醫(yī)學(xué)成像與通信協(xié)議DICOM基礎(chǔ)知識(shí)PPT課件

醫(yī)學(xué)成像與通信協(xié)議DICOM基礎(chǔ)知識(shí) 1 DICOM簡(jiǎn)介 壹 DICOM是甚麼 貳 DICOM的應(yīng)用範(fàn)圍在那裡 參 為什麼要用DICOM 肆 設(shè)計(jì)DICOM的是誰 DICOM的工作原理為何 陸 DICOM是終極解決方案嗎 醫(yī)學(xué)成像與通信協(xié)議DICOM基礎(chǔ)知識(shí) 2 壹 DICOM是甚麼 DICOM是DigitalImagingandCOmmunicationsinMedicine的縮寫 由字面上來解釋 第一 DICOM的發(fā)展背景完全是針對(duì)醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域來開發(fā)的 第二 適用的對(duì)象是數(shù)位化的醫(yī)學(xué)影像 第三 整個(gè)DICOM規(guī)格的核心主要在於 通訊 這個(gè)觀念上 綜合以上 我們可以簡(jiǎn)單的將DICOM定義為 醫(yī)學(xué)影像儀器和系統(tǒng)軟體間共通的通訊規(guī)格 換言之 DICOM其實(shí)是儀器和電腦用的共同語言 醫(yī)學(xué)成像與通信協(xié)議DICOM基礎(chǔ)知識(shí) 3 貳 DICOM的應(yīng)用範(fàn)圍在那裡 醫(yī)學(xué)影像是輔助醫(yī)療診斷的重要參考工具 只要有醫(yī)學(xué)影像的地方 就適用DICOM 透過DICOM整合各科各種醫(yī)學(xué)影像儀器 在DICOM環(huán)境中 結(jié)合原有的醫(yī)院資訊系統(tǒng) HIS 那麼病歷報(bào)告的呈現(xiàn)將不再是一成不變的白底黑字 而是可隨醫(yī)師需求擷取病患各種影像 以為觀察及診斷之依據(jù) 結(jié)合發(fā)展蓬勃的網(wǎng)際網(wǎng)路 將DICOM推廣到醫(yī)院對(duì)外的應(yīng)用 不論遠(yuǎn)距會(huì)診 學(xué)術(shù)研究 教育訓(xùn)練 都能發(fā)揮莫大的效益 醫(yī)學(xué)成像與通信協(xié)議DICOM基礎(chǔ)知識(shí) 4 參 為甚麼要用DICOM 以醫(yī)院管理的角度來說 在整體醫(yī)療院所建構(gòu)一DICOM化的環(huán)境 再依各部門的需求 建構(gòu)不同特色子系統(tǒng) 以適應(yīng)各科醫(yī)師喜好 如此作法在醫(yī)院擴(kuò)充或添置新儀器時(shí) 將有一簡(jiǎn)單的統(tǒng)一規(guī)格可循 真正做到隨插隨用的理想 將節(jié)省許多人力物力的成本支出 換個(gè)角度以科室為考量 視各科室需求而個(gè)別建立獨(dú)立資訊系統(tǒng) 在此種架構(gòu)下 DICOM更是獨(dú)一無二的選擇 否則在未來發(fā)展或各獨(dú)立系統(tǒng)相互連接時(shí) 將面臨嚴(yán)重的不相容危機(jī) 在DICOM架構(gòu)下 病患可縮短候診時(shí)間 醫(yī)師可輕易擷取醫(yī)療影像 以為學(xué)術(shù)研究或教學(xué)討論應(yīng)用 二十一世紀(jì)將是DICOM的世紀(jì) 在醫(yī)療的範(fàn)疇中 沒有DICOM就會(huì)失去競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì) 醫(yī)學(xué)成像與通信協(xié)議DICOM基礎(chǔ)知識(shí) 5 肆 設(shè)計(jì)DICOM的是誰 1982 TheAmericanCollegeofRadiology ACR andTheNationalElectricalManufacturersAssociation NEMA formajointcommittee calledACR NEMA 1985 PublicationofACR NEMA1 01988 PublicationofACR NEMA2 01993 PublicationofDICOM3 01998 DICOM981999 DICOM99Today ContinuousdevelopmentonDICOM 醫(yī)學(xué)成像與通信協(xié)議DICOM基礎(chǔ)知識(shí) 6 伍 DICOM的工作原理為何 1 DICOM資料結(jié)構(gòu)2 DICOM影像物件 IOD InformationObjectDefinition 3 DICOMSOP Service ObjectPair 4 SCU SCP ServiceClassUser Provider 5 DICOM網(wǎng)路架構(gòu)6 ConformanceDocument7 影像資料壓縮 醫(yī)學(xué)成像與通信協(xié)議DICOM基礎(chǔ)知識(shí) 7 1 DICOM資料結(jié)構(gòu) 在DICOM資料結(jié)構(gòu)中 訂出四個(gè)層級(jí)來管理病患影像資料 分別為 A 病患層 PatientLevel B 檢查層 StudyLevel C 系列層 SeriesLevel D 影像層 ImageLevel 例 一個(gè)病患 PatientL 到醫(yī)院就診 醫(yī)師根據(jù)癥狀會(huì)指定不同的檢查 StudyL 檢查的儀器會(huì)產(chǎn)生一系列 SeriesL 的數(shù)張影像 ImageL 我們有不同需求可經(jīng)不同層級(jí) Level 很輕易的來調(diào)閱我們需要的影像 醫(yī)學(xué)成像與通信協(xié)議DICOM基礎(chǔ)知識(shí) 8 2 DICOM影像物件 IOD DICOM的影像儲(chǔ)存方式 引入了 物件導(dǎo)向 的觀念 像素資料 PixelData 影像屬性 attribute 影像物件 InformationObjectDefinition 傳統(tǒng)資訊系統(tǒng)在處理影像資料時(shí) 完全只專注於資料本身的排列方式 而DICOM則不同 它將每個(gè)影像包裹成一個(gè)物件IOD 每個(gè)IOD分兩大部分 像素資料 pixeldata 影像屬性 attribute 所謂像素資料和傳統(tǒng)方法一般 單純描述每個(gè)點(diǎn)的值 組成一個(gè)影像 而影像屬性部分 則包括了上面提到的資料結(jié)構(gòu)中摘要的資訊 如病患姓名 病歷號(hào)碼 檢查項(xiàng)目 日期 檢查儀器 等等 一方面方便資料庫在搜尋資料的過程 另一方面可以將這些資訊轉(zhuǎn)換為影像的一部份 在日後調(diào)閱影像時(shí)提供重要參考 醫(yī)學(xué)成像與通信協(xié)議DICOM基礎(chǔ)知識(shí) 9 DICOMSOP Service ObjectPair IOD serviceoperation SOPclassDICOM開發(fā)之初 便將其應(yīng)用範(fàn)圍定位在網(wǎng)路的溝通上 對(duì)這樣一個(gè)致力於通訊規(guī)格化的協(xié)定而言 只單純定義資料的儲(chǔ)存方式是無法滿足規(guī)格的需求 必須再加上一些功能性的規(guī)範(fàn)才會(huì)完美 即軟體與軟體間在DICOM這個(gè)大環(huán)境下能被允許做那些動(dòng)作 舉例來說 與影像相關(guān)的動(dòng)作 包括Verification Storage Query和Retrieve等 就必須與影像型態(tài) CT MR US SC 等 相結(jié)合 組成一個(gè)SOPclass Service ObjectPair 這樣一個(gè)兼具軀殼及靈魂的組合 才構(gòu)成了DICOM最基本的運(yùn)作單元 醫(yī)學(xué)成像與通信協(xié)議DICOM基礎(chǔ)知識(shí) 10 4 SCU SCP ServiceClassUser Provider SCU SCProles ClientiscalledSCU ServiceClassUser ServeriscalledSCP ServiceClassProvider 在DICOM規(guī)格中 也採用了Client Server這種概念 所謂SCP 是負(fù)責(zé)提供有關(guān)影像資訊的各種服務(wù) 扮演的是Server的角色 而SCU則是使用這些服務(wù)的一方 也就相當(dāng)於Client的地位 SCU SCP 1stage StoremyImageXonyoursystem 2stage StorageofImageX 3stage Donesuccessfully ImageX 醫(yī)學(xué)成像與通信協(xié)議DICOM基礎(chǔ)知識(shí) 11 通訊起始設(shè)定 Communication 兩個(gè)不同的電腦系統(tǒng)在正式開始溝通前 必須經(jīng)過起始訊息的接觸 以確定彼此的語言相通 進(jìn)一步在龐大的DICOM規(guī)格中 挑出一條雙方都能接受的溝通管道 以進(jìn)行DICOM資訊的交換 假設(shè)A系統(tǒng)想要嘗試以DICOM語言與B系統(tǒng)通訊 則它必須發(fā)出一個(gè)起始訊息 其中包括幾個(gè)部分 1 A系統(tǒng)本身支援的SOP型態(tài)有那些 2 上述SOP A系統(tǒng)必須列舉如何編碼 壓縮 這些資料 transfersyntax 3 對(duì)SCU SCP的相對(duì)關(guān)係而言 A系統(tǒng)可以扮演什麼樣的角色 4 其他必要的訊息 B系統(tǒng)收到起始訊息後 迅速整理出兩系統(tǒng)共通的SOP和TransferSyntax 再將所有對(duì)應(yīng)部分包裝成一個(gè)訊息回應(yīng)給A系統(tǒng) 以後兩者只能根據(jù)相通的部分來進(jìn)行訊息交換 如此算是完成一個(gè)起始的動(dòng)作 醫(yī)學(xué)成像與通信協(xié)議DICOM基礎(chǔ)知識(shí) 12 5 DICOM網(wǎng)路架構(gòu) DICOMApplicationMessageExchange UpperLayerProtocol TCP IP PhysicalLayerETHERNET ATM etc MedicalImagingApplication ApplicationEntityTitle ListenPortIPAddress NetworkedEnvironment 醫(yī)學(xué)成像與通信協(xié)議DICOM基礎(chǔ)知識(shí) 13 6 ConformanceDocument 在一個(gè)支援DICOM的儀器或軟體系統(tǒng)完成後 DICOM規(guī)格中明確規(guī)範(fàn) 產(chǎn)品提供者同時(shí)必須附上一份ConformanceDocument 其中必須列舉該系統(tǒng)所支援的SOP和TransferSyntax 簡(jiǎn)單工作流程和設(shè)計(jì)者自訂 非DICOM 的部分 要挑選一個(gè)支援能力最強(qiáng)大 彈性最好的DICOM系統(tǒng)軟體 就要從產(chǎn)品的ConformanceDocument著手 詳閱文件中列舉之規(guī)格 確定系統(tǒng)軟體支援DICOM項(xiàng)目與現(xiàn)有儀器完全相容後 再經(jīng)實(shí)際上線測(cè)試 方能確認(rèn)DICOM整體的適用性 醫(yī)學(xué)成像與通信協(xié)議DICOM基礎(chǔ)知識(shí) 14 7 影像資料壓縮 在DICOM規(guī)格中 目前是以JPEG的格式為壓縮的方法 選擇JPEG的理由 一方面是因其壓縮效率較高 另一方面則是因其可以支援失真與非失真兩種壓縮型態(tài) 所謂非失真的壓縮 表示影像資料在壓縮前後完全不會(huì)有差異 既享受壓縮的諸多優(yōu)點(diǎn) 又無損醫(yī)學(xué)判斷的準(zhǔn)確性 而失真壓縮有可能造成影像品質(zhì)的損失 檔案壓的越小 影像品質(zhì)越差 然而 失真壓縮可以得到更大的壓縮比例 將儲(chǔ)存空間作更有效的利用 影像壓縮的優(yōu)點(diǎn) 節(jié)省影像儲(chǔ)存空間 減少網(wǎng)路傳輸時(shí)間 延長(zhǎng)影像系統(tǒng)壽命 醫(yī)學(xué)成像與通信協(xié)議DICOM基礎(chǔ)