磁共振成像系統(tǒng)DICOM
Research and Development of Standard DICOM Interface
for M agnetic resonance imaging System
楊杰 ，胡紹海 ，劉文2
(1．北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，北京100044；2．北京軍區(qū)總醫(yī)院，北京100700)
(文章編號]1672—8270(2006)01—24—03 [中圖分類號]R445 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B
【摘要】在實(shí)現(xiàn)MR的DICOM接口的實(shí)際工程，分析MR成像設(shè)備DICOM接口的基本需求，分析了
DICOM數(shù)據(jù)集和DCM文件格式，介紹了DICOM通訊的消息結(jié)構(gòu)；提出了實(shí)現(xiàn)接口的基本方案。
【關(guān)鍵詞】DICOM；MR；接口
Abstract： A research and development of DICOM interface is made in this paper．
The author analyze the requirements for
MR DICOM interface ．By introducing the DICOM dataset， the DCM file format，and the DICOM message structure used for
communication,basic scheme is given．
1 引言：
DICOM通訊標(biāo)準(zhǔn)簡介
DICOM (Di tal Imaging and Communications In
Medicine)是醫(yī)療設(shè)備得國際標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議。以前由于各
廠商生產(chǎn)的PACS及醫(yī)療影像設(shè)備的不同，造成與設(shè)備
有關(guān)的醫(yī)學(xué)圖像存儲格式、傳輸方式千差萬別，使得醫(yī)
學(xué)影像及其相關(guān)信息在不同系統(tǒng)、不同應(yīng)用之間的交換
受到嚴(yán)重阻礙。為解決醫(yī)學(xué)圖像及其相關(guān)數(shù)據(jù)的通訊、
存儲標(biāo)準(zhǔn)化問題，美國放射協(xié)會提出了醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像通
訊標(biāo)準(zhǔn)DICOM。
MR是目前一種主流的影像診斷設(shè)備，為了將其接
人圖像歸檔和通信系統(tǒng)(PACS)，提供DICOM接口就顯
得非常必要。
使用DICOM標(biāo)準(zhǔn)除了可以方便地使用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接
口作為通訊接口，還有以下作用：
(1)減少檢查和等待時間，增加設(shè)備吞吐量。充分
發(fā)揮影像工作人員的能力。
(2)進(jìn)行更快更準(zhǔn)確更高質(zhì)量地圖像存儲和回放。
(3)獲得和管理MR掃描信息的支持清單。
(4)病人記錄信息可以在網(wǎng)絡(luò)中管理和多次使用。
(5)有助于開發(fā)和推廣圖像歸檔和傳輸系統(tǒng)，并與
其他醫(yī)療信息系統(tǒng)相連。
2 MR的DICOM接口的功能需求分析
考慮到MR作為大型影像設(shè)備由它產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)
據(jù)和參數(shù)的多樣性，以及與醫(yī)院PACS系統(tǒng)的復(fù)雜的交
互，導(dǎo)致MR的DICOM接口的復(fù)雜性。以下為基本需求：
(1)根據(jù)圖像信息、設(shè)備信息、成像參數(shù)、病人信息
生成DCM文件或者直接從DCM文件獲得關(guān)鍵數(shù)據(jù)用
于計(jì)算。 。
(2)輸入來自PACS系統(tǒng)的圖像及相關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)
各種信息完成回顯。
(3)輸入來自HIS／RIS的病人安排信息。包括輸入
安排到MR設(shè)備的病人信息等相關(guān)管理數(shù)據(jù)。
(4)輸出檢查反饋信息至HIS／RIS。輸出檢查執(zhí)行
過程、狀態(tài)、結(jié)果。
(5)打印信息輸出，包括打印格式，打印內(nèi)容，打印
隊(duì)列以及隊(duì)列的管理信息。
3 根據(jù)功能需求分析實(shí)現(xiàn)DICOM接口的基本內(nèi)容
按照需求我們首先是要按照DICOM格式根據(jù)MR
的圖像數(shù)據(jù)和其他圖像相關(guān)信息來生成DICOM文件。
DICOM文件格式和一般文件格式類似是由一個DICOM
文件頭和一個DICOM數(shù)據(jù)集組成。
3．1 DICOM文件頭(DICOM File Meta Information)
DICOM文件頭包含了標(biāo)識數(shù)據(jù)集合的相關(guān)信息。
每個DICOM文件都必須包括該文件頭。文件頭的最開
始是文件前言，它由128個00H字節(jié)組成，接下來是
作者簡介：楊杰：北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院信號與信息處理專業(yè)碩士研究生。胡紹海：副教授．博士．北京交通大學(xué)信息所信號檢測室主
任。劉文：高級工程師碩士學(xué)位全軍醫(yī)學(xué)計(jì)量委員會委員，北京軍區(qū)醫(yī)學(xué)工程委員會委員。
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中國醫(yī)學(xué)裝備2006年1月第3卷第1期ChinaMedicalEquipment2006JanuaryVol3NO．1
DICOM前綴， 它是一個長度為4字節(jié)的字符串
“DICM”，可以根據(jù)該值來判斷一個文件是不是DICOM
文件。文件頭中還包括其它一些非常有用的信息，如文
件的傳輸格式、生成該文件的應(yīng)用程序等等，關(guān)于文件
頭詳細(xì)的說明請參閱DICOM標(biāo)準(zhǔn)Ps 3．10的l3～l4頁
表7．1一l。
3．2 DICOM數(shù)據(jù)集(DATASET)
DICOM文件從內(nèi)容上可以分為4層
1．Patient 人)
2．Study(檢驗(yàn))
3．Series(系列)
4．Image(圖像)
每一層叫一個Information Entity，或IE(從relational
database schema設(shè)計(jì)引用而來)。每一層又細(xì)分成
Module。(DICOM規(guī)定的MR的模塊表見表2)每個
Module里面的最小單元叫做一個attribute或dement(數(shù)
據(jù)元素)。作為DICOM文件的基本單元attribute／element
(數(shù)據(jù)元素)的結(jié)構(gòu)如下圖(圖1)所示：
DIcoM數(shù)據(jù)集合 傳輸順序
— — ’
數(shù)據(jù)元素 數(shù)據(jù)元素 素 數(shù)據(jù)元素
／ ＼ ＼
示簽 VR 數(shù)據(jù)長度 數(shù)據(jù)域
圖1 結(jié)構(gòu)圖
它由Data Element Tag (數(shù)據(jù)標(biāo)簽)，Value Representa
tion(數(shù)據(jù)值描述，簡稱VR)，Value Len~h(值長度)，Value
Field(數(shù)據(jù)域)構(gòu)成。其中：Data Element Tag 是Data
Element的標(biāo)識，由一對l6位無符號整數(shù)構(gòu)成。VR為2
或4字節(jié)的字符串，表示Value Field所含數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類
型。Value Length是記錄Value Field所含數(shù)據(jù)的字節(jié)長
度。Value Field是Data Element所包含的數(shù)據(jù)。DICOM數(shù)
據(jù)集(DICOM DataSet)就是由若干Data Element按照Data
Element Tag 的升序排列而成。
需要注意的是在數(shù)據(jù)元素中，VR是可選的，它取決
于協(xié)商的傳輸數(shù)據(jù)格式。DICOM中規(guī)定了顯式(Explicit
VR)和隱式(Inexplicit VR)兩種傳輸格式，其中在顯式傳輸
時，VR必須存在；在隱式傳輸時，VR必須省略。同時要
注意DICOM規(guī)定標(biāo)簽組號也就是group 0002的只能使
用Explicit。至于較復(fù)雜的序列類型數(shù)據(jù)元素(Data
Element with Value Field of Sequence Type)， 簡稱為SQ
Element是指具有嵌套結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)元素。這種數(shù)據(jù)元素
的結(jié)構(gòu)適用于定義樹型結(jié)構(gòu)或用于記錄Data Set中一些
重復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)模塊。對于SQ Element結(jié)構(gòu)的理解，要
引入DICOM數(shù)據(jù)項(xiàng)的概念(DICOM Item)。DICOM Item可
以被理解為封裝好的DICOM Data Set。一般而言，每個
DICOM Item的內(nèi)容是一個完整的DICOM Data Set， 由于
篇幅原因，在此不作詳述。
下表(表1)為DICOM規(guī)定的MR圖像IOD的模塊
表
IE M oduh Rerefence Usale
Patient Patient C．7．1．1 M
Study General Study C．7．2．1 M
Patient Study C．7．2．2 U
Series Ge neral Series C．7．3．1 M
Frame of Fram e of C
．7．4．1 M
Reference Reference
Equipment Ge neral C
E ．7．5．1 M
quipment
Image Ge neral Image C．7．6．1 M
Image Plane C．7．6．2 M
Image Pixel C．7．6．3 M
Contrast／bolus C Requiredif
C contrast media
．7．6．4
Was usedinthis
linage
MRImage C．8．3．1 M
OverlayPlan e C．9．2 U
VOILUT C．11．2 U
SOP COllltnon C．12．1 M
表1 MR圖表IOD模塊表
將表中這些Modules里的所有dements都找出來就
做成了一個MR圖像的架構(gòu)。要注意的是這些Module有
些是一定要的(Modatory)有些是用戶選用的(User)。到了
每個Module里attribute／element表又分五類Type l，l C。
2，2C和3。Type l是一定要的，2也是一定要的但是內(nèi)
容可以是空的。Type 3則可要可不要。
3．3 MR的DICOM通信接口
在DICOM的網(wǎng)絡(luò)接口中，信息是通過DICOM消息
通信的。一個消息是由用于交換的一個或多個命令(命
令集)以及后面必需的數(shù)據(jù)元素(數(shù)據(jù)集)復(fù)合而成的，
它是DICOM應(yīng)用實(shí)體之間進(jìn)行通信的基本單元。其中
命令集用來指明待完成的在數(shù)據(jù)集上的操作和通告。
DICOM消息的總的結(jié)構(gòu)見圖2。命令集由命令元素構(gòu)
成，命令元素包含有DIMSE(DICOM消息服務(wù)元素)協(xié)
議指定語義的命令集中每個獨(dú)立域中的編碼值。每個命
令元素由一個顯式標(biāo)記、值長度和值域復(fù)合而成。
DICOM 消息绱構(gòu)
圖2 DICOM消息總結(jié)構(gòu)圖
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