基于DICOM 的數(shù)據(jù)組織及醫(yī)學(xué)
圖像序列提取方法研究
李卓陳鵬吳玲達
(國防科技大學(xué)多媒體研究開發(fā)中心，長沙410073)
E——mail：lizomail@yeah，net
擒 要DICOM標(biāo)準(zhǔn)是應(yīng)用在PACS系統(tǒng)中的一個醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信的國際標(biāo)準(zhǔn)，文章在深入研究DICOM標(biāo)準(zhǔn)的基
礎(chǔ)上，結(jié)合在實際中開發(fā)PACS系統(tǒng)的相關(guān)經(jīng)驗，對基于DICOM 的數(shù)據(jù)組織層次進行了較為深入的分析，給出了提取
DICOM文件中相關(guān)屬性信息并解析分離圖像數(shù)據(jù)信息的一般方法，最終提取出基于DICOM標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)圖像序列。
關(guān)鍵詞PACS DICOM 醫(yī)學(xué)圖像
文章編號1002—8331一(2005)08-0221-03 文獻標(biāo)識碼A 中圖分類號TP391
Data Organizing and Medical Image Series Generating
Based on DICOM Standard
Li Zhuo Chen Peng Wu Lingda
(Multimedia R&D Center of National University of Defense Technology，Changsha 410073)
Abstract：DICOM standard that applied to PACS System is an International Standard of Digital Imaging and Communications
in Medicine，On the basis of thoroughly researching the DICOM standard an d integrating the experience of practice
in developing PACS system，this paper firs@ ana1) zes the structure of DICOM data layer organization；Secondly
through processing related attributes data and image data which resolved from the DICOM files，this paper presents the
method of generating medical image series on the basis of DICOM standard．
Keywords：PACS，DICOM，medical image
1 引言
PACS(Picture Archiving and Communication Systems，醫(yī)
學(xué)影像存檔與通信系統(tǒng))是近年來隨著數(shù)字成像技術(shù)、計算機
技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步而迅速發(fā)展起來的、旨在全面解決醫(yī)學(xué)
圖像的獲取、顯示、存貯、傳送和管理的綜合系統(tǒng)。而DIC0M是
Digital Imaging and Communications in Medicine的英文縮寫，
即醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信標(biāo)準(zhǔn)【 ，它是PACS系統(tǒng)中應(yīng)用的主要
標(biāo)準(zhǔn)，在PACS系統(tǒng)中醫(yī)學(xué)圖像的傳輸和存儲都是遵循
DIC0M標(biāo)準(zhǔn)的。在DICOM標(biāo)準(zhǔn)中詳細定義了影像及其相關(guān)信
息的組成格式、傳輸交換和存儲方法，利用這個標(biāo)準(zhǔn)。人們可以
接收影像設(shè)備中輸出的數(shù)字化影像數(shù)據(jù)141，同時各醫(yī)院之間
的PACS也可以利用DIC0M標(biāo)準(zhǔn)來共享數(shù)字化影像數(shù)據(jù)。
在PACS系統(tǒng)的開發(fā)過程中，一方面需要對DICOM格式
的醫(yī)學(xué)圖像及相關(guān)信息數(shù)據(jù)進行組織和管理，方便醫(yī)生的查詢
和檢索；另一方面，需要對醫(yī)學(xué)圖像進行分析和處理，為醫(yī)生提
供輔助診斷的手段。因此在PACS系統(tǒng)開發(fā)過程中的前提工作
就是對DICOM格式的醫(yī)學(xué)圖像進行解析，提取出相關(guān)醫(yī)學(xué)圖
像信息，并將它們還原成為一般格式的圖像序列。以利于圖像
的顯示以及相關(guān)的后處理工作。
2 DICOM數(shù)據(jù)的組織層次分析
在PACS系統(tǒng)的開發(fā)中。為了滿足醫(yī)生查詢和檢索病人醫(yī)
學(xué)圖像序列的需要，首先要對DICOM數(shù)據(jù)按照一定的組織層
次來進行劃分，從而更好地對DIC0M數(shù)據(jù)進行管理，另一方面
也可以較為便捷地提取醫(yī)生所需要的病人醫(yī)學(xué)圖像序列。
DIC0M數(shù)據(jù)的組織主要分為四個層次：患者(Patient)、研
究(Study)、系列(Series)和圖像(Image)。這四個層次分別對應(yīng)
了相關(guān)類型信息的生成階段和不同來源。
圈I DICOM數(shù)據(jù)的組織屢次劃分
病人層次位于整個DICOM 數(shù)據(jù)組織層次的最頂層，DI．
COM數(shù)據(jù)是以一個個的病人為單個模塊來進行組織管理的。
一個病人可以包含一個或多個研究。一個研究可以包含一個或
多個序列。而序列又包含了一個或多個圖像。
(1)病人層次
作者簡介：李卓。博士生，研究方向為多媒體信息系統(tǒng)。吳玲達，教授，博導(dǎo)，主要研究方向為多媒體系統(tǒng)及其應(yīng)用。
計算機工程與應(yīng)用2005．8 221
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病人層次包含屬于某個研究的病人標(biāo)識和統(tǒng)計信息，一個
病人可能由于其它或以前的檢查而有多個研究，病人層次是最
高層次。
(2)研究層次
研究層次是在信息模型中最重要的層次，在這個層次中主
要定義了在某個病人身上執(zhí)行的醫(yī)學(xué)研究的一些特性。一個研
究是某個特定類型檢查的結(jié)果，它可以包含由多種醫(yī)學(xué)影像設(shè)
備生成的DICOM數(shù)據(jù)實例，在一個放射科所有活動都圍繞著
研究這個層次進行處理。此外，一個研究又可以包括一個或多
個醫(yī)學(xué)圖像序列。
(3)序列層次
序列層次標(biāo)識了生成圖像的形態(tài)類型、序列生成的日期、
檢查類型的細節(jié)和使用的設(shè)備等等，序列是來自同一醫(yī)學(xué)影像
設(shè)備的單一形態(tài)有關(guān)圖像及其相關(guān)信息的集合，一個序列可以
包括一幀或多幀圖像。
(4)圖像層次
圖像層次是信息模型的最低層次，它主要定義了描述圖像
像素數(shù)據(jù)的一些屬性。對于一個單個DIC0M文件所包含的像
素數(shù)據(jù)來說，可以包含有一幀、兩幀和多幀像素數(shù)據(jù)。多幀圖像
的的幀之間是順序排列的，并享有一些公共的屬性，只有少數(shù)
一些屬性隨著幀之間的變化而變化，例如時間、角度位移和切
片增量等屬性。多幀圖像中的公共屬性可以通過查閱多幀圖像
的第一幀來得到。
文章在相關(guān)PACS應(yīng)用軟件的開發(fā)中應(yīng)用了以上對DI—
COM數(shù)據(jù)組織層次劃分的概念，并收到了較好的管理效果(如
圖2’所示)。DICOM數(shù)據(jù)基本上是按照病人一研究一序列一圖像
的層次來進行組織管理的，相關(guān)的數(shù)據(jù)通過一個TreeView控
件層層展開，最底層為序列層，然后通過用戶選擇某～序列而
載入這一序列的所有圖像進行顯示或供后處理使用。
圈2 層次展開DICOM數(shù)據(jù)的界面示例
3 DICOM 醫(yī)學(xué)圖像序列的提取
DICOM醫(yī)學(xué)圖像序列的提取可以分為兩個步驟：首先對
DICOM文件進行解析，從DICOM文件中提取必要的一些屬性
信息，如DICOM 文件傳輸、病人、影像設(shè)備和圖像相關(guān)的屬性
信息，這些信息基本屬于文本信息。這些屬性信息不僅是下一
步提取DICOM文件中圖像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)保證，而且對DICOM圖
像數(shù)據(jù)的檢索和管理有著重要的作用；其次，依據(jù)前面提取出
222 2005．8計算機工程與應(yīng)用
的相關(guān)屬性信息，對封裝的圖像數(shù)據(jù)進行解碼，還原為一般位
圖格式，并形成DICOM 圖像序列。
3．1 DICOM相關(guān)屬性信息的提取
對DIC0M數(shù)據(jù)管理的操作實際上就是對DICOM文件的
操作。DICOM文件提供了一種封裝方式，它將DICOM信息對
象定義IOD(Information Object Definition)與相關(guān)服務(wù)操作相
結(jié)合的一個服務(wù)對象組合SOP(Service Object Pair)實例以數(shù)
據(jù)集的形式封裝在一個文件中【l' 4l。DICOM文件主要由兩個部
分組成，前一部分是文件元信息，后一部分是封裝的數(shù)據(jù)集。
對于文件元信息來說，它主要包含了對封裝的數(shù)據(jù)集的一
些識別信息。這個文件頭首先由128字節(jié)的文件序言開始，緊
隨著的是內(nèi)容為“DICM”的4個字節(jié)的前綴，通常這個前綴用
來判別文件是否為DICOM文件。前綴之后的是其它一些文件
元元素信息。
對于封裝的數(shù)據(jù)集來說，它是由一組按照標(biāo)簽大小順序排
列的數(shù)據(jù)元素共同組成的。這些數(shù)據(jù)元素按照所描述的內(nèi)容主
要可以分為兩大部分：一部分是用來描述諸如DICOM文件傳
輸、病人、影像設(shè)備和圖像相關(guān)的屬性信息，這些屬性信息多為
文本信息；另一部分是用來存儲DICOM文件中的圖像數(shù)據(jù)，這
些數(shù)據(jù)元素位于整個數(shù)據(jù)元素序列的最后。圖3所示的是數(shù)據(jù)
集的編碼存儲方式。
數(shù)據(jù)
． 俸輸方向— ．
協(xié)商的傳輸語}去
圖3 DlICOM數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)元素結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)元素標(biāo)簽由組號和元素號共同組成，用來唯一標(biāo)識數(shù)
據(jù)元素。在獲取了數(shù)據(jù)元素標(biāo)簽之后，就可以在相應(yīng)的數(shù)據(jù)字
典中查找標(biāo)簽所對應(yīng)的數(shù)據(jù)元素名稱和VR值，如果此數(shù)據(jù)元
素含有VR域，則用此VR值覆蓋從數(shù)據(jù)字典中獲取的VR值；
值長度域指定了值域的長度，值長度域本身的長度為16或32
比特，這取決于VR是隱式還是顯式；最后通過已得到的VR
值和值長度，就可以從值域中得到此數(shù)據(jù)元素的值。
文章在相關(guān)PACS軟件的具體實現(xiàn)中，分別定義了兩個基
類CDcmElement和CDcmDataSet，在實際應(yīng)用中可以根據(jù)不同
情況在這兩個基類的基礎(chǔ)上進行繼承，這樣就可以靈活地對
DIC0M數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)元素進行相關(guān)操作。這兩個基類所包
含的一些主要函數(shù)的定義如下：
Class CDcmElement{
Uintl6 getGTag()；／／獲取組標(biāo)簽
Uintl6 getETag()；／／獲取元素標(biāo)簽
Void ReadVR()；／／獲取值表示值
Uint32 getLength()；／／獲取值長度
Void ReadValue()；／／獲取元素值
Void SetValue()；／／設(shè)置元素值
⋯ ⋯ )
Class CDcmDataSet{
CDcmElement FindElement()；／ |
|
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