[转发]DICOM RT数据解析库的开发与应用

作者：吴 磊，於文雪，罗立民 (东南大学影像科学与技术实验室，江苏南京 210096)
〔摘 要〕 DICOM RT是放射治疗领域的数据传输通用标准。本文首先介绍了DICOM RT标准中所使用的数据编码规则和内容结构，接着阐明了DICOM RT数据解析的具体实现方法，最后讨论了该解析库的一些应用工作。?
〔关键词〕 DICOM RT；放射治疗；数据解析 ?

DICOM RT（Radiothearapy in DICOM）是由1994年RSNA成立的DICOM放射治疗标准工作组，即后来的第七工作组（WG7），制订的有关放射治疗的数字影像和传输标准。放射治疗的日益开拓和放疗设备及软件系统的研制发展是相辅相成的。其中，放疗数据标准化传输是一项重要工作。DICOM RT是目前公认行之有效的放疗数据传输标准，它能够帮助实现放疗设备的无缝接口，进而提高放射治疗的质量和效率。

1 DICOM RT的编码规则与内容结构
1?1 ??编码规则?DICOM RT是DICOM在放疗中的补充，因此，它继承了DICOM的数据编码规则。DICOM采用实体-联系（Entity-Relationship）模型来表达现实世界事物。其中，DICOM数据集（DICOM Data Set）是描述现实世界信息对象实例的手段，是DICOM文件的基本内容组成。它采用树状结构，符合二进制编码规则，这为软件编程实现提供了途径。?(1)数据元素（Data Element）?数据元素是数据集的基本组成单位。一个完整的数据元素包括数据标签（Data Element Tag），值类型表达（Value Representation，VR），值长度（Value Length）和数据区（Value Field）。数据标签是数据元素的唯一标识，包括群编号（Group Number）和元素编号（Element Number）两组16位无符号整数。VR描述数据类型，分显式和隐式，显式情况下为2或4字节字符串。值长度描述数据区的字节长度，为16或32位无符号整数。数据区描述数据元素的具体值，长度为偶数字节。数据集中的数据元素严格按数据标签的升序存放。
(2)嵌套结构（Data Element Types within a Sequence）?嵌套结构在DICOM RT中反复使用，是DICOM RT解析过程中需要理解的重要内容。这种数据存放结构较为复杂，主要用来记录数据集中内容类型相同的信息，如轮廓，射野等。DICOM引入数据项（DICOM Item）来表达嵌套结构。一个数据集包含数个数据元素，一个具有嵌套结构的数据元素可以包含一个或多个数据项，而一个数据项又包含一个独立的子数据集，如此嵌套进行。
1?2 ??内容结构?在内容结构上，DICOM RT亦是对DICOM的补充扩展。其中DICOM补充协议Supplement 11包括4个DICOM RT基本对象——放疗图像（RT Image）、放疗剂量（RT Dose）、放疗结构集（RT Structure Set）、放疗计划（RT Plan）；DICOM补充协议Supplement 29包括3个附加的对象——放疗外照射治疗记录（RT Beams Treatment Record）、放疗内照射治疗记录（RT Brachy Treatment Record）、放疗治疗总记录（RT Treatment Summary Record）。这些内容也可以在主协议第3、4和6部分的相应位置找到。

2 模块定义 ???DICOM RT数据解析库编程实现的模块按功能和内容分定义

3 DICOM RT解析库的应用 ???
3?1 在放疗计划系统中的应用 DICOM RT的数据解析是获得DICOM RT数据标准化传输的前提。通过DICOM RT数据库在放疗计划系统中的应用，实现DICOM RT标准数据接口，为方便放射治疗的计划、实施和记录提供了手段。DICOM RT对象随外照射放疗的生成过程如下：(1)由CT、MRI等设备采集得到DICOM格式的图像序列。(2)模拟工作站对DICOM图像进行处理，生成RT Structure Set对象（包括病灶和受保护区域等）。(3)初步的RT Plan对象在治疗计划系统（TPS）中产生（包括射束几何尺寸等）。(4)可利用重建技术产生RT Image对象（DRR）。(5)TPS读取上述对象，计算剂量分布并产生RT Dose对象，对放疗计划进行参数修正和内容补充，产生新的RT Plan。(6)验证系统取得完整的RT Plan，对加速器等治疗设备初始化，由电子射野验证影像系统（EPID）产生验证图像（Portal Image）作为又一个RT Image对象，并可与DRR进行比较，验证有效后的所有数据送至治疗设备进行治疗。(7)治疗设备和验证记录系统在治疗过程中定期对治疗参数作记录并产生RT Treatment Records对象。?
3?2 在放疗报告系统中的应用? DICOM RT解析库在放疗报告系统中的有效应用对于放疗信息管理的科学化，规范化，无纸化有着较大地促进作用。?放疗报告系统所包含的信息庞大，传统的报告文档结构虽然简单，但远不能满足放疗报告系统的需要，同时也不便于计算机管理和网络传输。DICOM RT采用的实体-联系模型和树形数据存放结构，为放疗信息的合理组织，管理，传递提供了手段。此外，DICOM RT的合理结构还能提高放疗报告系统中信息查询检索的效率。?医师在生成传统的放疗诊断报告时会使用习惯语言和自然语言，这种语言的不规范性和歧义性不利于计算机管理，更可能造成误诊。具有DICOM RT接口的放疗报告系统自带大量专用代码，实现语义的清晰表达和明确理解。?传统的报告只能插入BMP或JPEG常规格式的图像，而带有DICOM RT接口的放疗报告系统能够非常。