DICOM標準及醫(yī)學影像設備

1、DICOM標準1. 定義DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)即醫(yī)學數(shù)字成像和通信，是醫(yī)學圖像和相關信息的國際標準(ISO 12052)。它定義了質(zhì)量能滿足臨床需要的可用于數(shù)據(jù)交換的醫(yī)學圖像格式。2. 歷史在1970年代，隨著以CT為代表的數(shù)字成像診斷設備在臨床得到廣泛應用，美國放射學院(ACR)和國家電氣制造協(xié)會(NEMA)在1983年成立了一個聯(lián)合委員會，以制定相應規(guī)范。ACR-NEMA聯(lián)合委員會于1985年發(fā)布了最初的1.0版本(ACR-NEMA Standards Publications No.300-1985），又

2、分別于1986年10月和和1988年1月發(fā)布了校訂No.1和校訂No.2。1988年該委員會推出2.0版本(ACR-NEMA Standards Publications NO.300-1988)，到1993年發(fā)布的DICOM標準3.0，已發(fā)展成為醫(yī)學影像信息學領域的國際通用標準。3. 目的（1）推動不同制造商的設備間數(shù)字圖像信息通信標準的建立。（2）促進和擴展圖片歸檔及通訊系統(tǒng)(PACS)，使它可以與其它醫(yī)院信息系統(tǒng)進行交互。（3）允許廣泛分布于不同地理位置的診斷設備創(chuàng)建統(tǒng)一的診斷信息數(shù)據(jù)庫。4.意義DICOM標準中涵蓋了醫(yī)學數(shù)字圖像的采集、歸檔、通信、顯示及查詢等幾乎所有信息交換的協(xié)議;以

3、開放互聯(lián)的架構(gòu)和面向?qū)ο蟮姆椒ǘx了一套包含各種類型的醫(yī)學診斷圖像及其相關的分析、報告等信息的對象集;定義了用于信息傳遞、交換的服務類與命令集，以及消息的標準響應;詳述了唯一標識各類信息對象的技術(shù);提供了應用于網(wǎng)絡環(huán)境(OSI或TCP/IP)的服務支持;結(jié)構(gòu)化地定義了制造廠商的兼容性聲明。DICOM標準的推出與實現(xiàn)，大大簡化了醫(yī)學影像信息交換的實現(xiàn)，推動了遠程放射學系統(tǒng)、圖像管理與通信系統(tǒng)(PACS)的研究與發(fā)展，并且由于DICOM的開放性與互聯(lián)性，使得與其它醫(yī)學應用系統(tǒng)(HIS、RIS等)的集成成為可能。5.DICOM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和文件格式DICOM定義了數(shù)據(jù)集(Data Set)來保存信息對象

4、定義(IOD)，數(shù)據(jù)集又由多個數(shù)據(jù)元素(Data Element)組成。每個數(shù)據(jù)元素描述一條信息，它由對應的標記(8位16進制數(shù)，如(0008，0016)，前4位是組號(Group Number)，后十位是元素號(Element Number)唯一確定 DICOM數(shù)據(jù)元素分為兩種，即:標準(Standard)數(shù)據(jù)元素，組號為偶數(shù)，含義在標準中已定義。私有(Private)數(shù)據(jù)元素，組號為奇數(shù)，其描述信息的內(nèi)容由用戶定義。6.特點（1）它對于一個網(wǎng)絡環(huán)境是可用的。前幾個版本只在點對點的環(huán)境中可用;對于在網(wǎng)絡環(huán)境中的操作，需要一個網(wǎng)絡接口單元(NIU)。DICOM版本3.0支持在網(wǎng)絡環(huán)境中使用標準

5、的網(wǎng)絡協(xié)議的操作，如OSI和TCP/IP。（2）它詳細說明了聲稱與標準兼容的設備如何對命令做出應答和數(shù)據(jù)如何被交換。前面幾個版本在傳輸數(shù)據(jù)上受到限制，但DICOM 3.0通過服務類別的概念，指定了命令和相關數(shù)據(jù)的語義。（3）它詳述了兼容性的等級。前面的版本指定了兼容性等級的最小集合。DICOM3.0清楚地描述了一個實現(xiàn)者必須如何構(gòu)造一個與所選的特殊選項兼容的聲明。（4）它按照多部分的文檔結(jié)構(gòu)來組織。通過簡化新特性的增加，這種結(jié)構(gòu)使標準在迅速發(fā)展的環(huán)境中的演變更為容易。ISO指示-定義如何去構(gòu)造多部分文檔-已經(jīng)加入到DICOM標準的構(gòu)造中。（5）它提出了明確的信息對象，并不只是針對圖象和圖形，還

6、有研究、報告等。（6）它為唯一地識別任何信息對象指定了一個確定的技術(shù)。這促進了在網(wǎng)絡上運作的信息對象之間的關系的明確定義。一、X線1） 原理X線是一種電磁波，具有一定的波長和頻率，具有波粒二重性，X線成像利用了它與物質(zhì)相互作用時發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，突出了微粒性。2）分類X線檢查可以分為普通X線檢查、造影檢查、數(shù)字X線檢查三個方面。3） 普通X線檢查1 透視 定義：利用X線的熒光作用，將被檢病人位于熒光屏(或影像增強器)和X線管之間，X線穿過人體之后在熒光屏上形成影像。特點：經(jīng)濟、省時、動態(tài)觀察。 但影像細節(jié)顯示不夠清晰，不利于防護。2. 普通X線攝影定義：將人體放在X線管和屏-片組合之間，X線穿過人

7、體之后在膠片上形成潛影，膠片再經(jīng)沖洗得到照片影像。所得到的照片稱平片。是最常用的X線檢查方法。優(yōu)點： 1.照片影像空間分辨力較高，圖像清晰。 2.對于厚度較大的部位以及厚度和密度差異較小的部位病變?nèi)菀罪@示。 3.照片作為永久記錄，可長期保存，利于復查對比觀察和會診。 4.病人接受的X線劑量較少，利于X線防護。缺點： 1.照片是一個二維圖像，在前后方向上組織結(jié)構(gòu)互相重疊，為立體觀察病灶，一般需要作互相垂直的兩個方位攝影或加攝斜位。 2.照片僅是瞬間影像，不能實時動態(tài)觀察器官的功能情況。4）造影檢查定義：指人工地將對比劑引入人體內(nèi)，攝片或透視以顯示組織器官的形態(tài)及功能的檢查技術(shù)。 普通平片影像的產(chǎn)

8、生依賴于人體各組織器官的密度或厚度不同，對X線的吸收程度的差異，即自然對比。但是人體內(nèi)很多器官和組織缺乏自然對比，平片很難顯示，造影檢查擴大了X線的診斷范圍，提供了平片所不 具備的信息。優(yōu)缺點：造影檢查最大的優(yōu)點是使人體內(nèi)很多缺乏自然對比的器官和組織如血管、腎盂、輸尿管等于造影后形成明顯對比，擴大了X線的診斷范圍。不足之處是造影劑對少數(shù)病人有副反應。5）數(shù)字X線檢查技術(shù)1. 分類：數(shù)字X線檢查技術(shù)包括計算機X線攝影(CR)、數(shù)字X線攝影(DR)、數(shù)字減影血管造影( DSA)。 2.CR：應用影像板(IP)替代膠片吸收穿過人體的X線信息，記錄在IP上的影像信息經(jīng)激光掃描讀取，然后經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，把

9、信息經(jīng)過計算機處理，形成數(shù)字影像。3. DR：又稱直接數(shù)字X線攝影，是指采用一維或二維X線探測器直接將X線轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進行數(shù)字化攝影的方法。X線穿過人體后以平板探測器（FPD）探測，并通過平板探測器后面的電路把模擬信號直接數(shù)字化形成數(shù)字影像。4. DSA：將注入對比劑前后的圖像分別經(jīng)影像增強器增強，攝像機掃描而矩陣化，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字矩陣貯存于計算機，兩者相減，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬減影影像。二、CT1）定義CT是用X線束對人體某部一定厚度的層面進行掃描，由探測器接收透過該層面的X線，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽夂?，由光電轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘?，再?jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字，輸入計算機處理。2）優(yōu)點1、密度分辨力

10、高，可直接顯示X線檢查無法顯示的器官和病變。2、檢查方便、迅速而安全，可對急癥在短期內(nèi)重復檢查。3、克服了傳統(tǒng)X線平片影像重疊，相鄰器官組織密度差異不大而不能形成對比圖像，軟組織構(gòu)成器官不能顯影或顯影不佳等缺點。和核素掃描及超聲圖像相比，CT圖像清晰，解剖關系明確，病變顯示好。5、可進行圖像處理，使圖像的密度或灰度調(diào)節(jié)到適合觀察某種組織或病變，而X線照片各部影像密度是不能調(diào)節(jié)的。6、必要時可以加做增強掃描，使圖像更為清晰。3）缺點1.輻射劑量較普通X線機大，故懷孕婦女不能做CT檢查。2.有些部位骨骼偽影太多，影響其周圍軟組織結(jié)構(gòu)的顯示。（偽影：偽影指不能真實反映組織結(jié)構(gòu)，同時可能影響診斷的影像

11、。）3.受呼吸運動的影響，容易漏診小的病狀，如肺、肝臟等。 4）適應癥狀1、神經(jīng)系統(tǒng)病變：如顱腦外傷、腦梗塞、腦腫瘤、炎癥、變性病、先天畸形等，2、心血管系統(tǒng)：可用于心包腫瘤、心包積液等的診斷。3、胸部病變：對肺部創(chuàng)傷、感染性病變、腫瘤等均勻有很高的診斷價值。4、腹部器官：對于實質(zhì)性器官肝臟、膽囊、脾臟、胰腺、腎臟、腎上腺等器官顯示清晰，對于腫瘤、感染及創(chuàng)傷能清晰的顯示解剖的準確部位病變程度。5、盆腔臟器：已成為卵巢、宮頸和子宮、膀胱、精囊、前列腺和直腸腫瘤的診斷，臨床分期和放射治療設計的重要手段。7、肝臟病變：慢性肝炎、肝硬化并存在可疑病變或肝癌的患者。三、核磁共振成像（MRI）1）定義是將

12、人體置于特殊的磁場中，用無線電射頻脈沖激發(fā)人體內(nèi)氫原子核，引起氫原子核共振，并吸收能量。在停止射頻脈沖后，氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號，并將吸收的能量釋放出來，被體外的接受器收錄，經(jīng)電子計算機處理獲得圖像，這就叫做核磁共振成像。2）優(yōu)點1MRI對人體沒有電離輻射損傷；2MRI能獲得原生三維斷面成像而無需重建就可獲得多方位的圖像；3軟組織結(jié)構(gòu)顯示清晰，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)、膀胱、直腸、子宮、陰道、關節(jié)、肌肉等檢查優(yōu)于CT。4多序列成像、多種圖像類型，為明確病變性質(zhì)提供更豐富的影像信息。3）缺點1和CT一樣，MRI也是影像診斷，很多病變單憑MRI仍難以確診，不像內(nèi)窺鏡可同時獲得影像和病理兩方面的診斷；

13、2對肺部的檢查不優(yōu)于X線或CT檢查，對肝臟、胰腺、腎上腺、前列腺的檢查比CT優(yōu)越，但費用要高昂得多；3對胃腸道的病變不如內(nèi)窺鏡檢查；4對骨折的診斷的敏感性不如CT及X線平片；5體內(nèi)留有金屬物品者不宜接受MRI。6. 危重病人不宜做7.妊娠3個月內(nèi)者除非必須，不推薦進行MRI檢查8.帶有心臟起搏器者不能進行MRI檢查，也不能靠近MRI設備9.多數(shù)MRI設備檢查空間較為封閉，部分患者因恐懼不能配合完成檢查10.檢查所需時間較長4）適應癥狀1、神經(jīng)系統(tǒng)病變：如腦梗塞、腦腫瘤、炎癥、變性病、先天畸形、外傷等。2、心血管系統(tǒng)：可用于心臟病、心肌病、心包腫瘤、心包積液以及附壁血栓、內(nèi)膜片的剝離等的診斷。3

14、、胸部病變：縱隔內(nèi)的腫物、淋巴結(jié)以及胸膜病變等。4、腹部器官：肝癌、肝血管瘤及肝囊腫的診斷與鑒別診斷，腹內(nèi)腫塊的診斷與鑒別診斷，尤其是腹膜后的病變。5、盆腔臟器；子宮肌瘤、子宮其它腫瘤、卵巢腫瘤，盆腔內(nèi)包塊的定性定位，直腸、前列腺和膀胱的腫物等。6、骨與關節(jié)：骨內(nèi)感染、腫瘤、外傷的診斷與病變范圍，尤其對一些細微的改變?nèi)绻谴靷扔休^大價值，關節(jié)內(nèi)軟骨、韌帶、半月板、滑膜、滑液囊等病變及骨髓病變有較高診斷價值。7、全身軟組織病變：無論來源于神經(jīng)、血管、淋巴管、肌肉、結(jié)締組織的腫瘤、感染、變性病變等，皆可做出較為準確的定位、定性的診斷。四、B超超聲：人耳的聽覺范圍有限度，只能對20-20000赫茲的

15、聲音有感覺，20000赫茲以上的聲音就無法聽到，這種聲音稱為超聲。1）原理和普通的聲音一樣，超聲能向一定方向傳播，而且可以穿透物體，如果碰到障礙，就會產(chǎn)生回聲，不相同的障礙物就會產(chǎn)生不相同的回聲，人們通過儀器將這種回聲收集并顯示在屏幕上，可以用來了解物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。利用這種原理，人們將超聲波用于診斷和治療人體疾病。2）優(yōu)點1、B超檢查是超聲檢查是一種無放射性損傷的檢查，這是和CT相比最大的優(yōu)點，屬于無創(chuàng)性檢查技術(shù)。2、由于超聲的探頭能夠隨意放置，因此能取得多種方位的斷面圖像，并能根據(jù)聲像圖特點對病灶進行定位和測量。3、超聲檢查能夠立即得到檢查結(jié)果，還可以反復多次重復觀察。4、B超檢查的設備相對

16、CT等比較輕便、易操作，對危重患者可行床邊檢查。5、價格低廉。3）缺點1.B超在清晰度、分辨率等方面，明顯弱于CT等設備。2、B超檢查一般不能作為單一確診某疾病的證據(jù)。3、聲像圖顯示的是某局部斷面，對病灶整體的空間位置和構(gòu)型很難在一幅圖上清晰顯示。另外，如果病變過小或聲阻抗差不大，不引起反射，則很難在聲像圖上顯示。4、B超對腸道等空腔器官病變易漏診。5、氣體對超聲影響很大，患者容易受到患者腸氣干擾等多方面因素影響檢查結(jié)果。6、B超檢查肝臟結(jié)果的準確性與超聲設備的性能以及檢查人員的操作技術(shù)和經(jīng)驗有很大關系，為操作人員依賴性技術(shù)。4）適應癥狀B超比較適用于肝、膽腎、膀胱、子宮、卵巢等多種臟器疾病的

17、診斷。五、核醫(yī)學成像1）定義核醫(yī)學影像是向人體注射放射性核素示蹤劑，使帶有放射性核素的示蹤原子進入人體內(nèi)要成像的臟器或組織，使它們變成射線源，然后通過測量放射性核素在人體內(nèi)的分布來成像。 2） 原理在進行臟器顯像和/或功能測定時，醫(yī)生根據(jù)檢查目的，給病人口服或靜脈注射某種放射性示蹤劑，使之進入人體后參與體內(nèi)特定器官組織的循環(huán)和代謝，并不斷地放出射線。這樣我們就可在體外用各種專用探測儀器追蹤探查，以數(shù)字、圖像、曲線或照片的形式顯示出病人體內(nèi)臟器的形態(tài)和功能。3） 與其他影像學成像的區(qū)別核醫(yī)學成像系統(tǒng)又稱放射性核素成像(RNI)系統(tǒng)，所檢測信號是攝人體內(nèi)的放射性核素所放出的射線，圖像信號反映放射性

18、核素的濃度分布，顯示形態(tài)學信息和功能信息。核醫(yī)學成像與其他影像學成像具有本質(zhì)的區(qū)別，其影像取決于臟器或組織的血流、細胞功能、細胞數(shù)量、代謝活性和排泄引流情況等因素，而不是組織的密度變化。它是一種功能性影像，影像的清晰度主要取決于臟器或組織的功能狀態(tài)，由于病變過程中功能代謝的變化往往發(fā)生在形態(tài)學改變之前，故核醫(yī)學成像也被認為是最具有早期診斷價值的檢查手段之一。4） 優(yōu)點1、核醫(yī)學成像方法簡單、靈敏、無創(chuàng)傷性、安全（病人所受輻射劑量低于一次X攝片所受劑量）、易于重復、結(jié)果準確、可靠。1、核醫(yī)學成像是以臟器內(nèi)、外，或臟器內(nèi)各部分之間的放射性濃度差別為基礎，顯示的靜態(tài)和動態(tài)圖像，該圖像不僅反映了人體組織、臟器和病變的位置、形態(tài)、大小，而且還提供了包括整體或局部組織功能，以及臟器功能的每個微小局部變化和差別。2、核醫(yī)學成像具有多種動態(tài)成像方式