基于DICOM標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)格式分析及存儲(chǔ)方法

方勝吉

【摘要】 本文在對(duì)DICOM標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)格式分析的基礎(chǔ)之上，以臨床實(shí)際應(yīng)用為依據(jù)，以提高醫(yī)學(xué)圖像臨床利用率為目的，提出了一種按照醫(yī)學(xué)圖像的分辨率的高低及拍攝部位的重要程度，進(jìn)行分層存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)方案，有效的解決了醫(yī)學(xué)圖像批量存儲(chǔ)困難，臨床訪問(wèn)利用率低下的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】 醫(yī)學(xué)圖像 DICOM格式 分層存儲(chǔ)

一、引言

目前，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中，數(shù)字醫(yī)學(xué)影像格式及其轉(zhuǎn)換方式的通用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是DICOM，而本文所描述的是以DICOM為基礎(chǔ)，以PACS在臨床應(yīng)用為前提的相關(guān)的文件格式及存儲(chǔ)方法。PACS是醫(yī)學(xué)圖像存儲(chǔ)及通訊系統(tǒng)的縮寫(xiě)，它采用數(shù)字化的形式，對(duì)臨床應(yīng)用的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行管理、傳送、存儲(chǔ)和顯示，它的特點(diǎn)非常明顯，顯示的圖像質(zhì)量高、傳輸過(guò)程中無(wú)失真、速度快、可共享等[1]。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)的眾多醫(yī)院都開(kāi)始或已經(jīng)建立了自己的醫(yī)院管理信息系統(tǒng)，開(kāi)展遠(yuǎn)程合作醫(yī)療，由此引發(fā)了對(duì)PACS的迫切需求。然而，在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，如何快速、高效的存儲(chǔ)和引用醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)應(yīng)用于臨床，是PACS要解決的一個(gè)重要的問(wèn)題。

二、DICOM標(biāo)準(zhǔn)格式的醫(yī)學(xué)圖像

DICOM標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)圖像主要是由兩個(gè)部分組成的，分別是文件頭和數(shù)據(jù)集[2]，可以從如下四方面的內(nèi)容理解：

1）存儲(chǔ)服務(wù)類(lèi)及相關(guān)信息：這部分主要的功能是在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)框架下，將數(shù)據(jù)格式層的相關(guān)內(nèi)容轉(zhuǎn)換成醫(yī)學(xué)圖像的專(zhuān)用信息。

2）DICOM文件格式：在DICOM格式的文件中，數(shù)據(jù)元素全部被封裝到一個(gè)文件里形成數(shù)據(jù)集合，在文件的前面，設(shè)置文件的原信息，其中包括文件頭、文件標(biāo)識(shí)、組長(zhǎng)度、元信息版本等一些相關(guān)信息，以此來(lái)表示文件為DICOM文件。

3）DICOM目錄信息：在DICOM中，文件之間的邏輯關(guān)系是由圖像之間的邏輯關(guān)系體現(xiàn)的，主要包括圖像IOD及檢查結(jié)果等信息，而定義這樣的關(guān)系是由DICOM標(biāo)準(zhǔn)中基本目錄信息對(duì)象實(shí)現(xiàn)的，而基本目錄信息又是由多個(gè)目錄實(shí)體構(gòu)成的，目錄實(shí)體的內(nèi)部包含1-N條目錄記錄，它們采用遞歸的方式依次引用下級(jí)目錄，主要包括4個(gè)方面的內(nèi)容[3]：一、引用下級(jí)目錄；二、指向相關(guān)的IOD文件；三、可控記錄選擇的鍵值；四、同級(jí)目錄連接機(jī)制。

4）DICOM文件存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)：針對(duì)于各種不同的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備所產(chǎn)生的不同格式的醫(yī)學(xué)影像文件，DICOM設(shè)置了完整的存儲(chǔ)歸檔機(jī)制，可以依據(jù)具體歸檔選取。

三、醫(yī)學(xué)圖像存儲(chǔ)

DICOM標(biāo)準(zhǔn)下的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)具有分辨率高和海量的特點(diǎn)，所以，在PACS系統(tǒng)當(dāng)中存儲(chǔ)將面臨巨大的壓力；同時(shí)，醫(yī)學(xué)圖像的臨床存取效率和數(shù)據(jù)安全可靠性也將成為一個(gè)重要的問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，本文基于DICOM文件格式，提出一種分層存儲(chǔ)的方法，即在將醫(yī)學(xué)圖像存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，按圖像的分辨率及拍攝部位的重要程度對(duì)其進(jìn)行劃分。

1、分層次存儲(chǔ)的基本思想：相對(duì)于其它類(lèi)型數(shù)據(jù)而言，醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量大、具有很強(qiáng)的規(guī)律性和關(guān)聯(lián)性，而醫(yī)學(xué)圖像的空間和灰度分辨率高、數(shù)據(jù)表示的重疊信息邊界不明顯且對(duì)比度不高，又使醫(yī)學(xué)圖像具有特殊性；然而，在整個(gè)的醫(yī)學(xué)圖像上醫(yī)生和患者感興趣的只有病癥局部信息，對(duì)其它部分的信息很少注意，因此，本文采用分層存儲(chǔ)的方法對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行存儲(chǔ)，也就是說(shuō)在將醫(yī)學(xué)圖像存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，按圖像的分辨率及拍攝部位的重要程度對(duì)其進(jìn)行劃分；對(duì)于圖像中的病變區(qū)域，我們稱(chēng)為“重點(diǎn)區(qū)域”，采用高質(zhì)量的高保真無(wú)損壓縮，以保證圖像品質(zhì)； 對(duì)非病變區(qū)域，我們稱(chēng)為“非重點(diǎn)區(qū)域”進(jìn)行高效壓縮，該部分以提高壓縮效率為主，這樣即突出圖像重點(diǎn)區(qū)域，同時(shí)又保證了整幅圖像的完整性。具體存儲(chǔ)時(shí)，將圖像庫(kù)劃分為基本圖像庫(kù)、縮略圖庫(kù)和標(biāo)注圖庫(kù)，基本圖像庫(kù)存儲(chǔ)高分辨率的 DICOM圖像數(shù)據(jù)，縮略圖庫(kù)存儲(chǔ)低分辨率的縮略圖像，而標(biāo)注圖庫(kù)存儲(chǔ)標(biāo)注了的病變區(qū)域的圖像。

2、基本圖像庫(kù)：醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)從醫(yī)療設(shè)備上成像后，經(jīng)過(guò)解析，也就是去除DICOM格式的信息部分，只保留圖像數(shù)據(jù)部分的內(nèi)容[4]，然后存儲(chǔ)到基本圖像庫(kù)當(dāng)中，從而建立起最初的基本醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)庫(kù)， 但這樣的圖像存在格式不統(tǒng)一的問(wèn)題，所以在后續(xù)的處理工作當(dāng)中要利用圖像處理工具進(jìn)行格式統(tǒng)一處理。

3、縮略圖庫(kù)：實(shí)際上，醫(yī)療設(shè)備上形成的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)，信息量是很大的，這樣的圖像數(shù)據(jù)在臨床應(yīng)用時(shí)傳輸是很困難的，不能夠適應(yīng)臨床應(yīng)用對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，因此建立醫(yī)學(xué)圖像的縮略預(yù)覽圖是十分必要的，它可以方便用戶(hù)在查看所需的圖像時(shí)，快速定位，提高訪問(wèn)效率[5]。縮略圖采用低分辨率的小圖，是對(duì)基本圖像進(jìn)行的微縮，在對(duì)基本圖像進(jìn)行模糊化處理、重新采樣、重新銳化之后，將其設(shè)置為每個(gè)像素點(diǎn)有 4-8bit，最后得到的圖像存儲(chǔ)到縮略圖庫(kù)。

4、標(biāo)注圖庫(kù)：醫(yī)學(xué)影像生成后，由相關(guān)的醫(yī)生在圖像上對(duì)病變區(qū)域進(jìn)行標(biāo)注，突出顯示出病變部分，然后將標(biāo)注好的醫(yī)學(xué)圖像存儲(chǔ)到標(biāo)注圖像庫(kù)中。

經(jīng)過(guò)以上的分層存儲(chǔ)處理后，醫(yī)生和患者可以根據(jù)需要快速的從相應(yīng)層次的數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中檢索出想要的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)，可有效的提高臨床應(yīng)用效率。

四、總結(jié)

本文基于 DICOM格式的醫(yī)學(xué)圖像，以臨床實(shí)際應(yīng)用為依據(jù)，針對(duì)臨床應(yīng)用時(shí)醫(yī)學(xué)圖像批量存儲(chǔ)以及利用效率低下問(wèn)題，提出了按圖像分辨率及拍攝部位重要程度進(jìn)行分層存儲(chǔ)的思想，并給出具體方法，以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種DICOM醫(yī)學(xué)圖像的分層存儲(chǔ)管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的方案，本方案的提出，能在一定程度上解決醫(yī)學(xué)圖像存儲(chǔ)和利用效率低的問(wèn)題，具有一定的實(shí)際意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王英，基于DICOM標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)圖像存儲(chǔ)與訪問(wèn)的研究，醫(yī)療裝備，2005.

[2] 韓磊，基于DICOM的醫(yī)學(xué)圖像存儲(chǔ)模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)時(shí)代，2006.

[3] 王龍，基于DICOM的醫(yī)學(xué)圖像存儲(chǔ)與處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，電腦學(xué)習(xí)，2010.

[4] 楊曉月，一種DICOM醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理的設(shè)計(jì)方案，電腦知識(shí)與技術(shù)，2006.

[5] 薛萬(wàn)宇，一種醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，微計(jì)算機(jī)信息，2008.