前言

前一篇文章，我们介绍了fo-dicom是一个怎样的开源库：fo-dicom，第一个基于.NET Standard 2.0 开发的DICOM开源库，在学会使用fo-dicom进行DICOM数据处理之前，需要先了解几个非常重要的概念：

DICOM基本概念

DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）是数字医学图像和通信的国际标准，用于描述、传输、存储、检索、打印和显示医学图像以及相关的文本和数据信息。DICOM标准最初由美国国家电气制造商协会（NEMA）和医疗设备制造商协会（MITA）共同开发，现在已经成为全球医学图像处理和管理的标准。

DICOM标准定义了医学图像和数据在不同设备和系统之间的无缝交互性，这意味着可以在不同厂商的设备上进行图像传输和共享，同时确保图像和相关信息的完整性和准确性。#dicom#标准支持各种模态的医学图像，包括CT、MRI、X射线、超声、核医学等。

DICOM标准包括文件格式、数据元素、服务类、网络协议等多个方面，可以通过各种编程语言和软件库进行实现和应用。常见的DICOM软件库包括fo-dicom、dcmtk、GDCM、dcm4che,pydicom等。

截至目前（2024年9月），DICOM的最新版本是DICOM 3.0。DICOM标准在发布后经过不断更新和修订，以适应医学图像和通信技术的发展，并增加新的功能和改进现有功能。因此，DICOM的版本可能随着时间的推移而变化。

fo-dicom是如何满足 DICOM标准的基本要求

fo-dicom 是一个符合 DICOM 标准的 C# 实现库。它满足 DICOM 标准的基本要求，包括以下方面：

• 支持 DICOM 数据格式：fo-dicom 支持读取、解析和生成 DICOM 数据格式，可以轻松地处理各种类型的 DICOM 文件和数据流。
• 实现 DICOM 网络通信：fo-dicom 实现了 DICOM 网络通信协议，支持与远程 DICOM 设备进行通信，如查询、检索、存储和发送等操作。
• 解析 DICOM 元数据：fo-dicom 可以解析 DICOM 数据集中的元数据信息，包括标识符、序列、属性值、VR（值表示）和长度等。
• 处理 DICOM 图像数据：fo-dicom 可以处理 DICOM 图像数据，包括加载、显示和处理像素数据数组，支持多种颜色空间和位深度。
• 支持 DICOM 安全：fo-dicom 支持 DICOM 安全机制，包括 TLS 加密和认证等功能，确保通信的安全性和可靠性。

在真正开发之前，我们先理解几个fo-dicom构建的基本概念

1、DicomElement（DICOM元素）：

在 fo-dicom 中，DicomElement（DICOM 元素）是用于表示 DICOM 数据集中的单个元素的类。每个 DICOM 元素由一个标签（Tag）、一个值（Value）和其他属性组成。

• 标签（Tag）：DICOM 标签是一个由两个 16 位数字组成的唯一标识符，用于标识 DICOM 数据集中的每个元素。标签以 “XXXX,XXXX” 的格式表示，其中 “XXXX” 是一个 16 位的十六进制数。标签可以表示数据的各种属性，例如像素值、图像位置、患者信息等。
  例如，Tag.SOPClassUID 是一个表示 SOP 类的标签。它的值是 0008,0016，表示每个 DICOM 数据集都必须包含该标签，用于指定数据集中的 SOP 类别。

• 值（Value）：DicomElement 类中的 Value 属性存储了 DICOM 元素的值。这个值可以是一个单一的值，也可以是一个多值的序列。对于多值序列，可以使用 DicomSequence 类来表示序列中的每个元素。
  例如，对于某个 DICOM 元素的值是字符串类型，可以通过 DicomElement.GetString() 方法获取字符串值。

• VR（Value Representation，值的表示方式）：VR 属性表示 DICOM 元素值的数据类型。
  例如，DicomVR.PN 表示人名（Person Name）的值表示方式。

• VM（Value Multiplicity，值的多重性）：VM 属性表示 DICOM 元素值的允许数量。
  例如，DicomVR.PN 的 VM 属性为 1，表示人名（Person Name）的值只允许有一个。

• Length（值的长度）：Length 属性表示 DICOM 元素值的字节长度。
  例如：假设有一个 DICOM 数据集中的元素为患者姓名，标签为 0010,0010，值为 “John Doe”。在 fo-dicom 中，可以通过以下方式创建和访问该元素：

DicomElement element = new DicomElement(DicomTag.PatientName, "John Doe");
string tag = element.Tag.ToString(); // "0010,0010"
string value = element.GetString(); // "John Doe"
DicomVR vr = element.ValueRepresentation; // DicomVR.PN
int vm = element.ValueMultiplicity; // 1
int length = element.Length; // 8

通过 DicomElement，我们可以方便地访问和操作 DICOM 数据集中的每个元素的标签、值和其他属性。

2、DicomDataset（DICOM数据集）：

在 fo-dicom 中，DicomDataset（DICOM 数据集）是用于表示一个完整的 DICOM 数据集的类。DICOM 数据集由多个 DICOM 元素（DicomElement）组成，每个元素都有一个唯一的标签（Tag）和对应的值（Value）。DicomDataset 提供了对 DICOM 数据集进行处理、读取和写入的功能。

DicomDataset 类具有以下特点和功能：

• 存储 DICOM 元素：DicomDataset 可以容纳多个 DICOM 元素。通过添加、删除和修改元素，可以对 DICOM 数据集进行操作。
• 获取和设置元素：可以通过标签获取和设置 DICOM 数据集中的元素。可以使用 DicomTag 或字符串表示的标签来访问元素。
• 保存和加载 DICOM 数据：DicomDataset 支持将 DICOM 数据保存到文件中或从文件加载 DICOM 数据。可以使用 DicomFile 类来进行文件的读取和写入。

例如：假设有一个包含患者姓名和患者 ID 的 DICOM 数据集。我们可以使用 DicomDataset 类来创建和访问这些元素：

DicomDataset dataset = new DicomDataset();// 添加元素
dataset.Add(new DicomElement(DicomTag.PatientName, "John Doe"));
dataset.Add(new DicomElement(DicomTag.PatientID, "12345"));// 获取元素值
string patientName = dataset.GetSingleValue<string>(DicomTag.PatientName);
string patientID = dataset.GetSingleValue<string>(DicomTag.PatientID);// 修改元素值
dataset.AddOrUpdate(DicomTag.PatientName, "Jane Smith");// 删除元素
dataset.Remove(DicomTag.PatientID);

通过使用 DicomDataset，我们可以方便地创建、访问和操作 DICOM 数据集中的元素。这样的功能使得在 fo-dicom 中进行 DICOM 数据处理变得更加简单和高效。

3、DicomFile（DICOM文件）：

在 fo-dicom 中，DicomFile（DICOM 文件）是用于表示一个 DICOM 文件的类。DICOM 文件通常以 .dcm 或 .dicom 的扩展名保存，其中包含一个完整的 DICOM 数据集。DicomFile 类提供了读取和写入 DICOM 文件的功能。

DicomFile 类具有以下特点和功能：

• 存储 DICOM 数据集：DicomFile 可以容纳一个完整的 DICOM 数据集，包括多个 DICOM 元素。
• 读取 DICOM 文件：可以使用 DicomFile 类从磁盘中读取 DICOM 文件，并将其转换为 DicomDataset 对象。读取文件时，可以选择指定编码（Encoding）和字节顺序（ByteOrder）。
• 写入 DICOM 文件：可以使用 DicomFile 类将 DicomDataset 对象写入到磁盘中，生成一个新的 DICOM 文件。写入文件时，可以选择指定编码（Encoding）和字节顺序（ByteOrder）。

例如：假设有一个包含患者姓名和患者 ID 的 DICOM 数据集，我们可以使用 DicomFile 类来将其保存到磁盘中：

DicomDataset dataset = new DicomDataset();
dataset.Add(new DicomElement(DicomTag.PatientName, "John Doe"));
dataset.Add(new DicomElement(DicomTag.PatientID, "12345"));// 将数据集写入到磁盘中
string filePath = "C:\\temp\\mydicomfile.dcm";
DicomFile file = new DicomFile(dataset, filePath);
file.Save();

同时，我们也可以从磁盘中读取 DICOM 文件，并将其转换为 DicomDataset 对象：

// 从磁盘中读取 DICOM 文件
DicomFile file = DicomFile.Open(filePath);// 将文件内容转换为数据集
DicomDataset dataset = file.Dataset;// 获取元素值
string patientName = dataset.GetSingleValue<string>(DicomTag.PatientName);
string patientID = dataset.GetSingleValue<string>(DicomTag.PatientID);

通过使用 DicomFile，我们可以方便地进行 DICOM 文件的读取和写入，并将文件内容转换为 DicomDataset 对象。这样的功能使得在 fo-dicom 中进行 DICOM 数据处理变得更加简单和高效。

4、DicomTag（DICOM标签）：

在 fo-dicom 中，DicomTag（DICOM 标签）是用于表示 DICOM 数据集中的元素标识符的类。每个 DICOM 元素都有一个唯一的标签，该标签指定了元素的类型、值、长度和位置等信息。

DicomTag 类具有以下特点和功能：

• 表示 DICOM 元素标识符：DicomTag 类用于表示 DICOM 数据集中元素的标识符，包括元素的组号和元素号。
• 获取标签属性：可以使用 DicomTag 类获取标签的属性，如组号、元素号、VR 等。
• 访问 DICOM 元素：可以使用 DicomTag 类来访问 DICOM 数据集中具有特定标签的元素。

例如：假设有一个包含患者姓名和患者 ID 的 DICOM 数据集。我们可以使用 DicomTag 类来创建和访问这些元素：

// 创建标签
DicomTag patientNameTag = new DicomTag(0x0010, 0x0010);
DicomTag patientIDTag = new DicomTag(0x0010, 0x0020);// 获取标签属性
int groupNumber = patientNameTag.Group;
int elementNumber = patientNameTag.Element;
string vr = patientNameTag.VR.Code;// 访问 DICOM 元素
DicomDataset dataset = new DicomDataset();
dataset.Add(new DicomElement(patientNameTag, "John Doe"));
dataset.Add(new DicomElement(patientIDTag, "12345"));string patientName = dataset.GetSingleValue<string>(patientNameTag);
string patientID = dataset.GetSingleValue<string>(patientIDTag);

通过使用 DicomTag，我们可以方便地创建、访问和操作 DICOM 数据集中的元素标识符。这样的功能使得在 fo-dicom 中进行 DICOM 数据处理变得更加简单和高效。

特别需要注意的是：每个新版本的 DICOM 标准发布时，都可能会有新的 DICOM 标签的增加或旧标签的删除。DICOM 标准不断发展和演变，以适应医疗领域的需求和技术进步。DICOM 标准由国际电工委员会（IEC）和国际标准化组织（ISO）共同制定和管理，经过广泛的行业参与和专家审查。每个新版本的 DICOM 标准都会根据医疗实践的需求和技术的发展进行更新和扩展。新版本的 DICOM 标准通常会引入新的标签，以支持新的图像、测量、功能等。这些新标签可以用于描述新的医疗设备、新的图像处理算法或新的数据需求。

同时，旧版本的 DICOM 标签也可能会被删除或废弃。一些标签在新版本中可能不再使用，因为它们已经过时或不再符合当前的医疗实践。这样的修改可以确保 DICOM 标准的准确性、一致性和适应性。

因此，了解和跟踪最新的 DICOM 标准版本对于正确解释和处理 DICOM 数据集非常重要。开发人员和用户需要及时了解最新版本的 DICOM 标准，并确保使用的库或工具能够支持该版本以获取最佳的兼容性和功能。

5、DicomServiceClass（DICOM服务类）：

在 fo-dicom 中，DicomService（DICOM 服务）是一个抽象类，用于表示与 DICOM 网络通信相关的服务。它提供了一组方法和属性，用于建立 DICOM 连接、执行 DICOM 操作以及处理 DICOM 数据。

DicomService 包括以下基本概念：

• 连接：DicomService 提供了建立和管理 DICOM 连接的功能。它可以作为一个服务端监听传入的连接请求，也可以作为一个客户端发起连接到远程服务器。
• 操作：DicomService 定义了执行各种 DICOM 操作的方法。这些操作包括查询、检索、存储、发送等。使用这些方法，可以向远程 DICOM 设备发送请求，并接收和处理响应。
• 事件：DicomService 提供了一组事件，用于捕获和处理与 DICOM 通信相关的事件。例如，可以通过处理 OnConnectionClosed 事件来处理连接关闭的情况，或者通过处理 OnCStoreRequest 事件来处理存储请求。

例如：以 DicomServer 类为例，它是 fo-dicom 中用于实现 DICOM 服务端的具体类。以下是一个示例代码：

// 创建 DICOM 服务端实例
DicomServer server = new DicomServer();// 设置服务端的参数和配置
server.AETitle = "MY_AE_TITLE";
server.Port = 11112;// 处理连接建立的事件
server.OnConnectionRequest += (sender, e) =>
{Console.WriteLine("收到连接请求：" + e.Association.CallingAETitle);// 接受连接请求e.AcceptAssociation();
};// 处理存储请求的事件
server.OnCStoreRequest += (sender, e) =>
{Console.WriteLine("收到存储请求：" + e.File.Dataset.GetSingleValueOrDefault<string>(DicomTag.PatientName, ""));// 存储请求处理逻辑...// 发送存储响应e.SendResponse(DicomStatus.Success);
};// 启动服务端并开始监听连接
server.Start();Console.WriteLine("DICOM 服务端已启动，监听端口：" + server.Port);// 等待用户按下任意键停止服务端
Console.ReadKey();// 停止服务端
server.Stop();Console.WriteLine("DICOM 服务端已停止。");

在上述示例中，我们创建了一个 DicomServer 实例，并设置了服务端的参数，如 AE 标题和监听端口。然后，我们通过订阅 OnConnectionRequest 事件来处理传入的连接请求，当收到连接请求时，打印相应的消息并接受该连接。同时，我们还订阅了 OnCStoreRequest 事件来处理存储请求，在收到存储请求时，打印患者姓名并发送存储响应。最后，我们启动服务端并开始监听连接。

通过使用 DicomService 的具体实现，如 DicomServer，我们可以方便地实现自定义的 DICOM 服务端或客户端，并处理与 DICOM 通信相关的各种操作和事件。这使得在 fo-dicom 中进行 DICOM 网络通信变得更加灵活和可定制。

这一块是DICOM通信部分非常重要的内容。后续我会重点分析这个部分的内容，期待分享。

6、DicomImage（DICOM图像）：

在 fo-dicom 中，DicomImage（DICOM 图像）是一个用于表示 DICOM 图像数据的类。它提供了一组方法和属性，用于加载、显示和处理 DICOM 图像。

DicomImage 包括以下基本概念：

• 数据集：DicomImage 是基于一个 DICOM 数据集构建的。该数据集通常包含有关图像的元数据信息，如像素数据大小、采样率、颜色空间等。使用 DicomFile 或 DicomDataset 类可以从 DICOM 文件或数据流中读取数据集。
• 像素数据：DicomImage 还包含一个或多个像素数据数组，这些数组存储了图像的像素值。使用 GetPixelData 方法可以获取像素数据数组。根据图像的颜色空间和位深度，可以使用不同的像素数据类型来表示像素值。
• 显示：DicomImage 提供了一组方法和属性，用于在图像视图中显示图像。可以使用 WPF 或 WinForms 控件来实现具体的图像显示。

例如：以 DicomImage 类为例，以下是一个示例代码：

// 从 DICOM 文件中加载图像数据集
DicomFile dicomFile = DicomFile.Open("image.dcm");
DicomImage dicomImage = new DicomImage(dicomFile.Dataset);// 获取图像的像素数据数组
ushort[] pixelData = dicomImage.GetPixelData<ushort>();// 显示图像
WpfImageViewer imageViewer = new WpfImageViewer();
imageViewer.Image = dicomImage.RenderImage();
imageViewer.Show();

在上述示例中，我们首先使用 DicomFile 类从 DICOM 文件中读取图像数据集，然后创建一个 DicomImage 实例，并将数据集作为参数传递。接下来，我们使用 GetPixelData 方法获取像素数据数组，并将其存储到 pixelData 变量中。最后，我们使用 WpfImageViewer 控件显示图像。

通过使用 DicomImage 类，我们可以轻松地加载、显示和处理 DICOM 图像数据。这使得在 fo-dicom 中进行 DICOM 图像处理变得更加方便和高效。

总结

上面介绍的这些基本概念，只是众多内容中的一小部分，仅仅因为这些概念在使用fo-dicom期间经常被引用，理解它们的含义和使用方法对于成功处理DICOM数据非常重要。