DICOM標準在便攜式醫療設備中的應用

在過去幾十年里不僅數字化醫學影像的應用發展迅速，共享這些信息的能力還可以在幾秒鐘內把影像傳遍全球，這樣使得這些影像可以被最大化的利用。醫療數字影像和通信標準(Digital imaging and communication in medicine-DICOM)定義了傳輸醫療影響以及相關資料的標準。

DICOM標準是醫學影像存檔與傳輸系統（picture archivingand communication systems－PACS）中最常用的標準，這個醫療網絡系統用于存儲，檢索，發布以及展示影像。此外系統還可以幫助醫院進行無膠片影像存儲和展示。這樣數以百萬計的存儲在黃色信封里的膠片就可以被1到10TByte的的數字存儲服務器代替。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器中。從不同途徑獲得的影像都保存在服務器上，在任何時間里都可以供醫生和工作人員通過網絡內的工作站訪問。此外，信息還可以發布到網上以便讓全球的診所和醫院訪問。所有這些傳輸交流事務都是基于DICOM標準。

初窺DICOM

TDICOM標準相比其前身－美國放射學學會及美國國家電氣制造協會（American College of Radiology，NationalElectrical Manufacturer Association－ARC NEMA）－來說是一個重大革新。DICOM標準適用于TCP/IP網絡環境下在線或離線的標準媒介，例如CD－R或者外部存儲設備。DICOM和ARC NEMA最大的不同點在于它被結構化為一個多部分的文件，從而允許迅速地添加新功能。

DICOM文件由文件頭和圖像數據組成。文件頭可以包含患者資料，研究類型，使用的設備，圖像尺寸，診斷，圖形，波形以及報告等信息，這里僅舉幾例。更重要的是，每個文件還包含數百幅圖像。

圖2是一個典型的DICOM文件。在這個例子中，文件頭使用前幾個字節來描述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節。本例中它表示文件包含2幅大小為201x134三維象素的圖片(一個三維象素(voxel)是指三維空間的一個值，這就好比像素是指二位空間的一個值)。圖像和數據都保存在同一個文件中。

DICOM標準是由超過20家醫療保健供應商，15個醫療用戶及其他醫療控股機構組成的一個委員會來制定并維護的。(見medical.nema.org/members.pdf)。DICOM標準目前是醫療行業內應用最廣泛的標準。

標準的目標之一是努力爭取實現不同類型的醫療設備之間的互用互通能力，例如放射科的設備與心臟醫學設備的互通協同。換句話說，DICOM標準的目標之一使得醫療人員可以在同一個網絡內分享從不同供應商提供的醫療設備上產生的醫療影像數據。此外，該計劃也允許其他的圖像和非影像醫療設備接入到網內。最后的這個功能目前還沒有被充分發掘。迄今為止，大部分帶有DICOM功能的設備都是非便攜式的放射性儀器，例如用于磁共振成像，計算機斷層掃描，熒光透視，X射線成像，超聲及其他的設備。這些設備都是基于非常強大的工作站、高速處理器、海量內存存儲功能以及醫療圖像分析算法。在這些大型的設備上應用DICOM標準將得到繼續發展，同時這個趨勢也使得更多便攜式設備加入醫療工業化的進程中。

便攜式家用產品例如超聲儀、血壓計和心率計等正在成為新一代的保健儀器。它們為患者在家中提供了重要的健康數據，但把這些數據傳送給醫護者卻存在問題。在健康保健領域，小時、分鐘甚至每一秒鐘，醫療專家越早獲得信息就能更好的為患者提供醫學護理方案，減少這個時間意味著生死之別。因此，正需要將DICOM標準應用在便攜式影像及非影像醫療設備中，使它們兼容已有的網絡系統。目前，人們很容易通過在家中或通過GPRS蜂窩服務來連接互聯網。這些便攜式醫療設備正需要利用這一便利的條件來共享信息。

便攜式設備的DICOM標準

醫療市場正需要帶有DICOM服務的便攜式設備。這可能需要開發便攜式的媒體播放器用來訪問并下載影像數據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瀏覽器軟件的個人掌上電腦PDA來瀏覽相關數據。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備進行診斷的能力。

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

醫療領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。對于用于診斷的圖像顯示，則需要采用專門的醫療影像顯示器，如表1列出的一些醫療專用顯示器的特點。

目前，醫療顯示器的價格超出了絕大多數的中小型醫院或獨立的放射學專家的承受能力。這種情況迫使用戶使用商業顯示器或者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的放射線設備。例如在發展中國家的醫院需要采用DICOM標準的環境，但無法代替它們所有已有的醫療設備。例如，在拉丁美洲超過50％的醫院較新采購的設備不是DICOM兼容的，這些設備不能被報廢。在某些情況下，設備可以被升級到DICOM系統。但通常都無法升級。在這種情況下，需要軟硬件接口來將原始的影像轉換成JPEG格式并進行壓縮。如果醫院有一個放射線信息系統(RIS)，其接口需要附上所有的患者信息來產生完整的DICOM文件。這樣，非DICOM設備只需要20％的采購新DICOM設備的成本就可以接入到DICOM網絡中。

圖3顯示了DICOM轉換器軟硬件的原理。

市場上已有的這種轉換器需要永久的安裝來為單一的應用提供服務。目前的挑戰是設計一種低成本的轉換器可以通過共享接口方式同時為一臺以上的設備提供轉換服務。它還可以將新的便攜設備和傳統便攜設備連接到DICOM網絡上。

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

醫院中大多數的專用設備是兼容DICOM標準的。無論是通過設計新的設備，還是采用可以將舊設備接入DICOM網絡的軟硬件轉換器,現在是時候將便攜式和家用醫療設備融入DICOM標準了.