基于DicomObjects的PACS系統(tǒng)中常用服務(wù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（桂林電子科技大學(xué)，廣西 桂林 541004）

1 引言

醫(yī)學(xué)圖像存檔與通信系統(tǒng)(picture archiving and communication systems,PACS)是近年來隨著數(shù)字圖像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步而迅速發(fā)展起來、旨在全面解決醫(yī)學(xué)圖像的獲取、顯示、存儲、傳送和管理的綜合系統(tǒng)。PACS系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)必須建立在DICOM標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，DICOM是醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)，它可使醫(yī)學(xué)圖像設(shè)備的制造廠商和用戶在標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)設(shè)備互連，便利了各類型醫(yī)學(xué)圖像的開發(fā)和應(yīng)用，是目前國際國內(nèi)研究開發(fā)的熱點(diǎn)。而 DCIOM圖像的傳輸與存取是實(shí)現(xiàn)PACS系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)不同醫(yī)療設(shè)備之間的互聯(lián)，DICOM標(biāo)準(zhǔn)定義了基于ISOPOSI網(wǎng)絡(luò)模型和TCPPIP網(wǎng)絡(luò)模型的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和消息交換機(jī)制。DICOM影像標(biāo)準(zhǔn)是ACR和NEMA聯(lián)合組成委員會，在參考了其他相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)（CNET251、JIRA、IEEE、HL7、ANSI等）的基礎(chǔ)上，聯(lián)合推出的醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像存儲與通信標(biāo)準(zhǔn)，到1993年發(fā)布的DICOM標(biāo)準(zhǔn)3.0，已發(fā)展成為醫(yī)學(xué)影像信息學(xué)領(lǐng)域的國際通用標(biāo)準(zhǔn)。這個標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了DICOM信息對象的定義，DICOM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及編碼方式和通信規(guī)程。

DICOM通訊協(xié)議基于TCP/IP協(xié)議之上，主要完成OSI的會話層、表示層和應(yīng)用層的部分功能。而上層的DICOM應(yīng)用實(shí)體則利用DICOM通訊所提供的服務(wù)，完成醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)的功能。要完成上述功能的實(shí)現(xiàn)，技術(shù)非常復(fù)雜，但利用DicomObjects能夠進(jìn)行快速開發(fā)。DicomObjects控件庫是由英國Medical Connections公司開發(fā)，使開發(fā)人員能快速，輕松地開發(fā)DICOM功能的產(chǎn)品，而無需了解DICOM標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜性。DicomObjects 開發(fā)框架適于開發(fā)符合DICOM標(biāo)準(zhǔn)的圖像處理應(yīng)用程序的架構(gòu)，它提供了如下功能：（1）高性能的圖像顯示和操作。（2）可以運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行圖像和數(shù)據(jù)傳輸。（3）提供DICOM接口和Windows接口對圖像進(jìn)行打印。（4）包括存儲和添加各種圖像效果的規(guī)范化的方法。（5）提供方法用于從設(shè)備中獲取圖像、從非DICOM標(biāo)準(zhǔn)的圖像或從外部存儲介質(zhì)中導(dǎo)入的數(shù)據(jù)中生成新的符合DICOM標(biāo)準(zhǔn)的圖像數(shù)據(jù)。（6）提供SCP、SCU服務(wù)讓用戶對DICOM文件進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸和接收。

2 PACS系統(tǒng)基本功能要求

PACS是醫(yī)院放射科或醫(yī)院以及更大范圍醫(yī)院圖象管理系統(tǒng)。圖像主要來源于各種各樣的醫(yī)學(xué)圖像成象設(shè)備如CT、MRI和B超等。完整的PACS可分為醫(yī)學(xué)圖象獲取、大容量數(shù)據(jù)存貯、圖象顯示和處理、數(shù)據(jù)庫管理及用于傳輸影像的局域和廣域網(wǎng)絡(luò)等5個單元組成。傳輸與處理均采用DICOM標(biāo)準(zhǔn)。DICOM采用面向?qū)ο蟮乃枷攵x了信息對象定義(IOD)、服務(wù)對象對等基本概念和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。DICOM應(yīng)用實(shí)體是運(yùn)行在客戶機(jī)朋及務(wù)器之上的，在DICOM中分別被定義為服務(wù)使用者(SCU)/服務(wù)提供者(SCP)。PACS系統(tǒng)基本流程如圖1所示，各部分的角色（客戶/服務(wù)器）的架構(gòu)如圖2所示。

圖1 PACS基本流程

圖2 SCU/SCP的架構(gòu)

3 DicomObjects SDK

DicomObjects SDK提供了很多類，但是較為常用的基礎(chǔ)類有以下幾個：（1）DicomImage類：可以實(shí)例化DICOM圖像文件的基礎(chǔ)類。（2）DicomViewer類：為現(xiàn)實(shí)DICOM圖像文件提供一個可視化的控件。（3）DicomLabel類：提供在DicomViewer上對DICOM圖像添加各種注釋和圖形注釋的類。（4）DicomDataSet類：提供對DICOM文件數(shù)據(jù)集的訪問和修改的基礎(chǔ)類。

DicomObjects開發(fā)框架在對服務(wù)器中存儲的圖像文件進(jìn)行圖像處理的過程中，提供了DicomLabel和DicomImage類進(jìn)行DICOM文件的圖像處理。其中DicomLabel類的作用是提供要在DICOM文件上進(jìn)行圖像處理的標(biāo)簽（如直線、文字注釋、矩形區(qū)域等）的繪制方法和實(shí)例對象，而DicomImage類的作用是服務(wù)器中的DICOM文件和讀取的DICOM文件進(jìn)行實(shí)例化，并且提供涉及DICOM文件的圖像格式、輸出、讀取、寫入、矩陣設(shè)置、設(shè)置簡單掩膜等基本的DICOM圖像操作方法。

4 常用服務(wù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 Dicom圖像的顯示與瀏覽實(shí)現(xiàn)

針對于放射科業(yè)務(wù)的需要，一般都要求Dicom圖像瀏覽軟件需要影像信息的調(diào)閱，多種窗格形式顯示，方便的調(diào)窗功能，窗寬、窗位調(diào)整、CT值，亮度、對比度、反轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)、平移、縮放，圖像的測量及標(biāo)注功能，包括長度、角度、矩形、圓面積等項(xiàng)目的測量，文字、箭頭等信息的標(biāo)注，掃描定位線的顯示等。

實(shí)現(xiàn)步驟及代碼：

（1）從工具菜單欄中，選擇DicomView 控件放入

（2）實(shí)現(xiàn)多種窗格顯示 ，如：1*1,2*2,3*3,4*4，代碼

（3）調(diào)窗功能，窗寬、窗位調(diào)整

（4）放大縮小

其他功能的實(shí)現(xiàn)可以參考DicomObjects的幫助文件。具體效果如圖3所示：

圖3 圖像瀏覽界面

4.2 發(fā)送/存儲服務(wù)

發(fā)送/存儲服務(wù)類提供在對等應(yīng)用實(shí)體之間方便簡單傳輸圖像的服務(wù)，這項(xiàng)服務(wù)類就是容許一方應(yīng)用實(shí)體向另一方對等實(shí)體發(fā)送圖像。兩個對等實(shí)體在實(shí)現(xiàn)發(fā)送存儲服務(wù)的SOP類中，一方SCU角色，另一方是SCP角色。存儲服務(wù)類的SOP類通過使用C-STORE服務(wù)類實(shí)現(xiàn)。

實(shí)現(xiàn)步驟及代碼：

需要一個DicomImage（或DicomDataSet ）的發(fā)送方法，這需要四個參數(shù)：

（1）IP地址或SCP的其他可解析的網(wǎng)絡(luò)名稱

（2）在其上的SCP監(jiān)聽的端口號

（3）SCP的應(yīng)用實(shí)體標(biāo)題（AET）

（4）SCU的AET

SCU程序：

4.3 WorkList

DICOM將一個Worklist定義為一個結(jié)構(gòu)，用來表征相關(guān)任務(wù)集合的信息。Worklist詳細(xì)描述每個任務(wù)的精確細(xì)節(jié)，包含執(zhí)行任務(wù)的選擇與任務(wù)的執(zhí)行過程。DICOM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Worklist 主要用于RIS、PACS、數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備之間工作流信息的傳輸，主要包含患者的人口統(tǒng)計(jì)學(xué)信息、檢查設(shè)備、檢查任務(wù)以及相應(yīng)的管理信息等。工作流信息的傳輸為PACS、RIS和數(shù)字化成像設(shè)備之間的信息交互提供了標(biāo)準(zhǔn)手段，同時可減少手工錄入等誤操作以避免患者信息輸入錯誤，并合理安排成像設(shè)備的檢查人次以減輕醫(yī)護(hù)人員的勞動強(qiáng)度。

實(shí)現(xiàn)步驟及代碼：

SCU程序：

4.4 查詢提取服務(wù)

查詢/提取服務(wù)類提供了對等應(yīng)用實(shí)體之間方便簡捷的圖象管理服務(wù)，標(biāo)準(zhǔn)支持的查詢。

查詢/提取服務(wù)類還提供了取回和傳輸圖象集合的功能。這個功能容許一個應(yīng)用實(shí)體向?qū)Φ?/p>

實(shí)體要求傳回圖像或者觸發(fā)遠(yuǎn)方對等實(shí)體向第三方對等實(shí)體發(fā)送圖象。執(zhí)行查詢/提取服務(wù)類的SOP類的兩個對等實(shí)體，一方為 SCU，另一方為 SCP，SOP類。查詢/檢索使用DicomQuery。主要有三種方法中，對應(yīng)于DICOM Q / R的程序：

（1）DoQuery：C-FIND；（2）GetImages：C- GET；（3）GetUsingMove：C-MOVE。所有這些方法的工作使一個關(guān)聯(lián)到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)（SCP），所有需要以下4個屬性進(jìn)行設(shè)置正確：

· Node∶IP地址或SCP的其他可解析的網(wǎng)絡(luò)名稱

· Port∶ 端口：端口號在其上的SCP監(jiān)聽

· CalledAE∶ SCP的應(yīng)用實(shí)體標(biāo)題（AET）

· CallingAE∶您要撥打此操作您的應(yīng)用程序的AET DICOM支持查詢/檢索層次結(jié)構(gòu)∶PATIENT病人，STUDY研究，PATIENT/STUDY患者/研究。

構(gòu)造查詢條件可以包括· 出生年月DateOfBirth，性別PatientID，檢查ID StudyUID等。

實(shí)現(xiàn)步驟及代碼：

4.5 膠片打印

打印到一個DICOM打印機(jī)和打印到Windows打印機(jī)是完全不同的操作，但兩者都可以使用DicomObjects。由于多個可能的布局的變化，原生的DICOM打印是一個復(fù)雜的過程，在DicomObjects4版本已經(jīng)使這個整個過程中大量簡單，使用新的DicomPrint對象。

需要指定打印機(jī)的Ip地址，服務(wù)端口，AET。

實(shí)現(xiàn)步驟及代碼：

5 結(jié)束語

本文參照DICOM標(biāo)準(zhǔn)，使用DicomObjects控件，完成了常用的PACS系統(tǒng)服務(wù)的開發(fā)，結(jié)合PACS的主要流程，完成了圖像顯示，瀏覽，存儲，發(fā)送，打印并取得了較好的效果。大大縮減時間，提升開發(fā)效率。如果要進(jìn)一步開發(fā)，需要加深對DicomObjects開發(fā)包的理解。病人信息存儲，或者是診斷報告還需要和數(shù)據(jù)庫的連接，可以進(jìn)一步開發(fā)。

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