:

(3)新连接法的功能。现在在所有设备均正常使用时,一切设置均无需做任何改动。而且如果CT支持DICOM的检索服务类,MRI支持DICOM的存储服务类,那么还可以从MRI把图像发到CT上进行处理,或者把MRI的图像打印到CT对应的照相机上,CT的图像打印到MRI的照相机上。优点在于当一台激光照相机发生故障时,另一台可以替代使用;另外还可以灵活布局两台激光照相机的物理位置。使医疗流程更加合理。

3 小结

对支持DICOM协议的设备要有新的认识,尤其是对设备的DICOM兼容性及DICOM提供服务的形式的局限性和服务的具体形式要有新的认识。

参考文献

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[2]王中锋,徐明.DICOM网络通信模型的设计与实现[J].计算机工程,2001,27(6):120-122.

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[6]朱晓娟.PACS系统中DICOM/HL7网关与DICOM服务器的研究与实现[D].安徽:安徽理工大学,2005.

DICOM 篇4

关键词：DICOM3.0,医学图像,共享内存,信息交换

0 前言

在构建PACS系统的并行处理结构时(见图1),归档服务器在接到客户机发出的C-STORE请求原语时,即通过image Service进程将客户请求中指定的图像实例通过TCP套接口发送到客户机上的接收进程image Receiver。接收到的图像数据须封装在DICOM(Digital Imaging and Communications In Medicine)标准数据集中,从而才能作进一步的显示与图像处理[1]。为了能在多帧图像传输的同时构成主进程Rstation可访问的数据集,客户机上负责完成通讯传输的程序image Reciver不仅要用C++实现,而且还要将数据集实时地发送给Rstation进程(见图1)。

在这种遵从DICOM标准的系统中进程之间的数据集数据的实时传输对数据传输的格式提出了特殊的要求,即从一个进程的地址空间取出的数据集数据必须能正确快速地写入另一个进程地址空间中指定的缓存区。

1 DICOM标准的消息交换机制

根据DICOM标准,不同主机之间的数据交换采取DIMSE消息传递的形式[2]。DIMSE消息由命令集或数据集组成,且在传输时分成许多片段,每个片段封装在一个表达数据值(PDV)中,而PDV又封装在协议数据单元PDU结构中(见图2),PDU是在同一层中同等实体之间交换的信息格式。主机之间需要交换的信息以PDU的格式在已建立的TCP连接上进行传递。

数据集描述图像对象的实例,其由多个数据元素构成,而每个数据元素包含对象的数据元素标签(Tag)、值描述(VR)、值长度及值字段。

2 MEDIWSPACS系统并行处理实现

在我们设计的MEDIWSPACS系统中,采用内存映射文件的方法实现进程image Reciver和RSTATION之间的数据集传递,同时使用套接字之间的通信通道[3]保证进程之间的处理同步[4],从而实现图像实例的实时传输。

2.1 将从服务器接收到的PDV数据写入共享内存

image Reciver首先要从image Service传来的数据中读出每个PDV数据,将它们逐个写入其地址空间的缓存f Write Buf中,f Write Buf中的数据按特定结构排列,如图3所示。

通过调用方法Create Share Map File、Write Share Map和Close Share Map共同完成创建与管理共享内存[5,6],将PDV数据写入f Write Buf,又从f Write Buf将数据复制到共享内存,并同时保证多进程同步读写共享内存。函数Create Share Map File主要负责创建共享内存,关键代码如下:

此函数还通过TCP套接口通知RSTATION进程内存文件映射对象的视图已打开,并接收相应的响应信息。

Write Share Map函数功能是将PDV长度、传输语法及PDV数据分别写入f Write Buf中对应PDV项的前4个字节、第5个字节及以后的字节;Close Share Map函数功能是将接收到的实例ID编号、共享内存长度和PDV总数分别写入f Write Buf头部相应字节,将f Write Buf数据复制到内存映射文件,并通知接收进程接收数据,如果从Rstation传回则表示已读完共享内存中的数据的消息,即可释放f Write Buf并关闭套接口。

2.2 取出共享内存中的数据

RSTATION进程通过调用线程get Dataset接收共享内存的数据,并将数据写入一个能在多线程之间及DVInterface类的多个对象之间共享的内存image Buffer中。

2.3 构建Rstation进程的数据集对象

现在我们已将图像实例数据保存在Rstation进程地址空间中的缓存image Buffer中,但还须用这些数据正确地构建数据集。

最后还须将所有pdv Buf的数据加入到数据集的指针链表中。至此,从服务器发来的图像实例以DATASET格式完全存入客户机的主进程内存缓存区中,供Rstation进程作进一步的图像处理和显示。

3 总结

采用上述方法设计的MEDIWSPACS系统从服务器Archive Server获取一个病人的65个CT图像(512像素×512像素,约16M Bytes)并显示在客户机屏幕上,只需3秒;获取2个CR图像(约20M Bytes)并显示在客户机屏幕上,只需1秒;在客户机主进程Rstation的缓存中图像实例数据完全以最适合DICOM标准要求处理的方式存储,从而保证了PACS系统并行处理的实时实现。

参考文献

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DICOM 篇5

关键词：DICOM,BMP,VB,格式转换

1 引言

医学数字成像与通讯(Digital Imaging and Communication in Medicine,DICOM)标准的应用促进了医学影像设备之间的互操作性,提供了一种用于医学信息的开放性的数据交换标准,使得不同厂商生产的影像设备形成的图像统一存档与通讯成为可能,加快了图像存档与通讯系统(Picture Arehiving and Communication Systems,PACS)的发展;但是大多数图像处理软件都不支持DIC0M图像文件格式,所以要处理DICOM图像文件必然要对其进行格式转换,而BMP格式图像是应用最广泛的一种图像文件格式。因此,本文介绍将DICOM图像转换成BMP图像。

2 DICOM图像及BMP图像格式介绍

2.1 DICOM文件格式:

DICOM文件一般由DICOM文件头及DICOM数据集合组成。DICOM文件头包含了标识数据集合的相关信息,每个DICOM文件都必须包括文件头。文件头的最开始时文件前言,它由128个00H字节组成,接下来是DICOM前缀,它是一个长度为4字节的字符串“DICM”,可以根据该值来判断文件是否为DICOM文件。

DICOM数据集合就是由DICOM数据元素(DICOM最基本的结构单元)按照一定的上顺序排列组成的。DICOM数据元素由四部分组成:标签(Tag)、数据描述VR(Value Representation)、数据长度VL(Value Lengh)以及数据域(Value)如图1。

(1)标签,标签是一个4字节无符号整数。DICOM文件的标签格式为(组号,元素号),其中组号及元素号各占两个字节,数据元素是通过数据元素标签唯一标志的,标签在DICOM标准的数据字典中有定义,如(0010 0010)表示病人姓名,(0028 0010)表示图像行数,(0028 0011)表示图像列数,(7FE0,0010)表示像素数据;(2)数据描述VR

VR指明了个数据元素中的数据的类型,VR分为显式(Explicit VR)及隐式(Implicit VR)两种,用于说明数据类型。VR为显式时必须存在,为隐式时需省略。显示传输中VR为OB、OW、SQ时占4字节,其余都为2字节

(3)数据长度VL

数据长度指名数据元素的数据域中数据的长度(字节数)。VL一般为两个字节,但当隐式VR和VR为OB、OW、SQ时用4个字节表示。

(4)数据域,存放了该数据元素的数值,该字段的数据类型由数据元素的VR所确定。

2.2 BMP图像文件格式简介:

BMP图像文件格式是Windows所采用的图像文件格式,几乎所有的Windows上的应用软件都支持这种图像文件。BMP文件结构可以分成文件信息、图像信息、调色板数据和图像数据四个部分:文件信息、图像信息、调色板数据、图像数据。

(1)BMP的文件信息:文件开头的14个字节

WOR D BMPId;BMP文件标志,其值固定为0x4d42,即“BM”

DWORD File Size;BMP文件大小,以字节为单位

WORD Reserved1;BMP文件保留字,必须为0

WORD Reserved2;BMP文件保留字,必须为0

DWORD Image Offset;图像数据的起始位置相对于文件开头的偏移量

(2)BMP的图像信息:文件信息之后的40个字节

DWORD Header Size;BMP图像信息大小(40或12),以字节为单位

DWORD Image Width;BMP图像宽度,以像素为单位DWORD Image Height;BMP图像高度,以像素为单位WORD Equip Level;目标设备的级别(色彩平面数),固定为1

WORD Bits Per Pixel;每个像素所需要的位数,1,4,8,24

DWORD Encode Type;压缩类型,0(不压缩),1(BI_RLE8),2(BI_RLE4)

DWORD Image Size;BMP位图大小,以字节为单位DWORD XPixel Per Meter设备水平分辨率(每米像素数)

DWORD YPixel Per Meter设备垂直分辨率(每米像素数)

DWORD Color Used实际使用色彩数目,若为0,则由位数定

DWORD Color Important图像中重要的色彩数目,为0,表示调色板内所有的颜色都是重要的

(3)调色板数据:

调色板数据紧接在图像信息之后,用于说明位图的颜色,它有若干个表项,每个表项是个结构体,确定了一种颜色,每个结构体是由4个域组成:

BYTE rgb Blue;蓝色的亮度值。此值0~255

BYTE rgb Green;绿色的亮度值。此值0~255

BYTE rgb Red;红色的亮度值。此值0~255

BYTE rgb Reserved;此值必须0

调色板中表项的个数由图像所使用的颜色数决定:若图像为24位真彩色,每个像素所占的位数Bits Per Pixel=24,则图像数据的每3个字节代表一个像素,这3个字节分别定义了像素颜色中蓝、绿、红的亮度,因而就省去了调色板。若不是真彩色图像,表项的个数与图像使用的颜色数相同,每个表项对应了一种颜色(如00,FF,00,00表示纯绿色);

(4)图像数据:

图像数据也叫位图阵列,它记录了图像的每一个像素值,在生成图像文件时,Windows从图像的左下角开始(从左到右,从下到上)逐行扫描图像,将图像的像素值一一记录下来,这些记录像素的字节组成了图像数据(位图阵列)。图像的宽度(以字节为单位)必须是4的倍数,倘若不到4的倍数则必须要用0补足。

2.3 DICOM与BMP两种图像文件格式的不同

DICOM图像与BMP图像文件头和数据结构都有很大差别,DICOM图像除了有图像大小、高度、宽度、每像素字节数等普通图像的必备信息外,还在数据集合的数据元素中存储了大量医疗信息如病人姓名、年龄、医院名、成像时间、检查部位等。

两种图像的图像数据阵列也有很大差异,DICOM图像是按顺序存储的,阵列中的第一个字节表示图像左上角的像素,而最后一个字节表示图像右下角的像素;BMP图像是由底向上存储的,也就是说,阵列中的第一个字节表示图像左下角的像素,而最后一个字节表示图像右上角的像素,因此在图像转换中需要用到镜像变换。

阅读DICOM与BMP文献,分析比较其图像存储格式,编程读取DICOM图像文件信息,进行镜像变换和加窗显示技术,写人BMP文件以实现图像格式的转换。2.4镜像变换.镜像变换是医学图像处理的一种手段,分为水平镜像变换、垂直镜像变换、对角镜像变换等。水平镜像变换图像以图像铅直中轴线为对称轴进行列像素对调;垂直镜像变换以图像水平中轴线为对称轴进行行像素对调,对角镜像变换以图像对角线为对称轴进行像素对调。

2.5 加窗显示技术。

所谓加窗显示是指通过一个窗口,将窗口区域的图像线性地转换到显示器的最大显示范围内,高于或低于窗口上下限的图像数据则分别设置为最高或最低的显示值。这样通过动态地调节窗口的窗宽(需显示的图像数据的范围)和窗位(需显示的图像数据的中心值),则可以观察医学图像的更多信息。

式(1)中V为图像数据,G为显示器值,gm为显示器的最大值,w为图像窗宽,C为图像窗位

3 DICOM信息的读取

流程图如图2。

程序如下:

'读取图像数据

‘查找标签

For m=w To 1 Step-1'w图像的宽

4 小结

BMP图像中,其存储像素的蓝、绿、红3个字节的值相等就构成了黑白图像,因此住显示黑白图像时.这3个字节只包含一个字节的信息量,从而BMP图像只能包含8位256个灰度等级而DICOM的12位灰度图像可以包含4096(2)个灰度等级:将12位的DICOM图像转换为BMP图像,必须进行变换:变换利用窗口技术(LUT),变换之前,要先读取DIC0M图像中的显示窗宽、窗位值(在DICOM设备或软件中,将窗宽、窗位调节到最佳),根据窗位确定中间值,低于窗宽的显示为最暗,高于窗宽的显示为最亮,窗宽范围内的值通过线性或非线性变换转换为小于256的值:由于人眼的分辨率有限,256个灰度级已完全能满足人眼的辨别极限:对于8位的黑白图像或彩超等的彩色图像的像素,和BMP的单个像素长度结构一致,只须按坐标位置填入BMP图像中即可.

另外,对于以DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine,简称DICOM)网络为核心的传统PACS系统来说,医学图像的存储和传输都是基于DICOM标准中的信息对象定义(IOD)及其DIMSE传输协议等约定,DICOM图像数据结构和通讯协议的专业性和复杂性严重限制了分布式PACS的开放性,使得外部系统不能便利地访问PACS中的数据,同时不同PACS之间也只有在DICOM网络下才具有有限的互联互操作性。所以对DICOM图像文件中各类数据不同层次上的访问,将会极大地提高了分布式PACS系统的开放性和互联互操作性。

参考文献

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[9]徐潘辉,林峰.DICOM医学数字同像格式与BMP通用图像格式转换软件的设计与实现.医疗设备信息.2006(3).

DICOM 篇6

关键词：DICOM3.0,HL7,系统集成,网关,医学影像存储与通信系统

引言

PACS即医学影像归档与通信系统, 主要用来解决医学图像的获取、显示、存储、传送和管理等问题。PACS需要从医院信息系统 (HIS) /放射信息系统 (RIS) 中获取患者检查登记信息等, 也需要将病人的医学图像和检查报告等反馈给HIS/RIS。因此必然要和医院其他系统进行集成。由于PACS处理的是图像而HIS/RIS处理的是文本信息, 并且PACS和HIS/RIS之间没有统一的接口通讯标准, 导致PACS和HIS/RIS的集成成为一个繁琐、复杂和困难的课题。

相比较而言, 建立HL7/DICOM网关实现高层次的集成不影响原有系统, 能够强化功能, 有较好的灵活性。在不削弱HIS/RIS和PACS的保密性的条件下, 第三方可以从HIS/RIS和PACS得到帮助。综合各方面因素, 采用DICOM/HL7网关的方案实现系统集成。

1 DICOM/HL7网关的设计

DICOM/HL7网关的设计思想是将遵循不同通信协议的HIS/RIS和PACS系统连接起来, 使消息可以在这些网络之间传输。DICOM/HL7网关除传输信息外, 还将这些信息转化为接收网络所用标准认可的形式。

当HIS/RIS或PACS系统中发生触发事件时 (如病人信息更新、医生下了医嘱、医学成像等等) , 发生更新的系统自动发出触发消息通知接收系统。该触发消息通过DICOM/HL7网关解析或构建, 变成接收系统能够读取的消息最后完成信息的更新。

DICOM/HL7网关模块划分。DICOM/HL7网关的主要功能是提供病历资料、挂号资料、放射报告及病历号更新, 依据DICOM3.0标准连接医院现有医院信息系统HIS/RIS, 使其相关之病历资料及报告充份整合。因此DICOM/HL7网关的划分为以下模块: (1) 消息的发送和接受模块。当PACS系统从HIS/RIS中提取数据或触发事件发生时, 系统之间需要进行消息传递。该模块主要实现PACS系统与HIS/RIS系统之间消息通信的功能。 (2) 消息的构建与解析模块。当PACS系统从HIS/RIS中取数据时, 由于系统之间遵循的标准不同, 得到的HL7消息必须经过解析打包成DICOM消息。当PACS系统向HIS/RIS传送数据的时, 需要将DI-COM消息构建成HL7消息。该模块主要实现消息的构建与解析功能。

2 DICOM/HL7网关的实现

2.1 HL7消息的格式化。

HL7的实现机制是“触发事件”。在HIS/RIS数据库中设置触发器会导致HL7子系统自动地给数据流中的下一个系统传送新的数据或更新数据。当数据被从HIS传送到RIS和从RIS传送到PACS时将被格式化如表1所示。消息是在遵从HL7标准下进行电子数据交换的。所有HL7消息的分隔符默认的十六进制值如表2所示。

2.2 消息的构建和解析模块的实现

2.2.1 HL7消息的构建算法。

总的说来, DI-COM和HL7之间需要通信的有四类信息:病人信息数据、医嘱信息、诊断信息数据和图像信息数据。HL7定义了一系列消息和触发事件, 可以很好地完成它们之间的数据交换。

在成像的过程中, PACS系统通过MPPS服务向HIS/RIS发送消息, 由于HIS/RIS系统中采用的是HL7标准, 所以此消息必须被构建成HL7消息。首先要将PACS系统中发送过来的消息进行格式化。格式化包括以下工作:首先将消息格式化成ASCII码, 在消息的开头和结尾加上“Start”和“End”块, 然后按照表2将触发消息类型与段标识对应起来。最后调用message Constructor () 函数构建HL7消息。message Constructor () 函数的算法如下: (1) 起始三个字符为段标识符; (2) 按顺序将每个数据域按以下方式插入:a.在段前放置域的分隔符 (|) ;b.如果没有该域的值, 不再需要别的字符;c.如果值存在, 只是为空, 则在域中放置双引号 ("") ;d.如果值存在且不为空, 将该字符的值放置于段中, 可以放置数据域定义的最大长度个数的字符;e.如果域的定义需要将域分隔成为几个部分, 则使用以下原则:如果要使用多于一个的成分, 它们将被成分分隔符 (^) 分开;如果成分存在但为空, 则使用双引号 ("") ;如果成分不存在, 则在成分中不需使用任何字符;在域的末尾有不存在的成分不需使用成分分隔符, 以下两个数据是相同的:|ADF^DHG^^|和|ADF^DHG|;f.如果成分的定义要求其被划分成为子成分, 则使用以下规则:如果要使用多于一个的子成分, 它们将被子成分分隔符 (&) 分开;如果子成分存在但为空, 则使用双引号 ("") ;如果子成分不存在, 则在子成分中不需使用任何字符;在成分的末尾有不存在的子成分不需使用子成分分隔符, 以下两个数据成分是相同的:^XXX&YYY&&^和^XXX&YYY;g.如果域的定义允许重复, 则使用以下规则:只有在域的出现多于一次的时候才在域的出现中使用重复的分隔符 (即如果域重复三次, 则使用两个重复分隔符) 。在以下例子中, 发送两次电话号码:|80-0554-6668928|; (3) 重复 (2) 操作一直到没有域可以发送。如果段中剩余的数据域均不存在;不再使用分隔符; (4) 每一个段用回车符结束。

2.2.2 HL7消息解析的算法。

当病人信息产生更新或医生开具了影像检查的医嘱时, HIS会自动向PACS系统发送HL7触发消息。此触发消息需要进行解析, 打包成DICOM消息才能被PACS系统接收。消息解析算法的思想是将HL7消息中的数据按层次存入消息结构表, 消息结构表中有不同的列和子表对应HL7消息的结构。从HIS系统中发送过来的HL7触发消息利用parse Message () 函数进行解析。parse Message () 函数的算法如下: (1) 设置一个指针i指向HL7消息字符串的起始位置 (“Start”块) ; (2) 指针从i+1开始向后扫描, 将起始三个字符提取出来, 放在HL7消息结构表的“段标识”列里; (3) 继续向后扫描, 按照以下规则根据遇到的不同的分隔符将字符串按层次放入HL7消息结构表:a.从第一个分隔符向后扫描, 如果遇到连续两个域分隔符 (|) 表明该数据域为空, 跳过此数据域;b.如果该数据域不为空, 继续扫描, 如果没有遇到子成分分隔符 (^) 且成分不为空, 则将两个成对的成分分隔符 (&) 之间的字符串提出来, 首先与触发事件表进行匹配, 如果不匹配则将该字符串放在数据表的“成分”列里, 否则将该字符串放在消息结构表的“触发事件类型”列里。如果成分为空则跳过此成分;c.如果遇到子成分分隔符 (&) 且不为空则将两个成对的子成分分隔符之间的字符串提取出来, 放在数据表的“子成分”列里, 否则跳过此子成分;d.重复a~c, 直到指针移动到字符串的末尾 (“end”块) ; (4) 重复过程 (2) , 直到整个消息的数据提取完毕; (5) 数据格式转化, 将与DICOM命名规则不同的数据格式转化成DICOM规则的数据; (6) 按照已经生成的HL7消息结构表, 利用Constructor () 函数合成DICOM信息。

总结

主要介绍了DICOM/HL7网关的实现。通过分析DICOM3.0标准和HL7标准以及医院内部几个系统之间的交换的信息类型, 实现了DICOM/HL7网关消息的发送和接受功能以及消息的构建和解析功能。DICOM/HL7网关的实现, 免除了PACS系统登记病人时需要重复输入病人基本信息的问题, 取而代之的是通过DICOM/HL7网关从HIS系统中提取基本信息。可以达到两个系统的充分集成, 实现大部分的PACS和HIS/RIS交互功能。

参考文献

[1]孟成博, 张继武.HL7与DICOM之间数据交换的分析和实现[J].医学信息, 2004:787-793.

DICOM 篇7

SOMATOM AR型CT机是20世纪90年代初期西门子公司生产的单层螺旋机, 因其性能稳定、成像质量较好, 至今仍在使用。但是硬盘长时间使用会出现数据错误、文件丢失甚至物理故障, 最终导致CT机不能正常进入系统。自主更换系统和数据硬盘以及重新安装系统, 不但可以节约维修成本, 使老设备发挥余热, 还能减少因维修不及时而带来的不良影响。

SOMATOM AR系列机支持HL7标准和DICOM协议, 能够接入医院的影像信息系统 (radiology information system, RIS) 。但是安装设备时, 这些功能作为软件选项, 默认状态是关闭的。开放DICOM端口, 不仅可以使设备连入医院的影像归档和通信系统 (picture archiving and communication systems, PACS) , 实现患者图像信息的网络存储, 而且还可以共享其他影像设备的干式打印系统, 从而淘汰胶片打印机, 告别湿式洗片系统, 以进一步优化共享资源, 保护环境, 降低打印机和洗片机的维修成本。

1 硬、软件环境介绍

1.1 硬件环境

AR机器的硬件主控平台是一个被称作SMI-5的计算机系统, 主控计算机是一块SUN公司的SPARC 5主板, 包括128 MB内存、2块50针SCSI接口的3.5 in (1 in=25.4 mm) 温氏硬盘、1块用于安装系统软件的光盘驱动器、1块用于备份图像的磁光盘驱动器、数字相机接口和网络接口等。2块硬盘中, 1块用于存放系统运行文件和配置文件, 容量较小, 为1.25 GB;另1块作为图像盘, 容量稍大, 为2.5 GB。

1.2 软件环境

软件架构共分3层:最底层的操作系统是Sun OS Release 4.1.3_U1;在其上运行X11图形界面的人机接口和Ingres Version 6.4数据库;最后的应用层是西门子的SOMARIS/4程序部分。

1.3 对外接口

SPARC 5主板使用“D”型15针AUI网络接口。AUI接口是用来与粗同轴电缆连接的接口, 这在令牌环网或总线型网络中比较常见。可以使用带有AUI接口的集线器或是外接收发转换器 (型号:HP-853或DE-853) , 转换器为目前常用的RJ-45连接器, 实现与10Base-T以太网络的连接。另外, 还有高分辨率的显示输出接口, 用于连接高分辨率CRT显示器、数字相机接口MAXICAM以及激光相机 (例如KODAK1120) 。

2 系统安装过程

2.1 硬件准备

2.1.1 检查安装光盘

软件版本为VB41A。

使用前要检查光盘上的文件是否能被完整、正确地读出。vm UNIX系统使用的文件格式为HSFS, 和我们常用的FAT32或NTFS不兼容, 所以要检查光盘内容, 使用资源管理器浏览是不可行的。可以采用多次制作光盘的镜像文件, 再使用哈希校验软件对生成的镜像文件进行比较的方法, 如果每次生成的文件哈希值都一致, 证明光盘基本正常。

2.1.2 检查光盘驱动器

光盘驱动器 (型号:TOSHIBA XM-3401) 使用率很低, 一般不会损坏。

使用前可拆开, 对其内部进行除尘处理, 并用镜头纸轻轻擦除激光头透镜上的灰尘, 注意不要使用有机溶剂或水。清洁完成后, 放入一张CD音乐盘, 按下面板上的三角形播放键, 用耳机监听音乐播放是否流畅。同时, 听光驱主轴电动机转速是否均匀, 有无异常的响声。

2.1.3 检查磁光盘驱动器和数据表光盘

磁光盘 (MOD) 是可擦写光盘。

磁光盘驱动器 (型号:PIONEER DE-C7001) 用于备份患者的图像数据和CT机的重要文件。每次对CT机进行调整后, 都应对设备的重要信息 (表文件) 进行备份, 并标注备份日期。重装系统前, 也要做好数据表文件的备份。

磁光盘驱动器使用率也很低, 可以参照清洁光驱的方法进行除尘处理;还可以通过备份患者图像资料到光盘, 然后再从光盘中恢复患者图像到本机的方法验证磁光盘驱动器的可靠性。

2.1.4 检查硬盘

系统盘型号:ST31250, 数据盘型号:ST32550。

因为SCSI是总线模式, 所以还需要对硬盘的地址开关进行正确的设置。系统盘ID=0;数据盘ID=1。这种型号的硬盘已经停产, 新购的硬盘可能是翻新的或是库存, 所以在上机前要首先加电测试一下。观察硬盘自检过程, 听硬盘主轴电动机的声音是否平稳。因为SCSI转速 (15 000 r/min) 要高于普通IDE或是SATA的转速 (7 200 r/min) , 所以声音稍大是正常的。SCSI硬盘比较重, 工作时发热量比较大, 在固定硬盘时要加防滑垫片, 防止热胀冷缩引起的松动。

2.2 数据备份

2.2.1 备份图像

对重要的病例进行资料备份, 通过系统菜单上的copy命令完成, 目的地选择磁光盘。

2.2.2 备份数据表文件

数据表文件 (system specific files) 包含设备重要信息和校准文件, 重装系统前一定要做好备份。选择系统菜单System→Run→Save_Tables→点击按钮“GO”, 会有如下信息:

选择1, 备份文件到数据盘;选择2, 备份文件到磁光盘 (MOD) 。通常可以做双重备份, 保证重要的表文件不会丢失。

数据表文件是一组重要的文件, 不但贮存了系统的相关硬件信息和必要的设备信息, 还贮存着球管的使用信息和关系到图像质量的校准信息。数据表文件以多个文件的形式存放在系统盘中, 通过Save_Tables命令可以把这些文件打包 (Save_Tables.tar) 存放在MOD或 (/和) 数据盘中。如果数据表文件丢失, 可以用ui_config命令手动输入设备的相关信息:设备ID、部件号、系统编号、医院信息、DICOM、打印机信息等, 但校准数据只能通过校准操作来获取。校准过程不仅需要西门子的密码授权, 而且对管球的损耗也比较大, 所以保存好数据表文件至关重要。

2.3 系统安装

2.3.1 安装前检查

在“ok”提示符后键入“probe-scsi”命令, 检查SCSI设备, 确认新硬盘已经安装并配置正确。

2.3.2 安装数据盘

在“ok”提示符后键入“boot cdrom”命令, 系统重启并开始安装。

按照提示安装完成后, 按照2.2.2所述方法备份表文件到数据盘。

2.3.3 安装系统盘

重复2.3.2的过程, 选择“1”开始安装系统盘。安装程序会自动把硬盘分区并解压缩文件到系统盘, 之后同步文件系统并返回到“ok”提示符。这个安装过程较长, 大概需要45 min。安装完成后系统自动重启, 完成安装过程。

2.3.4 恢复数据表

在系统的安装过程中, 有恢复数据表的提示和配置设备基本信息的图形接口界面, 按照提示即可完成。

此过程也可以通过系统菜单System→Run→Restore_Tables命令完成。

2.3.5 恢复图像数据

如果同时更换了数据硬盘和系统硬盘, 通过系统菜单导入MOD上的患者图像信息即可。如果仅仅更新了系统盘而保留了数据盘, 则还需要重建一下数据库。系统菜单System→Run→ds_recorvery→点击按钮“GO”, 系统重建数据库后, 即可在患者列表中查找患者图像。重建数据库比较耗时。

3 修改系统配置信息

3.1 修改系统基本信息

修改设备关于医院的相关信息。

3.2 添加DICOM端口

CONFIG菜单可以完成系统配置任务, 包括网络配置。按下键盘上“Alt”键并在主界面单击鼠标右键, 打开一个Console窗口或者Shell窗口, 在窗口内键入命令“/usr/somaris/bin/ui-config”, 即可看到一个图形界面, 单击“Network”按钮, 出现网络设置界面, 在这个界面内可以进行需要的网络配置。

首先, 修改CT本机的网络参数, 有9个项目需要进行修改, 单击“Modify”按钮保存。

第1项是Node Type, 选择TCP/IP;

第2项是Host Name, 输入8个大写字母 (例如SOMARIS4) ;

第3项是Logical Name, 输入8个小写字母 (例如somaris4) ;

第4项是Internet Address, 设置本机的IP地址, 例如192.168.0.1;

第5项是DNI Addr Port, 留空;

第6项是PLAAppl.Entity, 可以填入086SA1CT000000, 表示中国SOMARIS A系列, 编号000000;

第7项是SUN Y/N, 选“Y”表示SUN系统, 一定要选“Y”;

第8项是Node Flag, 选“own”表示本机, 一定要选“own”;

第9项是Node Status, 系统自动设置为on line。

然后, 单击“Create”按钮, 创建一个新的DICOM连接, 逐条修改这9个项目。这里填入的数据是联机的远程计算机信息。

第1项是Node Type, 选DICOM;

第2项是Host Name, 例如PC_0001;

第3项是Logical Name, 这里是一个会出现在COPY菜单上的lable (例如PC_0001) ;

第4项是Internet Address, 这是远程主机的IP地址, 例如192.168.0.2等;

第5项是DNI Addr Port, 端口号根据实际填写, 比如标准的104、5040或是4006等;

第6项是PLAAppl.Entity AE Title, 要和远程主机一致;

第7项是SUN Y/N, 选“N”;

第8项是Node Flag, 选“rem”表示remote远程主机;

第9项是Node Status, 系统自动设置为on line。

单击“Modify”保存设置, 单击“Apply”按钮, 单击“Exit”按钮, 重启后配置生效。

查看菜单FILE→COPY, 在弹出窗口的Target下拉菜单中如果添加了PC_0001, 则表示操作成功。选择需要传输的图像, 选择目标PC_0001, 单击“GO”, 查看图像能否传输到远程主机。

按照以上的步骤添加更多的DICOM连接。

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