CNS 14176-1-2005 Digital imaging and communications in medicine (DICOM) - Part 1 Introduction and overview《医学数字影像及通信－第1部：简介与概述》.pdf

1、 1 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 類號 ICS 35.240.01 X6022-114176-1經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 年月日 94 年 2 月 5 日 (共 13 頁 )醫學數位影像及通信 第 1 部：簡介與概述 Digital imaging and communications in medicine (DICOM) Part 1： Introduction and overview 1. 適用範圍：本標準旨在介紹整個醫學數位影像及通信 (DICOM)標準的歷史、範圍、目標及其結構。本標準亦涵蓋本系列標準

2、其餘各部的內容簡述。 2. 用語釋義 (1) 屬性 (attribute)：資訊物件的屬性值，具有無關於任何編碼方案的名稱與值。 (2 命令 (command)：跨網路操作資訊的請求。 (3) 命令元件 (command element)：命令中參數的編碼，用以傳送命令的參數值。 (4) 命令流 (command stream)：以 DICOM 編碼方案，編碼 DICOM 命令元件集所得的結果。 (5) 符合性聲明 (conformance statement)：描述使用 DICOM 標準之特定產品實作的正規聲明，規定該實作支援的服務類別、資訊物件及通信協定。 (6) 資料辭典 (data d

3、ictionary)： DICOM 資料元件的登錄處，指定每個資料元件唯一的標籤、名稱、值特徵及語義。 (7) 資料元件 (data element)：由資料辭典中單一記錄項所定義的資訊單元。 (8) 資料集 (data set)：由結構化屬性集所組成的交換 (exchange)資訊。在資料集裡，每個屬性值都以資料元件表示之。 (9) 資料流 (data stream)：以 DICOM 編碼方案之編碼資料集所得的結果 (資料元件編號及其表示法，皆規定於資料辭典中 ) (10) 資訊物件 (information object)：實際資訊個體 (如 CT 影像、結構化報告等 )的抽象概念，以一或

4、多個的 DICOM 命令運作。 備考：此用語主要用於本標準，少部分參考本系列標準第 3 部。此非正規用語與本系列標準第 3 部標準所介紹的正規用語相符。在本系列標準其他各部中，此用語被稱為資訊物件定義。 (11) 資訊物件類別 (information object class)：資訊物件的正規描述，包括其目的及具有的屬性，但不包括這些屬性值。 備考： 此用語僅使用於本標準，此非正規用語與本系列標準第 4 部所介紹的正規用語相符。此用語稱為服務 -物件對類別 (Server-Object Pair Class)，亦經常被稱為 SOP 類別。 (12) 資訊物件實例 (information o

5、bject instance)：真實世界個體存在的表示，包括此個體所屬資訊物件類別的屬性值。 備考：此用語僅使用於本標準中，此一非正規用語與本系列標準第 4 部介紹 2 CNS 14176-1, X 6022-1 的正規用語相符。此用語稱為服務 -物件對實例 (Server-Object Pair Instance)，也經常被稱為 SOP 實例。 (13) 訊息 (message)：在兩合作之 DICOM 應用實體 間交換之訊息交換協定 (Message Exchange Protocol)的資料單元。訊息是由命令流後接選項的資料流所組成的。 (14) 服務類別 (service class)

6、：服務的結構化描述，此服務由合作的 DICOM 應用的支援。其 使用特定的 DICOM 命令流，作用於特定的資訊物件類別上。 3. 符號和縮寫 ACSE 結合控制服務元件 (Association Control Service Element) CT 電腦斷層掃瞄 (Computed Tomography) DICOM 醫學數位影像及通信 (Digital Imaging and Communications in Medicine) HIS 醫院資訊系統 (Hospital Information System) OSI 開放系統互連 (Open Systems Interconnecti

7、on) PACS 圖像儲存及通信系統 (Picture Archiving and Communication Systems) RIS 放射線資訊系統 (Radiology Information System) TCP/IP 傳輸控制協定 /網際網路協定 (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 4. 概述：本標準規定下列醫學影像設備間互運性之措施： (1) 一組聲明符合本標準之設備於網路通信時，所需遵循的協定。 (2) 命令的語法與語義及使用此協定可交換之結合資訊。 (3) 一組聲明符合本標準之裝置於媒體傳輸時，所應遵循的媒體儲存

8、服務，意即其檔案格式與醫療目錄架構，可將儲存於互換媒體中之影像及相關資訊存取之措施。 (4) 聲明符合本標準，於實作時所必須提供的資訊。 本標準並未規定下述： (1) 聲明符合本標準的設備其任何特點的實作細節。 (2) 由一群均聲明符合本標準之設備，整合成系統實作與所期許的整體特點與功能。 (3) 評估某實作過程是否符合本標準的測試及驗證程序。 本標準屬於醫學資訊學的範圍。在此領域中，本標準提出了醫學成像設 備與其他系統間的數位資訊交換。因為這些設備亦可能與其他不同的醫療儀器相互運作，故本標準的範圍可能會與醫學資訊學的其他領域重疊。然而，本標準並未在此領域中深述。 5. 目的 本標準規定聲明符

9、合本標準的裝置其互通性之措施，特列如下： (1) 描述命令之語義與其結相關資料。為使裝置能交互作用，標準必須規定裝置要如何針對命令及結合資料作處理，而非像是在於裝置間的資訊移動。 3 CNS 14176-1, X 6022-1 (2) 描述檔案服務的語義、檔案格式與資訊目錄必須符合離線傳輸。 (3) 明確定義聲明符合本標準之實作的符合性需求。尤其是符合性的聲明，必須明確訂定充分的資訊以決定功能，使其與其它聲明符合之裝置的互運性可被期待。 (4) 規定於網路化的環境中具有操作之措施。 (5) 結構化以方便新服務的引進，亦因此載明規定對未來醫學成像應用支援之措施。 (6) 參照現行的國際標準，且亦

10、符合已制定的國際標準文件指導綱要。 雖然本標準可能有助於 PACS 方案的實作，但是單獨使用本標準，並無法保證所有PACS 的目標皆能達成。在多種供應商的環境中，本標準規定聲明符合性的系統間之互運性措施，但本標準自身並不保證能互運性。 本標準的發展，著重於放射線科、心臟科及相關學科的診斷醫學成像；然而，此標準也廣泛的運用於臨床及其他醫療環境的影像及非影像相關的資訊交換。 圖 5-1 表示本標準中之一般傳輸模型，含網路中（線上）之傳輸及媒體儲存交換（離線）之傳輸。在應用上，僅能提供下列之一： (1) 在上層服務中，提供了特定實體網路傳輸支援與協定，如 TCP/IP 之獨立性。 (2) 在基本的

11、DICOM 檔案服務中，提供了於特定的媒體儲存格式與檔案結構以獨立地存取儲存媒體。 4 CNS 14176-1, X 6022-1 圖 5-1 一般傳輸模型 6. DICOM 標準之內容概述 6.1 文件結構 DICOM 包含以下各部： 第 1 部：簡介與概述（本標準） 第 2 部：符合性 第 3 部：資訊物件定義 第 4 部：服務類別規格 第 5 部：資料結構及編碼 第 6 部：資料辭典 服務類別規定資訊物件定義資料集結構與編碼資料辭典 應用個體 檔案格式 DICOM上層服務範圍 DICOM基本檔案服務範圍 網路交換 線上傳輸 媒體儲存互換 離線傳輸 訊息交換 安全層 (選項 ) DICOM

12、 上層 實體媒體與媒體檔案格式醫學資訊應用安全層 (選項) TCP/IP 傳送層 5 CNS 14176-1, X 6022-1 第 7 部：訊息交換 第 8 部：訊息交換之網路通信支援 第 10 部：資料互換之媒體儲存與檔案格式 第 11 部：媒體儲存之應用剖繪 第 12 部：資料互換之媒體格式與實體媒體 第 14 部：灰階標準顯示函數 第 15 部：安全剖繪 第 16 部：內容對映資源 本系列標準的各部都是相關但獨立的文件。以下為本系列標準各部的內容概述。 6.2 本系列標準第 2 部：符合性 本標準定義聲明符合 DICOM 標準的實作應遵循的原則： (1) 符合性需求。本標準規定任何聲明

13、符合 性之實作所應滿足的一般性需求。本標準參考本系列標準其它部之符合性聲明章節。 (2) 符合性聲明。本標準定義符合性聲明的 結構，其規定符合性聲明，所必須表現的資訊。本標準參考本系列標準其它部之符合性聲明章節。 本標準並未規定評鑑某實作是否符合本系列標準的測試及確認程序。 圖 6.2-1 與 6.2-2 說明網路通信與媒體交換之符合性聲明的建立過程。 符合性聲明由以下四個部分組成： (1) 此實作可辨識的的資訊物件集。 (2) 此實作支援的服務類別集。 (3) 此實作支援的通信協定或實體媒體集。 (4) 此實作支援的安全措施集。 6 CNS 14176-1, X 6022-1 圖 6.2-1

14、 網路符合性聲明的建構過程 圖 6.2-2 媒體符合性聲明的建構過程 第6部 資料辭典 - - - DICOM 符合性聲明文件安全措施 通信堆疊 SOP 類別 角色及 轉換語法 實作模式 DICOM 符合性聲明文件安全措施 通信堆疊 SOP類別 角色及 轉換語法 實作模式 應用剖繪 - 第14部 灰階標準顯示函數 第16部 內容對映資源第5部 資料結構及編碼 第3部 資訊物件定義第7部 訊息交換 第4部 服務類別規格第15部 安全剖繪 第8部 訊息交換之 網路通信支援第14部 灰階標準顯示函數 第16部 內容對映資源第6部 資料辭典 第5部 資料結構及編碼第3部 資訊物件定義第10部 資料互換

15、之媒體 儲存與檔案格式 第4部 服務類別規格第12部 資料互換之媒體 格式與實體媒體 第11部 媒體儲存之 應用剖繪 第15部 安全剖繪 7 CNS 14176-1, X 6022-1 6.3 本系列標準第 3 部：資訊物件定義 本標準定義了若干資訊物件類別，以提供真實世界中，適於數位醫學影像與相關資訊通信個體 (如：波形、結構性報告、放射治療計畫等 )的抽象定義。每個資訊物件類別的定義，由其用途描述與屬性定義組成。但資訊物件類別並未定義其屬性值。 該定義具有兩個類型的資訊物件類別：正規的及複合的。 正規的資訊物件類別，只包括在真實世界個體所表現出的具有屬性。例如，檢查資訊物件類別被定義為正規

16、的資訊物件類別，包括；檢查日期與檢查時間的屬性，因為，這是實際檢查所具有的。然而，像病患名字就不屬於檢查資訊物件類別的屬性，因為，這屬於檢查病患具有，而非檢查本身所有。 複合的資訊物件類別，可額外包括相關但非在真實世界個體所具有的屬性。例如，電腦斷層掃描影像被定義為複合的資訊物件類別，包括；此影像所具有的屬性 (如：影像日期 )及相關但非具有的屬性 (如：病患姓名 )。複合的資訊物件類別提供了一個結構化的架構，以表示影像通信需求。此影像資料與相關資料必須有密切的連結。 為了簡化資訊物件類別的定義，故將每 個資訊物件具有的相似屬性，分為一群。這些屬性群規定為獨立的模組，且可由其他複合的資訊物件類

17、別重覆引用。 本標準定義了一個真實世界模型以及表現於資訊物件定義的關連資訊模型。本標準的未來版本中將延續這些資訊物件，以支援更新的功能。 為了表示真實生活之個體的存在，建立了一個資訊物件實例，包括資訊物件類別的屬性值。該資訊物件實例的屬性值，可能會隨著時間而改變，以正確的反應其所表示之個體的改變狀態。這可以透過架構於資訊物件實例上，不同的基本操作來完成，以產生如服務類別定義的特殊服務集。此服務類別定義於本系列標準第 4 部中。 6.4 本系列標準第 4 部：服務類別規格 本標準定義了若干服務類別。服務類別將一或多個資訊物件與執行於這些物件的一或多個命令相連結。服務類別規格規定對命令元件的需求及

18、產生的命令如何應用於資訊物件 。 服務類別規格也規定對通信服務的提供者及使用者的需求。 本標準定義了所有服務類別所共享的特 點以及對個別服務類別的符合性聲明應如何構成。它包括了若干詳細規定個別服務類別的規範附件。 服務類別的例子，如下所示： (1) 儲存服務類別。 (2) 查詢 /檢索服務類別。 (3) 基本工作清單管理服務類別。 (4) 列印管理服務類別。 本標準定義了在本系列標準第 3 部所定義的資訊物件執行操作之規則。本系列標準第 7 部定義了命令與使用這些命令來完成本標準所規定的操作及通知的協定。 6.5 本系列標準第 5 部：資料結構與語義 8 CNS 14176-1, X 6022

19、-1 本標準規定了 DICOM 之應用如何建構及編碼由使用資訊物件和服務類別所得的資料集資訊，資訊物件和服務類別分別定義在本系列標準的第 3 部及第 4 部中。在本標準中，亦規定了所支援的若干標準影像壓縮技術 (如： JPEG 無漏失壓縮與漏失壓縮法)。 為了建構資料流以傳送本系列標準第 7 部所規定的訊息。因此，在本標準中，提出了所需之編碼規則。此資料流是由資料元件組合之資料集所匯集而成。 在本標準中，亦定義了若干常用於許多資訊物件之一般功能的語義。本標準也定義了，在本系列標準所使用之國際字元集的編碼規則。 6.6 本系列標準第 6 部：資料辭典 本標準屬於集中式的登錄處，其定義了所有可以表

20、示資訊的 DICOM 資料元件的匯集，且元件可用來交換的媒體編碼與列述的唯一識別項目都由 DICOM 分配。 在本標準中，針對每個元件，規定如下： (1) 本身由群組與元件編號所組成的唯一標籤。 (2) 本身的名稱。 (3) 本身的值表示法 (字串、整數等 )。 (4) 本身的值多重性 (依據屬性判斷值性 )。 (5) 是否已經不適用。 在本標準中，針對每個唯一識別項目，規定如下： (1) 本身的唯一值，由許多的數字組成，以小數點分開，且至多僅能 64 個字元。 (2) 本身的名稱。 (3) 本身的類型，非資訊物件類別、資料轉 送編碼的定義就是某些已知的資訊物件實例。 (4) 本身在本系列標準

21、的那一部被定義。 6.7 本系列標準第 7 部：訊息交換 本標準規定在醫學成像環境中被應用的服務及協定，及在本系列標準第 8 部所定義的通信支援服務交換訊息。訊息由本標準所定義之命令流與緊跟著一本系列標準第 5 部所定義之選項資料流所組成。 本標準規定： (1) 使操作與通知 (DIMSE 服務 )有效，定義於本系列標準第 4 部之服務類別。 (2) 建立及終止結合本系列標準第 8 部所規定之通信支援提供的規則與未完成動作的影響。 (3) 規範命令請求與回應的交換規則。 (4) 建立命令流與訊息的必要編碼規則。 6.8 本系列標準第 8 部：訊息交換的網路通信支援 本標準規定在網路環境中，如本

22、系列標準第 3 部、第 4 部、第 5 部、第 6 部、第 7 部所定義之 DICOM 應用間之通信所需支援的通信服務及上層協定。此通信服務及上層協定可以確保 DICOM 應用間的通信，能在網路上有效且協調的進行。 9 CNS 14176-1, X 6022-1 規定於本標準的通信服務，是 OSI 表現服務 (CNS 13887資訊處理系統開放系統互連結合控制服務元件服務 ) 標準以及 OSI 結合控制 服務元件(ACSE)(CNS 13857資訊技術開 放系統互連表現層服務定義 )標準所提供服務的真子集，稱為上層服務，可以讓同級應用間建立結合、傳送訊息和終止結合。 此上層服務的定義，規定了本

23、系列標準上層協定與 TCP/IP 傳輸協定間的關聯。 本標準規定 TCP/IP 通信協定，只為了達到通信協定之目的並非本系列標準所特有的。圖 5-1 展示此協定堆疊。 6.9 本系列標準第 10 部：資料互換之媒體儲存與檔案格式 本標準規定可移動的醫學成像媒體儲存的一般模型 (如圖 6.9-1 所示 )。此部分主要為了提供更多元的實體儲存媒體 架構來允許不同類型的醫學影像以及相關資訊進行交換。 備考：參考圖 5-1 所示，以了解媒體內部互換模型與網路模型的差異。 本標準規定： (1) 醫學影像 與相關資訊於儲存媒體之儲存 階層模型 。此模型說明了媒體儲存應用剖繪的概念，並規定了聲明符合本系 列

24、標準之媒體儲存於實作時的應用特定子集 。例如；這 些符合性僅適用於儲存媒體的寫入、讀取與更新。 (2) DICOM 檔案格式支援任何資訊物件的囊裝。 (3) 安全性 DICOM 檔案格式支援加密封裝 DICOM 檔案格式的囊裝。 (4) DICOM 檔案服務提供媒體格式與實體媒體的獨立性。 在本標準中，定義了不同媒體儲存的概念： (1) 在單一媒體上，用來識別一組檔案的方法。 (2) 在特定檔案系統內，用於命名 DICOM 檔案的方法。 10 CNS 14176-1, X 6022-1 6.9-1 DICOM 媒體傳輸模型 6.10 本系列標準第 11 部：媒體儲存之應用剖繪 本標準規定了本系

25、列標準應用特定子集，且實作得對其宣告符合性。在本節，這些應用特定子集將被參照為應用剖繪。這些符合性聲明可以適用於醫學影像及相關資訊於特定的臨床使用之儲存媒體的互換。這些緊跟著的架構都定義於本系列標準第 10 部中。主要為了儲存媒體上，不同類型的資訊互換。 應用剖繪的附錄，都被有系統的列述成下列主要部分： (1) 應用剖繪的名稱或在相關類別中的應用剖繪群組列表。 (2) 臨床全景的應用剖繪之描述。 (3) 包含應用剖繪與結合選項之設備角色的媒體儲存服務類別定義。 (4) 描述應用剖繪的操作需求之參考章節。 (5) 資訊物件類別及所支援相關資訊物件的規格，及用於資料轉送之編碼。 (6) 媒體格式與

26、所用實體媒體可互作的選擇。 (7) 其餘參數必須規定其確保媒體互換之其餘參數。 (8) 安全參數，其選擇加密技術並使用於安全媒體儲存應用剖繪中。 DICOM 結構與應用剖繪機制的設計，對額外資訊物件類別與新交換媒體之延伸是直接的。 備考： 在圖 6.10-1 中，說明了如何以個別的應用剖繪來對應本系列標準的其他不同標準。 媒體儲存互換 醫學影像應用 檔案 服務範圍DICOM應用訊息交換 媒體 A 媒體格式與 實體媒體 媒體 B 媒體格式與 實體媒體媒體 C 媒體格式與 實體媒體 11 CNS 14176-1, X 6022-1 圖 6.10-1 應用剖繪與本系列標準其他各部標準間的關係 6.1

27、1 本系列標準第 12 部：資料互換之媒體格式與實體媒體 本標準規定了以下兩者與促進醫療環境之資訊互換的關連： (1) 描述儲存媒體模型、特定實體媒體及檔案格式間的結構。 (2) 特定的實體媒體特性與所結合的媒體格式。 6.12 本系列標準第 14 部：灰階標準顯示函數 本標準規定灰階影像的標準化顯示函數。此函數提供測量特殊顯示系統的方法，主要目的是爲了確保目前影像在不同顯示媒體上的一致性 (例如：螢幕與印表機)。 選擇顯示函數以人類視覺為基礎 。 在顯示設備的亮度範圍內，人眼的對比靈敏度是呈現非線 性的。此標準使用人體視覺系統的巴頓模型 (Bartens model)。 6.13 本系列標準

28、第 15 部：安全剖繪 本標準規定宣告符合性之實作時的安全剖繪 。 安全剖繪參考了許多已發展的安全標準所定義而成，如公鑰 (Public key)或智慧卡 (smart card) 的安全技術。資料加密可以使用各種不同的標準化資料之加密方案。 本標準並不涉及安全策略的議題。本標準僅提供可用於實作 DICOM 物件互換上的安全策略。本機系統管理者有責任建立一個適當的安全策略。 6.14 本系列標準第 16 部：內容對映資源 本標準規定： (1) 結構文件模型的範本，如 DICOM 資訊物件。 (2) 使用於資訊物件的編碼用語集合。 (3) DICOM 定義與維護用語字彙。 (4) 國家特定的編碼

29、用語翻譯。 本系列標準第 2部 本標準其他部分 符合性要求 資訊物件定義 服務類別規格 資料結構及編碼 媒體儲存，檔案格式 媒體格式，實體媒體 安全剖繪 本系列標準第 3部 本系列標準第 4部 本系列標準第 5部 本系列標準第 10部 本系列標準第 12部 本系列標準第 15部 本系列標準第 11部 應用剖繪 12 CNS 14176-1, X 6022-1 引用標準： CNS 13857 資訊技術開放系統互連表現層服務定義 CNS 13887 資訊處理系統開放系統互連結合控制服務元件服務 相對應國際標準： NEMA PS 3.1-2003 Digital imaging and commun

30、ications in medicine(DICOM) Part 1： Introduction and Overview 13 CNS 14176-1, X 6022-1 英中名詞對照表 A Association 結合 Attribute 屬性 C Command 命令 Command Element 命令元件 Command Stream 命令流 Conformance 符合性 Conformance Statement 符合性聲明 D Data Dictionary 資料辭典 Data Element 資料元件 Data Set 資料集 Data Stream 資料流 I Informatics 資訊學 Information Object 資訊物件 Information Object Class 資訊物件類別 Information Object Instance 資訊物件實例 M Message 訊息 P Presentation 表現 50-pin 50 接腳 R Radiology 放射線學 Registry 登錄處 S Service Class 服務類別 Session 交談 Study 檢查 Subset 子集 T Transparent 透通 Transport 傳送