DICOM與HL7的簡要概述

1、DICOM與HL7的簡要概述DICOMDICOM是美國放射學(xué)會ACR和美國電器制造商協(xié)會NEMA組織制定的專門用于醫(yī)學(xué)圖像 存儲和傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。它主要涉及到信息系統(tǒng)中最主要也是最困難的醫(yī)學(xué)圖像的存儲和通信， 以解決在不同地點、不同設(shè)備制造商、不同國家等復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的醫(yī)學(xué)圖像存儲和傳輸 的問題。它可直接應(yīng)用在放射學(xué)信息系統(tǒng)(RIS)和圖像存檔與通信系統(tǒng)(PACS)中。DICOM也是研究和開發(fā)具有網(wǎng)絡(luò)連接功能、實現(xiàn)信息資源共享的新型醫(yī)療儀器的技術(shù)基礎(chǔ)。 醫(yī)療儀器在朝著自動化、智能化發(fā)展的同時，也在向著具有通信能力的遙控遙測和信息遠(yuǎn)程 獲取的網(wǎng)絡(luò)功能發(fā)展，醫(yī)療儀器既是醫(yī)療信息系統(tǒng)中的信息源，又是系

2、統(tǒng)中的信息使用者， 是信息系統(tǒng)中的一個主要環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)化的醫(yī)療儀器對醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)的重要性是不言而喻的。DICOM標(biāo)準(zhǔn)的另一個特點是它定義在網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的最上層，不涉及到具體的硬件實現(xiàn)而 直接應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，因此與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展保持相對獨立，可以隨著網(wǎng)絡(luò)性能的提高而使 DICOM系統(tǒng)的性能立即得到改善。DICOM盡管提供了 OSI的網(wǎng)絡(luò)模型，但現(xiàn)在實際上網(wǎng) 絡(luò)絕大部分都是在TCP/IP協(xié)議下構(gòu)成的，網(wǎng)絡(luò)硬件采用的形式可以多種多樣，如100M的 雙絞線100Base-T，光纖FDDI，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN，T1線路等，還有速度較低的10兆 網(wǎng)10Base-T和電話線路。只要設(shè)備具有支持TCP/IP協(xié)

3、議的網(wǎng)絡(luò)接口，在軟件的支持下， 就可以做到像PC機(jī)一樣實現(xiàn)“即插即用”，非常方便地加入到醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中。在這 樣的意義下，用DICOM實現(xiàn)的醫(yī)療信息系統(tǒng)，無論是RIS還是PACS，都具有類似的結(jié)構(gòu)。在采用DICOM標(biāo)準(zhǔn)的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，所有DICOM設(shè)備之間都可以按照DICOM的網(wǎng)絡(luò) 上層協(xié)議進(jìn)行互相連接和操作。臨床醫(yī)生可以在辦公室查看B超設(shè)備的圖像和結(jié)果，可以 在CT機(jī)上調(diào)用核磁共振圖像進(jìn)行圖像的疊加融合，也可以通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)用存儲在其他醫(yī)院的 圖像結(jié)果。無論是本院、本地還是相距很遠(yuǎn)的外地，DICOM設(shè)備都可以通過網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)系， 交換信息。HL71987年由SamSchultz博士在賓夕法

4、尼亞州大學(xué)醫(yī)院主持的一次會議促成了 HL7組織和通信 標(biāo)準(zhǔn)的誕生。隨著許多用戶、廠商、顧問組織的加入，HL7隊伍在逐漸壯大，于是成立了 HL7工作組。HL7的主要應(yīng)用領(lǐng)域是HIS/RIS，目前主要是規(guī)范HIS/RIS系統(tǒng)及其設(shè)備之間 的通信，它涉及到病房和病人信息管理、化驗系統(tǒng)、藥房系統(tǒng)、放射系統(tǒng)、收費系統(tǒng)等各個 方面。HL7的宗旨是開發(fā)和研制醫(yī)院數(shù)據(jù)信息傳輸協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范臨床醫(yī)學(xué)和管理信息 格式，降低醫(yī)院信息系統(tǒng)互連的成本，提高醫(yī)院信息系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)信息共享的程度。Health Level 7中的“Level 7”是指OSI的七層模型中的最高一層，第七層。但這并不是說它 遵循OSI第七層的定

5、義數(shù)據(jù)元素，它只是用來構(gòu)成它自己的抽象數(shù)據(jù)類型和編碼規(guī)則。它 也沒有規(guī)定規(guī)范說明如何支持OSI第一到第六層的數(shù)據(jù)。HL7并沒有提供一個完全的“即插即用”解決方案，因為在醫(yī)療機(jī)構(gòu)的傳輸環(huán)境中有兩個重要 的影響因素：醫(yī)療機(jī)構(gòu)的傳輸環(huán)境中缺乏處理的一致性；產(chǎn)生的結(jié)果需要在用戶和廠商間進(jìn)行協(xié)商。因此，它提供的是一個可在較大范圍內(nèi)選擇數(shù)據(jù)和處理流程的靈活系統(tǒng)，并盡可能的包括所 有已知的程序(觸發(fā)器Trigger)和數(shù)據(jù)(段Segment和域Field)要求。在HL7通信協(xié)議中，消息(Message)是數(shù)據(jù)交換的基本單位。HL7的消息是自動生成的，它 將HL7標(biāo)準(zhǔn)文檔自動轉(zhuǎn)化為一個HL7規(guī)則數(shù)據(jù)庫和部分程

6、序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)代碼。實現(xiàn)一個通信 標(biāo)準(zhǔn)的具體工作是生成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及實現(xiàn)一個構(gòu)造器(Builder)和一個解析器(Parser)。數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)表現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)中各個數(shù)據(jù)對象的相互關(guān)系。構(gòu)造器將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成能在電子數(shù) 據(jù)交換媒介中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)串。而解析器能夠?qū)?shù)據(jù)串解析回原來的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。HL7標(biāo)準(zhǔn)是 一個文本結(jié)構(gòu)的文檔。首先，利用一些文字處理工具將文檔中的各個數(shù)據(jù)定義抽取成數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)，再將結(jié)構(gòu)的形式存入預(yù)先定義的HL7規(guī)則數(shù)據(jù)庫。然后，開發(fā)一種代碼生成器，它根 據(jù)規(guī)則數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，自動生成某一種計算機(jī)語言代碼。最后，可將這些代碼加入實際應(yīng)用 的程序框架。圖1說明的是用HL7標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)各種醫(yī)療設(shè)備互連，

7、其中的ADT指的是入院、出院和轉(zhuǎn)移， 通常簡稱為ADT(Ad-mission、Discharge Transfer)。ADT主要是關(guān)于病人個人信息的生成 和更新，以及病人來訪等信息數(shù)據(jù)的交換。由于任何加入醫(yī)療系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備都需要病人的 個人信息，ADT是HL7標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用最廣泛的一個方面。通常，進(jìn)入一個ADT系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 總是要傳遞給醫(yī)院的各種系統(tǒng)，現(xiàn)在甚至要傳遞給保險公司。HL7與DICOM間的聯(lián)系HL7 和 DICOM 是信息系統(tǒng)一影像系統(tǒng) ISIS(Information System-Imaging System)模型中的組 成部分。ISIS模型是HL7和DICOM等現(xiàn)實世界模型的一個公共

8、映像，確保它們之間的一 致性。如：在DICOM第3章的附錄G中談到：服務(wù)期是一個管理上的概念，它出現(xiàn)在擴(kuò)展 模型中，以為將來適應(yīng)其他標(biāo)準(zhǔn)組織，包括HL7、CEN TC 251等支持的公共模型，即ISIS， 鋪平道路。在HL7的第7章中對計算機(jī)系統(tǒng)間傳送結(jié)構(gòu)化的、面向病人的臨床數(shù)據(jù)所必需的事務(wù) (Transaction)進(jìn)行了描述。其中談到：事務(wù)所攜帶的是作為文本、數(shù)字或絕對值報告的信息。 消息并不攜帶圖像本身，圖像的有關(guān)傳輸及標(biāo)準(zhǔn)見DICOM標(biāo)準(zhǔn)。實際上，HL7用來指導(dǎo)生 成HIS和RIS系統(tǒng)，主要涉及到文本信息及其管理；而涉及到圖像信息時交由支持DICOM 標(biāo)準(zhǔn)的PACS系統(tǒng)處理或調(diào)用。其系

9、統(tǒng)關(guān)系及接口調(diào)用如圖2。圖3以集合的概念清晰地說明了兩個標(biāo)準(zhǔn)所被使用的應(yīng)用范圍：HL7的應(yīng)用范圍更加廣泛， 圖中所列出的僅是一個醫(yī)院內(nèi)部的部分情況，今后它的發(fā)展可能躍出一所單獨的醫(yī)院的圍 墻，而成為各個醫(yī)院之間以及醫(yī)院和社會其他部門行業(yè)之間的統(tǒng)一接口。但是在調(diào)用圖像存 儲和傳輸這一部分時，它是采用DICOM標(biāo)準(zhǔn)的。HL7被用于把波形觀察轉(zhuǎn)換為通用的臨床信息系統(tǒng)。DICOM波形信息對象的定義已經(jīng)被特 別的與HL7波形信息格式在語義層上協(xié)調(diào)了，包括信道屬性定義和同步獲取信道的多元組 的使用等。通用對象模型的應(yīng)用允許在DICOM的波形交換和HL7的波形交換之間進(jìn)行直 接的代碼轉(zhuǎn)換和協(xié)同，也可以被看作

10、是兩個信息系統(tǒng)之間的不同的語義的通用的語義工具。HL7允許傳輸封裝成HL7信息的DICOM SOP實例(信息對象)。由于DICOM與HL7波形 在語義上是協(xié)調(diào)的，所以DICOM波形服務(wù)對象對的實例不需要用壓縮數(shù)據(jù)傳輸，它們可以 以HL7波形獲取形式的原有形式傳輸。DICOM中關(guān)于DICOM和HL7之間接口的規(guī)定當(dāng)我們在影像獲取設(shè)備、影像掃描設(shè)備、影像存儲設(shè)備、影像后處理工作站等設(shè)備之間交換 影像時，必須尋找一種把數(shù)字化影像及其信息輸入/輸出的影像設(shè)備。在沒有一種工業(yè)化的 標(biāo)準(zhǔn)之前，每一種影像設(shè)備上都必須有一個專門的接口。放射科的影像設(shè)備來自多個廠家， 它們之間數(shù)據(jù)都不兼容。為了實現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)，

11、醫(yī)院必須專門開發(fā)或者購買相應(yīng)的接口。所 以首先需要各個設(shè)備都支持一個標(biāo)準(zhǔn)，如DICOM標(biāo)準(zhǔn)，這樣各個設(shè)備就可以自由的交換數(shù) 據(jù)；如果設(shè)備支持不同的標(biāo)準(zhǔn)，如分別支持DICOM和HL7，則要求在他們之間建立接口。在DICOM中作了一些規(guī)定，以利于DICOM和HL7之間進(jìn)行接口。例如：自從DICOM標(biāo)準(zhǔn)出版以來，做了很大的努力來協(xié)調(diào)DICOM標(biāo)準(zhǔn)的信息模型和其他相關(guān) 標(biāo)準(zhǔn)的模型之間的關(guān)系，尤其是HL7模型和CEN TC 251 WG3 PT 022模型。這是可以更好 的與醫(yī)院中各種實際情況結(jié)合，根據(jù)這些情況調(diào)整模型。在討論模型的時候，信息實體的定 義和它們的識別參數(shù)起了重要的作用。在DICOM服務(wù)類

12、說明里的附錄M:識別參數(shù)的處理技術(shù)里顯示了哪個識別參數(shù)可以包括在 圖像SOP實例和它們相關(guān)設(shè)備執(zhí)行程序步驟(MPPS)SOP實例中。闡明了不同的情況，來描 述帶有信息系統(tǒng)的設(shè)備的多種層次的整合，以及關(guān)聯(lián)暫時不可用的情況。DICOM標(biāo)準(zhǔn)中第3部分的附錄J波形中定義了一些波形信息對象。DICOM波形信息對象 的定義已經(jīng)被HL7波形信息格式在語義層上協(xié)調(diào)了。應(yīng)用通用對象模型允許在DICOM的 波形交換和HL7的波形交換之間進(jìn)行直接的代碼轉(zhuǎn)換和協(xié)同，也可以被看作是兩個信息系 統(tǒng)之間的不同語義的通用語義工具。這顯示了 DICOM波形IE和HL7波形信息格式間的一 致性。在DICOM中還定義了一些屬性，這

13、些屬性在HL7中也有相似的定義，這樣就可以與HL7 的環(huán)境協(xié)同工作。如第三部分：信息對象定義中的影像服務(wù)請求模塊屬性中的放置者定單號 /影像服務(wù)請求和填充這定單號/影像服務(wù)請求，這兩個屬性是用來描述相應(yīng)的定單號，在HL7 中有相應(yīng)的定義。在DICOM中定義了一些信息對象，這些信息對象在HL7中也有定義，這是在DICOM第 三部分的信息對象定義部分。另外在第四部分服務(wù)類說明里規(guī)定了一些識別參數(shù)。這些結(jié)合 起來就可以在DICOM和HL7之間進(jìn)行接口。DICOM提供了 PACS和HIS的接口。DICOM不僅規(guī)范了醫(yī)學(xué)圖像存儲和通信的標(biāo)準(zhǔn)，而 且也提供了病人統(tǒng)計信息、檢查信息和診斷報告等與圖像相關(guān)信息

14、的規(guī)范和服務(wù)，DICOM 標(biāo)準(zhǔn)的這部分被稱為“DICOM和HIS接口”。表中列出了與建立HIS接口相關(guān)的DICOM信 息對象定義 IOD（Information Object Definitions）和服務(wù)元素 SE（Ser-vice Elements） 0 除表中定 義的規(guī)范外，近年來還增加了相關(guān)的工作表（Work List Management） IOD（Waveform IOD）等 PACS和HIS相關(guān)的通信協(xié)議。DICOM中的這些規(guī)范，為PACS和HIS的集成奠定了基礎(chǔ)。通過DICOM與HL7網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)PACS和HIS的接口。在PACS和HIS間建立DICOM/HL7 網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)PACS

15、和HIS的通信。通過該網(wǎng)關(guān)，影像科室醫(yī)生在診斷工作站書寫影像診斷報 告時，可自動獲取HIS中病人相關(guān)信息，包括檢查信息、病歷、醫(yī)囑、檢驗結(jié)果等?？梢詮腄ICOM信息流中獲取病人ID，再從HIS服務(wù)器中查找到對應(yīng)的記錄，并按照HIS 中的人口信息修改DICOM中的人口信息，修改后的信息存入HIS服務(wù)器和影像服務(wù)器。在影像服務(wù)器中，信息按照DICOM的“實體一關(guān)系（Entity-Relationship）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型（病人 層一檢查層一系列層一影像層）生成DICOM文件。由于在HIS的檢查記錄表增加了關(guān)聯(lián)字 段，HIS的工作站能通過該網(wǎng)關(guān)直接查找PACS上的影像。該網(wǎng)關(guān)的優(yōu)點是：可以達(dá)到兩個系統(tǒng)的

16、充分集成，如：病人人口統(tǒng)計信息不必重復(fù)錄入，可 以實現(xiàn)大部分的PACS和HIS/RIS交互功能，可以實現(xiàn)圖像提取，圖像自動路由等PACS的 智能功能，給用戶的是統(tǒng)一集成的用戶界面，能夠自動檢索數(shù)據(jù)從而節(jié)省人工輸入關(guān)鍵字來 檢索的時間，能夠統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的存取權(quán)限等。其缺點是：相互集成的PACS和HIS/RIS必須相互開放或具有標(biāo)準(zhǔn)化接口，這對某些現(xiàn)存產(chǎn) 品或系統(tǒng)來說是很困難的。四應(yīng)用實例這個醫(yī)院內(nèi)部有兩個醫(yī)療應(yīng)用系統(tǒng)：HIS和PACS（圖4）o HIS系統(tǒng)向PACS系統(tǒng)發(fā)送檢查醫(yī) 囑，傳送病人姓名、性別等標(biāo)識信息以及相應(yīng)的檢查醫(yī)囑等臨床醫(yī)療資訊信息，這些信息按 照HL7標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢查醫(yī)囑事件處理。HIS系統(tǒng)收集到相應(yīng)的病人基本標(biāo)識資料和檢查醫(yī) 囑等數(shù)據(jù)后，向PACS系統(tǒng)發(fā)出HL7標(biāo)準(zhǔn)的檢查醫(yī)囑消息（ORM）。PACS系統(tǒng)連接到HIS 系統(tǒng)（在TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上），接收HIS系統(tǒng)發(fā)來的檢查醫(yī)囑。病人完成檢查以后，PACS 系統(tǒng)可以將結(jié)果直接發(fā)還給HIS系統(tǒng)，對于系統(tǒng)中的非DICOM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備產(chǎn)生的膠片，將通 過數(shù)字化儀（Digitizer）（主要是激光掃描數(shù)字化儀和CCD數(shù)字化（負(fù)片）掃描儀）在確保影像質(zhì) 量的前提下，將膠片上記錄的模擬信息數(shù)字化，間接采集圖像信息。同