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DICOM3.0标准 第七节 准 一、 准 前面讲述的 足之处是在于它们是面向点对点环境的，如要与网络相连必须加入一个网络接口器件（ 这十分不方便。许多用户希望在成像仪器和网络之间有一个标准接口。早在 布之后，出于实际需要，菲利普公司（ 西门子（ 司就联合发展了一个叫做标准产品互联（ 称 模型，它是 一个网络实现。几乎在同时， 据公司也成功地在 P 协议栈上实现了 然这些仅仅是在 基础上的修修补补，但正是这些实践为标准的第三版本 诞生奠定了基础。 的许多重要概念与思想都是来源于这些早期实践。经过第六工作组（ 三年时间的辛勤工作，吸取了工业界和学术界的许多有价值的建议，在 1992年的 会上， 第一部分和第八部分终于面世了。次年又颁布了第二至第七以及第九部分。 始至终都处于不断的发展和完善之中，截止到目前，官方（ 式发行的 最新版本为 1996 年版（ 本文参考的标准文件是 1993年的版本，虽与最新的 1996 年版本有所差别，但大致上还是一样的。 准的全称是“医学数字成像与通讯”（ in 准，是按照 程序制订和发展的。它实际上是 第三个版本。之所以不叫 改称 因为：①该标准并不单单是由联合委员会制订的，世界上其它一些标准化组织也共同参与了它的制订与发展。这些标准化组织包括欧洲标准化委员会 251 技术委员会（即 这个技术委员会是专门从事医学信息学（ 面的研究的。该委员会早已以 订出一项与 全兼容的标准 有日本的 医学信息系统发展中心（ 这两个组织对 主要贡献在于提出了利用可移动的媒质（光盘等）来存贮、交换医学图像的标准。在制订标准过程中，也参考了其它的一些组织，包括 有关标准。②标准不仅支持医疗放射图像，它是可扩展的，面向所有医学图像，只要简单地增加相应的服务对 象类（ 可。扩展到心电图（ 内窥镜（ 牙医（ 病理学（ 其它等类型图像的工作目前正在进行之中。 与其前面的 本一样， 制订工作一开始就考虑到一些相关标准化组织的研究成果，这不仅仅是为了避免重复性的工作，更重要的是为 供了重要的背景和技术。由于是面向网络环境的通讯标准，故对 响最大的是国际标准化组织的开放系统互联参考模型（ 从某种意义上说， 医学上的延续。 (一 )标准应用范围 准促进医疗成像装置之间的互操作性（ 不同的生产商生产的仪器之间可以相互通讯的能力）。它阐明了声称符合 准的装置所必须遵循的协议的集合；说明了能够利用上述协议在仪器设备间交换的命令和相关联信息的语法（ 语义（ 还规定了一个声称符合该标准的装置必须提供的信息（一致性说明的内容）。但它没有给出具体的实现细节和评价一台装置是否符合该标准的测试过程；也没有给出一个用一组均符合 准的装置集成起来的大系统所期望有的所有的特点和功能的总的集合。 准属于医学信息科学的范畴。在这个领域中，它主要阐明了医疗影像装置间的数字信息的交换。由于医疗成像装置有可能和其他医疗仪器进行互操作，故该标准的应用范围将与医学信息科学范围中的其它领域有一定的重合，例如 及实验室数据（ ，见图 6 图 6馆 准的应用范围 (二 )标准的目标 重要目标之一就是促进网络环境中的医疗成像装置的互操作性。值得强调的是：虽然 准有促进 案实现的潜力，但是仅仅使用该标准并不能保证 标准虽然促进了多制造商环境中系统的互操作性，但它本身并不能保证互操作性。 另外，该标准虽然重点针对放射科以及其它相关科室的医疗诊断图像，但由于标准本身具有良好的可扩展性，人们认为它必将逐渐扩展并覆盖到在整个医疗诊断环境中交换的大量信息。 (三 )标准的内容 迄今为止， 准文件共有以下十三个部分： (1)概况； (2)一致性（ (3)信息对象定义（ (4)服务类说明（ (5)数据结构和语义（ (6)数据字典（ (7)报文交换（ (8)支持报文交换的网络通讯； (9)支持报文交换的点对点通讯； (10)用于数据交换的媒质存贮和文件格式； (11)媒质存贮应用规范； (12)用于数据交换的媒质格式和物理介质； (13)打印管理的点对点通讯支持。 以上这些部分是既相关的但又是独立的文件，它们的发展水平和受认可的程度是不一样的。各部分的总的关系如图 6示。 图 6部分关系 图中虚线左半部分是与通讯（在线）包括网络通讯和点对点通讯相关的部分，而右半部分是与媒质存贮（离线）相关的部分。将 为一多部分标准文件出版的好处在于以后扩展标准时，不必重新出版整个的标准。不仅如此，在标准的每一部分中，那些有可能被添加或修改的部分都被安排在附录中，这样进一步减轻了更新标准时的编辑工作量。以后只要修改 出版相应的附录就可以了。 (四 )与 不同 与标准的前两个版本相比， 要在以下一些方面进行了改进： 已指出：以前的版本仅仅适用于点对点（ 环境，若要在网络环境中运行的话，必须增加一个网络接口器件（ 持在使用符合工业标准的网络协议（如 P）的网络环境下的操作，不需要 样，既方便又节约成本。 前的版本仅仅说明了在最低水平上的一致性，规定了硬件接口、必要的软件命令的最小的集合以及数据格式等。一台声称符合该标准的设备必须遵循所有这些规定，其实现的功能只可以比规定的多，不可以比规定的少。而 过程。有经验的工程师通过对比两台装置说明书的一致性说明部分就能大致地判断出这两台装置能否进行互操作。 身是一种多部分（ 件结构。这种结构使得标准的扩充非常方便。 了图像（ 图形（ 复合对象之外，还引入了“（分项）检查（ 、“报告（ 等规范信息对象。 明了一种能唯一标识任何信息对象的确定的技术方法：采用唯一标识符各信息对象在网络上互相作用时，使用该方法能无歧义地定义它们之间的关系。 准说明了：符合 装置如何对交换的命令和数据进行响应。标准以前的版本其目标仅仅是在不同生产商的 装置之间交换图像，即完成互连（ 能。例如要将一台成像装置发送的图像送至一归档系统（ 贮，成像装置只要将它所有的图像和相关的人口统计学数据等整齐地放到一个包（或称复合对像）里，“告诉”归档系统存贮该包即可。至于归档系统是如何完成这个存贮动作的，对成像装置无关紧要。成像装置只要求归档系统做它自己该做的工作。 目标是使互联设备能互操作（ 这比互连大大前进了一步。在 准中，通过一个服务类（ 概念，说明了命令和相关数据的语义。例如一台成像装置要打印图像，打印机处理信息的方式对于成像装置来说非常重要，因为它影响到图像的色调定标方法（ 多幅图像在胶片上的组合方式等。通过 像装置可以使用与图像打印管理相应的服务类来控制这些功能。 二、设计思想和模型 差异主要还是标准的设计思想不同。 据元素的分组是基于标准设计人员的经验。其规定的报文结构不能满 足必要的信息传递。相反， 建立在显式的、细节化的模型基础之上的。模型说明了放射科日常活动中所涉及的事物（患者、图像、报告等）是如何被描述的，它们之间的相互关系又如何。这些模型叫做实体 型，它们便于生产商和用户理解 所使用的数据结构。 在 型中，用方框来代表实体，表示现实世界中的对象或对象类；用一个菱形代表两者的关系； A 为正整数，说明源实体的个数； B 为非负整数，说明目标实体的个数；箭头代表关系的方向。如图 6示。 图 6体 设源实体名为猫，目标实体名为老鼠，关系为抓， A=1， B=0该模型的意思为一只猫抓 0 只或多只老鼠。 图 66别是 定义的应用模型（ 信息模型（ 应用模型表示 准适用范围之内的所有现实世界对象之间的关系；而信息模型是从应用模型抽象演化而来的，它表示 准中现实世界对象类的数据抽象 称 间的关系。 图 准的应用模型（ 注 *：分项检查（ 结果（ 系很复杂，包括医生等其他一些对象。标准没给它们建模。 图 信息模型 注 *：同前图 6考虑网络的通讯问题时，必须知道信息的上下文（ 在一个点对点的环境中，用户可确切地知道究竟联接了哪些装置，这些装置的能力又如何。然而在网络环境下，一个网络可能接上几十台装置，且有些装置为了处理不同的数据任务也可能动态地进行重新配置。这就意味着用户不可能总是知道正在通讯的装置到底能做什么。这样，这些装置之间就必须进行协商，以建立一个公共的基础。在这个基础上为实现用户提出的任务进行必要的通讯。这个基础包括物理、语法以及语义等基础。 假设一人正与另外一个陌生人通电话，询问有关修理汽车引擎的事宜。在最低层次上的通讯包括拨打正确的电话号码，这将在这两个人之间建 立起一个联系。但是如果两人不讲相同的语言（假设两人每人只会一种语言），他们之间也不能成功通讯。既使两人说相同的语言，但是他们对汽车引擎的理解完全不一样，则他们同样不能对手头上的任务（修理引擎）进行成功的通讯。成功的通讯不仅需要有正确的电话号码（网络地址）建立起一个正确的电话联接，而且需要通话双方说相同的语言（“传输句法” 还需要双方对所谈论的问题有着共同的正确理解（“表述”上下文 用这种基于模型的、并分析模型中实体的方法来开发数据结构，就是面向对象的设计，它是当今流行的软件设计方法，它完全不同于 那种凭经验分组的直观的过程化的设计方法。虽然理解稍微复杂一点，但其最大的好处在于用它写出来的程序比用其它的功能化或过程化方法所写出来的程序简单且易于修改。 的对象就是信息模型中的实体（ 称 实体的集合。 三、信息对象定义 简言之， 一个数字医学图像的网络通讯接口标准。基于此，将现实世界中的实体进行抽 象数据化是制订标准的一个重要步骤。标准的第三部分 述了这个问题。在这一部分中，标准说明了许多信息对象类（ 称 这些信息对象类为现实世界中能够以数字医疗图像这种方式通讯的实体提供了一个面向对象的抽象的定义，也叫信息对象定义（ 称 每个信息对象类的定义包括了两个部分，即为什么要定义这个类 及它所包含的属性（ 但由于它是类（ 定义，而非实例（ 定义，故属性具体值没有说明。 (一 )信息对象定义（ 结构 如图 6示，一个“信息对象定义”（ 由若干包含相关信息的“信息实体”（ 组成。每一个信息实体对应着 用模型中的现实世界实体（如患者 像 ）的一个数据抽象。每个信息实体是由若干属性（ 组成的，属性是现实世界实体性质（如病人的姓名、年龄，图像的成像日期、时间等）的抽象，在 本中的数据元素（ 标准还将一个信息实体中相关的属性组合在一起，形成一个可被多个信息对象定义重复使用的模块（ 称 这样就使得信息对象定义更为方便，而且相关属性的语义描述更加集中，更易于理解。 (二 )信息对象定义的分类 为了满足标准未来的发展需要和维持与以前版本的兼容，在 准中将信息对象定义分为两类：“规范信息对象定义”（ “复合信息对象定义”（ “规范信息对象定义”包含且只包含一个信息实 体（ 其中的属性均为现实世界实体所固有的属性（见图 6例如一个被定义为分项检查（ “规范信息对象定义”，包含了检查日期和时间两个属性，对于分项检查（ 说，这两个属性是其本身固有的。而患者姓名（ 个属性，由于它是接受检查的病人所固有的性质，而非检查本身所固有的性质，故不能包含在分项检查的属性中。规范 定义是严格符合面向对象设计的要求的。当一个规范 实例在通讯中被使用时，该实例的上下文并不真正交换，而是通过使用与规范 例相关的指针 来提供上下文。规范 般在与系统管理相关的服务类（ 使用。 图 6息对象定义（ 结构示意图 “复合信息对象定义”包含一个以上的相关信息实体（ 这就意味着该类 包含的属性有两类：①现实世界实体本身所固有的；②不是现实世界实体固有但是与之相关的属性。例如被定义为复合 像 中既包含了图像（ 身所固有的，如成像日期等属性，也包含了图像本身所没有，但与之相关的（如患者姓名等）属性。这些相关的现实世界对象为被交换的信息提供了一个完整的上下文（ 当一个复合 应用实体（ 交换的是整个的上下文。多个复合间的关系应当在这个上下文信息中传送。严格地来说，复合 定义并不完全符合面向对象设计的要求，它主要是为了使标准保持与以前的 本兼容而不得不采取的相应措施。但是随着近来计算机科学的发展，人们也已逐渐认识到了 复合对象的一些好处。最重要的一点在于通过使用复合对象，人们可以通过较少的读取查询次数来获得全部的（包括固有的和相关的）信息，而对内存的存取速度远比对磁盘的存取速度快，这就节约了时间。例如一幅 要读取一次并解码后即可获得病人姓名等人口统计学的、成像时间条件以及图像的像素等数据，而若不采用复合 至少要读取三次才行。 表 6出了 列出的所有复合 规范 表 6合 规范 览表 复合 范 三 )复合 上表可以看出，复合的 多为医疗图像，这些医疗图像复合对象包含一些与成像设备相关的属性，这些属性根据各自成像设备的不同而不同。除此之外，它们包含一些共同的属性，主要有： 使一图像区别于其余图像的标识。包括 一标识符）、 及 =； 是 或是 ； 括每像素的采样、阵列的行、列等数字、光度解释、分配的、存贮的比特数、高位比特、像素表示、平面配置等。 以上这些属性是系统显示图像数据所需要的最起码的信息，而且标识属性为系统区分不同的图像提供了标识。为了让用户更容易地区分图像，且为了使图像在正确的窗口中显示，还有另 外一些共同的属性，包括与病人有关的病人姓名、号码、生日、性别等；与分项检查有关的检查日期、时间、提出检查要求的医生姓名、检查号码等：与系列（ 关的系列号、生产商（ 科室名称等：与图像有关的图像号、图像类型等：以及与图像显示有关的窗宽、位等。 如此众多的图像类型，如何使它们在空间上统一起来，即选用什么坐标系，这是一个非常关键的问题。多种图像的结合，不仅有助于医生的正确诊断，而且在经过配准、重建等三维图像处理后，对于计算机辅助手术有重要的意义。 准规定：所有图像 一律使用基于患者的坐标系。患者的标准位置为直立、双手手掌向前” 由图可见共有六个方向图标：头（ H）、脚（ F）、前（ A）、后（ P）、左（ L）、右（ R）。其中病人面向前（ A），背对后（ P）；右手拇指指右（ R），左手拇指指左（ L）。在所有这些均确定后，无论病人的位置怎样变换，其方向图标仍然是不变的。即头部所指方向为（ H），脚部所指方 图 6像坐标系示意图 向为（ F），右手拇指指右（ R），左手拇指指左（ L），胸部法线方向为前（ A），背部法线方向为后（ P），而不管其实际方向如何。举一个例子，假设病人仰卧，则其方向图标所指的前（ A）实际上是向上的方向，方向图标所指的后（ P）实际上是向下的方向。 中 X 轴的正向是从右（ R）至左（ L）； A）到后（ P）； Z 轴的正向是从脚（ F）到头（ H）。基于病人的坐标系是一个右手系，即 X 正向与 Y 正向的叉乘为 Z 的正向。如果病人仰卧，脚／头的连线方向与仪器从前到后的方向一致，则基于病人的坐标系与 准以前版本中的基于设备系统的坐标系就统一了。见图 6 复合图像对象中有一类特殊的称之为二次获取（ 图像，这是用来说明那些在 境中，从非 式图像转化为 式的图像的。在医院的放射科中大量存在着非 准的成像装置，加上生产商们出于各自不同的目的又很少将其专用的图像格式公诸于众。甚至有的公司现在早以破产，有关图像的技术资料根本无法找到。为了在 境中，尽可能不失真地获取医疗图像，就定义了这种二次获取图像统一图像格式。在二次获取图像中，并不包含原始成像装置的细节，它只包含了该图像是 如何获取的细节。二次获取图像的设备例子有： （ 1）将模拟视频信号转化为数字图像的视频接口； （ 2）将模拟胶片转化为数字图像的胶片数字化仪或扫描仪； （ 3）将非 式图像从成像装置传送至激光打印机的数字接口等。 (四 )规范 范 部分是从 来的，用于 统管理的信息，如患者信息、分项检查信息等；另一部分，即从基本胶片组 下，均为控制打印机的信息对象。 四、服务类 面向对象的设计不仅描述了对象本身的属性，同时还说明了怎样处理这些对象的方法。准中就利用这个概念，定义了诸如存贮图像、获取病人信息之类的服务（ 由于是面向对象的设计，故服务又叫做服务类。一个服务类由若干个相关的“服务对象对”类（ 称 成。 是 准中定义的基本功能单位。对于一个特定的 来说，一台装置可能扮演以下两个角色之一：服务类提供者（ 称 扮演这个角色的机器提供 的 图 6务类结构说明 图 6句与构造 的类比示意 服务，它相当于客户 /服务器模型中的服务器（ 二：服务类使用者（ 称 扮演这个角色的装置使用 的服务，它相当于客户 /服务器模型中的客户。例如一台成像装置要打印一幅图像，在这种情况下，该成像装置为与打印相关的 的 印机为 个 的一次具体实现叫做服务对象对实例， 例进行的。一个 被定义为一组特定的服务与一个相关的信息 对象 结合，这组特定的服务在 准中叫做 文服务元素 称 而信息对象定义（ 前一节所述，是由若干属性构成的，见图 6 图 6一个造句的过程来类比 与实例的生成过程。 在 准中共定义了八种服务类，见表 6 表 6务类一览表 证实（ 务类 存贮（ 务类 查询／检索（ 务类 检查内容通知（ 务类 患者管理（ 务类 检查管理（ 务类结果管理（ 务类 打印管理（ 务类 (一 )证实（ 服务类是用来测试在两个实体间是否有一个联系（ 。它包含一个 ，即“证实 。该 是由一个叫做 务组成，后面没有相关的数据，只是一个单独的命令。 (二 )存贮（ 服务类说明了一类在功能上与 类似的方式传输图像数据的服务。基本过程为：服务类使用者（ 出存贮请求，服务类提供者（ 行相应的存贮操作，并返回操作成功与否的结果信息。该服务类中的每个 由一个叫做 务加上一个复合 成，根据后面所跟的 示的图像类型的不同，共有十一种 。该服务类仅仅用于传输图像，而不对 图像进行任何处理。 (三 )查询／检索（ 服务类说明了一类在功能上与 类似的方式管理图像数据的服务。该服务类主要是利用 实体的一部分关键属性，针对基本图像信息进行查询。该服务类还提供了一种检索／传送已查询到的图像集的能力，它允许一个 用实体从另一个远端 体检索图像或要求远端 体将图像传送至第三个 用实体。作为一个查询／检索（ 务类的 个 用实体存贮了大量的 图像 例的信息，这些信息被组织成一个查询／检索信息模型（ 所有的查询和检索都是在信息模型的基础上来实现的。该服务类中的一个特定的 是由一个信息模型定义和一个 务组所构成。在这里信息模型所起的作用与其余大部分 务类中 作用类似；而 务组包括 询）、 索）。 准共定义了三种标准的查询／检索信息模型，它们是：以患者为根（ 以检查为根（ 以及仅有患者／检查（ 的模型。所有三类模型均为分层模型。见图 6 以患者为根的模型共分四层，顶层为患者、底层为图像、中间是检查和系列等信息实体（ 以检查为根的模型分三层，除了顶层为检查信息实体外，其余与以患者为根的模型一样。在该模型中，患者实体的属性被认为是检查实体的属性，两者融合了。 仅有患者和检查的模型除了没有系列图像与图像层外，其余与以患者为根的模型一样。 图 6准的三种查询／检索信息模型 既是分层模型则其缺省的查询搜索方法也是分层查询搜索，从顶层逐层向下搜索。 返回一个响应。该响应中包括了匹配本身和状态信息，如果该匹配是最后一个匹配，则状态为成功或失败；如果该匹配不是最后一个匹配，则状态为未定（ 另外，如果 方都支持关系查询，则也可以用关系查询搜索方法。 务均用来做检索（ 该服务的 先发出 求（ 到请求后进行 操作（ 发出求，此时检索服务的 成了存贮服务的 存贮服务完成后， 返回对 求的响应（ 不同之处在于发的 操作只能与 作在同一联系（ 进行，即只能在两个 用实体间检索；而 发的 操作与 作不在同一联系上，这样就可以由第一台 用实体控制第二台 体向第三台体发送图像。 当 出 的任何一种请求，但没有接收到成功或失败的响应之前， 以发删除（ 令中断该服务，此时返回的响应中的状态是删除（ 按照查询／检索信息模型的不同及命令的不同，该服务类共有九种 ，见表 6 表 6／检索服务类 一览表 以患者为根查询／检索信息 模型 检查为根的信息 模型 者／检查，查询／检索信息 模型 患者为根查询／检索信息 模型 检查为根的信息 模型 者／检查，查询 /检索信息 模型 患者为根查询／检索信息 模型 检查为根的信息 模型 者／检查，查询／检索信息 模型 四 )“检查内容通知（ 务类” 允许一个 用实体通知另一个应用实体关于一次检查的所有图像存在与否，以及图像内容、位置有关的信息。使用该服务类的一个典型的例子是：它可以为一次检查的图像的发送方提供一种高效的标准方式通知接收方该次检查的所有图像都已经存贮好了。它实际上是作为存贮服务类的一种辅助。检查内容通知服务类只包括一个 ，即基本检查内容通知（ 。该 包含基本检查描述符（ 及 务。 以上几类服 务均是面向图像的。 (五 )“管理服务类（ 几乎所有的实践都表明，单独的一个 统对于医院放射科的提高效率是帮助不大的，只有将 医院中的其它信息系统如 联接起来，才能大幅度地提高医疗效率。有鉴于此，标准中定义了几个管理服务类来支持遵循 准的 间的通讯。这些管理服务类包括： 务类：该服务类定义了一类能方便地创建和跟踪病人及病人就医信息的服务。它主 要处理有关患者入院、出院、转院以及患者的人口统计学和就医信息。 务类：该服务类定义了一类能方便地创建（ 预约（ 实施（ 跟踪（ 查的服务。 务类：该服务类定义了一类能方便地创建（ 跟踪（ 断结果及其它相关的诊断解释信息的服务。 虽然在其它服务类（如存贮、检索服务类等）中，由于其使用的是复合的 部分说明了一些与患者、检查及结果相关的信息，但是这类服务的重点是针对图像，而不是针对患者、检查或结果的。与此相反，上述三类管理服务主要是分别针对患者、检查及结果的，故它们在功能上很少与前面面向对象的服务类重合。许多实现为了功能的完整性，既支持一个或多个管理服务类，也支持一个或多个面向图像的服务类。 与面向图像的服务类不同，除了信息模型外，管理服务类还各有一个相应的功能模型（ 该模型从功能的角度描述了这些管理服务类。功能模型的好处在于有了该模型后，与其它信息系统功能相关的 特定的 理服务类的角色能很好地定义。 最后一类服务类是打印管理（ 务类，它支持 备与网络上的图像硬拷贝设备，如激光打印机等进行通讯。 (六 )务（ 世界上任何复杂的动作均可分解为若干基本动作的组合，在 准中，服务类的基本动作叫做 文服务元素（ 称 务。按照服务元素作用的对象是复合还是规范 务分为复合 务（ 规范 务（ 复合 务用于面向图像的服务类中，而规范 务一般用于管理服务类中。按照 供的信息传输服务的类型来看， 务分为通知（ 务和操作（ 务。所有的 提供操作服务，而 种服务均提供。见表 6 表 6务 名称 组 类型 功能 作 传送一个信息对象 例 作 通过第三方应用过程传送信息对象 作 与 近，但接收者通常不是命令发起者 作 询问信息对象实例 作 证实联系的建立 知 通知与信息对象有关的事件 作 检索信息对象属性值 作 说明信息对象属性值 作 说明与信息对象相关的动作
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第七节 准 一、 准 前面讲述的 足之处是在于它们是面向点对点环境的，如要与网络相连必须加入一个网络接口器件（ 这十分不方便。许多用户希望在成像仪器和网络之间有一个标准接口。早在 布之后，出于实际需要，菲利普公司（ 西门子（ 司就联合发展了一个叫做标准产品互联（ 称 模型，它是 一个网络实现。几乎在同时， 据公司也成功地在 P 协议栈上实现了 然这些仅仅是在 基础上的修修补补，但正是这些实践为标准的第三版本 诞生奠定了基础。 的许多重要概念与思想都是来源于这些早期实践。经过第六工作组（ 三年时间的辛勤工作，吸取了工业界和学术界的许多有价值的建议，在 1992年的 会上， 第一部分和第八部分终于面世了。次年又颁布了第二至第七以及第九部分。 始至终都处于不断的发展和完善之中，截止到目前，官方（ 式发行的 最新版本为 1996 年版（ 本文参考的标准文件是 1993年的版本，虽与最新的 1996 年版本有所差别，但大致上还是一样的。 准的全称是“医学数字成像与通讯”（ in 准，是按照 程序制订和发展的。它实际上是 第三个版本。之所以不叫 改称 因为：①该标准并不单单是由联合委员会制订的，世界上其它一些标准化组织也共同参与了它的制订与发展。这些标准化组织包括欧洲标准化委员会 251 技术委员会（即 这个技术委员会是专门从事医学信息学（ 面的研究的。该委员会早已以 订出一项与 全兼容的标准 有日本的 医学信息系统发展中心（ 这两个组织对 主要贡献在于提出了利用可移动的媒质（光盘等）来存贮、交换医学图像的标准。在制订标准过程中，也参考了其它的一些组织，包括 有关标准。②标准不仅支持医疗放射图像，它是可扩展的，面向所有医学图像，只要简单地增加相应的服务对 象类（ 可。扩展到心电图（ 内窥镜（ 牙医（ 病理学（ 其它等类型图像的工作目前正在进行之中。 与其前面的 本一样， 制订工作一开始就考虑到一些相关标准化组织的研究成果，这不仅仅是为了避免重复性的工作，更重要的是为 供了重要的背景和技术。由于是面向网络环境的通讯标准，故对 响最大的是国际标准化组织的开放系统互联参考模型（ 从某种意义上说， 医学上的延续。 (一 )标准应用范围 准促进医疗成像装置之间的互操作性（ 不同的生产商生产的仪器之间可以相互通讯的能力）。它阐明了声称符合 准的装置所必须遵循的协议的集合；说明了能够利用上述协议在仪器设备间交换的命令和相关联信息的语法（ 语义（ 还规定了一个声称符合该标准的装置必须提供的信息（一致性说明的内容）。但它没有给出具体的实现细节和评价一台装置是否符合该标准的测试过程；也没有给出一个用一组均符合 准的装置集成起来的大系统所期望有的所有的特点和功能的总的集合。 准属于医学信息科学的范畴。在这个领域中，它主要阐明了医疗影像装置间的数字信息的交换。由于医疗成像装置有可能和其他医疗仪器进行互操作，故该标准的应用范围将与医学信息科学范围中的其它领域有一定的重合，例如 及实验室数据（ ，见图 6 图 6馆 准的应用范围 (二 )标准的目标 重要目标之一就是促进网络环境中的医疗成像装置的互操作性。值得强调的是：虽然 准有促进 案实现的潜力，但是仅仅使用该标准并不能保证 标准虽然促进了多制造商环境中系统的互操作性，但它本身并不能保证互操作性。 另外，该标准虽然重点针对放射科以及其它相关科室的医疗诊断图像，但由于标准本身具有良好的可扩展性，人们认为它必将逐渐扩展并覆盖到在整个医疗诊断环境中交换的大量信息。 (三 )标准的内容 迄今为止， 准文件共有以下十三个部分： (1)概况； (2)一致性（ (3)信息对象定义（ (4)服务类说明（ (5)数据结构和语义（ (6)数据字典（ (7)报文交换（ (8)支持报文交换的网络通讯； (9)支持报文交换的点对点通讯； (10)用于数据交换的媒质存贮和文件格式； (11)媒质存贮应用规范； (12)用于数据交换的媒质格式和物理介质； (13)打印管理的点对点通讯支持。 以上这些部分是既相关的但又是独立的文件，它们的发展水平和受认可的程度是不一样的。各部分的总的关系如图 6示。 图 6部分关系 图中虚线左半部分是与通讯（在线）包括网络通讯和点对点通讯相关的部分，而右半部分是与媒质存贮（离线）相关的部分。将 为一多部分标准文件出版的好处在于以后扩展标准时，不必重新出版整个的标准。不仅如此，在标准的每一部分中，那些有可能被添加或修改的部分都被安排在附录中，这样进一步减轻了更新标准时的编辑工作量。以后只要修改 出版相应的附录就可以了。 (四 )与 不同 与标准的前两个版本相比， 要在以下一些方面进行了改进： 已指出：以前的版本仅仅适用于点对点（ 环境，若要在网络环境中运行的话，必须增加一个网络接口器件（ 持在使用符合工业标准的网络协议（如 P）的网络环境下的操作，不需要 样，既方便又节约成本。 前的版本仅仅说明了在最低水平上的一致性，规定了硬件接口、必要的软件命令的最小的集合以及数据格式等。一台声称符合该标准的设备必须遵循所有这些规定，其实现的功能只可以比规定的多，不可以比规定的少。而 过程。有经验的工程师通过对比两台装置说明书的一致性说明部分就能大致地判断出这两台装置能否进行互操作。 身是一种多部分（ 件结构。这种结构使得标准的扩充非常方便。 了图像（ 图形（ 复合对象之外，还引入了“（分项）检查（ 、“报告（ 等规范信息对象。 明了一种能唯一标识任何信息对象的确定的技术方法：采用唯一标识符各信息对象在网络上互相作用时，使用该方法能无歧义地定义它们之间的关系。 准说明了：符合 装置如何对交换的命令和数据进行响应。标准以前的版本其目标仅仅是在不同生产商的 装置之间交换图像，即完成互连（ 能。例如要将一台成像装置发送的图像送至一归档系统（ 贮，成像装置只要将它所有的图像和相关的人口统计学数据等整齐地放到一个包（或称复合对像）里，“告诉”归档系统存贮该包即可。至于归档系统是如何完成这个存贮动作的，对成像装置无关紧要。成像装置只要求归档系统做它自己该做的工作。 目标是使互联设备能互操作（ 这比互连大大前进了一步。在 准中，通过一个服务类（ 概念，说明了命令和相关数据的语义。例如一台成像装置要打印图像，打印机处理信息的方式对于成像装置来说非常重要，因为它影响到图像的色调定标方法（ 多幅图像在胶片上的组合方式等。通过 像装置可以使用与图像打印管理相应的服务类来控制这些功能。 二、设计思想和模型 差异主要还是标准的设计思想不同。 据元素的分组是基于标准设计人员的经验。其规定的报文结构不能满 足必要的信息传递。相反， 建立在显式的、细节化的模型基础之上的。模型说明了放射科日常活动中所涉及的事物（患者、图像、报告等）是如何被描述的，它们之间的相互关系又如何。这些模型叫做实体 型，它们便于生产商和用户理解 所使用的数据结构。 在 型中，用方框来代表实体，表示现实世界中的对象或对象类；用一个菱形代表两者的关系； A 为正整数，说明源实体的个数； B 为非负整数，说明目标实体的个数；箭头代表关系的方向。如图 6示。 图 6体 设源实体名为猫，目标实体名为老鼠，关系为抓， A=1， B=0该模型的意思为一只猫抓 0 只或多只老鼠。 图 66别是 定义的应用模型（ 信息模型（ 应用模型表示 准适用范围之内的所有现实世界对象之间的关系；而信息模型是从应用模型抽象演化而来的，它表示 准中现实世界对象类的数据抽象 称 间的关系。 图 准的应用模型（ 注 *：分项检查（ 结果（ 系很复杂，包括医生等其他一些对象。标准没给它们建模。 图 信息模型 注 *：同前图 6考虑网络的通讯问题时，必须知道信息的上下文（ 在一个点对点的环境中，用户可确切地知道究竟联接了哪些装置，这些装置的能力又如何。然而在网络环境下，一个网络可能接上几十台装置，且有些装置为了处理不同的数据任务也可能动态地进行重新配置。这就意味着用户不可能总是知道正在通讯的装置到底能做什么。这样，这些装置之间就必须进行协商，以建立一个公共的基础。在这个基础上为实现用户提出的任务进行必要的通讯。这个基础包括物理、语法以及语义等基础。 假设一人正与另外一个陌生人通电话，询问有关修理汽车引擎的事宜。在最低层次上的通讯包括拨打正确的电话号码，这将在这两个人之间建 立起一个联系。但是如果两人不讲相同的语言（假设两人每人只会一种语言），他们之间也不能成功通讯。既使两人说相同的语言，但是他们对汽车引擎的理解完全不一样，则他们同样不能对手头上的任务（修理引擎）进行成功的通讯。成功的通讯不仅需要有正确的电话号码（网络地址）建立起一个正确的电话联接，而且需要通话双方说相同的语言（“传输句法” 还需要双方对所谈论的问题有着共同的正确理解（“表述”上下文 用这种基于模型的、并分析模型中实体的方法来开发数据结构，就是面向对象的设计，它是当今流行的软件设计方法，它完全不同于 那种凭经验分组的直观的过程化的设计方法。虽然理解稍微复杂一点，但其最大的好处在于用它写出来的程序比用其它的功能化或过程化方法所写出来的程序简单且易于修改。 的对象就是信息模型中的实体（ 称 实体的集合。 三、信息对象定义 简言之， 一个数字医学图像的网络通讯接口标准。基于此，将现实世界中的实体进行抽 象数据化是制订标准的一个重要步骤。标准的第三部分 述了这个问题。在这一部分中，标准说明了许多信息对象类（ 称 这些信息对象类为现实世界中能够以数字医疗图像这种方式通讯的实体提供了一个面向对象的抽象的定义，也叫信息对象定义（ 称 每个信息对象类的定义包括了两个部分，即为什么要定义这个类 及它所包含的属性（ 但由于它是类（ 定义，而非实例（ 定义，故属性具体值没有说明。 (一 )信息对象定义（ 结构 如图 6示，一个“信息对象定义”（ 由若干包含相关信息的“信息实体”（ 组成。每一个信息实体对应着 用模型中的现实世界实体（如患者 像 ）的一个数据抽象。每个信息实体是由若干属性（ 组成的，属性是现实世界实体性质（如病人的姓名、年龄，图像的成像日期、时间等）的抽象，在 本中的数据元素（ 标准还将一个信息实体中相关的属性组合在一起，形成一个可被多个信息对象定义重复使用的模块（ 称 这样就使得信息对象定义更为方便，而且相关属性的语义描述更加集中，更易于理解。 (二 )信息对象定义的分类 为了满足标准未来的发展需要和维持与以前版本的兼容，在 准中将信息对象定义分为两类：“规范信息对象定义”（ “复合信息对象定义”（ “规范信息对象定义”包含且只包含一个信息实 体（ 其中的属性均为现实世界实体所固有的属性（见图 6例如一个被定义为分项检查（ “规范信息对象定义”，包含了检查日期和时间两个属性，对于分项检查（ 说，这两个属性是其本身固有的。而患者姓名（ 个属性，由于它是接受检查的病人所固有的性质，而非检查本身所固有的性质，故不能包含在分项检查的属性中。规范 定义是严格符合面向对象设计的要求的。当一个规范 实例在通讯中被使用时，该实例的上下文并不真正交换，而是通过使用与规范 例相关的指针 来提供上下文。规范 般在与系统管理相关的服务类（ 使用。 图 6息对象定义（ 结构示意图 “复合信息对象定义”包含一个以上的相关信息实体（ 这就意味着该类 包含的属性有两类：①现实世界实体本身所固有的；②不是现实世界实体固有但是与之相关的属性。例如被定义为复合 像 中既包含了图像（ 身所固有的，如成像日期等属性，也包含了图像本身所没有，但与之相关的（如患者姓名等）属性。这些相关的现实世界对象为被交换的信息提供了一个完整的上下文（ 当一个复合 应用实体（ 交换的是整个的上下文。多个复合间的关系应当在这个上下文信息中传送。严格地来说，复合 定义并不完全符合面向对象设计的要求，它主要是为了使标准保持与以前的 本兼容而不得不采取的相应措施。但是随着近来计算机科学的发展，人们也已逐渐认识到了 复合对象的一些好处。最重要的一点在于通过使用复合对象，人们可以通过较少的读取查询次数来获得全部的（包括固有的和相关的）信息，而对内存的存取速度远比对磁盘的存取速度快，这就节约了时间。例如一幅 要读取一次并解码后即可获得病人姓名等人口统计学的、成像时间条件以及图像的像素等数据，而若不采用复合 至少要读取三次才行。 表 6出了 列出的所有复合 规范 表 6合 规范 览表 复合 范 三 )复合 上表可以看出，复合的 多为医疗图像，这些医疗图像复合对象包含一些与成像设备相关的属性，这些属性根据各自成像设备的不同而不同。除此之外，它们包含一些共同的属性，主要有： 使一图像区别于其余图像的标识。包括 一标识符）、 及 =； 是 或是 ； 括每像素的采样、阵列的行、列等数字、光度解释、分配的、存贮的比特数、高位比特、像素表示、平面配置等。 以上这些属性是系统显示图像数据所需要的最起码的信息，而且标识属性为系统区分不同的图像提供了标识。为了让用户更容易地区分图像，且为了使图像在正确的窗口中显示，还有另 外一些共同的属性，包括与病人有关的病人姓名、号码、生日、性别等；与分项检查有关的检查日期、时间、提出检查要求的医生姓名、检查号码等：与系列（ 关的系列号、生产商（ 科室名称等：与图像有关的图像号、图像类型等：以及与图像显示有关的窗宽、位等。 如此众多的图像类型，如何使它们在空间上统一起来，即选用什么坐标系，这是一个非常关键的问题。多种图像的结合，不仅有助于医生的正确诊断，而且在经过配准、重建等三维图像处理后，对于计算机辅助手术有重要的意义。 准规定：所有图像 一律使用基于患者的坐标系。患者的标准位置为直立、双手手掌向前” 由图可见共有六个方向图标：头（ H）、脚（ F）、前（ A）、后（ P）、左（ L）、右（ R）。其中病人面向前（ A），背对后（ P）；右手拇指指右（ R），左手拇指指左（ L）。在所有这些均确定后，无论病人的位置怎样变换，其方向图标仍然是不变的。即头部所指方向为（ H），脚部所指方 图 6像坐标系示意图 向为（ F），右手拇指指右（ R），左手拇指指左（ L），胸部法线方向为前（ A），背部法线方向为后（ P），而不管其实际方向如何。举一个例子，假设病人仰卧，则其方向图标所指的前（ A）实际上是向上的方向，方向图标所指的后（ P）实际上是向下的方向。 中 X 轴的正向是从右（ R）至左（ L）； A）到后（ P）； Z 轴的正向是从脚（ F）到头（ H）。基于病人的坐标系是一个右手系，即 X 正向与 Y 正向的叉乘为 Z 的正向。如果病人仰卧，脚／头的连线方向与仪器从前到后的方向一致，则基于病人的坐标系与 准以前版本中的基于设备系统的坐标系就统一了。见图 6 复合图像对象中有一类特殊的称之为二次获取（ 图像，这是用来说明那些在 境中，从非 式图像转化为 式的图像的。在医院的放射科中大量存在着非 准的成像装置，加上生产商们出于各自不同的目的又很少将其专用的图像格式公诸于众。甚至有的公司现在早以破产，有关图像的技术资料根本无法找到。为了在 境中，尽可能不失真地获取医疗图像，就定义了这种二次获取图像统一图像格式。在二次获取图像中，并不包含原始成像装置的细节，它只包含了该图像是 如何获取的细节。二次获取图像的设备例子有： （ 1）将模拟视频信号转化为数字图像的视频接口； （ 2）将模拟胶片转化为数字图像的胶片数字化仪或扫描仪； （ 3）将非 式图像从成像装置传送至激光打印机的数字接口等。 (四 )规范 范 部分是从 来的，用于 统管理的信息，如患者信息、分项检查信息等；另一部分，即从基本胶片组 下，均为控制打印机的信息对象。 四、服务类 面向对象的设计不仅描述了对象本身的属性，同时还说明了怎样处理这些对象的方法。准中就利用这个概念，定义了诸如存贮图像、获取病人信息之类的服务（ 由于是面向对象的设计，故服务又叫做服务类。一个服务类由若干个相关的“服务对象对”类（ 称 成。 是 准中定义的基本功能单位。对于一个特定的 来说，一台装置可能扮演以下两个角色之一：服务类提供者（ 称 扮演这个角色的机器提供 的 图 6务类结构说明 图 6句与构造 的类比示意 服务，它相当于客户 /服务器模型中的服务器（ 二：服务类使用者（ 称 扮演这个角色的装置使用 的服务，它相当于客户 /服务器模型中的客户。例如一台成像装置要打印一幅图像，在这种情况下，该成像装置为与打印相关的 的 印机为 个 的一次具体实现叫做服务对象对实例， 例进行的。一个 被定义为一组特定的服务与一个相关的信息 对象 结合，这组特定的服务在 准中叫做 文服务元素 称 而信息对象定义（ 前一节所述，是由若干属性构成的，见图 6 图 6一个造句的过程来类比 与实例的生成过程。 在 准中共定义了八种服务类，见表 6 表 6务类一览表 证实（ 务类 存贮（ 务类 查询／检索（ 务类 检查内容通知（ 务类 患者管理（ 务类 检查管理（ 务类结果管理（ 务类 打印管理（ 务类 (一 )证实（ 服务类是用来测试在两个实体间是否有一个联系（ 。它包含一个 ，即“证实 。该 是由一个叫做 务组成，后面没有相关的数据，只是一个单独的命令。 (二 )存贮（ 服务类说明了一类在功能上与 类似的方式传输图像数据的服务。基本过程为：服务类使用者（ 出存贮请求，服务类提供者（ 行相应的存贮操作，并返回操作成功与否的结果信息。该服务类中的每个 由一个叫做 务加上一个复合 成，根据后面所跟的 示的图像类型的不同，共有十一种 。该服务类仅仅用于传输图像，而不对 图像进行任何处理。 (三 )查询／检索（ 服务类说明了一类在功能上与 类似的方式管理图像数据的服务。该服务类主要是利用 实体的一部分关键属性，针对基本图像信息进行查询。该服务类还提供了一种检索／传送已查询到的图像集的能力，它允许一个 用实体从另一个远端 体检索图像或要求远端 体将图像传送至第三个 用实体。作为一个查询／检索（ 务类的 个 用实体存贮了大量的 图像 例的信息，这些信息被组织成一个查询／检索信息模型（ 所有的查询和检索都是在信息模型的基础上来实现的。该服务类中的一个特定的 是由一个信息模型定义和一个 务组所构成。在这里信息模型所起的作用与其余大部分 务类中 作用类似；而 务组包括 询）、 索）。 准共定义了三种标准的查询／检索信息模型，它们是：以患者为根（ 以检查为根（ 以及仅有患者／检查（ 的模型。所有三类模型均为分层模型。见图 6 以患者为根的模型共分四层，顶层为患者、底层为图像、中间是检查和系列等信息实体（ 以检查为根的模型分三层，除了顶层为检查信息实体外，其余与以患者为根的模型一样。在该模型中，患者实体的属性被认为是检查实体的属性，两者融合了。 仅有患者和检查的模型除了没有系列图像与图像层外，其余与以患者为根的模型一样。 图 6准的三种查询／检索信息模型 既是分层模型则其缺省的查询搜索方法也是分层查询搜索，从顶层逐层向下搜索。 返回一个响应。该响应中包括了匹配本身和状态信息，如果该匹配是最后一个匹配，则状态为成功或失败；如果该匹配不是最后一个匹配，则状态为未定（ 另外，如果 方都支持关系查询，则也可以用关系查询搜索方法。 务均用来做检索（ 该服务的 先发出 求（ 到请求后进行 操作（ 发出求，此时检索服务的 成了存贮服务的 存贮服务完成后， 返回对 求的响应（ 不同之处在于发的 操作只能与 作在同一联系（ 进行，即只能在两个 用实体间检索；而 发的 操作与 作不在同一联系上，这样就可以由第一台 用实体控制第二台 体向第三台体发送图像。 当 出 的任何一种请求，但没有接收到成功或失败的响应之前， 以发删除（ 令中断该服务，此时返回的响应中的状态是删除（ 按照查询／检索信息模型的不同及命令的不同，该服务类共有九种 ，见表 6 表 6／检索服务类 一览表 以患者为根查询／检索信息 模型 检查为根的信息 模型 者／检查，查询／检索信息 模型 患者为根查询／检索信息 模型 检查为根的信息 模型 者／检查，查询 /检索信息 模型 患者为根查询／检索信息 模型 检查为根的信息 模型 者／检查，查询／检索信息 模型 四 )“检查内容通知（ 务类” 允许一个 用实体通知另一个应用实体关于一次检查的所有图像存在与否，以及图像内容、位置有关的信息。使用该服务类的一个典型的例子是：它可以为一次检查的图像的发送方提供一种高效的标准方式通知接收方该次检查的所有图像都已经存贮好了。它实际上是作为存贮服务类的一种辅助。检查内容通知服务类只包括一个 ，即基本检查内容通知（ 。该 包含基本检查描述符（ 及 务。 以上几类服 务均是面向图像的。 (五 )“管理服务类（ 几乎所有的实践都表明，单独的一个 统对于医院放射科的提高效率是帮助不大的，只有将 医院中的其它信息系统如 联接起来，才能大幅度地提高医疗效率。有鉴于此，标准中定义了几个管理服务类来支持遵循 准的 间的通讯。这些管理服务类包括： 务类：该服务类定义了一类能方便地创建和跟踪病人及病人就医信息的服务。它主 要处理有关患者入院、出院、转院以及患者的人口统计学和就医信息。 务类：该服务类定义了一类能方便地创建（ 预约（ 实施（ 跟踪（ 查的服务。 务类：该服务类定义了一类能方便地创建（ 跟踪（ 断结果及其它相关的诊断解释信息的服务。 虽然在其它服务类（如存贮、检索服务类等）中，由于其使用的是复合的 部分说明了一些与患者、检查及结果相关的信息，但是这类服务的重点是针对图像，而不是针对患者、检查或结果的。与此相反，上述三类管理服务主要是分别针对患者、检查及结果的，故它们在功能上很少与前面面向对象的服务类重合。许多实现为了功能的完整性，既支持一个或多个管理服务类，也支持一个或多个面向图像的服务类。 与面向图像的服务类不同，除了信息模型外，管理服务类还各有一个相应的功能模型（ 该模型从功能的角度描述了这些管理服务类。功能模型的好处在于有了该模型后，与其它信息系统功能相关的 特定的 理服务类的角色能很好地定义。 最后一类服务类是打印管理（ 务类，它支持 备与网络上的图像硬拷贝设备，如激光打印机等进行通讯。 (六 )务（ 世界上任何复杂的动作均可分解为若干基本动作的组合，在 准中，服务类的基本动作叫做 文服务元素（ 称 务。按照服务元素作用的对象是复合还是规范 务分为复合 务（ 规范 务（ 复合 务用于面向图像的服务类中，而规范 务一般用于管理服务类中。按照 供的信息传输服务的类型来看， 务分为通知（ 务和操作（ 务。所有的 提供操作服务，而 种服务均提供。见表 6 表 6务 名称 组 类型 功能 作 传送一个信息对象 例 作 通过第三方应用过程传送信息对象 作 与 近，但接收者通常不是命令发起者 作 询问信息对象实例 作 证实联系的建立 知 通知与信息对象有关的事件 作 检索信息对象属性值 作 说明信息对象属性值 作 说明与信息对象相关的动作
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