1、一、课题的来源及意义：DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine) 标准是由 ACR (American College of Radiology)及 NEMA(National Electrical Manufacturers Association)所形成的联合委员会，于 1983年以后陆续发展而成的医疗数位影像及传输标准。在 DICOM标准中详细定义了影像及其相关信息的组成格式和交换方法，利用这个标准，人们可以在影像设备上建立一个接口来完成影像数据的输入/输出工作。DICOM标准能更有效地在医学影像设备之间传输交换数字影像，其应
2、用范围不仅包括 CT、MRI、DSA、SPECT、超声、数字化 X线影像（CR、DR、FPD）等，还包括内窥镜图像、病理学图像、耳科图像、皮肤图像以及中医的舌苔图像等。它本身具有面向对象的特性和开放性，有利于自身不断的发展和完善，但也带来不少新问题和新课题。在这些新的课题当中，如何在现实计算机上用软件方便地实现对 DICOM标准的图像浏览、处理、转换等工作就是其中一个方向。目前各大中医院的医学成像设备多为基于 DICOM标准的成像设备，所产生的图象格式为 DICOM文件格式，该格式文件除了具有图象本身的信息之外还具有很多与图象相关的说明信息。尽管当前能够浏览图片的软件很多，但不支持 DICOM
3、格式文件的浏览和处理。因此本课题目的就是开发一个小型的软件，能够用于 DICOM格式的转换、相关信息的提取、图象的处理等。尽管软件小，但要开发出一个趋于完善的系统并不是那么轻而易举的事，要软件支持 DICOM格式图像浏览和处理，需要去了解 DICOM标准，熟悉 DICOM图像的格式以及图像处理的相关知识。 在胶片时代，病人的医学影像只可以在医院的专门设备上才可以观察，医生不可以在家进行研究也不方便进行远程交流。所以医学影像数字化成为必然趋势，通过本软件的开发，可以提供一个便携的 DICOM格式处理工具，让病人和医生均可以无需在医院专业的 PACS系统中而是在家中电脑上方便打开医学影像进行浏览或
4、研究。该软件还可以扩展成为医学影像设备的一个后台处理软件，对接收下来的图象做进一步的处理，方便压缩、转换存储和图象信息提取等。作为医学院校计算机专业信息专业的学生，我们熟悉医学信息系统总体结构，（RIS 是医学信息系统中的一个部分，而 DICOM格式医学图像又是它里面的一个小功能），也有一定的计算机专业知识，所以有信息和能力开发该软件。另外通过这次课题，直接提高我们的资料搜索、整理、计划安排以及编程设计等多方面的能力，让我们深入对 DICOM标准的理解及对软件开发，医学图像处理知识的掌握。同时更能让我们体会到团队协作精神的重要性，为即将毕业走上工作岗位打下基础。二、简述该领域目前的国内外先进水
5、平近年来由於 ACR 与 NEMA 在医疗数位影像传输规范的发展与努力，DICOM3.0 已成为北美、欧洲及日本各国在 Health care informatics 影像应用的标准。这些协会除了 ANSI,ISO 外， 还包括欧洲的 “Europen Committee for Standardization Technical committee on Medical Informatics (CENTC 251)及日本的“Japan Industries of Association for Radiation Apparatus (JIRA)“。1994 年, 在美国芝加哥所举办的 R
6、SNA 年会上 , 就已经有 40 个以上的厂商参与 DICOM 的成果展示, 他们利用 DICOM3.0 的标准，透过网络与各医院连线，进行医学影像传输及处理的功能显示，主题包括:CR,CT,MR,US 各类型医学影像资料。DICOM标准的实施策略 。经从互联网上搜索大量的相关的资料，并研究分析发现，遵从国际标准的DICOM3.0提供各种医学影像和图像服务的软件总的来说还是比较多的，但在这方面做得优秀的软件并不多。在国内方面，专业公司有北京医诺软件公司推出的几款基于 DICOM标准的软件“医诺影像报告系统 (1.0 版)”、“医诺(X 光、超声、DSA、CT、MR)视频工作站”和“医诺 PA
7、CS数字影像工作站(3.0 版)”。其中以“医诺 PACS数字影像工作站(3.0 版)”更具代表性。这款软件完全遵从国际标准的DICOM3.0，提供各类影像及其二次抓取图像的存储服务。它集 DICOM服务器、影像工作站及诊断报告工作站于一身，主要有图像处理模块、影像数据管理模块、诊断报告模块、光盘存档模块、DICOM 通讯模块、胶片打印输出模块等功能模块组成， 具有完善的影像数据库管理功能。可以对本地及远程 DICOM服务器按各种方式查询。 影像、图像处理功能尤其强大，可对图像提供检查、比较、堆栈、序列四种显示方式，支持图像黑白反转，伪彩色等显示功能，支持数字电影回放方式，具有图像漫游、无级缩
8、放、局部放大功能，支持多屏显示；对于影像处理，可提供窗宽窗位的预设和连续调整，亮度、对比度调整，反相（正负像）、图像旋转，测量（长度、角度、规则面积、不规则面积、 CT 值），添加任意形式的图形或文字标注，图像信息显示（可预设），DSA 数字减影，定位线显示，图像均衡、平滑、边缘增强处理，等等，各种完善的功能大大提高了临床诊断准确率。这款软件还支持各大厂商 CT、MR、DSA、ECT、US、数字胃肠、内镜等影像设备。又如中国医学共享网提供的 Gdicom 医学 DICOM图像浏览器，该浏览器能浏览及加工标准 DICOM接口下文件，另存为 JPG，BMP 格式文件，能测量长度及角度等等。另外个人
9、方面也有不少编程爱好者编写有这方面的软件。如网名为“嘟嘟熊”作者编写了“中文 DICOM查看器Xiphoid v.”，其中的功能也比较完善：支持所有的非压缩和 JPG的压缩文件(不支持 JPG2000)，支持 MONOCHROME0和 MONOCHROME1的图像，（CR,CT,MRI,核医学）支持图像缩放、旋转、翻转、伪彩（可以选择多种配置和自己改变颜色配置）、反色、窗宽和窗位调整、对比和亮度调整、画线、椭圆、多边形、测量长度、计算任意选择区面积及统计结果等等。总之，随着世界医学影像设备的主要供应商都宣布支持 DICOM标准，无论在提高医疗诊断水平方面，还是在提高与医学影像及其信息有关的经济
10、效益方面，DICOM 标准的出现为医疗机构带来全新的机会。因此，基于 DICOM标准的服务软件及其同类产品的研制和开发以及投入市场的产品也越来越多，而国内外这些产品中虽然有一些产品的质量还有待提高，但是部分产品已经相对完善并达到了世界先进内水平，值得我们学习研究和借鉴。并且随着市场的需求的增加，相信这些产品的发展还会有更广阔的前景。三、课题所要研究的内容及实施方案：一、研究内容：下列条文摘自中国卫生部医疗信息分系统功能规范：1.图像处理功能：自定义显示图像的相关信息，如姓名、年龄、设备型号等 参数。提供缩放、移动、镜像、反相、旋转、滤波、锐化、伪彩、播放、窗宽窗位调节等功能。2.测量功能：提供
11、 ROI 值、长度、角度、面积等数据的测量；以及标注、注释功能。3.管理功能：支持设备间影像的传递，提供同时调阅病人不同时期、不同影像设备的影像及报告功能。支持 DICOM3.0 的打印输出，支持海量数据存储、迁移管理。4.远程医疗功能：支持影像数据的远程发送和接收。5.系统参数设置功能：支持用户自定义窗宽窗位值、显示文字的大小、放大镜的放大比例等参数本系统将研究的对像确定在 DICOM 静态二维图像，其中主要包括常见的CR（Computed Radiography）、CT（Computerized Tomography），MRT 等类图像。系统的功能主要是提供上述系统功能规范里面的图像处理功
12、能、测量功能、系统参数设置功能、及管理功能中的打印功能。二、实施方案：OFFIS computer science institute （官方网址：http:/dicom.offis.de）是一个专门研究 DICOM 标准医学图像计算机处理的组织。它提供的DCMTK（DICOM TooLKit）包是一个业界处理 dicom 图像很流行的工具包。该包免费开放源代码，经编译后提供可供调用的库文件（*.lib）。它提供了对 dcm格式的图像进行基本操作的集合。另外当然还有其它开发的工具包如LeadTools，功能很强大，但要收费。所以我们选择了 DCMTK。考虑到设计中的难度，另外还有部分专业机构提
13、供的 ActiveX and CLX DICOM components 组件如 ezDicom, DicomObjects 等视情况是否加以参考使用。具体方案如下:借助 DCMTK 软件包，下载 DCMTK，经编译生成各个需要调用动态链接库文件(dll)；通过：调用 DCMTK 提供的基本功能，组合这些功能；完善部分 DCMTK 提供的不完整的功能，实现部分其提供的接口；设计部分 DCMTK 未提供的（如图像处理，转换等）功能；来实现系统要求的实现的功能目标。在 VC+中设计友好的交互平台，让用户方便使用这些功能。 四、主要关键技术1、Visual C+ 面向对象编程技术面向对象系统具有封装、
14、继承、多态的特点。Visual C+语言是一个典型的面向对象程序设计语言，功能强大、高效。 在课题中要解决的一个问题就是如何在 Visual C+ 6.0 中调用 DCMTK 提供的功能。 2、VC+动态链接库编程技术动态链接库（dll）是建立在客户/服务器通信的基础上，包含若干个函数、类或资源的库文件。DLL 的应用：应用程序导入函数与 DLL 文件中的导出函数进行链接有两用方式。隐式链接和显式链接。隐式链接，实际上是一种静态链接方式：由编译系统加载和应用程序结束时卸载的编码（如没有其它程序使用该 DLL）。方法有：VC6.0 中在单击 Project-Settings.选择 Link 标签
15、页。在 Object/library modules 编辑框中输入要导入的 LIB 库。在程序中显示地将 LIB 库导入。如#pragma comment(lib,”vinmm.lib”).单击 Project-Add to Project-Files:选择要导入的库文件。显示链接使用 LoadLibrary()或 MFC 提供的 AfxLoadLibrary()显示的将 Dll调进来。3、图像处理技术作为供医学专用的图像,其对图像的处理有自己特殊的要求。下面是课题涉及的几种图象处理技术的计算公式：锐化：交叉微分算法（Roberts 算法）计算公式如下：滤波：主要是消失噪声，包括均值滤波中值滤
16、波器。编码解码：DCM 图像中像素陈列的表达形式有 BMP、JPEG 、JPEG-LS、JPEG2000。编码解码主要是针对压缩格式图像。这些均使用了 DCT 变换，其原理如下：正变换：逆变换：图像的几何变换：为了观测需要，常常需要进行各种不同的几何变换。包括水平翻转垂直翻转等。几何变换不改变像素值，而是改变像素所在的位置。水平镜像：水平平移：垂直镜像：垂直平移：灰度变换：主要是指对比度、亮度的调节，在 DICOM 标准当中又叫窗位值与窗口宽度的调节。目的是为了改善画质，使图像的显示效果更加清晰。度量：DICOM 图像的度量包括长度、角度、面积的度量。长度：根据两点之间的距离公式：并根据屏幕像
17、素间的距离及与原始图片的缩放比例确定。角度： 其中 。面积：统计面积区域包括的像素点数。根据缩放比例确定调整其值。五、工作量及工作进度安排（包括文献阅读、方案 设计与实现、 计算与实验、论文书写等）起止日期 课 题 阶 段 工 作 进 度2006.11.102007.4.22007.4.32007.4.202007.4.212007.5.182007.5.192007.6.1通过上网、查阅期刊等查资料，向老师同学等请教并自学，在学生公共选课系统基础上进行医学图像处理知识的学习、研究，同时完成论文初稿。通过比较应用各种医学图像处理技术实现系统，比较各种技术的性能，进一步完善系统部分，深入对医学图
18、像处理技术的理解，完成论文二稿。通过与老师及同学探讨，应用医学图像处理的各种关键技术，在此基础上进一步完善并细化系统，寻找最优的解决方案，以使系统运行速度更快、数据库访问效率更高，同时完成论文三稿。对比当前其它医学图像处理相关技术，理解本系统的优缺点，进一步改进系统的性能，同时完成论文。六、主要参考文献（要求 10 篇以上，其中至少 2 篇国外资料）序号 参 考 文 献 名 称12345678910张直明，张言，陈北雄. 滑动轴承的流体动力润滑理论.北京：高等教育出版社，1986，104-105 Mitchell A L. Introduction to genetic algorithms.
19、 Cambridge: MIT Press,1996, 35-40杨学瑜，王志军，刘同利.JSP 入门与提高.北京：清华大学出版社2002，151-158（注意：不同类型文献的书写格式不同，上面三篇文献为 专著 ，其书写格式如上）陈斌，李有泉. 介观耦合电路的量子压缩效应. 科学通报，1996，41（14）：1275-1277Chen D H, Bogy D B, Wang K C, et al. Singular stress field near the corner of jointed dissimilar materials. Journal of Applied Mechanics
20、,1993,60(3):607-613段林海，易小山.数据库连接池技术及其 JAVABEAN实现.电脑开发与应用，2002，(11):125-128宋善德，郭飞.基于 Java的 WEB数据库连接池技术的研究.计算机工程与应用,2002,(8):58-61胡阳秋,高小榕,高上凯. 医学图像 DICOM格式转换软件的设计与实现. 北京生物医学工程, 2000,(4):25-28（注意：上面四篇文献为 期刊论文 ，其书写格式如上）张筑生. 微分半动力系统的不变集：北京大学硕士学位论文. 北京：北京大学数学系数学研究所，1995，60-65Gaims R. B. Infrared spectrosc
21、opic studies on solid oxygen:dissertation. Berkeley: Univ. of California,1965,89-911112（注意：上面两篇文献为 学位论文 ，其书写格式如上）田荣. 连续与非连续变形分析的流形方法及其在土力学中的应用. 见：中国土木工程学会第八届全国土力学及岩土工程学术会议论文集. 北京：万国学术出版社，1999，51-53Melbourne C. Load relieving systems. In: Proc of Int Conf on Non-conventional Structures. London,1987,93-95（注意：上面两篇文献为 会议论文 ，其书写格式如上）
