WWW和DICOM网关的实现
作者：林天毅 段会龙 吕维雪
单位：浙江大学 生物医学工程研究所，杭州 310027
关键词：WWW；DICOM；PACS；远程医疗
生物医学工程学杂志990318 摘要 讨论了WWW与DICOM网关的必要性及其实现方法和实现的结果，提出了一种新的医生与医学图像设备(包括CT、MRI、超声等设备)及PACS的交互方式。文中指出：WWW与DICOM网关是专用标准与通用标准之间的转换，实现这一转换将有利于医疗信息系统的集成及实现远程医疗信息系统。
Implementation of Gateway between WWW and DICOM
Lin Tianyi Duan Huilong Lu Weixue
, http://www.100md.com
(Biomedical Engineering Institute of Zhejiang University,Hangzhou 310027)
Abstract This paper discusses the necessity of gateway between WWW and DICOM, shows the method of the implementation and the result. It brings forward a new way in which doctors interact with PACS and medical image device such as CT, MRI, ultrasonic, etc. It points out that the gateway between WWW and DICOM is a kind of transition between appropriative standard and general standard. This kind of transition will bring convenience to telemedicine information system and integrated medical information system.
, 百拇医药
Key words WWW DICOM PACS Telemedicine
1 引 言
医学数字图像通讯标准(DICOM)是在医学信息学领域中有关医学图像的事实上国际标准，它可使医学图像设备的制造厂商和用户在标准网络上实现设备互连，简化了各类型的医学图像的开发和应用，是目前国际国内研究开发的热点。目前，大部分医学图像设备制造厂商生产的医学图像设备及图像归档及通讯系统(PACS)均采用或拟采用DICOM作为其互连标准。
WWW是Internet网上最受欢迎的信息检索服务程序，它能够把静态、动态图像、文本、声音和数据等各种类型的信息资源集成在一起，实现网上数据共享。它遵守的网络协议HTTP是Internet上的通用国际标准，利用它用户可以共享世界各地的信息资源。目前，Internet及WWW在远程医疗上的应用正在迅速发展。WWW与DICOM网关是将WWW与DICOM结合起来，利用WWW的方便和通用性及DICOM在医学信息系统专业领域中应用的广泛性建立起的高层次协议转换服务程序。使用WWW与DICOM网关首先要运行浏览器软件(如Netscape、Mosaic等)，选择WWW与DICOM网关所在的URL(Uniform Resource Locator)；待浏览器中出现查询表格后，输入病人姓名或医疗记录号后提交给WWW与DICOM网关。WWW与DICOM网关通过与DICOM兼容PACS或医学图像设备交换信息并将查询结果返回给浏览器；医生根据结果提示再进行类似操作，最后得到病人的医学图像。医生可对这个图像进行相应操作并作出诊断。WWW与DICOM网关在医疗信息系统中的应用见图1。
, http://www.100md.com
图1 WWW与DICOM网关在医疗信息系统中的应用
Fig 1 The application of WWW and DICOM Gateway in medicine
2 WWW和DICOM网关的作用
(1)建立WWW与DICOM网关后，有利于医院内部医疗信息系统的集成。WWW与DICOM网关可以集成符合DICOM标准的医疗仪器及PACS系统。同时，可通过WWW集成如医院信息系统(HIS)及放射信息系统(RIS)等医疗信息系统，使各分离系统有机的结合起来，形成医院内部的Intranet。
(2)建立WWW与DICOM网关后，有利于医院之间医疗信息的共享及国际合作。利用Internet、Intranet及WWW与DICOM网关对各医院进行集成，使医院之间医学图像信息共享，避免了病人转院后的重复检查，节省了存储空间和费用。另外，通过WWW与DICOM网关及Internet也可以实现国际间的医学信息共享。
, 百拇医药
(3)建立WWW与DICOM网关后，有利于远程医疗信息系统的建立。由于WWW在Internet上应用的广泛性，使得通过WWW建立远程医疗信息系统特别方便。通过WWW与DICOM网关及Internet，医生可以利用简单的浏览器为缺少医疗专家的边远地区的病人进行诊断治疗。进一步，医生可以通过WWW与DICOM网关在家中为病人诊断。
(4)建立WWW与DICOM网关后，使医疗信息更加丰富。由于WWW已经成为Internet上的主要信息服务工具，其信息丰富多彩，有关医疗的信息也极其丰富。通过WWW与DICOM网关的应用，医生不仅可以方便的获得医学图像，还可以获得丰富的其他医疗信息。
(5)建立WWW与DICOM网关后，医院内部可通过Intranet对医生进行统一培训，也可通过Internet对乡村医生进行远程教育。WWW与DICOM网关的实现可以为医疗培训提供医学图像。
3 WWW与DICOM网关的工作原理
, 百拇医药
WWW与DICOM网关的工作原理如图2。
图2 WWW与DICOM网关工作原理图
Fig 2 Working flow of WWW and DICOM Gateway
(1)WWW与DICOM网关查询工作原理。WWW与DICOM网关在Web服务器上通过Web浏览器为用户提供一个查询表格，用户提供查询条件并提交给Web服务器。然后，Web服务器通过公共网关接口(CGI)，建立DICOM服务类用户(Service Class User,SCU)。DICOM SCU根据查询条件产生C-FIND-RQ消息，传递给DICOM兼容医学图像设备或PACS。DICOM兼容医学图像设备或PACS将查询结果打包在C-FIND-RSP消息返回给DICOM SCU。CGI按DICOM SCU返回结果构造新的HTML文件，由Web服务器传递给浏览器。浏览器显示查询结果的同时，提供下一个层次的查询表格。
, 百拇医药
(2)WWW与DICOM网关提取图像工作原理。当用户查询到系列层欲查看该系列的图像时，必须选定某一系列并提交给Web服务器。Web服务器通过CGI建立DICOM服务类用户及DICOM服务类提供者(Service Class Provider,SCP)。DICOM SCU产生C-MOVE-RQ消息传递给DICOM兼容医学图像设备或PACS。DICOM兼容医学图像设备或PACS返回C-MOVE-RSP给DICOM SCU，并产生包含图像数据的C-STORE消息给DICOM SCP。DICOM SCP将图像数据传递给CGI，CGI对图像进行转换及缩小后构造新的HTML文件并将之返回Web服务器。Web服务器将图像及HTML传递给浏览器。这样，用户在浏览器中观察到的就是排列在一起的一个系列中包含的所有图像的缩小版本。点击缩略图得到的就是该图的原图。
4 WWW与DICOM网关的层次性设计及实现
4.1 WWW与DICOM网关的层次性设计
, 百拇医药
DICOM将现实世界中的医学图像与病人的关系抽象成为E-R模型的4个层次，如图3。病人层是最高层，它定义病人信息实体的属性(包含病人姓名、性别等人口统计信息)。病人层包含一个或多个检查层。检查层定义对病人所作的医学检查的属性(包含检查设备等信息)。检查层包含一个或多个系列层。系列层将医学图像进行分组(如一个设备产生的图像分为一组)。系列层包含一个或多个图像层。图像层描述了图像的点阵数据的属性。图像层仅属于一个系列层。
图3 DICOM中病人与医学图像抽象关系
图中1-n表示一对多
Fig 3 Abstract relationship between patient and image in DICOM standard
, 百拇医药 WWW和DICOM网关提供的查询方式就是根据这些层次设计的。即用户输入病人姓名或医疗记录号等病人层的相关属性，查询出属于该病人的检查属性。然后选择适当的检查标志，查询出属于该检查的系列。接着选择适当的系列号，查询出属于该系列的图像(以缩略图显示)。点击缩略图即可显示全图。在查询过程中，输入数据可以用*、?等匹配符替代，以进行匹配查询。
4.2 WWW与DICOM网关的实现
浙江大学生物医学工程研究所根据前述WWW与DICOM网关的工作原理，实现了WWW与DICOM网关。其中Web服务器采用Windows NT 4.0上的IIS，采用Visual C++5.0进行CGI编程，同时用到了浙江大学生物医学工程研究所开发的多平台DICOM类库，并通过了MIR的CTN测试，测试环境见图4。另外，层次性实现结果见图5。
, 百拇医药
图4 WWW与DICOM网关测试环境
Fig 4 Test environment of WWW and DICOM Gateway
排列顺序为：1.先左后右 2.先上后下
图5 WWW与DICOM网关的层次性实现结果
, 百拇医药
Fig 5 Implementation result of WWW and DICOM Gateway
在实现过程中有一点值得注意，那就是DICOM图像到GIF图像的转换。DICOM标准规定了自己的医学图像格式。虽然它在医学信息领域中是通用的，但是这种图像格式的图像必须经过转换才能显示在浏览器中。为此我们将DICOM图像格式转换为GIF图像格式。在转换过程中有一点值得注意，就是DICOM的图像一般来说必须进行灰度值的转换才能正常显示，所以一般要采用公式(1)将DICOM图像进行灰度值转换后，再转换为GIF格式。
(1)
5 讨 论
WWW与DICOM网关利用Internet/Intranet上应用程序的信息丰富、方便、通用、易用等特点及DICOM在医疗信息系统中是国际标准的事实，将二者的优点储存成在一起，实现了通用标准与专用标准之间的转换。这种转换有利于包括远程医疗信息系统的不同医疗信息系统之间的信息资源共享及集成。推广之，还可以建立WWW与HIS/RIS中通用的HL7标准的网关，以利用Internet/Intranet及HL7在不同领域中的优势。
参考文献
1 National Electrical Manufacturers' Association. Digital Imaging and Communication in Medicine(DICOM).2101 L St NW, Washington, DC 20037:NEMA Standard Publication No.PS 3.1(199x);1993
2 Daniel J Berlin et al.精通CGI编程.北京：清华大学出版社，1998
(收稿：1998-04-08), 百拇医药
单位：浙江大学 生物医学工程研究所，杭州 310027
关键词：WWW；DICOM；PACS；远程医疗
生物医学工程学杂志990318 摘要 讨论了WWW与DICOM网关的必要性及其实现方法和实现的结果，提出了一种新的医生与医学图像设备(包括CT、MRI、超声等设备)及PACS的交互方式。文中指出：WWW与DICOM网关是专用标准与通用标准之间的转换，实现这一转换将有利于医疗信息系统的集成及实现远程医疗信息系统。
Implementation of Gateway between WWW and DICOM
Lin Tianyi Duan Huilong Lu Weixue
, http://www.100md.com
(Biomedical Engineering Institute of Zhejiang University,Hangzhou 310027)
Abstract This paper discusses the necessity of gateway between WWW and DICOM, shows the method of the implementation and the result. It brings forward a new way in which doctors interact with PACS and medical image device such as CT, MRI, ultrasonic, etc. It points out that the gateway between WWW and DICOM is a kind of transition between appropriative standard and general standard. This kind of transition will bring convenience to telemedicine information system and integrated medical information system.
, 百拇医药
Key words WWW DICOM PACS Telemedicine
1 引 言
医学数字图像通讯标准(DICOM)是在医学信息学领域中有关医学图像的事实上国际标准，它可使医学图像设备的制造厂商和用户在标准网络上实现设备互连，简化了各类型的医学图像的开发和应用，是目前国际国内研究开发的热点。目前，大部分医学图像设备制造厂商生产的医学图像设备及图像归档及通讯系统(PACS)均采用或拟采用DICOM作为其互连标准。
WWW是Internet网上最受欢迎的信息检索服务程序，它能够把静态、动态图像、文本、声音和数据等各种类型的信息资源集成在一起，实现网上数据共享。它遵守的网络协议HTTP是Internet上的通用国际标准，利用它用户可以共享世界各地的信息资源。目前，Internet及WWW在远程医疗上的应用正在迅速发展。WWW与DICOM网关是将WWW与DICOM结合起来，利用WWW的方便和通用性及DICOM在医学信息系统专业领域中应用的广泛性建立起的高层次协议转换服务程序。使用WWW与DICOM网关首先要运行浏览器软件(如Netscape、Mosaic等)，选择WWW与DICOM网关所在的URL(Uniform Resource Locator)；待浏览器中出现查询表格后，输入病人姓名或医疗记录号后提交给WWW与DICOM网关。WWW与DICOM网关通过与DICOM兼容PACS或医学图像设备交换信息并将查询结果返回给浏览器；医生根据结果提示再进行类似操作，最后得到病人的医学图像。医生可对这个图像进行相应操作并作出诊断。WWW与DICOM网关在医疗信息系统中的应用见图1。
, http://www.100md.com
图1 WWW与DICOM网关在医疗信息系统中的应用
Fig 1 The application of WWW and DICOM Gateway in medicine
2 WWW和DICOM网关的作用
(1)建立WWW与DICOM网关后，有利于医院内部医疗信息系统的集成。WWW与DICOM网关可以集成符合DICOM标准的医疗仪器及PACS系统。同时，可通过WWW集成如医院信息系统(HIS)及放射信息系统(RIS)等医疗信息系统，使各分离系统有机的结合起来，形成医院内部的Intranet。
(2)建立WWW与DICOM网关后，有利于医院之间医疗信息的共享及国际合作。利用Internet、Intranet及WWW与DICOM网关对各医院进行集成，使医院之间医学图像信息共享，避免了病人转院后的重复检查，节省了存储空间和费用。另外，通过WWW与DICOM网关及Internet也可以实现国际间的医学信息共享。
, 百拇医药
(3)建立WWW与DICOM网关后，有利于远程医疗信息系统的建立。由于WWW在Internet上应用的广泛性，使得通过WWW建立远程医疗信息系统特别方便。通过WWW与DICOM网关及Internet，医生可以利用简单的浏览器为缺少医疗专家的边远地区的病人进行诊断治疗。进一步，医生可以通过WWW与DICOM网关在家中为病人诊断。
(4)建立WWW与DICOM网关后，使医疗信息更加丰富。由于WWW已经成为Internet上的主要信息服务工具，其信息丰富多彩，有关医疗的信息也极其丰富。通过WWW与DICOM网关的应用，医生不仅可以方便的获得医学图像，还可以获得丰富的其他医疗信息。
(5)建立WWW与DICOM网关后，医院内部可通过Intranet对医生进行统一培训，也可通过Internet对乡村医生进行远程教育。WWW与DICOM网关的实现可以为医疗培训提供医学图像。
3 WWW与DICOM网关的工作原理
, 百拇医药
WWW与DICOM网关的工作原理如图2。
图2 WWW与DICOM网关工作原理图
Fig 2 Working flow of WWW and DICOM Gateway
(1)WWW与DICOM网关查询工作原理。WWW与DICOM网关在Web服务器上通过Web浏览器为用户提供一个查询表格，用户提供查询条件并提交给Web服务器。然后，Web服务器通过公共网关接口(CGI)，建立DICOM服务类用户(Service Class User,SCU)。DICOM SCU根据查询条件产生C-FIND-RQ消息，传递给DICOM兼容医学图像设备或PACS。DICOM兼容医学图像设备或PACS将查询结果打包在C-FIND-RSP消息返回给DICOM SCU。CGI按DICOM SCU返回结果构造新的HTML文件，由Web服务器传递给浏览器。浏览器显示查询结果的同时，提供下一个层次的查询表格。
, 百拇医药
(2)WWW与DICOM网关提取图像工作原理。当用户查询到系列层欲查看该系列的图像时，必须选定某一系列并提交给Web服务器。Web服务器通过CGI建立DICOM服务类用户及DICOM服务类提供者(Service Class Provider,SCP)。DICOM SCU产生C-MOVE-RQ消息传递给DICOM兼容医学图像设备或PACS。DICOM兼容医学图像设备或PACS返回C-MOVE-RSP给DICOM SCU，并产生包含图像数据的C-STORE消息给DICOM SCP。DICOM SCP将图像数据传递给CGI，CGI对图像进行转换及缩小后构造新的HTML文件并将之返回Web服务器。Web服务器将图像及HTML传递给浏览器。这样，用户在浏览器中观察到的就是排列在一起的一个系列中包含的所有图像的缩小版本。点击缩略图得到的就是该图的原图。
4 WWW与DICOM网关的层次性设计及实现
4.1 WWW与DICOM网关的层次性设计
, 百拇医药
DICOM将现实世界中的医学图像与病人的关系抽象成为E-R模型的4个层次，如图3。病人层是最高层，它定义病人信息实体的属性(包含病人姓名、性别等人口统计信息)。病人层包含一个或多个检查层。检查层定义对病人所作的医学检查的属性(包含检查设备等信息)。检查层包含一个或多个系列层。系列层将医学图像进行分组(如一个设备产生的图像分为一组)。系列层包含一个或多个图像层。图像层描述了图像的点阵数据的属性。图像层仅属于一个系列层。
图3 DICOM中病人与医学图像抽象关系
图中1-n表示一对多
Fig 3 Abstract relationship between patient and image in DICOM standard
, 百拇医药 WWW和DICOM网关提供的查询方式就是根据这些层次设计的。即用户输入病人姓名或医疗记录号等病人层的相关属性，查询出属于该病人的检查属性。然后选择适当的检查标志，查询出属于该检查的系列。接着选择适当的系列号，查询出属于该系列的图像(以缩略图显示)。点击缩略图即可显示全图。在查询过程中，输入数据可以用*、?等匹配符替代，以进行匹配查询。
4.2 WWW与DICOM网关的实现
浙江大学生物医学工程研究所根据前述WWW与DICOM网关的工作原理，实现了WWW与DICOM网关。其中Web服务器采用Windows NT 4.0上的IIS，采用Visual C++5.0进行CGI编程，同时用到了浙江大学生物医学工程研究所开发的多平台DICOM类库，并通过了MIR的CTN测试，测试环境见图4。另外，层次性实现结果见图5。
, 百拇医药
图4 WWW与DICOM网关测试环境
Fig 4 Test environment of WWW and DICOM Gateway
排列顺序为：1.先左后右 2.先上后下
图5 WWW与DICOM网关的层次性实现结果
, 百拇医药
Fig 5 Implementation result of WWW and DICOM Gateway
在实现过程中有一点值得注意，那就是DICOM图像到GIF图像的转换。DICOM标准规定了自己的医学图像格式。虽然它在医学信息领域中是通用的，但是这种图像格式的图像必须经过转换才能显示在浏览器中。为此我们将DICOM图像格式转换为GIF图像格式。在转换过程中有一点值得注意，就是DICOM的图像一般来说必须进行灰度值的转换才能正常显示，所以一般要采用公式(1)将DICOM图像进行灰度值转换后，再转换为GIF格式。
(1)5 讨 论
WWW与DICOM网关利用Internet/Intranet上应用程序的信息丰富、方便、通用、易用等特点及DICOM在医疗信息系统中是国际标准的事实，将二者的优点储存成在一起，实现了通用标准与专用标准之间的转换。这种转换有利于包括远程医疗信息系统的不同医疗信息系统之间的信息资源共享及集成。推广之，还可以建立WWW与HIS/RIS中通用的HL7标准的网关，以利用Internet/Intranet及HL7在不同领域中的优势。
参考文献
1 National Electrical Manufacturers' Association. Digital Imaging and Communication in Medicine(DICOM).2101 L St NW, Washington, DC 20037:NEMA Standard Publication No.PS 3.1(199x);1993
2 Daniel J Berlin et al.精通CGI编程.北京：清华大学出版社，1998
(收稿：1998-04-08), 百拇医药