基于DicomObjects的PACS系統中常用服務的設計與實現

（桂林電子科技大學，廣西 桂林 541004）

1 引言

醫學圖像存檔與通信系統(picture archiving and communication systems,PACS)是近年來隨著數字圖像技術、計算機技術和網絡技術的進步而迅速發展起來、旨在全面解決醫學圖像的獲取、顯示、存儲、傳送和管理的綜合系統。PACS系統的實現必須建立在DICOM標準的基礎上，DICOM是醫學數字圖像和通信標準，它可使醫學圖像設備的制造廠商和用戶在標準網絡上實現設備互連，便利了各類型醫學圖像的開發和應用，是目前國際國內研究開發的熱點。而 DCIOM圖像的傳輸與存取是實現PACS系統的關鍵環節。為了實現不同醫療設備之間的互聯，DICOM標準定義了基于ISOPOSI網絡模型和TCPPIP網絡模型的網絡通信協議和消息交換機制。DICOM影像標準是ACR和NEMA聯合組成委員會，在參考了其他相關國際標準（CNET251、JIRA、IEEE、HL7、ANSI等）的基礎上，聯合推出的醫學數字圖像存儲與通信標準，到1993年發布的DICOM標準3.0，已發展成為醫學影像信息學領域的國際通用標準。這個標準主要規定了DICOM信息對象的定義，DICOM數據結構，以及編碼方式和通信規程。

DICOM通訊協議基于TCP/IP協議之上，主要完成OSI的會話層、表示層和應用層的部分功能。而上層的DICOM應用實體則利用DICOM通訊所提供的服務，完成醫學圖像系統的功能。要完成上述功能的實現，技術非常復雜，但利用DicomObjects能夠進行快速開發。DicomObjects控件庫是由英國Medical Connections公司開發，使開發人員能快速，輕松地開發DICOM功能的產品，而無需了解DICOM標準的復雜性。DicomObjects 開發框架適于開發符合DICOM標準的圖像處理應用程序的架構，它提供了如下功能：（1）高性能的圖像顯示和操作。（2）可以運用網絡進行圖像和數據傳輸。（3）提供DICOM接口和Windows接口對圖像進行打印。（4）包括存儲和添加各種圖像效果的規范化的方法。（5）提供方法用于從設備中獲取圖像、從非DICOM標準的圖像或從外部存儲介質中導入的數據中生成新的符合DICOM標準的圖像數據。（6）提供SCP、SCU服務讓用戶對DICOM文件進行遠程傳輸和接收。

2 PACS系統基本功能要求

PACS是醫院放射科或醫院以及更大范圍醫院圖象管理系統。圖像主要來源于各種各樣的醫學圖像成象設備如CT、MRI和B超等。完整的PACS可分為醫學圖象獲取、大容量數據存貯、圖象顯示和處理、數據庫管理及用于傳輸影像的局域和廣域網絡等5個單元組成。傳輸與處理均采用DICOM標準。DICOM采用面向對象的思想定義了信息對象定義(IOD)、服務對象對等基本概念和數據結構。DICOM應用實體是運行在客戶機朋及務器之上的，在DICOM中分別被定義為服務使用者(SCU)/服務提供者(SCP)。PACS系統基本流程如圖1所示，各部分的角色（客戶/服務器）的架構如圖2所示。

圖1 PACS基本流程

圖2 SCU/SCP的架構

3 DicomObjects SDK

DicomObjects SDK提供了很多類，但是較為常用的基礎類有以下幾個：（1）DicomImage類：可以實例化DICOM圖像文件的基礎類。（2）DicomViewer類：為現實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文件數據集的訪問和修改的基礎類。

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

4 常用服務的設計與實現

4.1 Dicom圖像的顯示與瀏覽實現

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

實現步驟及代碼：

（1）從工具菜單欄中，選擇DicomView 控件放入

（2）實現多種窗格顯示 ，如：1*1,2*2,3*3,4*4，代碼

（3）調窗功能，窗寬、窗位調整

（4）放大縮小

其他功能的實現可以參考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 發送/存儲服務

發送/存儲服務類提供在對等應用實體之間方便簡單傳輸圖像的服務，這項服務類就是容許一方應用實體向另一方對等實體發送圖像。兩個對等實體在實現發送存儲服務的SOP類中，一方SCU角色，另一方是SCP角色。存儲服務類的SOP類通過使用C-STORE服務類實現。

實現步驟及代碼：

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

（1）IP地址或SCP的其他可解析的網絡名稱

（2）在其上的SCP監聽的端口號

（3）SCP的應用實體標題（AET）

（4）SCU的AET

SCU程序：

4.3 WorkList

DICOM將一個Worklist定義為一個結構，用來表征相關任務集合的信息。Worklist詳細描述每個任務的精確細節，包含執行任務的選擇與任務的執行過程。DICOM標準規定，Worklist 主要用于RIS、PACS、數字化醫療設備之間工作流信息的傳輸，主要包含患者的人口統計學信息、檢查設備、檢查任務以及相應的管理信息等。工作流信息的傳輸為PACS、RIS和數字化成像設備之間的信息交互提供了標準手段，同時可減少手工錄入等誤操作以避免患者信息輸入錯誤，并合理安排成像設備的檢查人次以減輕醫護人員的勞動強度。

實現步驟及代碼：

SCU程序：

4.4 查詢提取服務

查詢/提取服務類提供了對等應用實體之間方便簡捷的圖象管理服務，標準支持的查詢。

查詢/提取服務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用實體向對等

實體要求傳回圖像或者觸發遠方對等實體向第三方對等實體發送圖象。執行查詢/提取服務類的SOP類的兩個對等實體，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聯到遠程計算機（SCP），所有需要以下4個屬性進行設置正確：

· Node∶IP地址或SCP的其他可解析的網絡名稱

· Port∶ 端口：端口號在其上的SCP監聽

· CalledAE∶ SCP的應用實體標題（AET）

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

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

實現步驟及代碼：

4.5 膠片打印

打印到一個DICOM打印機和打印到Windows打印機是完全不同的操作，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打印是一個復雜的過程，在DicomObjects4版本已經使這個整個過程中大量簡單，使用新的DicomPrint對象。

需要指定打印機的Ip地址，服務端口，AET。

實現步驟及代碼：

5 結束語

本文參照DICOM標準，使用DicomObjects控件，完成了常用的PACS系統服務的開發，結合PACS的主要流程，完成了圖像顯示，瀏覽，存儲，發送，打印并取得了較好的效果。大大縮減時間，提升開發效率。如果要進一步開發，需要加深對DicomObjects開發包的理解。病人信息存儲，或者是診斷報告還需要和數據庫的連接，可以進一步開發。

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