医学信息学专题宣讲.pptx

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)医学信息学专题宣讲第1页2 2DICOMInformation 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)医学信息学专题宣讲第2页3 3SCPnPS3.4nDICOM PS3.4 b-Service Class Specifications医学信息学专题宣讲第3页4 4n n服服服服务务(Service):(Service):(Service):(Service):某某某某对对象象象象为为其它其它其它其它对对象或程序提供功效。当要求使象或程序提供功效。当要求使象或程序提供功效。当要求使象或程序提供功效。当要求使用此功效用此功效用此功效用此功效时时称申称申称申称申请请服服服服务务，申，申，申，申请请服服服服务对务对象称服象称服象称服象称服务务用用用用户户，而能完成，而能完成，而能完成，而能完成该该功效功效功效功效对对象是服象是服象是服象是服务务提供者。提供者。提供者。提供者。n打印打印DICOM打印机打印对象打印机打印对象n存放存放 比如将对象存放到比如将对象存放到 PACSn查询查询/比如获取来自比如获取来自PACS对象对象找回找回n.（见DICOM第4部分:服务类规范）DICOM数据结构数据结构-SCP医学信息学专题宣讲第4页5 5DICOM服务类服务类n证实（verification）服服务类 存放（存放（storage）服服务类 查询检索（索（query/retrieve）服服务类 检验内容通知（内容通知（study content notification）服服务类 患者管理（患者管理（patient management）服服务类 检验管理（管理（study management）服服务类 结果管理（果管理（results management）服服务类 打印管理（打印管理（print management）服服务类 媒媒质存放存放(media storage)服服务类 存放存放责权管理管理(storage commitment)服服务类 基本工作列表管理基本工作列表管理(basic worklist management)服服务类 队列管理列管理(queue management)服服务类 灰度灰度软拷拷贝表示状表示状态存放（存放（Grayscale Softcopy Presentation State Storage）服服务类 结构化构化汇报存放（存放（Structured Reporting Storage）服服务类医学信息学专题宣讲第5页6 6ServiceObjectsCommands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络起来联络起来服务医学信息学专题宣讲第6页7 7StorageServiceImagesStore对象对象命令比如：影像储存服务服务医学信息学专题宣讲第7页8 8ServiceObjectsCommands对象命令Service-Object Pair(SOP)Service-Object Pair(SOP)服务SOP医学信息学专题宣讲第8页9 9DICOM术语：术语：SOP类类n n服服服服务对务对象象象象对对(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传递基本功效基本功效基本功效基本功效单单位。包含一个信息位。包含一个信息位。包含一个信息位。包含一个信息对对象和一象和一象和一象和一组组DICOMDICOMDICOMDICOM消息服消息服消息服消息服务务元素元素元素元素n 服务服务+对象对象=服务对象对服务对象对（存放存放+MR图像图像=MR图像存放）图像存放）nSCP 服务类提供者服务类提供者n提供服务系统提供服务系统nSCU 服务类用户服务类用户n使用服务系统使用服务系统SCUSCPMR图像存放 SOP类医学信息学专题宣讲第9页1010MR存放存放SOP类类 存放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：共同话题逻辑属性组模块：共同话题逻辑属性组医学信息学专题宣讲第10页1111DICOM信息模型信息模型服务对象对服务对象对服务类服务类医学信息学专题宣讲第11页1212nHL7HL7采取消息传递方式实现子系统之间互连。采取消息传递方式实现子系统之间互连。n n消消消消息息息息 (Message):(Message):(Message):(Message):在在在在DICOMDICOMDICOMDICOM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经经经经过过过过DICOMDICOMDICOMDICOM消息通信。消息通信。消息通信。消息通信。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与后面有条件与后面有条件与后面有条件数据集数据集数据集数据集复合而成。复合而成。复合而成。复合而成。n n命令集命令集命令集命令集用来指明待完成在数据集上操作和通告。用来指明待完成在数据集上操作和通告。用来指明待完成在数据集上操作和通告。用来指明待完成在数据集上操作和通告。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识识识识中中中中组号以及组号以及组号以及组号以及元素数值元素数值元素数值元素数值增加方式进行排序，依次排列。增加方式进行排序，依次排列。增加方式进行排序，依次排列。增加方式进行排序，依次排列。DICOM术语：消息术语：消息消息消息=命令集命令集+数据集数据集医学信息学专题宣讲第12页1313消息消息=命令集命令集+数据集数据集6.3-1医学信息学专题宣讲第13页1414ServiceObjectsCommands对象命令Service-Object Pair(SOP)Service-Object Pair(SOP)服务SOP医学信息学专题宣讲第14页1515小结：小结：DICOM语法和通信语法和通信n语法：法：n n服服服服务对务对象象象象对对：DICOM DICOM DICOM DICOM信息信息信息信息传递传递基本功效基本功效基本功效基本功效单单位位位位n一一组服服务n信息信息对象象n通信：通信：消息消息消息消息n n消息消息消息消息=服服服服务对务对象象象象对对=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对象象象象 医学信息学专题宣讲第15页1616DICOM通讯规范通讯规范nPS3.7nDICOM PS3.7 b-Message ExchangenPS3.8nDICOM PS3.8 b-Network Communication Support for Message Exchange医学信息学专题宣讲第16页1717DICOM消息交换和网络通信消息交换和网络通信n在在DICOM标准制准制订中，主要采取了在中，主要采取了在实际中广泛使用中广泛使用TCP/IP协议和影响和影响较大大OSI网网络协议，作，作为对DICOM网网络支持基支持基础。n应用程序与用程序与DICOM应用用实体之体之间应用程序接口用程序接口(API)并不是并不是在在DICOM标准中准中说明，而决定于明，而决定于实现医学信息学专题宣讲第17页1818P3.6 DICOM and the OSI Basic Reference Model DICOM消息交换DICOM消息传输Session Presentation and Application Layer 医学信息学专题宣讲第18页1919P3.7 7-1医学信息学专题宣讲第19页2020对等实体之间消息过程原语表示对等实体之间消息过程原语表示request primitiveindication primitiveresponse primitiveconfirmation primitive医学信息学专题宣讲第20页2121DICOM 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（比如类（比如MR图像存放）图像存放）n哪个是哪个是 SCU，哪个是，哪个是 SCP n传输语法是什么（比如无损耗传输语法是什么（比如无损耗JPEG）n该过程叫作关联协商该过程叫作关联协商AE_标题1MR 图像存放AE_标题2关联协商医学信息学专题宣讲第21页2222P3.7 Figure 7-1.Associate Request 医学信息学专题宣讲第22页2323医学信息学专题宣讲第23页2424DICOM应用实体应用实体n虚线框内为应用实体层研究范围，它包含联结协商、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关键一层，信息定义，编码组成，网络数据信息包组成在该层中规范。n在此层中，通讯协商范围首先包含对称实体之间请求和响应通讯类型即服务类说明类型协商。其次是传输对象，之外还包含信息服务元选择，与当地下层建立请求服务关系。医学信息学专题宣讲第24页2525nDIMSE服务用户与DICOM应用实体相关，而DIMSE服务提供者与通讯协议栈应用实体下层相关,即DICOM协议上层（Upper Layer）。两个服务用户A，B就组成了消息传输对等实体,之间能够进行通告或者操作信息服务。医学信息学专题宣讲第25页2626网络环境下数据传送规范网络环境下数据传送规范n应用实体层经过DICOM上层（Upper Layer,UL）与当地TCP层打交道，向TCP层提出通讯服务请求。即DICOM上层协议起到连接作用，利用TCP所提供传输服务。n从通讯协议分层体系结构上来看，上层与下层之间是相互透明，通讯信息交换是在对等层之间进行，所以完成DICOM通讯，实体之间进行数据传输，必须依靠实体下层即DICOM上层来为实体层建立连接和释放连接。医学信息学专题宣讲第26页2727nTCP传输连接含有端对端特征，通常应用程序是位于TCP上层，以IP地址，端口号为标识来进行应用程序通讯，所以每一个上层连接（UpperLayer Association）只能以一个而且是唯一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。医学信息学专题宣讲第27页2828n利用TCP连接进行数据发送详细步骤：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，网络事件和当地实体层请求和其它改变使UL处于不停状态转换之中。它状态和事件相互转变完整表示能够用状态机来进行描述。标准定义了13种状态机状态（State）和28种事件动作（Action。）医学信息学专题宣讲第28页2929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）是对等体之间处于同一层之间用来交换信息格式，一个等体之间处于同一层之间用来交换信息格式，一个协议数据单元应该包含协议数据包包头和用户数据。协议数据单元应该包含协议数据包包头和用户数据。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个个字节。第一个字节用来标识它是哪一个数据包。第二个字节保留作为协议未来发展用，此数据包。第二个字节保留作为协议未来发展用，此字节可置为零。第三到第六个字节用来标数据包长字节可置为零。第三到第六个字节用来标数据包长度，此四字节长度应是按网络字节序来排序。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医学信息学专题宣讲第29页3030n数据区格式依据不一样包来定，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 PDU医学信息学专题宣讲第30页3131nThe 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.医学信息学专题宣讲第31页3232a)A-ASSOCIATE-RQ(AC)PDU医学信息学专题宣讲第32页3333医学信息学专题宣讲第33页3434n(1)Protocol Version(协议版本)，用来标识当前所使用DICOM协议版本。n(2)Called Entity Title(被呼叫应用实体)，用来标识与当地应用程序相通讯应用程序，它主要作用是当与当地机相通讯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不一样应用程序。n(3)Calling Entity Title(呼叫应用实体)，用来标识当地应用程序。n(4)App.Context Item(应用环境组)，用来标识DICOM协议特有应用环境，它值在DICOM 3.0中要求为：1.2.840.10008.3.1.1.1医学信息学专题宣讲第34页3535n(5)Pres Context Item(表示环境组)，包含一个字节Pres.Context ID（表示环境唯一性标识）参数，一个字节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用来标识一个特定表示环境，它值为1到255之间奇数，在同一个A-ASSOCIATE-RQ(AC)PDU中假如有多个Pres ContextItem，那么它们Pres.Context ID应该不一样，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。医学信息学专题宣讲第35页3636nResult/Reason参数只用在A-ASSCIATE-AC PDU中，通讯程序客户端可经过检验此参数值来判断协商成功是否，在A-ASSOCIATE-RQ PDU中这个值设为0X00；nAbstract Syntax Item参数值用来标识整个应用程序所服务类要使用服务对象对SOP，比如要完成基本灰度打印此ITEM值就为：1.2.840.10008.5.1.1.9。在协议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)。医学信息学专题宣讲第36页3737nTransfer Syntax Item参数值用来标识请求或响应传输语法（TransferSyntax）。通讯程序双方协商好传输语法之后，也就要求了双方以后PDU中DICOM消息信息服务元（DIMSE）封装格式。最惯用传输语法有：Explicit Little Endian,Implicit Little Endian,Explicit Big Endian。Little Endian、Big Endian就是我们常说两种字节排列次序：当地字节序和网络自节序。Explicit与Implicit区分在于有没有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用来协商是在连接建立以后，客户端在P-DATA-TF PDU变量域中能封装字节最大长度。医学信息学专题宣讲第37页3838b)P-DATA-TF PDUnP-DATA-TF PDU主要用在封装图像数据以及与图像数据相关参数。P-DATA-TF PDU结构结构医学信息学专题宣讲第38页3939n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）。普通一个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编码格式以下列图。医学信息学专题宣讲第39页4040PDV编码格式编码格式医学信息学专题宣讲第40页4141nPDV第一个字节是消息控制头，经过对这一字节前两位设置来判断消息属性。假如将此字节第一位设置成0，那么就表示消息控制头之后段是消息数据段。反之，假如将此值设置成1，则表示消息控制头之后段是消息命令段。假如将此字节第二位设置成0，就表示消息控制头之后段不是消息数据集或消息命令最终一段；反之，假如此位设置成1，就表示消息控制头之后段是消息数据集或消息命令最终一段。医学信息学专题宣讲第41页4242A-RELEASE-RQ(AC)PDUn通讯双方客户端发觉所要传输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，能够断开连接了。服务端接收到此PDU之后，就知道客户端数据已经完成，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连接。A-RELEASE-RQ(AC)PDU结构以下列图。A-RELEASE-RQ(AC)PDU编码格式编码格式医学信息学专题宣讲第42页4343DICOMDICOMDICOMDICOM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)经过服服务和信息和信息对象主要完成五个方面功效：象主要完成五个方面功效：n传输和存放完整和存放完整对象（如象（如图像、波形和文档）像、波形和文档）n请求和返回所需求和返回所需对象。象。n完成特殊工作（如在胶片上打印完成特殊工作（如在胶片上打印图像）。像）。n工作流管理（支持工作流管理（支持WORKLISTWORKLIST和状和状态信息）。信息）。n确保可确保可视图像（如像（如显示和打印之示和打印之间）质量和一致性。量和一致性。特点：特点：定定义在网在网络通信通信协议最上最上层，经过消息、服消息、服务、信息、信息对象及一象及一个良好个良好协商机制，独立于商机制，独立于应用网用网络技技术，能，能够点点对点、点点、点对多点、多点、多点多点对点各种方式确保工作点各种方式确保工作实体之体之间服服务和信息和信息对象能有效地通信。象能有效地通信。DICOMDICOM不不规范范应用系用系统结构，也不构，也不规范范详细功效需求。功效需求。是一个基于内容医学是一个基于内容医学图像通信像通信标准。准。医学信息学专题宣讲第43页4444DICOM与其它标准联络与其它标准联络nISOnDICOM 是一个是一个 ISO标准标准nHL7nDICOM与制订卫生保健标准与制订卫生保健标准HL7相符合相符合。nSNOMEDnDICOM使用使用SNOMED中一些属性值术语中一些属性值术语 nIHEnIHE概要描述怎样将概要描述怎样将DICOM 用于特定目标用于特定目标医学信息学专题宣讲第44页4545DICOMDICOM相关资料相关资料nhttp:/ 提供了丰富提供了丰富PACS和和DICOM3资源源链接接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无偿下载本标准电子版医学信息学专题宣讲第45页4646思索题思索题nDICOM标准是指什么？标准是指什么？nDICOM标准作用是什么？标准作用是什么？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？医学信息学专题宣讲第46页