【作 者】邱明輝

中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院計(jì)算機(jī)應(yīng)用與管理科，北京市，100853

0 引言

DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）是一種規(guī)定數(shù)字醫(yī)學(xué)影像和相關(guān)信息的格式及其信息交換方法的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。圖像存檔和通訊系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication System,PACS）以數(shù)字的方法來(lái)存儲(chǔ)、管理、傳送和顯示醫(yī)學(xué)影像及其相關(guān)信息[1]。DICOM標(biāo)準(zhǔn)的誕生為PACS系統(tǒng)順利推廣和實(shí)施奠定了重要基礎(chǔ)，可以說(shuō)沒(méi)有DICOM標(biāo)準(zhǔn)PACS至今很難在醫(yī)院成功應(yīng)用[2]。自從1993年DICOM標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生以后，無(wú)論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)影像設(shè)備廠商都支持這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，可以說(shuō)如果醫(yī)學(xué)影像設(shè)備不支持DICOM標(biāo)準(zhǔn)將無(wú)法在市場(chǎng)銷售。

DICOM是不斷發(fā)展和完善的標(biāo)準(zhǔn)，DICOM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)每年都要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善和補(bǔ)充。DICOM標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容極其復(fù)雜，大體可以分為兩大部分：文件格式規(guī)范，信息交換與通訊規(guī)范。DICOM圖像文件包含信息量大，主要包括醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息、設(shè)備廠商信息、患者信息、檢查參數(shù)以及圖像象素描述信息等。

因?yàn)镈ICOM標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜性以及不斷發(fā)展和完善的特點(diǎn)，造成了部分影像設(shè)備廠商或PACS系統(tǒng)的圖像文件存在不同程度的不規(guī)范性。不規(guī)范的圖像文件不僅會(huì)影響圖像的顯示質(zhì)量，甚至有些PACS系統(tǒng)還無(wú)法顯示這些圖像，且可能導(dǎo)致圖像文件無(wú)法與外界進(jìn)行DICOM信息交換，更有甚者當(dāng)這些圖像文件再次被傳送回影像設(shè)備處理或打印時(shí)，或若干年后醫(yī)院更換PACS系統(tǒng)時(shí)，可能無(wú)法再利用。因此，醫(yī)學(xué)成像設(shè)備圖像文件的規(guī)范性直接影響到PACS系統(tǒng)的應(yīng)用效果和質(zhì)量。

1 DICOM標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)圖像文件

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的DICOM圖像文件由五部分組成[3]：① 固定128個(gè)字節(jié)的開始部分，由各廠商填充，如果不使用，則所有數(shù)據(jù)置為00H。絕大部分廠家都沒(méi)有使用，因此幾乎所有的文件都為00H。 ② DICOM圖像文件標(biāo)志前綴，固定設(shè)置為“DICM” ③DICOM“元元素”（Meta Elements）。④ DICOM數(shù)據(jù)集（包括患者基本信息、檢查相關(guān)信息和象素信息等）。

前三部分構(gòu)成了DICOM文件“元信息”（File Meta Information）或者稱之為頭信息。 “元信息”編碼比較簡(jiǎn)單，而DICOM數(shù)據(jù)集編碼方式[3-6]極為復(fù)雜。由于DICOM圖像文件格式已有很多文章介紹，這里不再贅述。

2 規(guī)范文件

作者多年研究發(fā)現(xiàn)：大部分影像設(shè)備和PACS廠商的圖像文件都比較規(guī)范。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的DICOM圖像文件頭實(shí)例見參考文獻(xiàn)[7]。

3 不規(guī)范文件存在的問(wèn)題

雖然大多數(shù)設(shè)備廠商的影像文件都比較規(guī)范，但由于DICOM標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜性以及不斷發(fā)展和完善的特點(diǎn)，致使部分影像設(shè)備廠商或PACS系統(tǒng)的圖像文件存在不同程度的非規(guī)范性問(wèn)題，現(xiàn)將這些問(wèn)題歸納總結(jié)如下。

3.1 SOP Class UID值不規(guī)范

某影像設(shè)備廠商早期設(shè)備產(chǎn)生的MR圖像文件，標(biāo)簽為(0008，0016)的數(shù)據(jù)元素SOP Class UID，其值為： 1.2.840.123619.4.2，不符合DICOM規(guī)范，MR圖像文件此數(shù)據(jù)元素的正確值應(yīng)該為：1.2.840.10008.5.1.4.1.1.4或1.2.840.10008.5.1.4.1.1.4.1。

不正確的SOP Class UID值可能導(dǎo)致在DICOM通訊中，接收?qǐng)D像方拒絕接收發(fā)送方的圖像數(shù)據(jù)，因?yàn)閳D像接收方不知道發(fā)送方要請(qǐng)求存儲(chǔ)什么類型的圖像文件。這樣的圖像文件在有的PACS系統(tǒng)中無(wú)法顯示。

3.2 圖像文件的數(shù)據(jù)元素前后描述矛盾

有的影像設(shè)備廠商，圖像文件的數(shù)據(jù)元素前后描述矛盾，把數(shù)據(jù)元素的VR值搞錯(cuò)，例如：

標(biāo)簽為（7FE0，0010）的數(shù)據(jù)元素類型表示有錯(cuò)，因?yàn)閳D像文件中描述的一個(gè)象素?cái)?shù)據(jù)分配和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)位數(shù)都為8位，即標(biāo)簽為（0028，0100）元素值和（0028，0101）元素值都為8，即占一個(gè)字節(jié)，因此，標(biāo)簽為（7FE0，0010）的數(shù)據(jù)元素（即象素?cái)?shù)據(jù)）類型應(yīng)該為OB，而不是OW，只有象素?cái)?shù)據(jù)分配和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)位數(shù)都大于8時(shí)，象素?cái)?shù)據(jù)類型才能為OW。

3.3 漢字信息表示不規(guī)范

在圖像文件中存儲(chǔ)漢字信息，部分PACS廠商把患者的中文名字和性別等直接寫入從影像設(shè)備獲取到的圖像文件相應(yīng)數(shù)據(jù)元素中，沒(méi)有嚴(yán)格遵從DICOM標(biāo)準(zhǔn)。例如：

上述表示有兩點(diǎn)不規(guī)范：

(1)標(biāo)簽為（0008，0005）的數(shù)據(jù)元素值應(yīng)該為：GB18030或ISO_IR 192，即表示漢字字符集或UNICODE字符集UTF-8，而ISO_IR 100表示拉丁文字符集。

(2)患者姓名和性別等漢字信息應(yīng)該表示為三部分[3,7]：?jiǎn)巫止?jié)字符、象形文字和發(fā)音字符。各部分之間由“=”分隔，這3部分中的任何一個(gè)部分都可以省略。三部分的順序?yàn)閱巫止?jié)字符、象形文字和發(fā)音字符。即使用“單字節(jié)字符=象形文字=發(fā)音字符”格式表示。

規(guī)范表示如下：

上述不規(guī)范圖像文件如果通過(guò)DICOM通訊被送回影像設(shè)備工作站顯示，而設(shè)備工作站又是西文環(huán)境時(shí)，將可能導(dǎo)致圖像文件無(wú)法送回影像設(shè)備工作站，因?yàn)橛跋裨O(shè)備工作站有可能把漢字認(rèn)為是非法字符，從而中斷DICOM通訊。即使成功送回設(shè)備工作站，顯示的患者信息也會(huì)出現(xiàn)亂碼，影響醫(yī)生閱片。

3.4 醫(yī)療機(jī)構(gòu)名稱錯(cuò)誤

標(biāo)準(zhǔn)DICOM文件頭信息中存儲(chǔ)有醫(yī)療機(jī)構(gòu)的名稱，標(biāo)明執(zhí)行影像檢查的醫(yī)院，這個(gè)信息對(duì)于其他醫(yī)院的醫(yī)生閱片很重要，關(guān)系到圖像質(zhì)量的可信度。下面是我院一臺(tái)CR設(shè)備圖像的實(shí)例：

標(biāo)簽為（0008，0080）的數(shù)據(jù)元素值存儲(chǔ)有錯(cuò)，應(yīng)該存儲(chǔ)為醫(yī)院或醫(yī)療機(jī)構(gòu)的名稱，對(duì)于我們醫(yī)院通常存儲(chǔ)為：“PLA 301 Hospital”或“PLA General Hospital”，當(dāng)然也可以存儲(chǔ)為漢字字符“解放軍總醫(yī)院”，但必須按照DICOM標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)漢字信息的規(guī)范進(jìn)行存儲(chǔ)。這個(gè)錯(cuò)誤本不應(yīng)該出現(xiàn)，可能是由于影像設(shè)備安裝或調(diào)試工程師失誤所致。

3.5 圖標(biāo)圖像標(biāo)簽錯(cuò)誤

影像設(shè)備廠商把圖標(biāo)圖像錯(cuò)誤存放在私有元素組(0089，1010)中，其實(shí)DICOM標(biāo)準(zhǔn)有一個(gè)專用的數(shù)據(jù)元素組（0088,0200）Icon Image Sequence，用于存放圖標(biāo)圖像數(shù)據(jù)序列。對(duì)于上述圖像，PACS圖像顯示系統(tǒng)在調(diào)用檢查圖像的縮略圖時(shí)讀取不到數(shù)據(jù)。

3.6 非原始圖像標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤

非原始圖像是指：通過(guò)視頻輸出采集到的圖像并轉(zhuǎn)化為DICOM標(biāo)準(zhǔn)的圖像，或通過(guò)數(shù)字化膠片掃描儀把膠片圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字化DICOM標(biāo)準(zhǔn)的圖像，或通過(guò)普通掃描儀把紙張資料轉(zhuǎn)換為DICOM標(biāo)準(zhǔn)的圖像，換句說(shuō)，就是間接圖像。例如某公司通過(guò)視頻采集卡采集到的超聲圖像，轉(zhuǎn)換為DICOM圖像后其文件頭部分內(nèi)容如下：

上述圖像文件存在兩點(diǎn)不規(guī)范：

（1）標(biāo)簽為(0008,0008)元素組存儲(chǔ)值錯(cuò)誤

（0008,0008）元素組用以存儲(chǔ)圖像類型，說(shuō)明圖像的特征，為多值元素，最多可以存儲(chǔ)4個(gè)值，多個(gè)值之間使用“”分隔，其中第一個(gè)值和第二個(gè)值為必需值，第三個(gè)和第四個(gè)值為可選值。下面說(shuō)明這四個(gè)值的含義和取值范圍：

第一個(gè)值：標(biāo)識(shí)象素?cái)?shù)據(jù)的特性，取下列值之一：

ORIGINAL 表示原始圖像

DERIVED 表示衍生圖像

第二個(gè)值：標(biāo)識(shí)患者檢查特性，取下列值之一：

PRIMARY 表示患者做檢查直接產(chǎn)生的圖像，即原始圖像

SECONDARY 表示患者檢查結(jié)束后建立的圖像，即間接圖像

第三個(gè)值：標(biāo)識(shí)檢查設(shè)備特有的特征，不同類型的檢查設(shè)備，取值不同，取值范圍DICOM也做了規(guī)定，不能隨意取值，此值為可選值。

第四個(gè)值：實(shí)現(xiàn)者專有的標(biāo)識(shí)特征，各廠商在其實(shí)現(xiàn)的DICOM準(zhǔn)從性文檔中加以說(shuō)明。

由于圖像為視頻卡采集并轉(zhuǎn)換成DICOM圖像，廠商已經(jīng)在（0008,0016）元素組中存儲(chǔ)值為“1.2.840.10008.5.1.4.1.1.7”，即表示間接捕獲圖像存儲(chǔ)（Secondary Capture Image Storage）,因此（0008,0008）元素組的第一個(gè)值和第二個(gè)值就不應(yīng)該為“ORIGINALPRIMARY”，否則就自相矛盾。正確取值為：DERIVEDSECONDARY。

針對(duì)超聲圖像，按照DICOM標(biāo)準(zhǔn)，第三個(gè)值的正確取值應(yīng)該為下列值之一：

第三個(gè)值不應(yīng)該是LOCALIZER，因?yàn)長(zhǎng)OCALIZER表示CT定位圖像。

同樣針對(duì)超聲圖像，DICOM規(guī)定：第四個(gè)值的取值范圍如下：

(2)圖像文件頭中缺少(0008,0064)元素?cái)?shù)據(jù)組

標(biāo)簽為(0008,0064)元素?cái)?shù)據(jù)組用以描述圖像是哪種方式轉(zhuǎn)換而成圖像，因?yàn)檫@個(gè)元素組為1型元素組，即這個(gè)元素組必須存在且不能為空值。此元素組的正確取值如下：

上述不規(guī)范存儲(chǔ)圖像，在有的PACS系統(tǒng)特別是規(guī)范性要求較高圖像顯示系統(tǒng)中將無(wú)法顯示，尤其是在做圖像后處理時(shí)造成處理錯(cuò)誤。

4 討論

醫(yī)學(xué)成像設(shè)備圖像文件的規(guī)范性直接影響到PACS系統(tǒng)的應(yīng)用效果和質(zhì)量。如何解決這些規(guī)范性問(wèn)題，筆者提出如下建議：

(1)在建設(shè)PACS系統(tǒng)時(shí)，寫好PACS需求方案RFP (Request For Proposal)，特別是其中的詳細(xì)技術(shù)規(guī)范。RFP作為醫(yī)院選擇PACS廠商的依據(jù)， 可以說(shuō)寫好RFP是醫(yī)院成功引進(jìn)PACS的首要任務(wù)，也是關(guān)鍵任務(wù)。當(dāng)然寫好RFP并非一件容易工作，需要工程技術(shù)人員熟悉DICOM標(biāo)準(zhǔn)和PACS的相關(guān)知識(shí)，還要全面掌握醫(yī)院的信息化建設(shè)情況。在選擇產(chǎn)品時(shí)，醫(yī)院工程技術(shù)人員要嚴(yán)格按照RFP要求測(cè)試PACS產(chǎn)品。嚴(yán)格按照院方RFP要求引進(jìn)的產(chǎn)品，類似漢字信息表示不規(guī)范、非原始圖像標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤等問(wèn)題完全可以避免。

(2)使用QC（Quality Control）系統(tǒng)用于糾正存入PACS系統(tǒng)中的不規(guī)范圖像文件。影像設(shè)備圖像在存入PACS系統(tǒng)之前，必須經(jīng)過(guò)QC驗(yàn)證后方可存入系統(tǒng)中。例如漢字的不規(guī)范表示問(wèn)題、SOP Class UID值不規(guī)范問(wèn)題等通過(guò)QC可以得到較好解決。

(3)影像設(shè)備產(chǎn)生的不規(guī)范圖像，我們可以要求廠商及時(shí)糾正。例如醫(yī)療機(jī)構(gòu)名稱錯(cuò)誤、圖標(biāo)圖像標(biāo)簽錯(cuò)誤等，這類問(wèn)題只能由廠家解決。

[1]邱明輝,邱本勝,劉海一.一種基于Windows NT平臺(tái)的DICOM服務(wù)器[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,1999(1): 44-46.

[2]Huang H K.PACS: basic principles and applications[M].USA:John Wiley & Sons,1999.

[3]National Electrical Manufacturers Association.Digital Imaging Communication in Medicine (DICOM)[S].NEMA Standards Publication PS 3,2007.

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[6]徐潘輝,林峰.DICOM醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像格式與BMP通用圖像格式轉(zhuǎn)換軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].醫(yī)療設(shè)備信息,2006,(3): 2-6.

[7]邱明輝,劉海一.DICOM標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)學(xué)圖像文件解析及工具軟件的研制[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2009,17(5): 368-373.