医学数字影像传输系统间互联及互操作性的初步实践

DICOM（digitaimagingandcommunicationsinmedicine,医学数字影像传输）标准为在标准网络框架内不同来源的医学数字影像设备间互联、影像相互交流和操作提供了技术实现的可能性。由于该标准对具体的实现机制并未作强制性规定，允许各医学影像设备商灵活地采用相应亚标准完成对DICOM标准的支持，因此，对不同来源的DICOM影像设备间的互联（interconnectivity)和互操作性（interoperabiity)及其程度需通过测试才能确定其实际兼容状况。我院构建的DICOM标准PACS（picturearchivingandcommunicationsystems，影像存档及通讯系统）包括了GE公司和Siemens公司2个不同的PACS亚系统，我们对两者的互联及互操作性作了实测，现报告如下。

材料与方法

一、设备

1.Siemens亚系统包括螺旋CT、数字胃肠机、胶片数字化仪、照相服务器、2台影像显示工作站。MagicView1000（以下简称MV，为Siemens医学影像后处理软件平台）安装在2台显示工作站（DRC104和DVC01）内，采用Siemens内部网络协议PACSnet(支持ACR/NEMA2.0标准）实现网络功能，对DICOM3.0标准的支持则通过加装DICOM网关(DICOMgateway)软件MagicLink(版本VA10A）而实现。该版本的MagicLink支持DICOMstorageservicecass的SCU（servicecassuser）和SCP（servicecassproveder)，可接收（作为provider)和送出（作为user)供存储DICOM影像。

2.GE亚系统包括数字血管造影机、心脏血管造影机和1台影像显示工作站，该工作站内装有医学影像后处理软件系统AdvantageWindows2.0(以下简称AW），其内置有DICOM3.0接口系统（ID/NetV3.0），亦支持DICOMstorageservicecass（作为SCU和SCP），可直接接收和送出DICOM影像。

两个亚系统的DICOM影像通过兼作DICOM网关的MV和AW实现相互交流。

二、测试对象

测试的影像包括螺旋CT影像（SiemensSomatonPus4A），血管造影影像（GEDLX/LCA）以及AW工作站内预装的CT（GEHispeed）和MRI（GESigna.5T）范例影像。

三、研究方法

(1)比较分析DICOMconformancestatement(DICOM遵从性陈述）以评估互联和互操作性的可行性及程度；(2)通过系统的DICOM日志文件观察应用间网络连接、DICOM影像传送以及相关的系统消息以监测MV和AW间DICOM互联状态，并利用系统的“dump”功能，比较已传输的影像文件头（imagefieheader)包含的基本特征信息确定DICOM信息对象(DICOMinformationobject)传输的完整性；(3)DICOM影像互操作性研究，即以MV和AW的所有影像显示、测量和后处理功能对所接收到的DICOM影像进行操作和处理。

结果

一、DICOMconformancestatement比较

表1 conformancestatement相关参数比较DICOM参数MagicLinkID/NET3.0功能描述

storagecassCT,MR,CR,

SC,NM,US①CT,MR,XA,

RF,SC①作为SCU和SCP

conformanceeveeve2eve2充分支持

TCP/IPPort500824006DICOM影像I/O

①

DICOM对象类型(DICOMobjectcass):包括CT(computertomography)、MR(magenaticresonance)、CR(computerradiography)、XA(X-rayangiography)、SC(secondarycapture)、RF(radioogyfuorography)、NM(nucearmedicine)、US(utrasound)等。另外，表中其余外文及缩写均为医学数字影像传输（DICOM）标准中的专用术语和参数，用中文表示反而不易理解，特此说明

从表1可见，MagicLink和ID/NET3.0均支持CT、MR和SCstoragecass，但XAstoragecass不被MagicLink支持。

二、互联及传输过程观察

传送相互支持的影像对象类型（如CT、MR、SC），互联两端的系统日志示应用间的连接和协商过程均正常，并报告影像传输成功完成，被传输影像序列出现在接收方“WorkList”中。当试图从AW传送血管造影影像（对象类型XA）到MV，网络互联显示失败，AW的DICOM系统日志显示错误提示：“remotenodedidnotacceptanyusabeSOPcasses"，但将其转换为对象类型SC后重新传输则成功。

三、dump结果比较

在MV，选择“Image/NEMADump”选单可展示指定的DICOM影像文件头的相关信息于屏幕；在AW则可在UNIX指令模式，调用可执行程序dumpimagedata完成此项任务。我们对选定的DICOM影像在传输前后分别进行了dump操作并比较，结果表明所有类型的影像文件的DICOM影像相关信息的传输是完整的。

四、DICOM影像相互操作测试

在MV对来自AW的CT、MRI和血管造影（对象类型SC）的DICOM影像作后处理评价功能测试，AW亦相应地对来自MV的DICOMCT影像进行处理和评价（结果见表2）。除MV的三维影像处理外（AW无三维影像处理功能），所有评价和处理功能均顺利实现。三维影像处理初测操作失败，屏幕提示错误：“imputfodernotvaid”，在重新建立一新的AF（actuafoder）文件夹，将影像拷贝至该文件夹后，再重调用各三维处理功能，则最大信号强度投影MIP、多平面重建（MPR）和三维表面重建处理均顺利通过测试。

表2 DICOM影像在MV（MagicView1000）和AW

(AdvantageWindows2.0)上相互处理的结果

应用功能MVAW 应用功能MVAW

影像处理影像评价

加/减影处理+N 角度测量++

(add/sub)

边缘强化+N 影像注释(annotation)++

旋转和镜像++ 距离测量(distance)++

影像联接(ink)+N 剖面CT值分布(profie)+N

放大(zoomin/out)++ 兴趣区统计学分析++

放大镜(magnifygass)++ 像素透镜(pixeen)+N

卷动影像(scoroing)++三维(3D)影像处理

窗宽/窗位++ 最大信号强度投影(MIP)±N

多平面重建(MPR)±N

3D表面重建(SSD)±N

注：+测试成功；±经转换后测试成功；N无此功能

讨论

一、实现不同来源的医学成像设备的互联和影像的互操作性，是发展DICOM标准最根本的目的

影像设备的多源性是医学影像学科普遍具有的特点，是实现医学影像学环境网络化所面临的最大挑战，亦是长期制约PACS成为开放系统的关键因素。DICOM3.0标准的基本目标即实现不同医学影像学系统和设备间的完全互联和影像的互操作性，为医学影像网络化发展开拓了广阔的前景。所谓DICOM互联系指应用实体(appicationentity，如MV和AW)间建立联接，并以遵从DICOM协议的方式交换DICOM信息(DICOMmessag)。DICOM影像互操作性指应用实体间相互处理和操纵DICOM影像的能力(包括简单的窗宽/窗位调节到复杂的三维重建)，通常称为功能互操作性(functionainteroperabiity)。由于DICOM3.0标准并未明确规定DICOM信息模式(DICOMinformationmode)中的信息对象的调用方式，使不同的医学影像产品商提供的医学影像应用软件在实现对DICOM影像的处理和功能操作的方式上可能存在差异，因此，需进行实测研究才能确定不同来源的影像设备间DICOM影像互操作性及程度。

二、研究DICOMconformancestatement是确定互联性和互操作性的首要步骤

任何被声称支持DICOM标准的医学影像设备，必须提供其相应的DICOMconformancestatement文件，通过比较研究此文件，用户即可初步确定两个DICOM设备间的互联性和某些简单的应用功能的互操作性。研究的要点着重于两方面：(1)SOP(serviceobjectpair)cass支持范围。MV与AW之间能够直接实现互联和CT、MRDICOM影像的互传，皆因MagicLink和ID/NET3.0都支持CT、MRstoragecass的SOP；而对于血管造影影像，则因MagicLink不支持XAstoragecass，不能直接由AW传至MV，DICOM互联过程被中断，只有当转换为SCcass，满足了MagicLink所支持的SOPcass后才能被成功地传送。一个医学影像应用实体能提供至少一个SOP(譬如CTstoragecass)，即可声称为“fuDICOM”。由此可见，声称fuDICOM的影像设备间，并非一定能实现DICOM水平的互联。因此，SOPcass支持范围是决定互联性的关键。(2)确定遵从性水平(conformanceeve)。DICOM标准第3部分将遵从性规定为3个水平层次，即eve0、1、2：eve0仅支持部分用户定义的影像属性；eve1支持DICOMIOD（informationobjectdefinition）的Type1和Type2属性；eve2则充分支持所有IOD和Type1、Type2、Type3属性。MagicLinkVA10A和ID/Net3.0均提供了完全的eve2支持，这是两者间互操作性的理论保证，因此遵从性水平是确定DICOM影像互操作性的基础。

三、DICOM信息对象完整传送是实现互操作性的关键

在充分支conformanceeve2的两个应用实体间成功地完成DICOM信息对象的传送，应能满足实现常规的影像显示、测量和评价等功能互操作性要求。但是，对于复杂的功能操作，如三维重建，由于其可能要求某些影像采集设备特定的和比较精确的几何参数定义（如空间坐标系统和参照系统等），因此，其互操作性需测试后才能确定。在我们的测试中，在初始文件夹(foder)中调用三维处理功能失败，拷贝至应用软件环境中重建的文件夹后则处理成功，说明MV的三维影像处理功能所要求的相关属性和参数均已被完整地传输和转换，初次调用处理失败，可能是应用软件系统对影像文件管理方式实现的差异或不足所致。

我们对MagicView1000和AdvantageWindows2.0间DICOM互联和DICOM影像互操作性测试的实践表明，DICOM标准是完成不同来源的医学数字化影像系统间互联和影像互操作性最直接、最有效的手段。可实现很好的相互兼容性。

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5LouSL,HoogstrateDR,HuangHK.AnautomatedPACSimageacquisitionandrecoveryschemeforimageintegritybasedontheDICOMstandard.ComputMedImagingGraph,1997,21:209-218.