Современные виды томографии - часть 26

 

  Главная      Учебники - Компьютеры     Современные виды томографии - 2006 год

 

поиск по сайту            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  24  25  26  27   ..

 

 

Современные виды томографии - часть 26

 

 

 105

Комитет  по  электронным  коммуникациям  Радиологического  общества  Се-
верной Америки (Radiological Society of North America, Inc., RSNA) в 1992 
году  начал  работу  с  секцией MedPacs ACR-NEMA. Этот  комитет,  возглав-
ляемый  Робертом  Хайнделем (Robert Hindel, PhD), представил  концепцию 
"Центрального  тестового  узла" (central test node, CTN), центральной  точки 
обмена необходимой информацией о передаче данных между медицинским 
оборудованием различных производителей. 

При  поддержке RSNA, Лаборатория  Электронной  Радиологии 

(Electronic Radiology Laboratory, ERL) Института Радиологии Маллинкродта 
(Mallinckrodt Institute of Radiology, MIR) разработала  программное  обеспе-
чение,  которое  первое  в  своем  роде  включало  поддержку  спецификации 
DICOM 3.0. Данное программное обеспечение было установлено в CTN для 
демонстрации  применения  стандарта  в  локальной  компьютерной  сети  сек-
ции infoRAD на ассамблее RSNA '92. Позднее ERL выпустила более разви-
тое  ПО.  В  январе 1994 года  в  целях  помощи  разработчикам  в  понимании 
сущности стандарта, рабочая версия, исходные коды и документация этого 
программного  обеспечения  были  опубликованы  на ftp-серверах RSNA и 
MIR для бесплатного доступа.  

В разработке стандарта DICOM участвовали следующие организации:  
Американский Радиологический Колледж (ACR);  

-  Институт  Радиологии  Маллинкродта (Mallinckrodt Institute of 

Radiology, MIR);  

-  Национальная ассоциация производителей электронного оборудова-

ния (NEMA);  

-  Радиологическое  общество  Северной Америки (Radiological Society 

of North America, RSNA).  

Третья версия стандарта (DICOM 3.0) была выпущена в 1991 году и пе-

рерабатывалась до 1993 года. Она явилась существенным шагом вперед, по-
скольку  ее  можно  было  использовать  в  сетевых  средах  с  использованием 
стандартных протоколов, например TCP/IP; в ней были описаны уровни со-
вместимости  со  стандартом,  семантика  программных  команд  и  ассоцииро-
ванных с ними данных; структура стандарта была приведена в соответствие 
с директивами ISO (1989), что существенно отличает DICOM от HL7. Стан-
дарт DICOM версии 3.0 предназначен для передачи медицинских изображе-
ний, получаемых с помощью 29 методов диагностики и широко распростра-
нен в США, Японии, Германии и других странах. Крупнейшие производи-
тели  диагностического  оборудования  начали  планировать  в  составе  своих 
систем возможность обмена изображениями в стандарте DICOM 3.0.  

Стандарт  имеет  технологию  для  уникальной  идентификации  любого 

информационного объекта при сетевом взаимодействии, применяет сжатие 
изображений по стандарту JPEG. В качестве файловой системы использует 
FAT (совместимую  с DOS версии 4.0 и  выше)  и  поддерживает  различные 

 

106

форматы физических носителей: дискеты 1.44М, МОД, CD. Появившись как 
корпоративный, DICOM стал стандартом де-факто и встраивается в обору-
дование  крупнейших  производителей  радиологического  оборудования  и 
большинство  систем PACS. Он  поддерживается  национальными  организа-
циями по стандартам - CEN TC251 в Европе и JIRA в Японии.  

Трудности передачи медицинского изображения связаны с необходимо-

стью иметь кроме самого снимка достаточно подробные сведения об усло-
виях, в которых он был сделан, а также сведения о состоянии и положении 
пациента  в  момент  получения  изображения,  т.к.  часто  приходится  сравни-
вать  изображения  одного  объекта,  полученные  в  разное  время  и  в  разных 
условиях.  Формализация  подобных  данных  представляет  собой  сложную 
задачу,  постановка  которой  зависит  от  целей  дальнейшего  использования 
указанных сведений. Именно формализация описания условий получения и 
хранения  изображений,  а  также  сведений  о  состоянии  пациента,  является 
основной целью разработки стандартов электронной передачи медицинских 
изображений. Стандарт DICOM определяет термин "сложное изображение", 
которое  представляет  собой  элемент  серии  изображений,  полученной  при 
исследовании  одного  и  того  же  пациента.  Кроме  элементарного  изображе-
ния,  компонентами  сложного  изображения  могут  быть  несколько  кривых 
(например,  задающих  область  интереса  на  обзорном  снимке),  наложений 
(растровых  текстов  с  параметрами  исследования,  фамилией  врача  и  т.д.), 
несколько  таблиц  преобразования  пикселов  изображения  при  его  визуали-
зации.  

Стандарт DICOM состоит из 13 частей, из которых в версии DICOM 3.0 

представлены первые 9:  

1.  Введение.  Описываются  история  разработки  стандарта,  его  назначе-

ние и структура.  

2.  Соответствие  стандарту.  Указываются  структура  сертификата  соот-

ветствия  стандарту  и  критерии,  совместимости  диагностического  оборудо-
вания со стандартом DICOM.  

3.  Определение  информационных  объектов.  Предлагается  информаци-

онная  модель  "реального  мира",  описывающая  взаимоотношения  между 
нормализованными  объектами  (пациент,  устройство)  и  составными  (иссле-
дования,  изображения и др., наследующими некоторые атрибуты нормали-
зованных объектов).  

4. Спецификации классов операций. Специфицируются классы действий 

или операций, которые могут выполняться над информационными объекта-
ми.  Вводится  понятие  операция-объект SOP (service-object pair). Разработ-
чики стандарта исходили  из  того,  что  применение операции к объекту  мо-
жет быть ограничено его свойствами, поэтому есть нужда в отдельном опи-
сании  классов SOP. Например,  для  класса  операций  Хранение  выделяются 
отдельные  стандартные  классы  операций-объектов  Хранение  изображений 

 107

цифровой  радиографии,  Хранение  ультразвуковых  изображений,  Хранение 
наложений,  Хранение  таблицы  преобразования  пикселов  и  т.д.  Аналогич-
ные пары выделяются для оперяции Запрос/извлечение и пр. 

5. Структура и семантика данных. Описываются типы данных и правила 

кодирования, используемые при передаче данных из одной системы в дру-
гую.  Специфицируются  форматы  передачи  изображений.  Стандарт  допус-
кает  передачу  исходных  и  уплотненных  изображений;  особо  описывается 
синтаксис  передачи  при  использовании  неискажающих  и  искажающих  ал-
горитмов  уплотнения JPEG. Допускаются  другие,  не  специфицируемые  в 
стандарте алгоритмы уплотнения.  

6. Словарь данных. Приводится полный список элементов данных, опи-

санных  в  стандарте DICOM. Каждый  элемент  данных  идентифицируется 
парой  целых  чисел,  например  пара (0018,5100) идентифицирует  описание 
положения пациента по отношению к устройству в момент проведения ис-
следования.  Кроме  идентификатора,  приводятся  имя  элемента,  характери-
стика его значения (строка символов, число и т.д.) и допустимое число по-
вторений элемента в сообщении.  

7. Обмен сообщениями. Описывается структура команд и протокола об-

мена сообщениями. Изложение этой части существенно опирается на соот-
ветствующие стандарты Модели взаимодействия открытых систем OSI (ISO 
8222 и ISO 8649). 

8.  Обеспечение  обмена  сообщениями  в  сетевых  средах.  Определяются 

необходимые компоненты системы обмена сообщениями в сетевых средах, 
использующих протокол TCP/IP.  

9. Обеспечение обмена сообщениями при прямой связи абонентов (point-

to-point).  Приводится  подробное  описание  прямого  взаимодействия  двух 
устройств, в т.ч. назначение каждой ножки 50-контактного разъема, уровня 
передаваемых сигналов, их временные характеристики и т.д 

На стадии разработки и утверждения находятся еще 4 части стандарта:  
10.  Носители  данных  и  форматы  файлов.  Описываются  теоретические 

основы хранения медицинских изображений на внешних носителях данных.  

11.  Прикладные  характеристики  хранения  данных  на  внешних  носите-

лях.  Описываются  требования  к  данным,  которые  должны  храниться  на 
внешних носителях, описания имеют клиническую направленность. 

12. Форматы носителей и физическая среда хранения данных. Специфи-

цируются  различные  носители  данных,  которые  могут  использоваться  для 
хранения  медицинских  изображений  (например,  дискеты 3.5", компакт-
диски CD ROM, магнитооптические диски и т.д.). 

13. Управление выводом на печатающие устройства при прямом соеди-

нении. Описываются протоколы и операции, необходимые для вывода изо-
бражения  на  печатающее  устройство.  Вывод  осуществляется  системой-
исполнителем, напрямую соединенной с системой-инициатором вывода. 

 

108

4.2. Структура DICOM файла 

Во  многих  медицинских  задачах  принципиальное  значение  имеет  фор-

мат  обрабатываемых  изображений.  Если  планируется  использование  дан-
ных  широким  кругом  получателей  и  последующая  обработка  результатов 
исследования,  по  следует  пользоваться  форматом  передачи  данных,  опи-
санным в международном стандарте DICOM [7].  

Файл,  хранящий одно изображение в  стандарте DICOM является  слож-

ной  структурой  данных,  включающей  в  себя  не  только  непосредственно 
изображений,  но  и  сопутствующую  информацию,  такую  как:  данные  об 
оборудовании,  на  котором  проводилось  исследование;  описание  проведен-
ного  исследования;  параметры  и  описание  серии;  системы  координат  свя-
занной  с  изображением;  атрибуты,  определяющие  само  изображение;  тек-
стово-графические элементы, графики и комментарии,  выполняемые  меди-
цинским  персоналом  и  атрибуты,  описывающие  преобразования  над  полу-
ченными  данными  и  т.д.  Подробное  описание  структуры  любого DICOM-
файла приведено в части 10 стандарта. 

Отдельный DICOM файл  содержит  как  заголовок  (который  хранит  ин-

формацию  об  имени  пациента,  типе  исследования,  размере  изображения  и 
т.д), так и все данные изображения (которые могут содержать информацию 
в трех измерениях). Это его отличие от популярного формата Analyze, кото-
рый хранит данные изображения в одном файле (*.img) и данных заголовка 
в другом файле (*.hdr). Другое различие между DICOM и Analyze в том, что 
данные DICOM изображения  могут  быть  сжаты  для  уменьшения  размера 
изображения.  Файлы  могут  быть  сжаты,  используя  методы  с  потерей  дан-
ных  или  без  потерь  в  формате JPEG, так  же  как  формат  без  потерь Run-
Length Encoding (который  является  идентичным  сжатию  битов,  используе-
мому в изображениях формата TIFF). 

Первые 794 байта DICOM файла  используются  для DICOM заголовка, 

который  описывает  размерность  изображения  и  сохраняет  другую  тексто-
вую  информацию  об  исследовании.  Размер заголовка изменяется в зависи-
мости от количества сохраненной в заголовке информации. Данные изобра-
жения следуют за информацией заголовка. 

Заметим, что DICOM первые 128 байт в файле не используются (запол-

нены нолями), за ними следуют символы 'D', 'I', 'C', 'М'. Далее следует опре-
деленным  образом  сгруппированная  информация  заголовка,  занимающая 
794 байта. В заголовке содержатся данные о модальности устройства и его 
производителе,  фотометрическая  информация,  версия  программного  обес-
печения,  условия  исследований,  параметры  сканирования,  количество  эле-
ментов изображения, синтаксис передачи данных, введенная информация о 
пациенте и др. 

Любой DICOM-файл  имеет  идентификационный  номер (File ID), запи-

санный  в  заголовке.  Идентификационный  номер  имеет  до  восьми  компо-

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  24  25  26  27   ..