DICOM標(biāo)準(zhǔn)及醫(yī)學(xué)影像設(shè)備

1、DICOM標(biāo)準(zhǔn)1.定義DICOM(DigitalImagingandCommunicationsinMedicine) 即醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信，是醫(yī)學(xué)圖像和相關(guān) 信息的國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO12052)。它定義了質(zhì)量能滿足臨床需要的可用于數(shù)據(jù)交換的醫(yī)學(xué)圖像格式。2.歷史在 1970 年代，隨著以 CT 為代表的數(shù)字成像診斷設(shè)備在臨床得到廣泛應(yīng)用，美國放射學(xué)院(ACR)和國家電氣制造協(xié)會(NEMA)在 1983 年成立了一個聯(lián)合委員會，以制定相應(yīng)規(guī)范。ACR-NEMA 聯(lián)合委員會于 1985 年發(fā)布了最初的 1.0 版本(ACR-NEMAStandardsPublicationsNo.300-1985

2、)，又分別于 1986 年 10 月和和 1988 年 1 月發(fā)布了 校訂 No.1 和校訂 No.2。 1988 年該委員會推出 2.0 版本(ACR-NEMAStandardsPublicationsNO.300-1988)，至 U 1993 年發(fā)布的 DICOM 標(biāo)準(zhǔn) 3.0，已發(fā)展成為醫(yī) 學(xué)影像信息學(xué)領(lǐng)域的國際通用標(biāo)準(zhǔn)。3.目的(1 )推動不同制造商的設(shè)備間數(shù)字圖像信息通信標(biāo)準(zhǔn)的建立。(2)促進(jìn)和擴(kuò)展圖片歸檔及通訊系統(tǒng)(PACS),使它可以與其它醫(yī)院信息系統(tǒng)進(jìn)行交互。( 3)允許廣泛分布于不同地理位置的診斷設(shè)備創(chuàng)建統(tǒng)一的診斷信息數(shù)據(jù)庫。4. 意義DICOM 標(biāo)準(zhǔn)中涵蓋了醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像的采

3、集、歸檔、通信、顯示及查詢等幾乎所有信息交換的協(xié) 議;以開放互聯(lián)的架構(gòu)和面向?qū)ο蟮姆椒ǘx了一套包含各種類型的醫(yī)學(xué)診斷圖像及其相關(guān)的分 析、報告等信息的對象集 ;定義了用于信息傳遞、交換的服務(wù)類與命令集，以及消息的標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng);詳述了唯一標(biāo)識各類信息對象的技術(shù)；提供了應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 (OSI 或 TCP/IP)的服務(wù)支持；結(jié)構(gòu)化地定義了制造廠商的兼容性聲明。DICOM 標(biāo)準(zhǔn)的推出與實現(xiàn)，大大簡化了醫(yī)學(xué)影像信息交換的實現(xiàn)，推動了遠(yuǎn)程放射學(xué)系統(tǒng)、圖像管理與通信系統(tǒng)(PACS 的勺研究與發(fā)展，并且由于 應(yīng)用系統(tǒng)(HIS、RIS 等)的集成成為可能。5.DICOM 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和文件格式DICOM 定義了數(shù)據(jù)

4、集(DataSet)來保存信息對象定義 組成。每個數(shù)據(jù)元素描述一條信息，它由對應(yīng)的標(biāo)記 是組號（GroupNumber），后十位是元素號（ElementNumber）唯一確定 DICOM 數(shù)據(jù)元素分為兩種， 即:DICOM 的開放性與互聯(lián)性，使得與其它醫(yī)學(xué)(IOD)，數(shù)據(jù)集又由多個數(shù)據(jù)元素(DataEleme nt)(8 位 16 進(jìn)制數(shù)，如 (0008， 0016)，前 4 位標(biāo)準(zhǔn) （Standard） 數(shù)據(jù)元素，組號為偶數(shù)，含義在標(biāo)準(zhǔn)中已定義。私有（Private）數(shù)據(jù)元素，組號為奇數(shù)，其描述信息的內(nèi)容由用戶定義。6.特點（1） 它對于一個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是可用的。前幾個版本只在點對點的環(huán)境中可用

5、;對于在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的操作，需要一個網(wǎng)絡(luò)接口單元（NIU）。DICOM 版本 3.0 支持在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的操作，如 OSI 和 TCP/IP。（2）它詳細(xì)說明了聲稱與標(biāo)準(zhǔn)兼容的設(shè)備如何對命令做出應(yīng)答和數(shù)據(jù)如何被交換。前面幾個版 本在傳輸數(shù)據(jù)上受到限制，但 DICOM3.0 通過服務(wù)類別的概念，指定了命令和相關(guān)數(shù)據(jù)的語義。（3） 它詳述了兼容性的等級。前面的版本指定了兼容性等級的最小集合。 DICOM3.0 清楚地描述 了一個實現(xiàn)者必須如何構(gòu)造一個與所選的特殊選項兼容的聲明。（4）它按照多部分的文檔結(jié)構(gòu)來組織。通過簡化新特性的增加，這種結(jié)構(gòu)使標(biāo)準(zhǔn)在迅速發(fā)展的環(huán)境中的演變更為容易。I

6、SO 指示-定義如何去構(gòu)造多部分文檔-已經(jīng)加入到 DICOM 標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)造中。（5）它提出了明確的信息對象，并不只是針對圖象和圖形，還有研究、報告等。（6）它為唯一地識別任何信息對象指定了一個確定的技術(shù)。 這促進(jìn)了在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)作的信息對象 之間的關(guān)系的明確定義。一、 X 線1）原理X 線是一種電磁波，具有一定的波長和頻率，具有波粒二重性，X 線成像利用了它與物質(zhì)相互作用時發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，突出了微粒性。2）分類X 線檢查可以分為普通 X 線檢查、造影檢查、數(shù)字X 線檢查三個方面。3）普通 X 線檢查1透視定義：利用 X 線的熒光作用，將被檢病人位于熒光屏（或影像增強(qiáng)器）和 X 線管之間，X 線穿過人體

7、之后在熒光屏上形成影像。特點：經(jīng)濟(jì)、省時、動態(tài)觀察。但影像細(xì)節(jié)顯示不夠清晰，不利于防護(hù)。2.普通 X 線攝影定義：將人體放在 X 線管和屏 -片組合之間， X 線穿過人體之后在膠片上形成潛影，膠片再經(jīng)沖 洗得到照片影像。所得到的照片稱 平片 。是最常用的 X 線檢查方法。優(yōu)點： 1.照片影像空間分辨力較高，圖像清晰。2.對于厚度較大的部位以及厚度和密度差異較小的部位病變?nèi)菀罪@示。3.照片作為永久記錄，可長期保存，利于復(fù)查對比觀察和會診。4.病人接受的 X 線劑量較少，利于 X 線防護(hù)。缺點： 1.照片是一個二維圖像，在前后方向上組織結(jié)構(gòu)互相重疊，為立體觀察病灶，一般需要作 互相垂直的兩個方位攝

8、影或加攝斜位。2.照片僅是瞬間影像，不能實時動態(tài)觀察器官的功能情況。4）造影檢查定義： 指人工地將對比劑引入人體內(nèi)， 攝片或透視以顯示組織器官的形態(tài)及功能的檢查技術(shù)。 普 通平片影像的產(chǎn)生依賴于人體各組織器官的密度或厚度不同，對 X 線的吸收程度的差異，即自然 對比。但是人體內(nèi)很多器官和組織缺乏自然對比，平片很難顯示，造影檢查擴(kuò)大了 X 線的診斷范圍，提供了平片所不具備的信息。優(yōu)缺點：造影檢查最大的優(yōu)點是使人體內(nèi)很多缺乏自然對比的器官和組織如血管、腎盂、輸尿管等于造影后形成明顯對比，擴(kuò)大了X 線的診斷范圍。不足之處是造影劑對少數(shù)病人有副反應(yīng)。5）數(shù)字 X 線檢查技術(shù)1.分類：數(shù)字 X 線檢查技

9、術(shù)包括計算機(jī) X 線攝影（CR）數(shù)字 X 線攝影（DR）、數(shù)字減影血管造影（DSA）。2. CR:應(yīng)用影像板（IP）替代膠片吸收穿過人體的 X 線信息，記錄在 IP 上的影像信息經(jīng)激光掃描讀 取，然后經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，把信息經(jīng)過計算機(jī)處理，形成數(shù)字影像。CR 系統(tǒng)示意圖3.DR:又稱直接數(shù)字 X 線攝影，是指采用一維或二維 進(jìn)行數(shù)字化攝影的方法。 X 線穿過人體后以平板探測器（ 電路把模擬信號直接數(shù)字化形成數(shù)字影像。4.DSA 將注入對比劑前后的圖像分別經(jīng)影像增強(qiáng)器增強(qiáng)，攝像機(jī)掃描而矩陣化，再經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)X 線探測器直接將 X 線轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號FPD）探測，并通過平板探測器后面的換成數(shù)字矩陣貯存于

10、計算機(jī)，兩者相減，再經(jīng)D/A 轉(zhuǎn)換成模擬減影影像。DSA成像示意圖i）定義CT 是用 X 線束對人體某部一定厚度的層面進(jìn)行掃描，由探測器接收透過該層面的X 線，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽夂?，由光電轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘?，再?jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字，輸入計算機(jī)處理。2）優(yōu)點1、 密度分辨力高，可直接顯示X 線檢查無法顯示的器官和病變。2、檢查方便、迅速而安全，可對急癥在短期內(nèi)重復(fù)檢查。3、克服了傳統(tǒng) X 線平片影像重疊，相鄰器官組織密度差異不大而不能形成對比圖像，軟組織構(gòu)成器官不能顯影或顯影不佳等缺點。和核素掃描及超聲圖像相比，CT 圖像清晰，解剖關(guān)系明確,病變顯示好。5、可進(jìn)行圖像處理，使圖像的密度或灰度調(diào)節(jié)到適

11、合觀察某種組織或病變，而 像密度是不能調(diào)節(jié)的CTX 線照片各部影6、必要時可以加做增強(qiáng)掃描，使圖像更為清晰。3）缺點1.輻射劑量較普通 X 線機(jī)大，故懷孕婦女不能做 CT 檢查。2. 有些部位骨骼偽影太多，影響其周圍軟組織結(jié)構(gòu)的顯示。（偽影：偽影指不能真實反映組織結(jié)構(gòu)，同時可能影響診斷的影像。）3. 受呼吸運(yùn)動的影響，容易漏診小的病狀，如肺、肝臟等。4）適應(yīng)癥狀1 、神經(jīng)系統(tǒng)病變：如顱腦外傷、腦梗塞、腦腫瘤、炎癥、變性病、先天畸形等，2、心血管系統(tǒng)：可用于心包腫瘤、心包積液等的診斷。3、胸部病變：對肺部創(chuàng)傷、感染性病變、腫瘤等均勻有很高的診斷價值。4、腹部器官：對于實質(zhì)性器官肝臟、膽囊、脾臟、

12、胰腺、腎臟、腎上腺等器官顯示清晰，對于 腫瘤、感染及創(chuàng)傷能清晰的顯示解剖的準(zhǔn)確部位病變程度。5、盆腔臟器：已成為卵巢、宮頸和子宮、膀胱、精囊、前列腺和直腸腫瘤的診斷，臨床分期和 放射治療設(shè)計的重要手段。7、肝臟病變：慢性肝炎、肝硬化并存在可疑病變或肝癌的患者。三、核磁共振成像（ MRI）1 ）定義是將人體置于特殊的磁場中， 用無線電射頻脈沖激發(fā)人體內(nèi)氫原子核， 引起氫原子核共振， 并吸 收能量。在停止射頻脈沖后，氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號，并將吸收的能量釋放出來， 被體外的接受器收錄，經(jīng)電子計算機(jī)處理獲得圖像，這就叫做核磁共振成像。2）優(yōu)點1 MRI 對人體沒有電離輻射損傷； 2MRI 能

13、獲得原生三維斷面成像而無需重建就可獲得多方位的圖像；3軟組織結(jié)構(gòu)顯示清晰，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)、膀胱、直腸、子宮、陰道、關(guān)節(jié)、肌肉等檢查優(yōu)于CT。4多序列成像、多種圖像類型，為明確病變性質(zhì)提供更豐富的影像信息。3）缺點1和 CT 一樣，MRI 也是影像診斷，很多病變單憑 MRI 仍難以確診，不像內(nèi)窺鏡可同時獲得影像和病理兩方面的診斷；2對肺部的檢查不優(yōu)于 X 線或 CT 檢查，對肝臟、胰腺、腎上腺、前列腺的檢查比CT 優(yōu)越，但費(fèi)用要高昂得多；3 對胃腸道的病變不如內(nèi)窺鏡檢查；4 對骨折的診斷的敏感性不如CT 及 X 線平片；5 體內(nèi)留有金屬物品者不宜接受MRI。6.危重病人不宜做7.妊娠 3 個月內(nèi)

14、者除非必須，不推薦進(jìn)行MRI 檢查8.帶有心臟起搏器者不能進(jìn)行MRI 檢查，也不能靠近 MRI 設(shè)備9.多數(shù) MRI 設(shè)備檢查空間較為封閉，部分患者因恐懼不能配合完成檢查10. 檢查所需時間較長4）適應(yīng)癥狀1 、神經(jīng)系統(tǒng)病變：如腦梗塞、腦腫瘤、炎癥、變性病、先天畸形、外傷等。2、心血管系統(tǒng)：可用于心臟病、心肌病、心包腫瘤、心包積液以及附壁血栓、內(nèi)膜片的剝離等的診斷。3、胸部病變：縱隔內(nèi)的腫物、淋巴結(jié)以及胸膜病變等。4、腹部器官：肝癌、肝血管瘤及肝囊腫的診斷與鑒別診斷，腹內(nèi)腫塊的診斷與鑒別診斷，尤其 是腹膜后的病變。5、盆腔臟器；子宮肌瘤、子宮其它腫瘤、卵巢腫瘤，盆腔內(nèi)包塊的定性定位，直腸、前列

15、腺和 膀胱的腫物等。6、骨與關(guān)節(jié)：骨內(nèi)感染、腫瘤、外傷的診斷與病變范圍，尤其對一些細(xì)微的改變?nèi)绻谴靷扔?較大價值，關(guān)節(jié)內(nèi)軟骨、韌帶、半月板、滑膜、滑液囊等病變及骨髓病變有較高診斷價值。7、全身軟組織病變：無論來源于神經(jīng)、血管、淋巴管、肌肉、結(jié)締組織的腫瘤、感染、變性病 變等，皆可做出較為準(zhǔn)確的定位、定性的診斷。四、B 超超聲：人耳的聽覺范圍有限度，只能對 20-20000 赫茲的聲音有感覺， 20000 赫茲以上的聲音就 無法聽到，這種聲音稱為超聲。1）原理和普通的聲音一樣， 超聲能向一定方向傳播， 而且可以穿透物體， 如果碰到障礙， 就會產(chǎn)生回聲， 不相同的障礙物就會產(chǎn)生不相同的回聲，人們

16、通過儀器將這種回聲收集并顯示在屏幕上，可以用 來了解物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。利用這種原理，人們將超聲波用于診斷和治療人體疾病。2）優(yōu)點1、 B 超檢查是超聲檢查是一種無放射性損傷的檢查，這是和CT 相比最大的優(yōu)點，屬于無創(chuàng)性檢 查技術(shù)。2、 由于超聲的探頭能夠隨意放置，因此能取得多種方位的斷面圖像，并能根據(jù)聲像圖特點對病 灶進(jìn)行定位和測量。3、 超聲檢查能夠立即得到檢查結(jié)果，還可以反復(fù)多次重復(fù)觀察。4、 B 超檢查的設(shè)備相對 CT 等比較輕便、易操作，對危重患者可行床邊檢查。5、價格低廉射線，圖像信號反映放射性核素的濃度分布，顯示形態(tài)學(xué)信息和功能信息。 核醫(yī)學(xué)成像與其他影3）缺點1.B 超在清晰度、分

17、辨率等方面，明顯弱于 CT 等設(shè)備。2、B 超檢查一般不能作為單一確診某疾病的證據(jù)。3、聲像圖顯示的是某局部斷面，對病灶整體的空間位置和構(gòu)型很難在一幅圖上清晰顯示。另外，如果病變過小或聲阻抗差不大，不引起反射，則很難在聲像圖上顯示。4、B 超對腸道等空腔器官病變易漏診。5、氣體對超聲影響很大，患者容易受到患者腸氣干擾等多方面因素影響檢查結(jié)果。6、B 超檢查肝臟結(jié)果的準(zhǔn)確性與超聲設(shè)備的性能以及檢查人員的操作技術(shù)和經(jīng)驗有很大關(guān)系，為操作人員依賴性技術(shù)。4）適應(yīng)癥狀B 超比較適用于肝、膽腎、膀胱、子宮、卵巢等多種臟器疾病的診斷。五、核醫(yī)學(xué)成像1）定義核醫(yī)學(xué)影像是向人體注射放射性核素示蹤劑， 使帶有放

18、射性核素的示蹤原子進(jìn)入人體內(nèi)要成像的 臟器或組織，使它們變成射線源，然后通過測量放射性核素在人體內(nèi)的分布來成像。2）原理在進(jìn)行臟器顯像和 /或功能測定時，醫(yī)生根據(jù)檢查目的，給病人口服或靜脈注射某種放射性示蹤 劑，使之進(jìn)入人體后參與體內(nèi)特定器官組織的循環(huán)和代謝，并不斷地放出射線。這樣我們就可在 體外用各種專用探測儀器追蹤探查，以數(shù)字、圖像、 曲線或照片的形式顯示出病人體內(nèi)臟器的形 態(tài)和功能。3）與其他影像學(xué)成像的區(qū)別核醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)又稱放射性核素成像（RNI）系統(tǒng)，所檢測信號是攝人體內(nèi)的放射性核素所放岀的像學(xué)成像具有本質(zhì)的區(qū)別，其影像取決于臟器或組織的血流、細(xì)胞功能、排泄引流情況等 細(xì)胞數(shù)量、 代謝活性和因素，而不是組織的密度變化。 它是一種功能性影像，影像的清晰度主要取決于 臟器或組織的功能狀態(tài)，由于病變過程中功能代謝的變化往往發(fā)生在形態(tài)學(xué)改變之前， 故核醫(yī)學(xué) 成像也被認(rèn)為是最具有早期診斷價值的檢查手段之一。4）優(yōu)點1、核醫(yī)學(xué)成像方法簡單、 靈敏、無創(chuàng)傷性、 安全（病人所受輻射劑量低于一次X 攝片所受劑量）易于重復(fù)、結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。1、核醫(yī)學(xué)成像是以臟器內(nèi)、外，或臟器內(nèi)各部分之間的放射性濃度差別為基礎(chǔ)，顯示的靜態(tài)和 動態(tài)圖像，該圖像不僅反映了人體組織、臟器和病變的位置、形態(tài)、大小，而且還提供了包括整 體或局部組織功能，以及臟器功能的每個微小局部變化和差別。2、核醫(yī)學(xué)成像具有多