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DICOM & PACS

DICOM & PACS. Shuying Liang 27th Nov 2007. OutLine. DICOM Standard Introduction DICOM Projects Report Future work. DICOM. The standard for Digital Imaging and Communications in Medicine.( 数字影像传输标准协议 ) DICOM Overview 产生背景 发展历程 体系结构 涵盖内容 DICOM 标准－文档组成部分 DICOM 与 PACS 项目实践

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Presentation Transcript

  1. DICOM & PACS ShuyingLiang 27th Nov 2007

  2. OutLine • DICOM Standard Introduction • DICOM Projects Report • Future work

  3. DICOM • The standard for Digital Imaging and Communications in Medicine.(数字影像传输标准协议) • DICOM Overview • 产生背景 • 发展历程 • 体系结构 • 涵盖内容 • DICOM 标准－文档组成部分 • DICOM与PACS • 项目实践 • DICOM Viewer • DICOM Gateway

  4. DICOM Overview -1 • Why DICOM? • 在医学影像信息学的发展和PACS的研究过程中，由于医疗设备生产厂商的不同，造成与各种设备有关的医学图像存储格式、传输方式千差万别，使得医学影像及其相关信息在不同系统、不同应用之间的交换受到严重阻碍。 • Intitiated from ACR(美国放射学会)和NEMA(全美电子厂商联合会), developed under joint efforts of ESC, ACC, SFR, DRG, AAO, AAD, CAP,JIRACOCIR…. • DICOM标准的推出与实现，大大简化了医学影像信息交换的实现，推动了远程放射学系统、图像管理与通信系统（PACS）的研究与发展，并且由于DICOM的开放性与互联性，使得与其它医学应用系统（HIS、RIS等）的集成成为可能。

  5. DICOM Overview -2 • DICOM发展历程 • DICOM标准由一组文档定义 • 它从最初的1.0版本（ACR-NEMA Standards Publications No.300-1985） • 到1988年推出的2.0版本（ACR-NEMA Standards Publications NO.300-1988）， • 到1993年发布的DICOM标准3.0，已发展成为医学影像信息学领域的国际通用标准

  6. DICOM Overview -3 • DICOM 体系结构 • ACR和NEMA联合组成委员会，在参考了其他相关国际标准（CNET251、JIRA、IEEE、HL7、ANSI等）的基础上，联合推出了医学数字图像存储与通信标准，即DICOM标准 • DICOM 通讯模型

  7. DIOCM标准使用了层面通讯结构 • 电子通讯通常被划分为不同的层次，每一个层面上完成相应的功能。 • 这种将通讯标准划分成不同层面的模型实际上是一个国际通讯标准的一部分，此标准就是ISO-SOI（国际标准组织开发系统互联）参考模型 • 在这个模型的最高层面是用户应用程序的界面（比如在一个计算机终端上用户可以通过应用程序跨越网络访问数据）。 • 在模型的最低层面是物理层，这个层面为电子通讯提供物理介质( 比如：线缆)。 • 在最高层和最低层之间，还有其他层面负责解决类似下列问题：用什么样的字符集来显示信息；用什么样的规则在物理层上建立连接；如何处理通讯过程中出现的错误等等

  8. DICOMOverview - 4 • DICOM 涵盖内容: • 医学数字图像的采集、归档、通信、显示及查询等几乎所有信息交换的协议； • 以开放互联的架构和面向对象的方法定义了一套包含各种类型的医学诊断图像及其相关的分析、报告等信息的对象集； • 定义了用于信息传递、交换的服务类与命令集，以及消息的标准响应 • 详述了唯一标识各类信息对象的技术；提供了应用干网络环境（OSI或TCP/IP）的服务支持；结构化地定义了制造厂商的兼容性声明（Conformance Statement）。

  9. DICOM 文档组成部分 • 到 官方主页http://medical.nema.org可以下载到不同版本 的文档。 • 目前DICOM标准（指DICOM3.0）由九部分组成（其它部分为正在讨论中的DICOM扩展部分) • 其中第三部分的DICOM信息对象定义（IOD）和第四部分的服务类（Service Class）； • 第五、第六部分所定义的DICOM数据结构、编码方式和解释 • 第七、第八部分所讨论的DICOM通信规程，包括网络支持和网络消息交换 • 第九、十部分中的文件存储格式等。

  10. DICOM理解以及应用要点 -1 • 面向对象的描述 • IOD: 信息实体 • 规范化实体：eg 病人 • 复合实体 : eg CT图像 • Service(Service Class)：作用于信息实体的操作 如存储，查询，打印等 • 服务由很多动作组成－服务元素DIMSE • DIMSE-C：C-Store, C-Get, C-Find, C-move, C-Ehco • DIMSE-N : N-Get, N-Set, N-Action, N-Create, N-Delete, N-Report • SOP( classes) = IOD + Service

  11. Back

  12. Data Dictionary DIMSE Service Element Information Object SOP DICOM Service-Object Pair (SOP)

  13. DICOM理解以及应用要点-2 • DICOM通讯问题 • SOP是基本的功能单元和通讯单元 • 应用实体(AE),就是通讯模型中最上层，比如说， • 用角色来定义通讯中活动的AE： • SCPservice class Provider 提供服务 • SCU service class User 请求服务　 • DICOM通讯采用的是C/S结构 • 如何通讯？　 • 　建立连接，谈判，Association Negotiation • SCP/SCU + VR + Byte Order • SOP

  14. DICOM与PACS • PACS-Picture Archiving and Communication Systems (医学影像存档与通讯系统) • PACS 的主要作用有：三种类型的功能 • 联接不同的影像设备（CT、MR、XRAY、超声、核医学等）； • 存储与管理图像； • 图像的调用与后处理。 • 不管是大型、中型或小型PACS，其建立不外乎由医学图像获取、大容量数据存储及数据库管理、图像显示和处理以及用于传输影像的网络等多个部分组成 • 保证PACS成为全开放式系统的重要的网络标准和协议 DICOM3.0。

  15. DICOM Cluster or Mini-PACS

  16. DICOM and PACS

  17. DICOM Projects • DICOM Viewer • DICOM Gateway • 图示

  18. CT, MR, NM, US, Digitizer, CR, digital X-ray, PET CT, MR, NM, US, Digitizer, CR, digital X-ray, PET Imaging Equipment Imaging Equipment DICOM Gateway Injest Service(解析为MDT) PACS DB (Storage) DOP Center Remote(Viewer) Workstation Back

  19. DICOM Viewer Software Practice • 系统描述 • 架构设计 • 实现技术与问题解决 • Demo

  20. DICOM Viewer Design

  21. Performance Improvement • Techs used in stage 1,2,3:

  22. Performance Improvement-continued使用OpenGL– 问题及解决 • Opengl如何显示图像？ • we treat the images as texture and copy the pixel data info to the texture buffer array and finally display the image. • Principle：当前context =? CPU当前进程 : 在各种View之间的线程同步问题，多个GLContext不断刷新引起的系统资源耗费问题。 • Solution： 1. 专门的SWTGLGridImageScene．　　 2. 一个全局的ImageSceneRefresher, 避免了可能发生的不同线程的多个GLContext冲突。 : SWTGLCanvas+JOGL 得以结合，最终产生了我们自己写的所有ImageSecene.

  23. DICOMProjects–Image Viewer

  24. DICOM Projects - Gateway • DICOM Gateway: 中转站，代理， Agent • 完成的工作 • Verification • Storage • Storage Commitment • Injest Service

  25. DICOM Gateway Design

  26. Digital Modality Gateway /Shared Arc DICOM Projects – GatewayVerification • “Echo” to verify application level communication between two DICOM products • Often used for service diagnostics to determine if another product is on-line or off-line • Products who accept DICOM associations are required to support Verification as an SCP C-ECHO-RQ (no data set) C-ECHO-RSP (success status) Verification SCU Modified Slide fromDon Van Syckle Verification SCP

  27. Digital Modality C-STORE-RQ … - C-STORE-RQ Command - Image Header Data (i.e. Name, ID, Row, Col..) - Pixel Data C-STORE-RSP… • C-STORE-RSP Command (Status) Gateway /Shared Arc DICOM Projects – GatewayStorage Storage SCU Storage SCP Multiple transfers usually occur on the same association

  28. DICOM Projects – GatewayStorage Commitment • ---- an extension of the basic DICOM Storage Service

  29. Digital Modality Storage Commitment Request Messgage • requests the archive device to • verify that all of the intended • images have been received. • requests that the archive device • assume responsibility for the • safe-keeping of the images, S.C Response • If all is well, then the archive returns a • confirmation message • If problems with one or more images or • with the entire operation->error message Gateway /Shared Arc S.C 具体实现过程 Storage SCU Storage SCP

  30. References… • OpenSource: 整个项目给予的第三方包http://www.dcm4che.org/confluence/display/d2/dcm4che2+DICOM+Toolkit SourceForge上的对dcm4che的HELP Forum http://sourceforge.net/forum/forum.php?thread_id=1694167&forum_id=118012 PACS Mini 实现http://www.mii.ucla.edu/index.php/MainSite:OpenSourcePacsDocumentationOverview 很多关于DICOM 的软件，有开源的，也有非开源http://www.lansign.cn/BBS/lansignbbs/Print.asp?ThreadID=11 RSNA – A Nontechnical Introduction to DICOM http://www.rsna.org/Technology/DICOM/intro/services.cfm

  31. Future Work • DICOM /PACS • DRE ?

  32. Thank You 

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