DICOM标准：深入详解DICOM传输协议

引言

DICOM网络通信协议概述

DICOM C-STORE（存储服务）

引言

DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine，医学数字成像和通信）标准在医学影像的存储、传输和处理过程中起到了至关重要的作用。DICOM不仅定义了医学影像文件的格式，还定义了一系列服务类，这些服务类通过DICOM网络通信协议实现了医学影像的传输和操作。本文将深入探讨DICOM标准中的网络通信协议，包括DICOM C-STORE、C-FIND、C-MOVE和C-GET等指令，以帮助读者掌握这些重要的知识。

DICOM网络通信协议概述

DICOM网络通信协议主要用于不同医疗设备和系统之间的医学影像数据传输。该协议基于TCP/IP协议栈，并利用DICOM应用层协议（Application Layer Protocol），实现了设备间的互操作性。以下是DICOM网络通信协议中的几个重要概念：

Association（关联）： 是两个DICOM节点间建立的连接。关联建立后，两个节点可以进行数据交换。
DIMSE（DICOM Message Service Element）： 是DICOM消息服务元素，用于DICOM应用实体之间的通信。DIMSE提供了多种服务，如存储、查询、检索等。
PDU（Protocol Data Unit）： 是协议数据单元，用于在DICOM节点间传输实际的数据。

DICOM C-STORE（存储服务）

C-STORE（Storage Service Class）是DICOM标准中用于存储影像数据的服务类。它允许一个DICOM节点将影像数据发送到另一个节点进行存储。以下是C-STORE的工作流程：

建立关联： 发送方（SCU，Service Class User）向接收方（SCP，Service Class Provider）发起连接请求。
发送C-STORE请求： SCU发送C-STORE请求消息，其中包含影像数据。
接收C-STORE响应： SCP接收到影像数据后，返回C-STORE响应消息，指示存储操作的结果。
关闭关联： 数据传输完成后，关闭关联。

C#代码示例（使用fo-dicom）

以下是一个基于C#和fo-dicom框架的C-STORE客户端示例代码：

using System;
using Dicom;
using Dicom.Network;

public class DicomCStoreClient : DicomService, IDicomCStoreProvider
{
    public DicomCStoreClient(INetworkStream stream, Encoding fallbackEncoding, Logger log) : base(stream, fallbackEncoding, log)
    {
    }

    public static void Main(string[] args)
    {
        var client = new DicomClient();
        client.AddRequest(new DicomCStoreRequest("path_to_dicom_file.dcm"));
        
        client.Send("127.0.0.1", 104, false, "SCU", "SCP");
    }

    public DicomCStoreResponse OnCStoreRequest(DicomCStoreRequest request)
    {
        // Handle the received DICOM object here
        return new DicomCStoreResponse(request, DicomStatus.Success);
    }
}

DICOM C-FIND（查询服务）

C-FIND（Query/Retrieve Service Class - Find）用于在DICOM节点间执行查询操作。它允许一个节点（SCU）向另一个节点（SCP）发送查询请求，以查找满足特定条件的影像数据。C-FIND的工作流程如下：

建立关联： SCU向SCP发起连接请求。
发送C-FIND请求： SCU发送C-FIND请求消息，其中包含查询条件。
接收C-FIND响应： SCP根据查询条件检索数据，并返回满足条件的影像数据集。
关闭关联： 查询完成后，关闭关联。

C#代码示例（使用fo-dicom）

以下是一个基于C#和fo-dicom框架的C-FIND客户端示例代码：

using System;
using Dicom;
using Dicom.Network;

public class DicomCFindClient
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        var client = new DicomClient();

        var request = new DicomCFindRequest(DicomQueryRetrieveLevel.Study)
        {
            Dataset = new DicomDataset
            {
                { DicomTag.PatientName, "Doe^John" } // 查询条件
            }
        };

        request.OnResponseReceived += (req, response) =>
        {
            Console.WriteLine($"Found Study: {response.Dataset.GetSingleValue<string>(DicomTag.StudyInstanceUID)}");
        };

        client.AddRequest(request);
        client.Send("127.0.0.1", 104, false, "SCU", "SCP");
    }
}

DICOM C-MOVE（检索服务）

C-MOVE（Query/Retrieve Service Class - Move）用于在DICOM节点间执行检索操作。它允许一个节点（SCU）向另一个节点（SCP）发送检索请求，将满足特定条件的影像数据移动到目标节点。C-MOVE的工作流程如下：

建立关联： SCU向SCP发起连接请求。
发送C-MOVE请求： SCU发送C-MOVE请求消息，其中包含检索条件和目标节点信息。
接收C-MOVE响应： SCP根据检索条件找到数据，并将其发送到目标节点，随后返回响应消息。
关闭关联： 检索完成后，关闭关联。

C#代码示例（使用fo-dicom）

以下是一个基于C#和fo-dicom框架的C-MOVE客户端示例代码：

using System;
using Dicom;
using Dicom.Network;

public class DicomCMoveClient
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        var client = new DicomClient();

        var request = new DicomCMoveRequest("TARGET_AE_TITLE", DicomQueryRetrieveLevel.Study)
        {
            Dataset = new DicomDataset
            {
                { DicomTag.PatientID, "12345" } // 检索条件
            }
        };

        request.OnResponseReceived += (req, response) =>
        {
            Console.WriteLine($"Move Response: {response.Status}");
        };

        client.AddRequest(request);
        client.Send("127.0.0.1", 104, false, "SCU", "SCP");
    }
}

DICOM C-GET（检索服务）

C-GET（Query/Retrieve Service Class - Get）与C-MOVE类似，用于在DICOM节点间执行检索操作。不同之处在于，C-GET请求的检索结果直接返回给请求方，而不是移动到其他节点。C-GET的工作流程如下：

建立关联： SCU向SCP发起连接请求。
发送C-GET请求： SCU发送C-GET请求消息，其中包含检索条件。
接收C-GET响应： SCP根据检索条件找到数据，并直接将其返回给SCU。
关闭关联： 检索完成后，关闭关联。

C#代码示例（使用fo-dicom）

以下是一个基于C#和fo-dicom框架的C-GET客户端示例代码：

using System;
using Dicom;
using Dicom.Network;

public class DicomCGetClient
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        var client = new DicomClient();

        var request = new DicomCGetRequest(DicomQueryRetrieveLevel.Study)
        {
            Dataset = new DicomDataset
            {
                { DicomTag.PatientID, "12345" } // 检索条件
            }
        };

        request.OnResponseReceived += (req, response) =>
        {
            Console.WriteLine($"Get Response: {response.Status}");
        };

        client.AddRequest(request);
        client.Send("127.0.0.1", 104, false, "SCU", "SCP");
    }
}

结论

本文详细介绍了DICOM标准中的网络通信协议，包括C-STORE、C-FIND、C-MOVE和C-GET指令。通过这些协议，DICOM实现了不同医疗设备和系统之间的医学影像数据传输和操作。我们还提供了基于C#和fo-dicom框架的代码示例，帮助读者更好地理解和应用这些协议。在实际应用中，掌握这些知识对于实现DICOM兼容的医疗影像系统至关重要。