DICOM文件解析及其消息傳輸

張?jiān)?王超

摘要：DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）即醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信，是醫(yī)學(xué)圖像和相關(guān)信息的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO 12052）。它定義了質(zhì)量能滿足臨床需要的可用于數(shù)據(jù)交換的醫(yī)學(xué)圖像格式。對(duì)DICOM文件進(jìn)行解析顯示并對(duì)結(jié)果進(jìn)行發(fā)送接收，之后結(jié)合到移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)，可對(duì)醫(yī)療信息傳輸提供極大便利。

關(guān)鍵詞：DICOM；醫(yī)療；消息解析；文件傳輸

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）02-0017-02

1 背景

DICOM[1]標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像的采集、歸檔、通信、顯示及查詢等幾乎所有信息交換的協(xié)議；其推出與實(shí)現(xiàn)，大大簡(jiǎn)化了醫(yī)學(xué)影像信息交換的實(shí)現(xiàn)，推動(dòng)了遠(yuǎn)程放射學(xué)系統(tǒng)、圖像管理與通信系統(tǒng)（PACS）的研究與發(fā)展，并且由于DICOM的開放性與互聯(lián)性，使得與其他醫(yī)學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)（HIS、RIS等）的集成成為可能[2]。目前大多數(shù)醫(yī)院使用這種協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸主要是在電腦端，這在便捷性和時(shí)效性上可能會(huì)有所欠缺。

本文將對(duì) DICOM 消息構(gòu)造進(jìn)行分析，通過編程語言實(shí)現(xiàn)對(duì) DICOM文件的解析，并對(duì)解析完成的結(jié)果進(jìn)行發(fā)送接收。通過本文中的過程方法可以對(duì)DICOM文件實(shí)現(xiàn)記錄信息和圖像的顯示和解析傳輸，基于此可進(jìn)行移動(dòng)端應(yīng)用的開發(fā)，憑借移動(dòng)端便捷，及時(shí)的特點(diǎn)，使醫(yī)療信息傳輸更加有效率[3]。

2 DICOM消息構(gòu)造

DICOM主要的消息構(gòu)造可分為記錄信息和圖像數(shù)據(jù)這兩個(gè)部分，各類信息的開頭通過tag聲明。

整體構(gòu)造如下圖所示，先是128字節(jié)的導(dǎo)言部分，這里絕大多數(shù)的DICOM文件都為空。然后是4字節(jié)的前綴‘DICM。之后就是文件元dataelement。

Tag：DICOM中的數(shù)據(jù)字典。Tag由4字節(jié)的16進(jìn)制數(shù)表示，前2個(gè)字節(jié)為組號(hào)，后2個(gè)字節(jié)為偏移地址，即為元素號(hào)。

VR：分為顯式VR和隱式VR。組號(hào)是0002的元素都是顯式的。

3 DICOM文件解析與信息顯示

對(duì)于DICOM文件的解析與信息顯示大致上可分為四步，前三步是根據(jù)DICOM消息構(gòu)造對(duì)DICOM文件進(jìn)行解析，最后一步是對(duì)得到的信息進(jìn)行顯示。

第一步：跳過128字節(jié)的導(dǎo)言部分，并讀取前綴是否為“DICM”這4個(gè)字符，若不是則返回文件格式錯(cuò)誤，若是則進(jìn)行文件解析。

dicomFile.BaseStream.Seek（128， SeekOrigin.Begin）； //跳過128字節(jié)導(dǎo)言部分

if （new string（dicomFile.ReadChars（4）） ！= "DICM"）

{

MessageBox.Show（"沒有dicom標(biāo)識(shí)頭，文件格式錯(cuò)誤"）；

return；

}

第二步：讀取文件元dataelement 。讀取所有0002開頭的tag 并根據(jù)（0002，0010）的值確定傳輸語法。文件元tag部分的數(shù)據(jù)元素都是以顯示VR的方式表示的，它的值是字節(jié)碼處理傳輸語法。主要是確定字節(jié)序和VR類型。這些在DICOM標(biāo)準(zhǔn)的第六章[4]中有說明。

switch （VFStr）

{

case "1.2.840.10008.1.2.1＼0"：//顯示little

isLitteEndian = true；

isExplicitVR = true；

break；

case "1.2.840.10008.1.2.2＼0"：//顯示big

isLitteEndian = false；

isExplicitVR = true；

break；

case "1.2.840.10008.1.2＼0"：//隱式little

isLitteEndian = true；

isExplicitVR = false；

break；

default：

break；

}

第三步：讀取普通tag根據(jù)tag值輸出對(duì)應(yīng)記錄信息， 直到7fe0，0010 這個(gè)存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)的 dataelement。在前一步已經(jīng)確定了VR是顯示還是隱式。顯示情況下根據(jù)VR 和Len 確定數(shù)據(jù)類型跟數(shù)據(jù)長(zhǎng)度直接讀取就可以了。隱式情況下，則需要根據(jù)tag 字典確定它是什么VR再才能讀取。關(guān)于這個(gè)字典也在DICOM標(biāo)準(zhǔn)的第六章。

圖2 DICOM文件元部分tag對(duì)應(yīng)信息

if （tag.Substring（0， 4） == "0002"）//文件頭 特殊情況

{

VR = new string（dicomFile.ReadChars（2））；

if （VR == "OB" || VR == "OW" || VR == "SQ" || VR == "OF" || VR == "UT" || VR == "UN"）

{

dicomFile.BaseStream.Seek（2， SeekOrigin.Current）；

Len = dicomFile.ReadUInt32（）；

}

else

Len = dicomFile.ReadUInt16（）；

}

else if （tag == "fffe，e000" || tag == "fffe，e00d" || tag == "fffe，e0dd"）//文件夾標(biāo)簽

{

VR = "**"；

Len = dicomFile.ReadUInt32（）；

}

else if （isExplicitVR == true）//有無VR的情況

{

………………………….

else if （isExplicitVR == false）

{

VR = getVR（tag）；//無顯示VR時(shí)根據(jù)tag判斷

Len = dicomFile.ReadUInt32（）；

}

//判斷是否應(yīng)該讀取VF 以何種方式讀取VF

………………………………

第四步：讀取灰度像素?cái)?shù)據(jù)并調(diào)窗以GDI的方式顯示出來。直接按像素從左到右從上到下逐行依次掃描。兩個(gè)字節(jié)表示1個(gè)像素普通DICOM格式存儲(chǔ)的是16位的灰度圖像，其實(shí)有效數(shù)據(jù)只有12位，除去0 所以最高值是2047。比如CT值從-1000到+1000，空氣的密度為-1000水的密度為0 金屬的密度為+1000總共的值為2000

4 文件發(fā)送接收

解析出來的結(jié)果可通過socket通信進(jìn)行發(fā)送接收，這里把解析出來的結(jié)果分為記錄文件信息和圖像信息分別進(jìn)行傳輸。發(fā)送端創(chuàng)建一個(gè)socket。之后把解析出來的文件讀入內(nèi)存并通過socket傳輸?shù)浇邮斩?。接收端監(jiān)聽這個(gè)socket，當(dāng)發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)接收，接收完畢后返回接收成功。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)環(huán)境：windows10 x64，服務(wù)器為本地模擬。

DICOM文件解析結(jié)果：左側(cè)為解析出來的記錄信息，右側(cè)為解析出來的圖像信息。

可以看到成功解析出了DICOM文件的記錄信息和圖像信息，并將其分別顯示出來。

對(duì)比log日志后發(fā)現(xiàn)接收的信息與解析出來的信息一致，發(fā)送接收成功。

6 結(jié)束語

DICOM這個(gè)傳輸協(xié)議是在醫(yī)療領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用的，現(xiàn)在這個(gè)解析系統(tǒng)已經(jīng)基本上實(shí)現(xiàn)了這個(gè)協(xié)議的解析和發(fā)送接收，接下來需要做得到就是移動(dòng)端的嵌套，相信這個(gè)系統(tǒng)的完整版會(huì)對(duì)各大醫(yī)院醫(yī)療信息的交換帶來巨大的便利。

參考文獻(xiàn)：

[1] Dicom Standard，Introduction and Overview[EB/OL][2017-09-20]. http：//dicom.nema.org/medical/dicom/current/output/html/part01.html.

[2] 尤超. DICOM 文件頭信息讀取及解析[J]. 微型電腦應(yīng)用， 2012， 28（9）：39-44.

[3] 蔣君， 龐樹茂， 馮前進(jìn). 醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用[J]. 中國(guó)數(shù)字醫(yī)學(xué)， 2016， 11（7）：17-19.

[4] Dicom Standard，Data Dictionary[EB/OL][2017-10-02]. http：//dicom.nema.org/medical/dicom/current/output/html/part06.html.endprint