影像存档及通讯系统方案中医学数字成像及通讯标准遵从性的设计
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您的位置：首页>>动态>>医学进展 中华放射学杂志2000年第34卷第1期
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影像存档及通讯系统方案中医学数字成像及通讯标准遵从性的设计
陶勇浩 缪陶
关键词: DICOM标准遵从性 基础要求 设计 实现
影像存档及通讯系统(picture archiving and communication system, PACS) 的设计与构建应遵从医学数字成像及通讯(digital imaging and communication in medicine, DICOM)标准已成为医学影像学界普遍的共识。但是，由于DICOM标准允许各医学影像设备生产商以自己的方式实现其设备对DICOM标准的支持，因此增加了DICOM标准PACS设计的复杂性。我院自行设计的PACS方案中，采用了完整的DICOM标准框架。笔者结合该设计方案，探讨现代PACS设计中DICOM遵从性(DICOM compliance)的基础要求和实现策略。
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一、我院PACS方案中DICOM标准遵从性基础要求的设计
DICOM遵从性的基础要求决定于对PACS方案工作流程 (work-flow)的设计。我院PACS设计的系统工作流程如图1所示，图内箭头表示DICOM 影像对象(DICOM image object)流向。
图1 影像存档及通讯系统基础工作流程设计。SCU：服务类客户；SCP：服务类供体
根据基本工作流程设计，重点确定对存储、查询/检索(storage、querry/retrive)和打印管理(print management)等3种DICOM 服务类(DICOM service classes)的遵从状态(表1)。
, http://www.100md.com 表1 PACS设备和系统DICOM遵从状态的基础要求
设备
存储
查询和检索
打印管理
SCU
SCP
SCU
SCP
SCU
SCP
影像采集设备①
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影像工作站②
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影像存储/管理系统
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胶片打印输出设备
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+
注：PACS为影像存档及通讯系统；DICOM为医学数字成像及通讯标准；SCU：服务类客户(service class user)；SCP：服务类供体(service class provider)；+表示提供支持；①包括CT、MR、DSA,胶片数字化仪等；②包括影像后处理工作站、影像诊断工作站
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二、我院PACS方案中DICOM标准遵从性基础要求的实现
我院PACS方案包括了原有影像设备和新引进设备两部分，前者可分为DICOM设备和非DICOM设备。
1.原有设备和系统DICOM遵从性基础要求的实现，见表2。
表2 原有设备和系统的DICOM标准支持状态及其实现方式
设备和系统
DICOM服务
实现方式
实现前
实现后
螺旋CT(GE HiSpeed)
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S
S
+
1.5 T MR(GE Signal Horizon)
S
S
+
血管造影机(GE DLX/LCV)
S
S
+
数字胃肠机(GE Prestilix 1600X)
, 百拇医药
N
S
DICOM网关
后处理工作站(AW2.0)
S
S+Q/R+P
软件升级
注：DICOM为医学数字成像及通讯；S:存储服务类(storage service class); Q/R:查询/检索服务类(querry/retrive service class)；P:打印管理服务类(print management service class);N:不支持；+：已经满足基础要求 2.新增设备和系统DICOM遵从性实现：在我院的PACS设计方案中，新增设备均需满足DICOM标准遵从性的基础要求，并根据基本工作流程设计和功能扩展，作了尽可能完善的DICOM参数配置(表3)。
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表3 新增影像设备DICOM参数设计
设备
DICOM服务类
存储
查询/检索
打印管理
影像存储/管理服务器
SCU+SCP
SCU+SCP
SCU
影像诊断工作站
SCU+SCP
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SCU+SCP
SCU
激光胶片数字化仪
SCU+SCP
SCU+SCP
SCU
DICOM打印网关
-
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SCP
注：DICOM为医学数字成像及通讯；SCU：服务类客户(service class user)；SCP：服务类供体(service class provider) 三、DICOM标准遵从性的设计方法及实现策略的分析和讨论
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实现PACS系统内医学影像设备(通常来源于不同厂商)间直接互联、影像互传和相互操作是发展DICOM标准的主要目的[1-4]。DICOM标准为PACS用户化(以用户自己的方式和步骤建立医学影像网络管理系统)提供了充分的灵活性，同时亦为PACS的构建实现“即插即用(plug and play)”提供了可能性[1,5]。但是，在PACS的设计中，对DICOM遵从性的要求较为复杂，用户欲达到PACS系统构建的“即插即用”，即实现系统完全的互联和互操作性，仅仅简单地要求厂商的影像设备提供对DICOM标准的遵从是远远不够的。确保成功的DICOM标准PACS设计，必须对PACS的系统工作流程、影像设备DICOM遵从性的基础要求以及相关的DICOM遵从性陈述(DICOM conformance statement)文件进行全面的分析和论证。
1.DICOM遵从性的设计方法：在DICOM标准PACS的设计过程，系统工作流程的考虑应是首要步骤，其目标是通过分析不同影像设备在PACS系统中可能担负的角色和DICOM 影像对象在网络中的流向，确定必需的DICOM服务-对象-分类(service-object-class)遵从程度和范围，从而设计特定的影像设备必须支持的DICOM 服务对象配体 (service object pair，SOP)及相应的服务类客户(service class user，SCU)和(或)服务类供体(service class provider，SCP)。在我院的PACS系统基础工作流程设计中，DICOM影像对象对所有影像采集设备(CT、MR、激光胶片数字化仪等)均为单一流向(送出)，因此其DICOM遵从性的基础要求仅为提供对特定的影像对象(如CT、MR等)的存储服务类(storage service class)的支持并作为SCU；影像工作站、影像存储/管理服务器等因其任务的多重性和影像对象的双向流动性，DICOM遵从性的基础要求可能需要包括服务类存储、查询/检索 (作为SCU和SCP)以及打印管理(作为SCU)等；硬拷贝输出设备(如激光打印机等)仅需支持打印管理并作为SCP即可。
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2.DICOM遵从性实现方式的考虑：对于PACS方案中需新引进的影像设备，按照设计的DICOM遵从性的基础要求确定其必需的参数指标，是保证影像设备之间顺利地实现DICOM互联(interconnectivity)，以及互操作性(interoperability)的基础[1,3]。但对这类设备，亦不必局限于设计的基础要求，可根据功能扩展的需求提出更宽的SOP参数指标支持范围。我院的PACS设计方案中胶片数字化仪(作为影像采集设备)即要求增加对查询/检索和打印管理的支持，使其可实现影像查询、调取和打印功能。
原有影像设备(包括DICOM和非DICOM 2类)中已具备DICOM支持者，应论证其是否满足在设计的工作流程中应提供的DICOM遵从性基础要求，对于未满足基础要求的原有DICOM设备和非DICOM设备，实现其DICOM遵从性设计主要有2种方式：(1) 软件升级换代。多数影像设备厂商都为其部分非DICOM影像采集设备产品序列开发了完成DICOM支持要求的解决方案，通过软件的升级可实现设备对DICOM标准的遵从性；(2) DICOM 网关 (DICOM gateway)。这是PACS集成商通常采用的方式，即通过一个网关样设备，将来自非DICOM影像设备/系统的影像输入转换为DICOM影像对象(通常为SC object class)输出。
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3.DICOM遵从性的论证及实现策略：PACS的设计过程中，DICOM遵从性的论证是非常重要的环节，也是较为复杂、需要对DICOM标准及其技术构成细节有较深入理解的任务。设计具备良好互联和互操作性的DICOM标准PACS方案的关键因素主要有2点：(1) 设计并提出PACS设备必须具备的DICOM遵从性参数指标序列，而不是简单地要求“支持DICOM标准”。设备提供商声称其影像设备“支持DICOM”并不证明其为DICOM遵从性设备，除非该设备准确地按DICOM comformance statement设定(DICOM标准第2部分)的方式运作[1]。此外，即使被声称为“full DICOM"的影像设备，亦可能因DICOM 信息对象定义(information object definition)不能匹配而导致设备或系统间DICOM互联的失败，因为所谓“full DICOM”遵从性的基本条件仅仅是满足对一个SOP的支持。(2) 基于conformance statement进行设备DICOM遵从性的论证。DICOM conformance statement是影像设备商必须提供给用户的、准确描述其特定DICOM遵从性设备对DICOM标准支持状态和执行细节的文件，通过对conformance statement的分析比较，用户可准确地获得有关设备所支持的DICOM SOP的全部信息[1, 4]，使用户有可能在实际购买影像设备之前基本确定两设备或系统间互联和互操作的可能性及程度，这对于顺利实现PACS设计方案和系统构建任务具有非常重要的意义。
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作者单位：陶勇浩 上海市第一人民医院放射科 200080
缪 陶 上海市第一人民医院放射科 200080
参考文献
[1]Bidgood WD, Horii SC, Prior FW. Understanding and using DICOM, the data interchange standard for biomedical imaging. J Am Med Informat Associat, 1997, 4:199-212.
[2]Bidgood WD, Horii SC. Modular extension of the ACR-NEMA DICOM standard to support new diagnostic imaging modalities and services. J Digit Imaging, 1996, 9:67-77.
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[3]Prior FW. Specifying DICOM compliance for modality interfaces. Radiographics, 1993, 13: 1381-1388.
[4]Lou SL, Hoogstrate DR, Huang HK. An automated PACS image acquisition and recovery scheme for image integrity based on the DICOM standard. Comput Med Imag Graph, 1997, 21:209-218.
[5]缪陶，陶勇浩，周翔平, 等.放射科DICOM标准PACS的设计与实现.中华放射学杂志, 1998，32: 564-566.
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关键词: DICOM标准遵从性 基础要求 设计 实现
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一、我院PACS方案中DICOM标准遵从性基础要求的设计
DICOM遵从性的基础要求决定于对PACS方案工作流程 (work-flow)的设计。我院PACS设计的系统工作流程如图1所示，图内箭头表示DICOM 影像对象(DICOM image object)流向。
图1 影像存档及通讯系统基础工作流程设计。SCU：服务类客户；SCP：服务类供体
根据基本工作流程设计，重点确定对存储、查询/检索(storage、querry/retrive)和打印管理(print management)等3种DICOM 服务类(DICOM service classes)的遵从状态(表1)。
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设备
存储
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影像采集设备①
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影像工作站②
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影像存储/管理系统
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胶片打印输出设备
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注：PACS为影像存档及通讯系统；DICOM为医学数字成像及通讯标准；SCU：服务类客户(service class user)；SCP：服务类供体(service class provider)；+表示提供支持；①包括CT、MR、DSA,胶片数字化仪等；②包括影像后处理工作站、影像诊断工作站
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二、我院PACS方案中DICOM标准遵从性基础要求的实现
我院PACS方案包括了原有影像设备和新引进设备两部分，前者可分为DICOM设备和非DICOM设备。
1.原有设备和系统DICOM遵从性基础要求的实现，见表2。
表2 原有设备和系统的DICOM标准支持状态及其实现方式
设备和系统
DICOM服务
实现方式
实现前
实现后
螺旋CT(GE HiSpeed)
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1.5 T MR(GE Signal Horizon)
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血管造影机(GE DLX/LCV)
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S+Q/R+P
软件升级
注：DICOM为医学数字成像及通讯；S:存储服务类(storage service class); Q/R:查询/检索服务类(querry/retrive service class)；P:打印管理服务类(print management service class);N:不支持；+：已经满足基础要求 2.新增设备和系统DICOM遵从性实现：在我院的PACS设计方案中，新增设备均需满足DICOM标准遵从性的基础要求，并根据基本工作流程设计和功能扩展，作了尽可能完善的DICOM参数配置(表3)。
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原有影像设备(包括DICOM和非DICOM 2类)中已具备DICOM支持者，应论证其是否满足在设计的工作流程中应提供的DICOM遵从性基础要求，对于未满足基础要求的原有DICOM设备和非DICOM设备，实现其DICOM遵从性设计主要有2种方式：(1) 软件升级换代。多数影像设备厂商都为其部分非DICOM影像采集设备产品序列开发了完成DICOM支持要求的解决方案，通过软件的升级可实现设备对DICOM标准的遵从性；(2) DICOM 网关 (DICOM gateway)。这是PACS集成商通常采用的方式，即通过一个网关样设备，将来自非DICOM影像设备/系统的影像输入转换为DICOM影像对象(通常为SC object class)输出。
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3.DICOM遵从性的论证及实现策略：PACS的设计过程中，DICOM遵从性的论证是非常重要的环节，也是较为复杂、需要对DICOM标准及其技术构成细节有较深入理解的任务。设计具备良好互联和互操作性的DICOM标准PACS方案的关键因素主要有2点：(1) 设计并提出PACS设备必须具备的DICOM遵从性参数指标序列，而不是简单地要求“支持DICOM标准”。设备提供商声称其影像设备“支持DICOM”并不证明其为DICOM遵从性设备，除非该设备准确地按DICOM comformance statement设定(DICOM标准第2部分)的方式运作[1]。此外，即使被声称为“full DICOM"的影像设备，亦可能因DICOM 信息对象定义(information object definition)不能匹配而导致设备或系统间DICOM互联的失败，因为所谓“full DICOM”遵从性的基本条件仅仅是满足对一个SOP的支持。(2) 基于conformance statement进行设备DICOM遵从性的论证。DICOM conformance statement是影像设备商必须提供给用户的、准确描述其特定DICOM遵从性设备对DICOM标准支持状态和执行细节的文件，通过对conformance statement的分析比较，用户可准确地获得有关设备所支持的DICOM SOP的全部信息[1, 4]，使用户有可能在实际购买影像设备之前基本确定两设备或系统间互联和互操作的可能性及程度，这对于顺利实现PACS设计方案和系统构建任务具有非常重要的意义。
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[2]Bidgood WD, Horii SC. Modular extension of the ACR-NEMA DICOM standard to support new diagnostic imaging modalities and services. J Digit Imaging, 1996, 9:67-77.
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