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DICOM（数字成像和通信医学）简介【C#】

article 2024/11/13 21:29:38

DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）是医疗领域的一项国际标准，用于定义医学影像数据的存储、传输、共享和管理。它涉及医学图像的格式、数据交换的协议、以及相关的信息元素。DICOM标准不仅适用于医学影像（如X射线、CT、MRI等），还可以应用于医学领域的其他设备，如超声、放射治疗设备等。

在DICOM标准中，图像本身及其附带的患者信息、影像参数、设备信息等都被统一格式化，以便于不同厂商的设备和系统能够互操作。

DICOM的核心组成

1.DICOM文件结构：DICOM文件由头部信息（元数据）和图像数据两大部分组成。

元数据：包含关于图像的描述性信息，如患者信息、设备信息、影像拍摄的相关参数等。
图像数据：包含实际的医学图像信息，如CT图像的像素数据或MRI图像的采样值。

2.数据元素：DICOM文件中的每一部分信息都由 数据元素（Data Elements） 表示。数据元素有一个唯一的标识符（标签），例如PatientName（患者姓名）和PixelData（像素数据）。

DICOM文件结构

DICOM文件是一个数据集（Dataset），由多个数据元素组成，每个数据元素包括：

标签（Tag）：标识该数据元素的唯一ID，通常是16位的十六进制数字。标签分为两个部分：Group Number（组号）和 Element Number（元素号），例如：(0x10, 0x0010) 表示患者姓名（PatientName）。
数据类型（VR - Value Representation）：定义该数据元素的数据类型，如字符串（PN），日期（DA）等。
值字段（ValueField）：存储实际的值，可能是字符数据、数值、图像数据等。

DICOM文件的结构可以分为：

文件头部（File Header）：包含DICOM文件的基本信息（如文件格式、版本信息等）。

数据集（Dataset）：包含所有的数据元素（如患者信息、图像数据等）。

图像数据（Pixel Data）：用于存储医学图像的像素数据。

关键DICOM标签

PixelData（标签：(0x7FE0, 0x0010)）：存储图像的像素数据。
PhotometricInterpretation（标签：(0x28, 0x0004)）：描述图像的颜色空间或灰度值的解释。
PatientName（标签：(0x10, 0x0010)）：患者的姓名。
PatientID（标签：(0x10, 0x0020)）：患者的ID。
Modality（标签：(0x08, 0x0060)）：影像采集设备的类型，例如CT、MRI、X射线等。
StudyInstanceUID（标签：(0x20, 0x000D)）：唯一标识一个影像研究的标识符。
SeriesInstanceUID（标签：(0x20, 0x005E)）：唯一标识一个影像系列的标识符。

DICOM解析和处理（C#实现）

在C#中，解析和处理DICOM文件通常需要依赖第三方库，因为DICOM标准涉及的内容非常广泛。一个常用的库是 fo-dicom，它是一个开源的DICOM处理库，提供了DICOM文件的读取、解析、编辑、存储等功能。

1. fo-dicom库简介

fo-dicom是一个开源的DICOM库，适用于C#开发环境。它可以帮助开发者读取和操作DICOM文件、发送和接收DICOM数据、处理DICOM图像等。

通过fo-dicom，C#程序可以轻松解析DICOM文件，提取元数据，处理图像数据，并与DICOM服务器（如PACS）进行交互。

2. fo-dicom安装

你可以通过NuGet安装fo-dicom库：

Install-Package fo-dicom

或者使用.NET CLI：

dotnet add package fo-dicom

3. 解析DICOM文件

下面是一个使用fo-dicom解析DICOM文件并提取关键信息的示例代码：

using Dicom;
using Dicom.Imaging;
using System;
using System.IO;

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 读取DICOM文件
        string dicomFilePath = @"path_to_your_dicom_file.dcm";
        DicomFile dicomFile = DicomFile.Open(dicomFilePath);

        // 获取DICOM数据集（Dataset）
        DicomDataset dataset = dicomFile.Dataset;

        // 打印一些常见的标签信息
        Console.WriteLine("Patient Name: " + dataset.GetString(DicomTag.PatientName));
        Console.WriteLine("Patient ID: " + dataset.GetString(DicomTag.PatientID));
        Console.WriteLine("Study Instance UID: " + dataset.GetString(DicomTag.StudyInstanceUID));
        Console.WriteLine("Modality: " + dataset.GetString(DicomTag.Modality));
        
        // 获取图像数据（如果存在）
        if (dataset.Contains(DicomTag.PixelData))
        {
            var pixelData = dataset.Get<DicomPixelData>(DicomTag.PixelData);
            Console.WriteLine("Pixel data found with " + pixelData.NumberOfFrames + " frames.");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("No PixelData found.");
        }

        // 如果需要，显示图像
        var dicomImage = new DicomImage(dicomFile.Dataset);
        dicomImage.RenderImage().Save("output.png");
    }
}

4. 解释代码

DicomFile.Open(dicomFilePath)：打开一个DICOM文件并返回一个DicomFile对象。

dataset.GetString(DicomTag.PatientName)：从数据集中获取患者姓名。

dataset.Get(DicomTag.PixelData)：获取图像数据，DicomPixelData对象包含了图像的像素信息。

DicomImage.RenderImage().Save(“output.png”)：将DICOM图像渲染为PNG格式并保存到磁盘。

5. 图像数据的处理

DICOM图像数据（PixelData）是存储在DICOM文件中的原始像素数据。处理图像数据时，我们可以通过DicomPixelData类来访问这些数据，并将其渲染为常见的图像格式（如PNG、JPEG等）。

如果DICOM文件包含多个帧（例如动态CT扫描或MRI序列），DicomPixelData对象将包含多个图像帧。你可以通过以下代码来访问和操作这些帧：

var pixelData = dataset.Get<DicomPixelData>(DicomTag.PixelData);
for (int i = 0; i < pixelData.NumberOfFrames; i++)
{
    var frame = pixelData.GetFrame(i);
    // 处理单个帧
    // 可以将帧转换为图像、保存为文件等
}

总结

DICOM是医学影像的标准，广泛应用于医疗图像存储、传输、共享和管理。
DICOM文件由元数据和图像数据两部分组成。元数据包含关于患者、设备、影像等的描述性信息，而图像数据则包含医学图像的像素信息。
C#中可以通过开源库fo-dicom来解析DICOM文件、提取元数据、处理图像数据、与PACS服务器交互等。

通过理解DICOM文件的结构和如何在C#中解析DICOM文件，你可以开发各种医学图像处理和管理应用，支持医院信息系统（HIS）、放射学信息系统（RIS）和PACS系统的集成。

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http://www.kler.cn/a/388991.html