基于DICOM3.0标准的计算机在生物医学中的应用

2024-10-29 百科知识版权反馈

【摘要】：之所以不叫ACR-NEMA 3.0而改称DICOM 3.0是因为：①该标准并不单单是由ACR-NEMA的联合委员会制定的，世界上其他一些标准化组织也共同参与了它的制定与发展。这两个组织对DICOM的主要贡献在于提出了利用可移动的媒质（光盘等）来存储、交换医学图像的标准。DICOM标准属于医学信息科学的范畴。图4.24书馆DICOM标准的应用范围2）标准的目标DICOM的重要目标之一就是促进网络环境中医疗成像装置的互操作性。

4.7　DICOM 3.0标准

DICOM标准的全称是“医学数字成像与通信标准”（Digital Imaging and Communication in Medicine），是在ACR-NEMA 2.0（美国放射协会和电器制造商协会共同开发的一种数据成像与通信标准）基础上制定和发展起来的。它实际上是ACR-NEMA的第3个版本。之所以不叫ACR-NEMA 3.0而改称DICOM 3.0是因为：

①该标准并不单单是由ACR-NEMA的联合委员会制定的，世界上其他一些标准化组织也共同参与了它的制定与发展。这些标准化组织包括欧洲标准化委员会251技术委员会（即CENTC251），这个技术委员会是专门从事医学信息学（Medical Informatics）方面的研究的。该委员会早已以DICOM为基础，制定出一项与DICOM完全兼容的标准——MEDICOM；还有日本的JIRA（JaPanese Industry Radiology APParatus）和医学信息系统发展中心（Medical Informationsy Stem DeveloPment Center）。这两个组织对DICOM的主要贡献在于提出了利用可移动的媒质（光盘等）来存储、交换医学图像的标准。在制定标准过程中，也参考了其他一些组织，包括IEEE、HL7和ANSI等的有关标准。

②标准不仅支持医疗放射图像，它是可扩展的，面向所有医学图像，只要简单地增加相应的服务对象类（SOP）即可。扩展到心电图（Cardiology）、内窥镜（EndoscoPy）、牙医（Dentistry）、病理学（Pathology）和其他等类型图像的工作目前正在进行之中。

与其前面的1.0和2.0版本一样，DICOM在制定工作一开始就考虑到一些相关标准化组织的研究成果，这不仅是为了避免重复性的工作，更重要的是为DICOM提供了重要的背景和技术。由于是面向网络环境的通信标准，故对DICOM影响最大的是国际标准化组织的开放系统互连参考模型（ISO-OSI）。在某种意义上，DICOM是ISO-OSI在医学上的延续。

1）标准应用范围

DICOM标准促进了医疗成像装置之间的互操作性（InteroPerability，指不同生产商生产的仪器之间可以相互通信的能力）。它阐明了符合DICOM标准的装置所必须遵循的协议的集合；说明了能够利用上述协议在仪器设备间交换的命令和相关联信息的语法（Syntax）和语义（Semantic）；还规定了一个符合该标准的装置必须提供的信息（一致性说明的内容）。但它没有给出具体的实现细节和评价一台装置是否符合该标准的测试过程；也没有给出一个用一组均符合DICOM标准的装置集成起来的大系统所期望有的所有特点和功能的集合。

DICOM标准属于医学信息科学的范畴。在这个领域中，它主要阐明了医疗影像装置间的数字信息的交换。由于医疗成像装置有可能和其他医疗仪器进行互操作，故该标准的应用范围将与医学信息科学范围中的其他领域有一定重合，例如HIS，RIS以及实验室数据（Lab Data）等，如图4.24所示。

图4.24　书馆DICOM标准的应用范围

2）标准的目标

DICOM的重要目标之一就是促进网络环境中医疗成像装置的互操作性。值得强调的是：虽然DICOM标准有促进PACS方案实现的潜力，但是仅仅使用该标准并不能保证PACS的所有目标都能实现。该标准虽然促进了多制造商环境中系统的互操作性，但它本身并不能保证互操作性。

另外，该标准虽然重点针对放射科以及其他相关科室的医疗诊断图像，但由于标准本身具有良好的可扩展性，人们认为它必将逐渐扩展并覆盖到在整个医疗诊断环境中，用以交换大量的信息。

3）标准的内容

迄今为止，DICOM标准文件共有以下13个部分：

①概况

②一致性（Conformance）

③信息对象定义（Information Object Definitions）

④服务类说明（Service Class SPecifications）

⑤数据结构和语义（Data Structure&Semantics）(www.chuimin.cn)

⑥数据字典（Data Dictionary）

⑦报文交换（Message Exchange）

⑧支持报文交换的网络通信

⑨支持报文交换的点对点通信

⑩用于数据交换的媒质存储和文件格式

211媒质存储应用规范

21用于数据交换的媒质格式和物理介质

213打印管理的点对点通信支持

以上这些部分是既相关又独立的文件，它们的发展水平和受认可程度是不一样的。

4）与ACR-NEMA 1.0/2.0的区别

与标准的前两个版本相比，DICOM 3.0主要在以下方面进行了改进：

①适用于网络环境。前面已指出：以前的版本仅仅适用于点对点（Point-to-Point）的环境，若要在网络环境中运行，必须增加一个网络接口器件（NIU）；DICOM 3.0支持在使用符合工业标准的网络协议（如ISO-OSI，TCP/IP）的网络环境下的操作，不需要NIU，这样既方便又节约成本。

②它说明了在多种水平上的一致性。以前的版本仅仅说明了在最低水平上的一致性，规定了硬件接口、必要的软件命令的最小集合以及数据格式等。一台声称符合该标准的设备必须遵循所有这些规定，其实现的功能只可以比规定的多，不可以比规定的少。而DICOM在标准第2部分及其余各部分的相关小节中明确地描述了如何选择特定的选项构造一个一致性说明（Conformance Statement）的过程。有经验的工程师通过对比两台装置说明书的一致性说明部分就能大致地判断出这两台装置能否进行互操作。

③DICOM本身是一种多部分（Multi-Part）文件结构。这种结构使得标准的扩充非常方便。

④DICOM除了图像（Image）和图形（GraPhic）等复合对象之外，还引入了“（分项）检查（Study）”、“报告（RePort）”等规范信息对象。

⑤DICOM说明了一种能唯一标识任何信息对象的确定的技术方法：采用唯一标识符UID。当各信息对象在网络上互相作用时，使用该方法能无歧义地定义它们之间的关系。

⑥最为重要的一点是DICOM标准说明了符合标准的装置如何对交换的命令和数据进行响应。标准以前版本的目标仅仅是在不同生产商的装置之间交换图像，即完成互连（Interconnection）功能。例如要将一台成像装置发送的图像送至一归档系统（Archiving System）存储，成像装置只要将它所有的图像和相关的人口统计学数据等整齐地放到一个包（或称复合对象）里，“告诉”归档系统存储该包即可。至于归档系统是如何完成这个存储动作的，对成像装置无关紧要。成像装置只要求归档系统做它自己该做的工作。DICOM的目标是使互连设备能互操作（InteroPerable），这比互连大大前进了一步。在DICOM标准中，通过一个服务类（Service Class）的概念，说明了命令和相关数据的语义。例如一台成像装置要打印图像，打印机处理信息的方式对于成像装置来说非常重要，因为它影响到图像的色调定标方法（Tone Scale）及多幅图像在胶片上的组合方式等。通过DICOM，成像装置可以使用与图像打印管理相应的服务类来控制这些功能。

基于DICOM3.0标准的计算机在生物医学中的应用

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