DICOM标准在便携式医疗设备中的应用

　　在过去几十年里不仅数字化医学影像的应用发展迅速，共享这些信息的能力还可以在几秒钟内把影像传遍全球，这样使得这些影像可以被最大化的利用。医疗数字影像和通信标准(Digital imaging and communicaTIon in medicine-DICOM)定义了传输医疗影响以及相关资料的标准。

　　DICOM标准是医学影像存档与传输系统（picture archivingand communication systems－PACS）中最常用的标准，这个医疗网络系统用于存储，检索，发布以及展示影像。此外系统还可以帮助医院进行无胶片影像存储和展示。这样数以百万计的存储在黄色信封里的胶片就可以被1到10TByte的的数字存储服务器代替。图1展示了PACS的主要组成部分。

　　所有的信息都被集中在图中间位置的服务器中。从不同途径获得的影像都保存在服务器上，在任何时间里都可以供医生和工作人员通过网络内的工作站访问。此外，信息还可以发布到网上以便让全球的诊所和医院访问。所有这些传输交流事务都是基于DICOM标准。

　　初窥DICOM

　　TDICOM标准相比其前身－美国放射学学会及美国国家电气制造协会（American College of RADIology，NationalElectrical Manufacturer Association－ARC NEMA）－来说是一个重大革新。DICOM标准适用于TCP/IP网络环境下在线或离线的标准媒介，例如CD－R或者外部存储设备。DICOM和ARC NEMA最大的不同点在于它被结构化为一个多部分的文件，从而允许迅速地添加新功能。

　　DICOM文件由文件头和图像数据组成。文件头可以包含患者资料，研究类型，使用的设备，图像尺寸，诊断，图形，波形以及报告等信息，这里仅举几例。更重要的是，每个文件还包含数百幅图像。

　　图2是一个典型的DICOM文件。在这个例子中，文件头使用前几个字节来描述X射线线断层影像的尺寸。文件头的大小可以改变，取决于所包含的信息细节。本例中它表示文件包含2幅大小为201x134三维象素的图片(一个三维象素(voxel)是指三维空间的一个值，这就好比像素是指二位空间的一个值)。图像和数据都保存在同一个文件中。

　　DICOM标准是由超过20家医疗保健供应商，15个医疗用户及其他医疗控股机构组成的一个委员会来制定并维护的。(见medical.nema.org/members.pdf)。DICOM标准目前是医疗行业内应用最广泛的标准。

　　标准的目标之一是努力争取实现不同类型的医疗设备之间的互用互通能力，例如放射科的设备与心脏医学设备的互通协同。换句话说，DICOM标准的目标之一使得医疗人员可以在同一个网络内分享从不同供应商提供的医疗设备上产生的医疗影像数据。此外，该计划也允许其他的图像和非影像医疗设备接入到网内。最后的这个功能目前还没有被充分发掘。迄今为止，大部分带有DICOM功能的设备都是非便携式的放射性仪器，例如用于磁共振成像，计算机断层扫描，荧光透视，X射线成像，超声及其他的设备。这些设备都是基于非常强大的工作站、高速处理器、海量内存存储功能以及医疗图像分析算法。在这些大型的设备上应用DICOM标准将得到继续发展，同时这个趋势也使得更多便携式设备加入医疗工业化的进程中。

　　便携式家用产品例如超声仪、血压计和心率计等正在成为新一代的保健仪器。它们为患者在家中提供了重要的健康数据，但把这些数据传送给医护者却存在问题。在健康保健领域，小时、分钟甚至每一秒钟，医疗专家越早获得信息就能更好的为患者提供医学护理方案，减少这个时间意味着生死之别。因此，正需要将DICOM标准应用在便携式影像及非影像医疗设备中，使它们兼容已有的网络系统。目前，人们很容易通过在家中或通过GPRS蜂窝服务来连接互联网。这些便携式医疗设备正需要利用这一便利的条件来共享信息。

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　　便携式设备的DICOM标准

　　医疗市场正需要带有DICOM服务的便携式设备。这可能需要开发便携式的媒体播放器用来访问并下载影像数据供专家分析诊断使用。目前，一些放射线专家正在使用带有DICOM浏览器软件的个人掌上电脑PDA来浏览相关数据。然而，较低的显示分辨率，较低的图像处理能力及其他一些局限条件限制了专家使用这些设备进行诊断的能力。

　　由于DICOM采用的JPEG图像无损压缩格式，一个基本的JPEG浏览器就可以显示这些图像，但用户需要对图像的分辨率，灰度，亮度，对比度以及其他一些因素仔细分析，才可以作出诊断。研究表明，5百万象素对于大部分X射线影像研究已经足够使用，但对于检测乳房肿瘤的X射线影像则需要1千万象素级别。

　　医疗领域一般采用两种不同类型的显示器。商用显示器用来显示仅供参考的图像。对于用于诊断的图像显示，则需要采用专门的医疗影像显示器，如表1列出的一些医疗专用显示器的特点。

　　目前，医疗显示器的价格超出了绝大多数的中小型医院或独立的放射学专家的承受能力。这种情况迫使用户使用商业显示器或者LCD显示器，但因此无法获得诊断所需的所有显示能力。

　　还有一些市场需要升级的放射线设备。例如在发展中国家的医院需要采用DICOM标准的环境，但无法代替它们所有已有的医疗设备。例如，在拉丁美洲超过50％的医院较新采购的设备不是DICOM兼容的，这些设备不能被报废。在某些情况下，设备可以被升级到DICOM系统。但通常都无法升级。在这种情况下，需要软硬件接口来将原始的影像转换成JPEG格式并进行压缩。如果医院有一个放射线信息系统(RIS)，其接口需要附上所有的患者信息来产生完整的DICOM文件。这样，非DICOM设备只需要20％的采购新DICOM设备的成本就可以接入到DICOM网络中。

　　图3显示了DICOM转换器软硬件的原理。

　　市场上已有的这种转换器需要永久的安装来为单一的应用提供服务。目前的挑战是设计一种低成本的转换器可以通过共享接口方式同时为一台以上的设备提供转换服务。它还可以将新的便携设备和传统便携设备连接到DICOM网络上。

　　图4显示了基于飞思卡尔ColdFire® MCF520x微处理器的便携式超声仪。

　　医院中大多数的专用设备是兼容DICOM标准的。无论是通过设计新的设备，还是采用可以将旧设备接入DICOM网络的软硬件转换器,现在是时候将便携式和家用医疗设备融入DICOM标准了。