DICOM基础知识

（1）DICOM协议简介

•DICOM是医学数字成像和通信标准

–Digital Imaging and COmmunications in Medicine，是由ACR （美国放射学会 ）和 NEMA（美国电器制造商协会 ） 共同制定的标准。

–利用这个标准，各设备厂商可以在影像设备上建立一个标准的接口来完成影像数据的标准化输入、输出工作。

DICOM标准的主要特点

1、可以广泛地应用于网络环境；

    早期版本的 DICOM 标准只支持点到点数据通信，而DICOM3.0 协议是一种基于开放系统互联协议（Open System Inerconnection， OSI）和传输控制/网际协议(TCP/IP)的上层网络协议。

    DICOM 协议包括三个主要部分： DICOM 服务类（DICOM Service Class）、 DICOM 消息服务元素（DICOM Message Service Element， DIMSE） 以及 DICOM上层协议（Upper Layers Protocol， ULP），其中前两部分对应于 OSI 模型的应用层，主要负责消息交换，而 DICOM 上层协议对应于 OSI 模型的表示层和会话层，用来为消息交换提供服务支持。DICOM 协议通过 TCP/IP 进行底层数据的传输。

2、引入了“信息对象定义”（Information Object Definition， IOD）；
  DICOM 标准中信息对象 IOD，简单地理解，就是对现实世界事物的抽象。但是，它是对具有相同属性的一类事物的抽象，而不是针对现实世界某个具体的实例，通过 IOD 实例化可以来描述某个特定的实体。由此可见，信息对象 IOD 与面向对象编程中的“类”的定义非常相似。

3、介绍了 DICOM 数据编码的一些特点；

 标准定义了 26 种内部数据类型；支持 JPEG 图像压缩；支持多个字符集；具有自己独特的数据结构；通过“信息对象定义”的形式来定义医学数据模型，同时使用“全局唯一标识”（Unique Identifier， UID）来标识各种信息对象 IOD，使得这些 IOD 在网络环境下不致混淆。

4、引入了“服务类”（Service Class）的概念；

  DICOM 标准定义服务类是为了完成一些特定的应用功能，如图像存储、查询/检索、打印管理等。服务类描述了有关指令和数据的语义，它和信息对象 IOD 共同构成了 DICOM 的基本单元，称为“服务-对象对”（Service-Object Pair，SOP）。一个 SOP 类的实现称为 SOP 实例，如图像存储、查询等应用功能就是通过 SOP 实例来完成的。右表介绍了 DICOM3.0 标准最常用的服务类及其相应的功能。

5、拥有庞大、完整、可扩充的数据字典；

 DICOM 数据字典包括了医学环境下几乎所有的常用数据，从而可以完整地描述各种医学设备、图像信息以及病人的相关资料等。

（2）DICOM网络通讯

DICOM通信模型——

    DICOM 标准中，采用了 OSI 协议和 TCP/IP 协议作为对 DICOM 网络通信协议的支持。DICOM 网络通信协议是一种应用性协议，它处于 OSI 七层协议的上三层，即应用层、表示层、会话层，而下层主要使用 TCP/IP 协议所提供的服务 。因此，可以说 DICOM 协议是一种基于 TCP/IP 的上层协议。

    DICOM 协议主要包括三个部分：面向医学图像应用的 DICOM 服务类、用于消息交换的DICOM 消息服务元素（DIMSE）以及基于 TCP/IP 的 DICOM 上层协议（ULP）。其中前两部分对应于 OSI 模型的应用层，主要用于消息交换； DICOM 上层协议对应于 OSI 模型的表示层和会话层，主要负责为消息交换提供表示和关联控制服务，不论下一层（传输层）提供什么样的连接，只要能给应用层提供统一的服务即可。为了使协议层次更加简单， DICOM 标准将协议简化为两个部分： DICOM 应用层协议和 DICOM 上层协议。

DICOM应用层协议——

主要包含面向医学图像应用的 DICOM 服务类和用于消息交换的DICOM 消息服务元素（DIMSE）。 DIMSE主要提供操作服务（Operation Service）和通知服务（Notification Service）。

操作服务：指DICOM通信双方中的一个应用实体（SCU方）向另一个应用实体（SCP方）请求完成某种功能的服务时所执行的操作。

通知服务：被用于一个应用实体（SOP）向另一个应用实体（SCU方）告知响应的事件的发生或者状态的变化。

DICOM上层协议——

当 DICOM 应用实体通过 DIMSE 完成消息交换后，需要 DICOM 上层协议层 ULP 来提供传输支持。它的作用主要包括两个方面：
1、传送和接收 DIMSE 命令流和数据流，提供网络传输支持。
2、提供应用层的连接控制服务，如在通信双方之间建立、释放和终止关联等 。

  ULP 提供 5 种服务，包括：A-ASSOCIATE、A-RELEASE、A-ABORT、P-DATA、A-P-ABORT。 A-ASSOCIATE 用来在通信实体双方间协商并建立关联，交换一些初始化信息，因此它是一个证实性服务； A-RELEASE 用于在完成传输后释放关联，它是一个正常的中止方式，不会造成应用数据的丢失，也是一种证实性服务； A-ABORT 是当通信出现异常时用来终止关联，有可能造成一些暂存数据的丢失，它是一个非证实性服务； P-DATA 用来传输 DIMSE 命令流和数据流，通信实体一方一旦把 DIMSE 消息流传送出去就认定另一方能够准确无误地收到，因此它是一个非证实性服务； A-P-ABORT 也是用来终止关联，主要是用于当网络连接失败时，使得上层能够及时获得操作响应信息。 ULP 提供了 7 个协议数据单元（Protocol Data Unit， PDU）来实现上述的 5 种服务 。

DICOM通信基本流程——

  DICOM 标准中，通信双方的两个应用实体间用于信息交换的连接称为“关联”。在 DICOM通信过程中，首先必须进行关联协商，确定传输的数据类型和信息的编码方式等；协商成功，建立“关联”后，才能进行数据传输，实现不同的通信功能；数据传输结束后，释放“关联”。