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DICOM概述

2013-12-17  SanySmile   |  转藏
   
DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)即医学数字成像和通信,是医学图像和相关信息的国际标准(ISO 12052)

DICOM标准中详细定义了医学影像及有关信息的统一的格式及交换方法,利用这样的标准就可以在影像设备上建立一个统一的接口来完成图像数据的输入输出工作

DICOM采用了面向对象的描述方法和实体关系模型,设计的概念有:
  1. 实体(entity)。一个或一类有共同特性个体的应用对象。
  2. 联系(relation)。实体之间的相互关系。
  3. E-R(entity-oriented)。定义实体及实体之间的联系,对系统的需求和功能进行描述。
  4. 对象(object)。事物属性和处理方法的集合。
  5. 信息对象定义(information object definition)IOD。信息实体的抽象
  6. 服务(service)。对象为其他对象提供服务。
  7. 服务对象对(service object pair,SOP)。服务分为服务提供者(service class provide,SCP)和服务使用者(service class user,SCP),共包含八种服务(证实verification,存储storage,查询检索query/retrieved,检查内容通知study content notification,患者管理patient management,检查管理study management,结果管理result management,打印管理print management。

DICOM标准文件内容概要

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,即构造一个该产品的DICOM兼容性声明,它包括选择什么样的信息对象、服务类、数据编码方法等,每一个用户都可以从制造商处得到这样一份声明。
第三部分:利用面向对象的方法,定义了两类信息对象类:普通性、复合型。
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。
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。
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。
第九部分:消息交换的点对点讯支持,说明了与ACR—NEMA2.0兼容的点对点通讯的服务和协议。
第十部分:便于数据互换的介质存储方式和文件格式
第十一部分:介质存储应用框架
第十二部分:便于数据互换的介质格式和物理介质
第十三部分:打印管理的点对点通讯支持
第十四部分:亮度[灰度]色标显示功能标准
第十五部分:安全性概述
第十六部分:绘制资源目录
第十七部分:信息解释(Explanatory Information)
第十八部分:Web获取DICOM永久对象(Web Access to DICOM Persisent Objects(WADO))

DICOM网络传输

在DICOM标准的制定中,主要采用了在实际中广泛使用的TCP/IP协议和影响较大的OSI网络协议,作为对DICOM网络支持的基础。在这两个协议之上分别定义了DICOM自己的基于消息的信息交换的上层协议DIMSE (Dicom Message Service Element)。
对于一次DICOM的通信,具体过程为:
● 应用程序通过API发出DICOM功能服务要求
● DICOM服务器构造应用实体,将API参数放入应用实体上下文
● 应用实体根据上下文功能要求调用对应的DICOM上层服务功能
● DICOM上层服务将相关参数组成TCP包传递给TCP Socket
● 操作系统的TCP/IP服务通过物理网络将数据传送到目标计算机
● 目标计算机在接收到信息后,回送应答信息
 

DICOM文件格式

一、DICOM 文件一般由一个DICOM 文件头和一个DICOM 数据集合组成。
 
 
DICOM 文件头(DICOM File Meta Information)包含了标识数据集合的相关信息。每个DICOM 文件 都必须包括该文件头。文件头的最开始是文件前言,它由128 字节个00H 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一个文件是不是DICOM 文件。文件头中 还包括其它一些非常有用的信息,如文件的传输格式、生成该文件的应用程序等等,关于文件头详细的说 明请参阅DICOM 标准PS 3.10 的P13~14 页表7.1-1。
 说明: 
1) 除了128 字节的文件前言和4 字节的DICOM 前缀外,所有其它的文件头元素都必须采用上面介绍 的显示格式(Explicit VR)编码,各个数据元素排列的顺序按照标签数值从小到大的传输格式(Little Endian) 编码。 
2) 每个文件头元素的长度必须为偶数,否则应该按照规定补充一个字节。
3)所有(0002,****)类的标签都为DICOM 所保留。为了兼容后续版本,如果发现文件中有目前尚未 规定的(0002,****)类标签,则应该忽略它。

DICOM 数据集合。DICOM 文件主要组成部分就是数据集合。DICOM 文件数据集合不仅仅包括医学图像,还包括许多和医学图像有关的信息。例如,病人姓名、图像大小等。
DICOM 数据集合是由DICOM 数据元素按照指定的顺序依次排列组成的。对于DICOM 文件,一般采用显式传输方式,数据元素按照标签从小到大的顺序排列(即DICOM PS 3.5 中规定的Explicit VR LittleEndian Transfer Syntax)。
在 DIOCM 标准的PS 3.3 部分(Information Object Definitions)中,定义了各种类型的图像文件必须包括和可选的DICOM 数据元素,在制定自己的DICOM 文件结构时,必须严格遵照该部分规定。例如,制定核磁共振医学图像的DICOM 文件,可以查阅DICOM 标准PS 3.3 中的A.4 节。

“M”时表示该模块必须存在,“U”表示可选,“C”表示在特定的情况下必须存在。

二、在DICOM 文件中最基本的单元是数据元素(Data Element)。DICOM 数据集合就是由DICOM数据元素按照一定的顺序排列组成的。它主要由四个部分组成:标签、VR(Value Representation,数据描述)、数据长度和数据域。
 
 
1) 标签是一个4 字节的无符号整数。DICOM所有的数据元素都可以用标签来唯一表示,各个标签对应什么数据元素可以查阅 DIOCM 标准PS 3.6 部分——数据字典。在 DICOM 中人为地将标签分为两个部分:组号(高位2 字节)和元素号(低位2 字节),在数据字典中所有的元素都是用“(组号,元素号)”这种方式来表示的。
2) VR 指明了该数据元素中的数据是哪种类型的。在DIOCM 文件中,它是一个长度为2 的字符串,例如,如果一个数据元素的VR 为“DA”,则表示该数据元素中存储的数据为日期型数据,如果VR 为“FL”则表示该数据元素中存储的数据为浮点型数据关于VR 的详细取值和说明可以参阅DICOM 标准PS 3.5部分P15—21 页的表6.2-1。
在数据元素中,VR 是可选的,它取决于协商的传输数据格式。DICOM 中规定了显式(Explicit VR)和隐式(Inexplicit VR)两种传输格式,其中在显式传输时,VR 必须存在;在隐式传输时,VR 必须省略。表1 和表2 是显式传输时数据元素的格式,表3 为隐式传输时数据元素的格式。
 
 
3) 数据长度指明该数据元素的数据域中数据的长度(字节数)。
4) 数据域中包含了该数据元素的数值。



 


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