DICOM標(biāo)準(zhǔn)在便攜式醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用

在過去幾十年里不僅數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像的應(yīng)用發(fā)展迅速，共享這些信息的能力還可以在幾秒鐘內(nèi)把影像傳遍全球，這樣使得這些影像可以被最大化的利用。醫(yī)療數(shù)字影像和通信標(biāo)準(zhǔn)(Digital imaging and communication in medicine-DICOM)定義了傳輸醫(yī)療影響以及相關(guān)資料的標(biāo)準(zhǔn)。

DICOM標(biāo)準(zhǔn)是醫(yī)學(xué)影像存檔與傳輸系統(tǒng)（picture archivingand communication systems－PACS）中最常用的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用于存儲(chǔ)，檢索，發(fā)布以及展示影像。此外系統(tǒng)還可以幫助醫(yī)院進(jìn)行無膠片影像存儲(chǔ)和展示。這樣數(shù)以百萬計(jì)的存儲(chǔ)在黃色信封里的膠片就可以被1到10TByte的的數(shù)字存儲(chǔ)服務(wù)器代替。圖1展示了PACS的主要組成部分。

所有的信息都被集中在圖中間位置的服務(wù)器中。從不同途徑獲得的影像都保存在服務(wù)器上，在任何時(shí)間里都可以供醫(yī)生和工作人員通過網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的工作站訪問。此外，信息還可以發(fā)布到網(wǎng)上以便讓全球的診所和醫(yī)院訪問。所有這些傳輸交流事務(wù)都是基于DICOM標(biāo)準(zhǔn)。

初窺DICOM

TDICOM標(biāo)準(zhǔn)相比其前身－美國放射學(xué)學(xué)會(huì)及美國國家電氣制造協(xié)會(huì)（American College of Radiology，NationalElectrical Manufacturer Association－ARC NEMA）－來說是一個(gè)重大革新。DICOM標(biāo)準(zhǔn)適用于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下在線或離線的標(biāo)準(zhǔn)媒介，例如CD－R或者外部存儲(chǔ)設(shè)備。DICOM和ARC NEMA最大的不同點(diǎn)在于它被結(jié)構(gòu)化為一個(gè)多部分的文件，從而允許迅速地添加新功能。

DICOM文件由文件頭和圖像數(shù)據(jù)組成。文件頭可以包含患者資料，研究類型，使用的設(shè)備，圖像尺寸，診斷，圖形，波形以及報(bào)告等信息，這里僅舉幾例。更重要的是，每個(gè)文件還包含數(shù)百幅圖像。

圖2是一個(gè)典型的DICOM文件。在這個(gè)例子中，文件頭使用前幾個(gè)字節(jié)來描述X射線線斷層影像的尺寸。文件頭的大小可以改變，取決于所包含的信息細(xì)節(jié)。本例中它表示文件包含2幅大小為201x134三維象素的圖片(一個(gè)三維象素(voxel)是指三維空間的一個(gè)值，這就好比像素是指二位空間的一個(gè)值)。圖像和數(shù)據(jù)都保存在同一個(gè)文件中。

DICOM標(biāo)準(zhǔn)是由超過20家醫(yī)療保健供應(yīng)商，15個(gè)醫(yī)療用戶及其他醫(yī)療控股機(jī)構(gòu)組成的一個(gè)委員會(huì)來制定并維護(hù)的。(見medical.nema.org/members.pdf)。DICOM標(biāo)準(zhǔn)目前是醫(yī)療行業(yè)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)之一是努力爭取實(shí)現(xiàn)不同類型的醫(yī)療設(shè)備之間的互用互通能力，例如放射科的設(shè)備與心臟醫(yī)學(xué)設(shè)備的互通協(xié)同。換句話說，DICOM標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)之一使得醫(yī)療人員可以在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)分享從不同供應(yīng)商提供的醫(yī)療設(shè)備上產(chǎn)生的醫(yī)療影像數(shù)據(jù)。此外，該計(jì)劃也允許其他的圖像和非影像醫(yī)療設(shè)備接入到網(wǎng)內(nèi)。最后的這個(gè)功能目前還沒有被充分發(fā)掘。迄今為止，大部分帶有DICOM功能的設(shè)備都是非便攜式的放射性儀器，例如用于磁共振成像，計(jì)算機(jī)斷層掃描，熒光透視，X射線成像，超聲及其他的設(shè)備。這些設(shè)備都是基于非常強(qiáng)大的工作站、高速處理器、海量內(nèi)存存儲(chǔ)功能以及醫(yī)療圖像分析算法。在這些大型的設(shè)備上應(yīng)用DICOM標(biāo)準(zhǔn)將得到繼續(xù)發(fā)展，同時(shí)這個(gè)趨勢(shì)也使得更多便攜式設(shè)備加入醫(yī)療工業(yè)化的進(jìn)程中。

便攜式家用產(chǎn)品例如超聲儀、血壓計(jì)和心率計(jì)等正在成為新一代的保健儀器。它們?yōu)榛颊咴诩抑刑峁┝酥匾慕】禂?shù)據(jù)，但把這些數(shù)據(jù)傳送給醫(yī)護(hù)者卻存在問題。在健康保健領(lǐng)域，小時(shí)、分鐘甚至每一秒鐘，醫(yī)療專家越早獲得信息就能更好的為患者提供醫(yī)學(xué)護(hù)理方案，減少這個(gè)時(shí)間意味著生死之別。因此，正需要將DICOM標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用在便攜式影像及非影像醫(yī)療設(shè)備中，使它們兼容已有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。目前，人們很容易通過在家中或通過GPRS蜂窩服務(wù)來連接互聯(lián)網(wǎng)。這些便攜式醫(yī)療設(shè)備正需要利用這一便利的條件來共享信息。

便攜式設(shè)備的DICOM標(biāo)準(zhǔn)

醫(yī)療市場正需要帶有DICOM服務(wù)的便攜式設(shè)備。這可能需要開發(fā)便攜式的媒體播放器用來訪問并下載影像數(shù)據(jù)供專家分析診斷使用。目前，一些放射線專家正在使用帶有DICOM瀏覽器軟件的個(gè)人掌上電腦PDA來瀏覽相關(guān)數(shù)據(jù)。然而，較低的顯示分辨率，較低的圖像處理能力及其他一些局限條件限制了專家使用這些設(shè)備進(jìn)行診斷的能力。

由于DICOM采用的JPEG圖像無損壓縮格式，一個(gè)基本的JPEG瀏覽器就可以顯示這些圖像，但用戶需要對(duì)圖像的分辨率，灰度，亮度，對(duì)比度以及其他一些因素仔細(xì)分析，才可以作出診斷。研究表明，5百萬象素對(duì)于大部分X射線影像研究已經(jīng)足夠使用，但對(duì)于檢測乳房腫瘤的X射線影像則需要1千萬象素級(jí)別。

醫(yī)療領(lǐng)域一般采用兩種不同類型的顯示器。商用顯示器用來顯示僅供參考的圖像。對(duì)于用于診斷的圖像顯示，則需要采用專門的醫(yī)療影像顯示器，如表1列出的一些醫(yī)療專用顯示器的特點(diǎn)。

目前，醫(yī)療顯示器的價(jià)格超出了絕大多數(shù)的中小型醫(yī)院或獨(dú)立的放射學(xué)專家的承受能力。這種情況迫使用戶使用商業(yè)顯示器或者LCD顯示器，但因此無法獲得診斷所需的所有顯示能力。

還有一些市場需要升級(jí)的放射線設(shè)備。例如在發(fā)展中國家的醫(yī)院需要采用DICOM標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境，但無法代替它們所有已有的醫(yī)療設(shè)備。例如，在拉丁美洲超過50％的醫(yī)院較新采購的設(shè)備不是DICOM兼容的，這些設(shè)備不能被報(bào)廢。在某些情況下，設(shè)備可以被升級(jí)到DICOM系統(tǒng)。但通常都無法升級(jí)。在這種情況下，需要軟硬件接口來將原始的影像轉(zhuǎn)換成JPEG格式并進(jìn)行壓縮。如果醫(yī)院有一個(gè)放射線信息系統(tǒng)(RIS)，其接口需要附上所有的患者信息來產(chǎn)生完整的DICOM文件。這樣，非DICOM設(shè)備只需要20％的采購新DICOM設(shè)備的成本就可以接入到DICOM網(wǎng)絡(luò)中。

圖3顯示了DICOM轉(zhuǎn)換器軟硬件的原理。

市場上已有的這種轉(zhuǎn)換器需要永久的安裝來為單一的應(yīng)用提供服務(wù)。目前的挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)一種低成本的轉(zhuǎn)換器可以通過共享接口方式同時(shí)為一臺(tái)以上的設(shè)備提供轉(zhuǎn)換服務(wù)。它還可以將新的便攜設(shè)備和傳統(tǒng)便攜設(shè)備連接到DICOM網(wǎng)絡(luò)上。

圖4顯示了基于飛思卡爾ColdFire® MCF520x微處理器的便攜式超聲儀。

醫(yī)院中大多數(shù)的專用設(shè)備是兼容DICOM標(biāo)準(zhǔn)的。無論是通過設(shè)計(jì)新的設(shè)備，還是采用可以將舊設(shè)備接入DICOM網(wǎng)絡(luò)的軟硬件轉(zhuǎn)換器,現(xiàn)在是時(shí)候?qū)⒈銛y式和家用醫(yī)療設(shè)備融入DICOM標(biāo)準(zhǔn)了.