基于DICOM 的数据组织及医学
图像序列提取方法研究
李卓陈鹏吴玲达
(国防科技大学多媒体研究开发中心，长沙410073)
E——mail：lizomail@yeah，net
擒 要DICOM标准是应用在PACS系统中的一个医学数字成像和通信的国际标准，文章在深入研究DICOM标准的基
础上，结合在实际中开发PACS系统的相关经验，对基于DICOM 的数据组织层次进行了较为深入的分析，给出了提取
DICOM文件中相关属性信息并解析分离图像数据信息的一般方法，最终提取出基于DICOM标准的医学图像序列。
关键词PACS DICOM 医学图像
文章编号1002—8331一(2005)08-0221-03 文献标识码A 中图分类号TP391
Data Organizing and Medical Image Series Generating
Based on DICOM Standard
Li Zhuo Chen Peng Wu Lingda
(Multimedia R&D Center of National University of Defense Technology，Changsha 410073)
Abstract：DICOM standard that applied to PACS System is an International Standard of Digital Imaging and Communications
in Medicine，On the basis of thoroughly researching the DICOM standard an d integrating the experience of practice
in developing PACS system，this paper firs@ ana1) zes the structure of DICOM data layer organization；Secondly
through processing related attributes data and image data which resolved from the DICOM files，this paper presents the
method of generating medical image series on the basis of DICOM standard．
Keywords：PACS，DICOM，medical image
1 引言
PACS(Picture Archiving and Communication Systems，医
学影像存档与通信系统)是近年来随着数字成像技术、计算机
技术和网络技术的进步而迅速发展起来的、旨在全面解决医学
图像的获取、显示、存贮、传送和管理的综合系统。而DIC0M是
Digital Imaging and Communications in Medicine的英文缩写，
即医学数字成像和通信标准【 ，它是PACS系统中应用的主要
标准，在PACS系统中医学图像的传输和存储都是遵循
DIC0M标准的。在DICOM标准中详细定义了影像及其相关信
息的组成格式、传输交换和存储方法，利用这个标准。人们可以
接收影像设备中输出的数字化影像数据141，同时各医院之间
的PACS也可以利用DIC0M标准来共享数字化影像数据。
在PACS系统的开发过程中，一方面需要对DICOM格式
的医学图像及相关信息数据进行组织和管理，方便医生的查询
和检索；另一方面，需要对医学图像进行分析和处理，为医生提
供辅助诊断的手段。因此在PACS系统开发过程中的前提工作
就是对DICOM格式的医学图像进行解析，提取出相关医学图
像信息，并将它们还原成为一般格式的图像序列。以利于图像
的显示以及相关的后处理工作。
2 DICOM数据的组织层次分析
在PACS系统的开发中。为了满足医生查询和检索病人医
学图像序列的需要，首先要对DICOM数据按照一定的组织层
次来进行划分，从而更好地对DIC0M数据进行管理，另一方面
也可以较为便捷地提取医生所需要的病人医学图像序列。
DIC0M数据的组织主要分为四个层次：患者(Patient)、研
究(Study)、系列(Series)和图像(Image)。这四个层次分别对应
了相关类型信息的生成阶段和不同来源。
圈I DICOM数据的组织屡次划分
病人层次位于整个DICOM 数据组织层次的最顶层，DI．
COM数据是以一个个的病人为单个模块来进行组织管理的。
一个病人可以包含一个或多个研究。一个研究可以包含一个或
多个序列。而序列又包含了一个或多个图像。
(1)病人层次
作者简介：李卓。博士生，研究方向为多媒体信息系统。吴玲达，教授，博导，主要研究方向为多媒体系统及其应用。
计算机工程与应用2005．8 221
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病人层次包含属于某个研究的病人标识和统计信息，一个
病人可能由于其它或以前的检查而有多个研究，病人层次是最
高层次。
(2)研究层次
研究层次是在信息模型中最重要的层次，在这个层次中主
要定义了在某个病人身上执行的医学研究的一些特性。一个研
究是某个特定类型检查的结果，它可以包含由多种医学影像设
备生成的DICOM数据实例，在一个放射科所有活动都围绕着
研究这个层次进行处理。此外，一个研究又可以包括一个或多
个医学图像序列。
(3)序列层次
序列层次标识了生成图像的形态类型、序列生成的日期、
检查类型的细节和使用的设备等等，序列是来自同一医学影像
设备的单一形态有关图像及其相关信息的集合，一个序列可以
包括一帧或多帧图像。
(4)图像层次
图像层次是信息模型的最低层次，它主要定义了描述图像
像素数据的一些属性。对于一个单个DIC0M文件所包含的像
素数据来说，可以包含有一帧、两帧和多帧像素数据。多帧图像
的的帧之间是顺序排列的，并享有一些公共的属性，只有少数
一些属性随着帧之间的变化而变化，例如时间、角度位移和切
片增量等属性。多帧图像中的公共属性可以通过查阅多帧图像
的第一帧来得到。
文章在相关PACS应用软件的开发中应用了以上对DI—
COM数据组织层次划分的概念，并收到了较好的管理效果(如
图2’所示)。DICOM数据基本上是按照病人一研究一序列一图像
的层次来进行组织管理的，相关的数据通过一个TreeView控
件层层展开，最底层为序列层，然后通过用户选择某～序列而
载入这一序列的所有图像进行显示或供后处理使用。
圈2 层次展开DICOM数据的界面示例
3 DICOM 医学图像序列的提取
DICOM医学图像序列的提取可以分为两个步骤：首先对
DICOM文件进行解析，从DICOM文件中提取必要的一些属性
信息，如DICOM 文件传输、病人、影像设备和图像相关的属性
信息，这些信息基本属于文本信息。这些属性信息不仅是下一
步提取DICOM文件中图像数据的基础保证，而且对DICOM图
像数据的检索和管理有着重要的作用；其次，依据前面提取出
222 2005．8计算机工程与应用
的相关属性信息，对封装的图像数据进行解码，还原为一般位
图格式，并形成DICOM 图像序列。
3．1 DICOM相关属性信息的提取
对DIC0M数据管理的操作实际上就是对DICOM文件的
操作。DICOM文件提供了一种封装方式，它将DICOM信息对
象定义IOD(Information Object Definition)与相关服务操作相
结合的一个服务对象组合SOP(Service Object Pair)实例以数
据集的形式封装在一个文件中【l' 4l。DICOM文件主要由两个部
分组成，前一部分是文件元信息，后一部分是封装的数据集。
对于文件元信息来说，它主要包含了对封装的数据集的一
些识别信息。这个文件头首先由128字节的文件序言开始，紧
随着的是内容为“DICM”的4个字节的前缀，通常这个前缀用
来判别文件是否为DICOM文件。前缀之后的是其它一些文件
元元素信息。
对于封装的数据集来说，它是由一组按照标签大小顺序排
列的数据元素共同组成的。这些数据元素按照所描述的内容主
要可以分为两大部分：一部分是用来描述诸如DICOM文件传
输、病人、影像设备和图像相关的属性信息，这些属性信息多为
文本信息；另一部分是用来存储DICOM文件中的图像数据，这
些数据元素位于整个数据元素序列的最后。图3所示的是数据
集的编码存储方式。
数据
． 俸输方向— ．
协商的传输语}去
图3 DlICOM数据集和数据元素结构
数据元素标签由组号和元素号共同组成，用来唯一标识数
据元素。在获取了数据元素标签之后，就可以在相应的数据字
典中查找标签所对应的数据元素名称和VR值，如果此数据元
素含有VR域，则用此VR值覆盖从数据字典中获取的VR值；
值长度域指定了值域的长度，值长度域本身的长度为16或32
比特，这取决于VR是隐式还是显式；最后通过已得到的VR
值和值长度，就可以从值域中得到此数据元素的值。
文章在相关PACS软件的具体实现中，分别定义了两个基
类CDcmElement和CDcmDataSet，在实际应用中可以根据不同
情况在这两个基类的基础上进行继承，这样就可以灵活地对
DIC0M数据集中的数据元素进行相关操作。这两个基类所包
含的一些主要函数的定义如下：
Class CDcmElement{
Uintl6 getGTag()；／／获取组标签
Uintl6 getETag()；／／获取元素标签
Void ReadVR()；／／获取值表示值
Uint32 getLength()；／／获取值长度
Void ReadValue()；／／获取元素值
Void SetValue()；／／设置元素值
⋯ ⋯ )
Class CDcmDataSet{
CDcmElement FindElement()；／ |
|
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