医学信息学专题宣讲-医学课件.ppt

1 1DICOMInformation Object ClassServiceClassNormalizedCompositeNormalizedComposite信息信息对象对象类别类别服务类别服务类别(简单对象)(复合式对象)(简单服务)(复合式服务)2 2SCPnPS3.4nDICOM PS3.4 2014b-Service Class Specifications3 3n n服务服务服务服务(Service):(Service):(Service):(Service):某对象为其它对象或程序提供的功能。当要求某对象为其它对象或程序提供的功能。当要求某对象为其它对象或程序提供的功能。当要求某对象为其它对象或程序提供的功能。当要求使用此功能时称申请服务，申请服务的对象称服务用户，而能完使用此功能时称申请服务，申请服务的对象称服务用户，而能完使用此功能时称申请服务，申请服务的对象称服务用户，而能完使用此功能时称申请服务，申请服务的对象称服务用户，而能完成该功能的对象是服务的提供者。成该功能的对象是服务的提供者。成该功能的对象是服务的提供者。成该功能的对象是服务的提供者。n打印打印DICOM打印机的打印对象打印机的打印对象n存储存储 例如将对象存储到例如将对象存储到 PACSn查询查询/例如获取来自例如获取来自PACS的对象的对象找回找回n.（见DICOM第4部分:服务类规范）DICOM数据结构数据结构-SCP4 4DICOM服务类服务类n证实（证实（verification）服务类服务类 存储（存储（storage）服务类服务类 查询检索（查询检索（query/retrieve）服务类服务类 检查内容通知（检查内容通知（study content notification）服务类服务类 患者管理（患者管理（patient management）服务类服务类 检查管理（检查管理（study management）服务类服务类 结果管理（结果管理（results management）服务类服务类 打印管理（打印管理（print management）服务类服务类 媒质存储媒质存储(media storage)服务类服务类 存储责权管理存储责权管理(storage commitment)服务类服务类 基本工作列表管理基本工作列表管理(basic worklist management)服务类服务类 队列管理队列管理(queue management)服务类服务类 灰度软拷贝表达状态存储（灰度软拷贝表达状态存储（Grayscale Softcopy Presentation State Storage）服务类服务类 结构化报告存储（结构化报告存储（Structured Reporting Storage）服务类服务类5 5ServiceObjectsCommands对象对象命令A A service service class class associates associates one one or or more more information information objects objects with with one one or or more more commands to be performed on the objectscommands to be performed on the objects 服服务务类类把把一一个个或或多多个个信信息息对对象象与与一一个个或或多多个个命命令令联系起来联系起来服务6 6StorageServiceImagesStore对象对象命令例如：影像储存服务服务7 7ServiceObjectsCommands对象命令Service-Object Pair(SOP)Service-Object Pair(SOP)服务SOP8 8DICOM术语：术语：SOP类类n n服务对象对服务对象对服务对象对服务对象对(Service Object Pair(Service Object Pair(Service Object Pair(Service Object Pair，SOP):SOP):SOP):SOP):DICOMDICOMDICOMDICOM信息信息信息信息传递的基本功能单位。包括一个信息对象和一组传递的基本功能单位。包括一个信息对象和一组传递的基本功能单位。包括一个信息对象和一组传递的基本功能单位。包括一个信息对象和一组DICOMDICOMDICOMDICOM消息服务元素消息服务元素消息服务元素消息服务元素n 服务服务+对象对象=服务对象对服务对象对（存储存储+MR图像图像=MR图像存储）图像存储）nSCP 服务类提供者服务类提供者n提供服务的系统提供服务的系统nSCU 服务类用户服务类用户n使用服务的系统使用服务的系统SCUSCPMR图像存储 SOP类9 9MR存储存储SOP类类 存储服务服务类用户服务类提供者MR对象模块模块模块+属性属性属性从底层开始从底层开始.模块：共同话题的逻辑属性组模块：共同话题的逻辑属性组1010DICOM信息模型信息模型服务对象对服务对象对服务类服务类1111nHL7HL7采用消息传递方式实现子系统之间的互连。采用消息传递方式实现子系统之间的互连。n n消消消消息息息息 (Message):(Message):(Message):(Message):在在在在DICOMDICOMDICOMDICOM的的的的网网网网络络络络接接接接口口口口中中中中，信信信信息息息息是是是是通通通通过过过过DICOMDICOMDICOMDICOM消息通信的。消息通信的。消息通信的。消息通信的。n n一个消息是由一个消息是由一个消息是由一个消息是由命令集命令集命令集命令集与后面有条件的与后面有条件的与后面有条件的与后面有条件的数据集数据集数据集数据集复合而成的。复合而成的。复合而成的。复合而成的。n n命令集命令集命令集命令集用来指明待完成的在数据集上的操作和通告。用来指明待完成的在数据集上的操作和通告。用来指明待完成的在数据集上的操作和通告。用来指明待完成的在数据集上的操作和通告。n n数数数数据据据据集集集集是是是是由由由由若若若若干干干干个个个个数数数数据据据据元元元元素素素素组组组组成成成成，按按按按数数数数据据据据元元元元素素素素标标标标记记记记中中中中的组号以及的组号以及的组号以及的组号以及元素数值元素数值元素数值元素数值增加的方式进行排序，依次排列。增加的方式进行排序，依次排列。增加的方式进行排序，依次排列。增加的方式进行排序，依次排列。DICOM术语：消息术语：消息消息消息=命令集命令集+数据集数据集1212消息消息=命令集命令集+数据集数据集6.3-11313ServiceObjectsCommands对象命令Service-Object Pair(SOP)Service-Object Pair(SOP)服务SOP1414小结：小结：DICOM语法和通信语法和通信n语法：语法：n n服务对象对：服务对象对：服务对象对：服务对象对：DICOM DICOM DICOM DICOM信息传递的基本功能单位信息传递的基本功能单位信息传递的基本功能单位信息传递的基本功能单位n一组服务一组服务n信息对象信息对象n通信：通信：消息消息消息消息n n消息消息消息消息=服务对象对服务对象对服务对象对服务对象对=命令集命令集命令集命令集+数据集数据集数据集数据集=命令集命令集命令集命令集+信息信息信息信息对象对象对象对象 1515DICOM通讯规范通讯规范nPS3.7nDICOM PS3.7 2014b-Message ExchangenPS3.8nDICOM PS3.8 2014b-Network Communication Support for Message Exchange1616DICOM消息交换和网络通信消息交换和网络通信n在在DICOM标准的制定中，主要采用了在实际中广泛使用的标准的制定中，主要采用了在实际中广泛使用的TCP/IP协议和影响较大的协议和影响较大的OSI网络协议，作为对网络协议，作为对DICOM网网络支持的基础。络支持的基础。n应用程序与应用程序与DICOM应用实体之间的应用程序接口应用实体之间的应用程序接口(API)并不并不是在是在DICOM标准中说明，而决定于实现标准中说明，而决定于实现1717P3.6 DICOM and the OSI Basic Reference Model DICOM消息交换DICOM消息传输Session Presentation and Application Layer 1818P3.7 7-11919对等实体之间消息过程的原语表示对等实体之间消息过程的原语表示request primitiveindication primitiveresponse primitiveconfirmation primitive2020DICOM 关联协商关联协商n两个应用实体（两个应用实体（AE）执行）执行DICOM处理前，它们首先必须约定：处理前，它们首先必须约定：n它们将使用什么它们将使用什么SOP类（例如类（例如MR图像存储）图像存储）n哪个是哪个是 SCU，哪个是，哪个是 SCP n传输语法是什么（例如无损耗传输语法是什么（例如无损耗JPEG）n该过程叫作关联协商该过程叫作关联协商AE_标题1MR 图像存储AE_标题2关联协商2121P3.7 Figure 7-1.Associate Request 22222323DICOM应用实体应用实体n虚线框内为应用实体层研究范围，它包括联结协商、DICOM信息服务元操作与通告以及服务类、信息对象封装等内容。n它是介于网络通讯和面向用户之间的关键一层，信息的定义，编码构成，网络数据信息包的组成在该层中规范。n在此层中，通讯的协商范围首先包括对称实体之间请求和响应的通讯类型即服务类说明类型的协商。其次是传输的对象，之外还包括信息服务元的选择，与本地下层建立请求服务关系。2424nDIMSE服务用户与DICOM应用实体有关，而DIMSE服务提供者与通讯协议栈的应用实体的下层有关,即DICOM协议上层（Upper Layer）。两个服务用户A，B就组成了消息传输的对等实体,之间可以进行通告或者操作信息服务。2525网络环境下数据的传送规范网络环境下数据的传送规范n应用实体层通过DICOM上层（Upper Layer,UL）与本地TCP层打交道，向TCP层提出通讯服务请求。即DICOM上层协议起到连接的作用，利用TCP所提供的传输服务。n从通讯协议分层的体系结构上来看，上层与下层之间是相互透明的，通讯的信息交换是在对等层之间进行，所以完成DICOM的通讯，实体之间进行数据传输，必须依靠实体的下层即DICOM上层来为实体层建立连接和释放连接。2626nTCP传输连接具有端对端的特性，通常应用程序是位于TCP上层的，以IP地址，端口号为标识来进行应用程序的通讯，因此每一个上层连接（UpperLayer Association）只能以一个并且是唯一的TCP传输连接来提供支持。每一个TCP传输连接也只能支持一个上层连接。2727n利用TCP连接进行数据发送的具体步骤：n打开一个TCP传输连接，发送请求原语，打开TCP连接，写入A-ASSOCIATE-RQ PDU到传输连接，转入侦听状态，设置ARTIM(Association Request/Release Timer),建立DICOM连接服务。n用TCP连接传输数据。n关闭TCP传输连接。在整个过程中，网络事件和本地实体层的请求和其他变化使UL处于不停的状态转换之中。它的状态和事件的相互转变完整表示可以用状态机来进行描述。标准定义了13种状态机的状态（State）和28种事件动作（Action。）2828协议数据单元（协议数据单元（PDU）n协议数据单元协议数据单元PDU（Protocol Data Units）是对）是对等体之间处在同一层之间用来交换的信息格式，一等体之间处在同一层之间用来交换的信息格式，一个协议数据单元应该包括协议数据包包头和用户数个协议数据单元应该包括协议数据包包头和用户数据。据。n包头一共包头一共6个字节。第一个字节用来标识它是哪一种个字节。第一个字节用来标识它是哪一种数据包。第二个字节保留作为协议将来发展用，此数据包。第二个字节保留作为协议将来发展用，此字节可置为零。第三到第六个字节用来标数据包的字节可置为零。第三到第六个字节用来标数据包的长度，此四字节长度应是按网络字节序来排序。长度，此四字节长度应是按网络字节序来排序。DICOM数据包结构数据包结构2929n数据区的格式根据不同的包来定，DICOM UL由七种数据包组成：n1，A-ASSOCIATE-RQ PDUn2，A-ASSOCIATE-AC PDUn3，A-ASSOCIATE-RJ PDUn4，P-DATA-TF PDUn5，A-RELEASE-RQ DUn6，A-RELEASE-RP PDUn7，A-ABORT PDU3030nThe encoding of the DICOM UL PDUs is defined as follows(Big Endian byte ordering):nNote:The Big Endian byte ordering has been chosen for consistency with the OSI and TCP/IP environment.This pertains to the DICOM UL PDU headers only.The encoding of the PDV message fragments is defined by the Transfer Syntax negotiated at association establishment.3131a)A-ASSOCIATE-RQ(AC)PDU32323333n(1)Protocol Version(协议版本)，用来标识当前所使用的DICOM协议版本。n(2)Called Entity Title(被呼叫应用实体)，用来标识与本地应用程序相通讯的应用程序，它的主要作用是当与本地机相通讯的远端机有多个应用程序同时运行时，用它来区分有相同端口号的不同应用程序。n(3)Calling Entity Title(呼叫应用实体)，用来标识本地应用程序。n(4)App.Context Item(应用环境组)，用来标识DICOM协议特有的应用环境，它的值在DICOM 3.0中规定为：1.2.840.10008.3.1.1.13434n(5)Pres Context Item(表达环境组)，包括一个字节的Pres.Context ID（表达环境唯一性标识）参数，一个字节的Result/Reason（结果/原因）参数，一个Abstract Syntax Item（抽象语法组），一个或多个Transfer Syntax Item（传输语法组）。nPres.Context ID用来标识一个特定的表达环境，它的值为1到255之间的奇数，在同一个A-ASSOCIATE-RQ(AC)PDU中如果有多个Pres ContextItem，那么它们的Pres.Context ID应该不同，就是说在一个A-ASSOCIATE-RQ(AC)PDU中最多可有(255-1)/2+1=128个P res ContextItem。3535nResult/Reason参数只用在A-ASSCIATE-AC PDU中，通讯程序客户端可通过检验此参数的值来判断协商成功与否，在A-ASSOCIATE-RQ PDU中这个值设为0X00；nAbstract Syntax Item参数的值用来标识整个应用程序所的服务类要使用的服务对象对SOP，比如要完成基本灰度打印此ITEM的值就为：1.2.840.10008.5.1.1.9。在协议的第六章数据词典中用此标识符来标识基本灰度打印管理内含服务对象对类(Basic Grayscale Print Management Meta SOPClass)。3636nTransfer Syntax Item参数的值用来标识请求或响应的传输语法（TransferSyntax）。通讯程序双方协商好传输语法之后，也就规定了双方以后的PDU中DICOM消息信息服务元（DIMSE）的封装格式。最常用的传输语法有：Explicit Little Endian,Implicit Little Endian,Explicit Big Endian。Little Endian、Big Endian就是我们常说的两种字节排列顺序：本地字节序和网络自节序。Explicit与Implicit的区别在于有没有VR（Value Represent），Explicit表示在封装时必须有VR这一项，Implicit表示在封装是没有VR这一项。nMax Length Received Item用来协商的是在连接建立以后，客户端在P-DATA-TF PDU变量域中能封装的字节的最大长度。3737b)P-DATA-TF PDUnP-DATA-TF PDU主要用在封装图像数据以及与图像数据有关的参数。P-DATA-TF PDU结构结构3838n前图中变量域(Variable Field)包含一个和多个Presentation Data Value Item（表示数据值组，缩写为PDV）。一般一个PDV封装一个DICOM命令消息或一个DICOM数据集（注：有时一个PDV既封装了一个DICOM命令消息又封装了一个DICOM数据集）。PDV的编码格式如下图。3939PDV的编码格式的编码格式4040nPDV的第一个字节是消息控制头，通过对这一字节的前两位设置来判断消息的属性。如果将此字节的第一位设置成0，那么就表示消息控制头之后的段是消息数据段。反之，如果将此值设置成1，则表示消息控制头之后的段是消息命令段。如果将此字节的第二位设置成0，就表示消息控制头之后的段不是消息数据集或消息命令的最后一段；反之，如果此位设置成1，就表示消息控制头之后的段是消息数据集或消息命令的最后一段。4141A-RELEASE-RQ(AC)PDUn通讯双方的客户端发现所要传输的数据已经传送完之后，它就向服务端发送A-RELEASE-RQ PDU，通知服务端数据已经发送完成，可以断开连接了。服务端接收到此PDU之后，就知道客户端的数据已经完成，于是它就向客户端发送A-RELEASE-AC PDU，发送完之后就断开与客户端的连接。A-RELEASE-RQ(AC)PDU的结构如下图。A-RELEASE-RQ(AC)PDU的编码格式的编码格式4242DICOMDICOMDICOMDICOM技术概要及特点技术概要及特点技术概要及特点技术概要及特点 (小结小结小结小结)通过服务和信息对象主要完成五个方面的功能：通过服务和信息对象主要完成五个方面的功能：n传输和存储完整的对象（如图像、波形和文档）传输和存储完整的对象（如图像、波形和文档）n请求和返回所需对象。请求和返回所需对象。n完成特殊的工作（如在胶片上打印图像）。完成特殊的工作（如在胶片上打印图像）。n工作流的管理（支持工作流的管理（支持WORKLISTWORKLIST和状态信息）。和状态信息）。n保证可视图像（如显示和打印之间）的质量和一致性。保证可视图像（如显示和打印之间）的质量和一致性。特点：特点：定义在网络通信协议的最上层，通过消息、服务、信息对象及定义在网络通信协议的最上层，通过消息、服务、信息对象及一个良好的协商机制，独立于应用的网络技术，可以点对点、点对一个良好的协商机制，独立于应用的网络技术，可以点对点、点对多点、多点对点多种方式确保工作实体之间服务和信息对象能有效多点、多点对点多种方式确保工作实体之间服务和信息对象能有效地通信。地通信。DICOMDICOM不规范应用系统的结构，也不规范具体的功能需求。不规范应用系统的结构，也不规范具体的功能需求。是一个基于内容的医学图像通信标准。是一个基于内容的医学图像通信标准。4343DICOM与其他标准的联系与其他标准的联系nISOnDICOM 是一个是一个 ISO标准标准nHL7nDICOM与制订卫生保健标准的与制订卫生保健标准的HL7相符合相符合。nSNOMEDnDICOM使用使用SNOMED中的一些属性值术语中的一些属性值术语 nIHEnIHE概要描述如何将概要描述如何将DICOM 用于特定目的用于特定目的4444DICOMDICOM相关资料相关资料nhttp:/ 提供了丰富的提供了丰富的PACS和和DICOM3资源的源的链接接nhttp:/ 不可多得系列网址不可多得系列网址-DICOM篇篇nhttp:/ 不可多得系列网址不可多得系列网址-PACS篇篇ndicom.nema.orgn免费下载本标准的电子版4545思考题思考题nDICOM标准是指什么？标准是指什么？nDICOM标准的作用是什么？标准的作用是什么？nSOP是指什么？是指什么？nDICOM文件由什么格式组成？文件由什么格式组成？