第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
在对医术界的相关理论和医学影像存储及传输系统的调研中，基于承包商的分类，形成了许多和该体系不相吻合的储存方式、流通形式，这样造成流通期间的各种运输方式的不通畅。对此，美国相关协会了解到要成立一种准则，用以制定相关规则，DICOM 准则就是这样诞生的。 DICOM 准则是 ACR 和 NEMA 形成的组会在其他准则的参考下，由此形成了该准则用以解决医术问题。并在此期间不断创新发展，到现在已然成为国际的相应准则。 该准则包括了医术界的影响获取、存储、流通、展现和登记等多个功能；通过面向对象技术等方式形成了整个包含所有医术相关问题，形成了一套信息相呼应的体系，详细的概述了各种信息的功能；包括相应的服务体系；系统化了承包商的相关解释。 该准则的出现和推广，极大地提高了医学界的相关问题的解决速率，包括了影像处理、信息管理等调研和创新，又因为该体系的优越性，让其他体系的融合度更高了。 医学影像存储及传输系统,在医院的信息化建设中起到了至关重要的作用,是一个非常重要的组成部分, 医学影像存储及传输系统充分融合了现发表达的计算机技术、畅通无阻的互联网网络技术、信息库庞大的资源共享技术等,从而实现了对医学影像的数字化处理技术。医学影像存储及传输系统在医学中应用的最为根本的目标是利用清晰度非常高的数字医学影像系统代替传统的模拟医学影像体系,主要解决的问题便是模拟医学影像的采集以及对其进行数字化处理、医学影像图像的存储以及管理、数字化医学影像的快速传递、影像的数字化处理以及重现、医院信息化系统集成以及影像信息共享等六个方面[1]。
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1.2 国内外研究现状
医学影像存储及传输系统这一定义出现，对该程序的制定产生较大作用的为：（1）数据性图像机器被研发，像 CT 机器的研发，该机器可以输出医生诊治用到的图像，提高了诊治效率。（2）电脑的发明与壮大，随着网络逐渐覆盖到世界各个角落，同时电脑也得到普及，让各种资源的管理与分享不在成为难题。这一程序在七十时代末就于国外得到了应用，同时对其进行了长期的钻研，该程序开始被使用时，对这一程序的钻研就能够使其能够应用于医院就诊程序，同时该程序还在各大医疗程序中得到了应用。这一程序应用不久，美、日以及欧洲各国就对这一程序开始了较大规模的开发，并逐渐建立起了针对这一程序的科研工作室，借助逐渐壮大的科研能力，该程序于八十时代末得到了较广泛的应用。 八十时代中期，对这一程序的开发使用的为专用机器，所以导致程序不能很好的与各部分相适应，同时研发经费也相对较高，九十时代中后时期，建立了电子影音部门，网络得到了更好的发展并且得到广泛覆盖，从而较少了该程序的研发经费，二十时代初，由于网络覆盖到世界各地，同时电脑被逐渐普及，这一程序可以广泛的应用于各大医院诊治程序[2]。针对这一程序的开发，电器制造协会（NEMA）与美国放射学会（ACR）共同建立相关工作部门，对音像资源的输送和记录进行开发，这两个组织于一九八五年和一九八八年公布个 2 种部门规定，它们就是 ACR-NEMA1.0 和 ACR-NEMA2.0[3]。 由于科学的飞速壮大，带动网络被广泛应用，开发人员认为以上两个规定应经无法满足这样飞速发展的需求，影像类型无法适应多个机器。由于通讯方面的规定同样是该程序运行的重要保障，因此两个组织依据八五年和八八年的规范，将规范进一步完善，对这一方面进行了设置，同时吸取了欧洲各国在这方面的管理经验，并且依据图像方面资源审核标准的 E-R 体系对影像类型资源的概念进行了完善，并得出了新的规范，即 DICOM 3.0[4]。这一规范后成为了医用机器开发的主要规范之一。同时作为商家生产的规范，被全球大部分商家使用。现今，像GE、PHILIPS 这样的全球著名的医用设备生产集团，都将这一规范作为医用设备生产的重要部分。
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第二章 相关技术概述
2.1 DICOM3.0 标准
自从上世纪 70 年代 CT 成图程序开发出来另外的信息检查成图程序也接连出现，同时电脑被广泛普及，美国电子开发组织与美国放射研究组织深刻体会到在各医院治疗机械开发公司中制定可以帮助运作的医务资源与图像流通的使用规范。通过全球医务资源与上述组织上时间的开发与钻研，这一规范经过了长期的完善与发展，经过了最开始的 DICOM1.0 发展成为最新的 DICOM3.0[11-13]。而这一最新的规范成为了现今全球大部分医疗机构里医疗图像记录与流通的应用规范。同时，该规范也成为了全球大部分医用机械生产机构承认与运行的规范，这一程序的被承认与应用同样为有该部分规范应用的各种医用机械的开发赢得了保障，同时也帮助了医用图像资源程序完成共享。 这一规范的开发与完善是由于各种高级医用机械被研发及普及还有电脑的飞速发展，尤其是医学图像存储与传输系统程序和跨地区医用程序的普及，还有各种必要与不必要的成分为该规范打下了基础。现今，MR 和 CT 这样的医用机械被各大医疗机构广泛使用，可是，这些医用机械输出的高清晰成图资源的影响均不一样，其原因为各种医用机械的开发机构选用的规范有所不同[14]，从而各医用机械研发机构制作的医用机械不可以做到信息全部联接，从而让各种信息可以得到广泛应用，这样的情况也严重阻碍了这一程序在各大医疗机构里被广泛应用。随之而来的问题就是众多医用资源处理程序的各种状况：对影像信息多并且类型各异的医疗图像资源应该如何更便捷的整合？对各大医疗机械研发机构研发的医用器械输出的影像资源如何才能做到合理联结与应用？对于各医用机械研发机构研发的医用机械如何做到没有障碍沟通？而出现以上情况的主要原因为无集体承认的规范制约，因为各医用机械研发机构之间无这样集体认证的规范，所以这些机构研发的医用器械时参照的规范各异[15]。上述两大组织针对以上情况于一九八三年组成了该规范指定的部门，用来完成研发医用机械认证规范的协定，通过这一组织的工作来为研发医用器械以外的研发机构的信息图像的联通与沟通的认证标准，同时更高效的推动这一程序的进步。
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2.2 DICOM3.0 网络通信协议分析
DICOM3.0 标准是要解决在不同的地点、不同设备制造商、不同国家等复杂的网络环境下的医学图像存储和传输问题。要在这样复杂的情况下能够实现准确无歧义的信息交换，必然存在许多技术问题，基本问题有语法和语义两大类[32]。 语义通俗来讲就是用来进行信息的交换。世界上每个国家都有其不同的语言，每个语言中都有各种各样的内涵，当语言输入电脑的时候就会造成辨识困难，在医学领域更为难解。于是在 DICOM3.0 标准中有了“语法”和“词汇”。DICOM的“词汇"是用一对整数表示，称为标签(Tag)，通过数据字典对其进行了完善描述。用 UID 的形式作为特有的标志。语法通俗来讲就是组成信息的规范。在DICOM3.0 标准中，数据组织随着通信界面不同而差生变化，数据传输的两端需要遵循约定的语法规范进行数据的编写才可获取正确的信息。 通过语法及语义的建立,不用类型的仪器之间的信息传递就有了保障。在不同类型的仪器之间的信息传递是经过 DICOM 消息完成的。DICOM 消息通常有下面两个构成部分:一部分是有条件的数据集, DICOM 消息的数据集是由数个数据元素依照特定的规则组合而成,此规则是根据这些数据元素标记中的组别号码，以及根据元素大小不断变大的方法执行。一部分是命令集，它处于前方,作为指出数据集要执行的指令。多个命令元素组合构成了 DICOM 消息的命令集,它包含命令元素标签,值域和值长度这三部分的内容,它也包含有 DIMSE 协议指定语义的命令集中每个独立域中的编码值。
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第三章 数字医院医学影像存储及传输系统的需求分析 ..... 17
3.1 医院建设医学影像存储及传输系统的必要性 ......... 17
3.2 数字医院影像业务流程 .......... 20
3.2.1 影像科室工作流程 ........ 20
3.2.2 临床科室工作流程 ........ 21
3.3 系统的数据流程 ........ 22
3.4 医学影像存储及传输系统的功能需求 ....... 25
3.5 数字化医院医学影像存储及传输系统设计的目标 ........ 26
第四章 基于 DICOM3.0 放射科医学影像存储及传输系统的设计 ......... 27
4.1 体系架构设计 ..... 27
4.1.1 医学影像存储现状 ........ 27
4.1.2 系统总体架构设计 ........ 27
4.2 基于 DICOM3.0 的放射科共享服务流程分析设计 ....... 29
4.3 数据模型设计 ..... 30
4.4 医学影像系统信息传输模型建立 ......... 36
4.5 医学影像传输存储系统信息存储服务实现流程 ...... 38
第五章 放射科医学影像存储及传输系统实现与临床应用 ........ 40
5.1 科室级医学影像存储及传输系统总体实现 ...... 40
5.2 基于 DICOM3.0 的医学影像存储及传输系统临床应用及其测试 .... 43
第五章 放射科医学影像存储及传输系统实现与临床应用
5.1 科室级医学影像存储及传输系统总体实现
DICOM3.0 的标准下可以通过很多种方式与应用程序建立连接，例如对图像的传输就要求医学摄影设备与图像采集工作站进行实时通讯，并保证在标准的数据格式下进行无损传输。同时，由于需要将图像上传到医学影像存储及传输系统存储介质中，还需要要求提供对大容量存储服务进行高效查询的服务，因为一般情况下，医院的资料需要保留三年以上，对于越来越多的数据量来说，DICOM3.0也提供了对海量数据和的在线或近线设备访问服务。由于医疗卫生行业要求，科室级医学影像存储及传输系统结合放射科的大宗医疗设备和科室工作的具体情况，始终贯彻三级甲等医院以病人为中心的管理理念，这样一来就能够依据用户情况来确定相对应的应用类型。这一应用类型从就诊用户自身出发，提高双方信任度，同时在增强单位运行效率的基础上，逐渐增强各部门和整体的运行效率，提高各部分工作人员的素质以及系统的开发能力。本院采用租用电信光纤的方式，将医院的信息中心设在门诊和住院部的两个服务器连接互联网。放射科使用本部的二级网络中心（包括储存设备、服务器、光纤交换器等，为全院级医学影像存储及传输系统架构中的二级网络中心）。门诊、住院部统一进行设计和配置，包括：与检查设备联网获取图像、Worklist 功能与登记工作站、图像处理与报告工作站、图像质控 QC（Quality Control，QC）与打印工作站等，图像与报告均储存在本部的同一磁盘阵列中。实施方案按照第三章、第四章的放射科科级室级医学影像存储及传输系统的整体设计与详细设计方案完成。放射科的检查设备都是 DICOM 设备，包含 DR 三台、CR 一台、CT三台、MRI 两台、数字胃肠机一台、DSA 两台、干式打印机十二台，一共二十四台设备。平均每天检查被检者 600 人次，日均产生大约 60GB 的原始图像数据。每台 DICOM 设备都自带采集工作站，当获取 DICOM 图像后，先是对图像进行处理，接着上传 Mini 系统，然后在质控工作站上再次处理被挑选的图像，从而将形成的虚拟胶片暂存二级储存，与此同时，打印胶片，东院和本部通过网络共享本地的 DICOM 干式胶片打印机。
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总结
网络信息全球化时代的到来，使得医学影像存储及传输系统被越來越多的医疗机构所采纳，应用也变得越来越广泛，医学影像存储及传输系统的最为基本的规范以及要求便是全面的遵循着 DICOM 标准，DICOM 标准是目前医疗设备生厂商所采用的影像设备生产工业标准。医学影像存储及传输系统的应用能够更加方便的集成医疗机构中的影像设备，对其进行集中化管理。实现信息影像信息数据资源的网络共享。本课题充分研究了 DICOM3.0 的标准以及网络通信协议标准，并选取 DICOM3.0 标准中的最为重要的通信标准模块作为研究的重点，研究的主要对象是利用 DICOM 图像传输和存储功能的 C-STORE 模块实现医学影像数字信息的存储以及共享。 本论文设计的医学影像信息共享系统主要完成从图像采集软件端到医学影像存储及传输系统等医学影像归档管理端的图像存储过权，即通过 DICOM 存储服务类 C-STORE 服务，将由 DIMSE 服务用户发起的图像存储请求交由另一个对等的 DIMSE 服务用户完成，主要取得了以下几点成果：
（1）底层通信协议完全支持 TCP/IP 协议和 DICOM3.0 网络通信协议，确保在基于 TCP/IP 的网络上的图像采集系统端到影像存储系统端可以进行 DICOM通信；
（2）具备完善的创建，接受和终止 DICOM 通讯“关联”的方法，进而保证了能够与医学影像存储及传输系统等医学影像归档系统或其他 DICOM 设备之间建立有效的连接；
（3）图像采集系统端支持最常见的三种传输语法：隐式低位先存，显式低位先存以及显式高位先存，能够将 DICOM 图像发送到指定的存储设备上去。 通过本次系统研究设计，我也发现存在很多不足之处，例如在医学影像的分析功能方面尚不能很好地进行处理，需要通过学习不断的进行完善，以达到该系统可以更好地为医院服务，推动数字化医院朝着更高的目标迈进。
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参考文献（略）