DICOM标准：US超声模块属性详解——超声医学的DICOM标准解析

引言

数字成像和通信在医学领域中的应用极为广泛，其中DICOM（数字成像和通信医学）标准对于确保不同设备和系统之间的兼容性和互操作性至关重要。本文将详细介绍DICOM标准中关于超声医学（Ultrasound, US）的部分，涵盖引用的超声结构、图像组件以及相关属性的定义和说明。通过系统地梳理这些内容，旨在为专业人士提供一个清晰、准确的参考。

1. 超声序列模块（Ultrasound Sequence Module）

1.1 引用组件的超声框架

引用组件的超声框架描述了超声图像中引用的结构和图像组件的具体属性。以下表格列出了描述引用超声框架的主要属性：

属性名	英文名称 (English Name)	标记(Tag)	类型(Type)	属性描述
区域位置最小x0	Region Location Minimum x0	(0018,6018)	1	指定矩形边界的x0坐标。详见解释部分。
区域位置最小y0	Region Location Minimum y0	(0018,601A)	1	指定矩形边界的y0坐标。详见解释部分。
区域位置最大x1	Region Location Maximum x1	(0018,601C)	1	指定矩形边界的x1坐标。详见解释部分。
区域位置最大y1	Region Location Maximum y1	(0018,601E)	1	指定矩形边界的y1坐标。详见解释部分。
物理单元X方向	Physical Unit X Direction	(0018,6024)	1	区域面积的物理单元。参阅列举值部分。
物理单元Y方向	Physical Unit Y Direction	(0018,6026)	1	区域面积的物理单元。参阅列举值部分。
物理增量X	Physical Increment X	(0018,602C)	1	每个正的X像素物理值的增量。
物理增量Y	Physical Increment Y	(0018,602E)	1	每个正的Y像素物理值的增量。
参考像素x0	Reference Pixel x0	(0018,6020)	3	定义虚拟参考像素的x0坐标。
参考像素y0	Reference Pixel y0	(0018,6022)	3	定义虚拟参考像素的y0坐标。
参考像素物理X	Reference Pixel Physical X	(0018,6028)	3	参考像素x位置的物理值。
参考像素物理Y	Reference Pixel Physical Y	(0018,602A)	3	参考像素y位置的物理值。

1.1.1 区域位置定义

区域位置最小x0 (Region Location Minimum x0 - (0018,6018))
区域位置最小y0 (Region Location Minimum y0 - (0018,601A))
区域位置最大x1 (Region Location Maximum x1 - (0018,601C))
区域位置最大y1 (Region Location Maximum y1 - (0018,601E))

这些属性指定了区域的矩形边界，图像的左上角为x=0, y=0，右下角为x=宽度-1, y=长度-1。x0, y0为区域左上角坐标，x1, y1为区域右下角坐标。

1.1.2 物理单元

物理单元X方向 (Physical Unit X Direction - (0018,6024))
物理单元Y方向 (Physical Unit Y Direction - (0018,6026))

列举值及含义：

值	含义
0000H	无或不适用
0001H	百分比（Percent）
0002H	分贝（dB）
0003H	厘米（cm）
0004H	秒（seconds）
0005H	赫兹（hertz, seconds⁻¹）
0006H	分贝/秒（dB/seconds）
0007H	厘米/秒（cm/sec）
0008H	厘米²（cm²）
0009H	厘米²/秒（cm²/sec）
000AH	厘米³（cm³）
000BH	厘米³/秒（cm³/sec）
000CH	度（degrees）

1.1.3 参考像素

参考像素x0 (Reference Pixel x0 - (0018,6020))
参考像素y0 (Reference Pixel y0 - (0018,6022))

定义了虚拟参考像素的位置，用于将图像的像素坐标系统与物理坐标系统关联。参考像素位置与区域位置偏移量相关，可为正或负。

1.2 超声区域校准模块（Ultrasound Area Calibration Module）

超声区域校准模块提供对单个超声图像中各个数据区域的全面访问。超声图像通常包含多个具有独立数据区域的区域，每个区域可以表示不同的物理参数，如距离、速度、时间等。

以下表格列出了超声区域校准模块的主要属性：

属性名	英文名称 (English Name)	标记(Tag)	类型(Type)	属性描述
超声区域的顺序	Order of Ultrasound Area	(0018,6011)	1	定义超声区域的顺序。
区域位置最小x0	Region Location Minimum x0	(0018,6018)	1	指定区域位置的矩形边界。
区域位置最小y0	Region Location Minimum y0	(0018,601A)	1	指定区域位置的矩形边界。
区域位置最大x1	Region Location Maximum x1	(0018,601C)	1	指定区域位置的矩形边界。
区域位置最大y1	Region Location Maximum y1	(0018,601E)	1	指定区域位置的矩形边界。
物理单元X方向	Physical Unit X Direction	(0018,6024)	1	区域面积的物理单元。
物理单元Y方向	Physical Unit Y Direction	(0018,6026)	1	区域面积的物理单元。
物理增量X	Physical Increment X	(0018,602C)	1	每个正的X像素物理值的增量。
物理增量Y	Physical Increment Y	(0018,602E)	1	每个正的Y像素物理值的增量。
参考像素x0	Reference Pixel x0	(0018,6020)	3	定义虚拟参考像素的x0坐标。
参考像素y0	Reference Pixel y0	(0018,6022)	3	定义虚拟参考像素的y0坐标。
参考像素物理X	Reference Pixel Physical X	(0018,6028)	3	参考像素x位置的物理值。
参考像素物理Y	Reference Pixel Physical Y	(0018,602A)	3	参考像素y位置的物理值。
区域空间格式	Area Spatial Format	(0018,6012)	1	数据的空间结构。参阅列举值部分。
区域数据类型	Area Data Type	(0018,6014)	1	数据的类型。参阅列举值部分。
区域标志	Area Flags	(0018,6016)	1	指定区域的操作标志。
像素组件结构	Pixel Component Structure	(0018,6044)	1C	描述像素组件的结构。
像素组件屏蔽	Pixel Component Masking	(0018,6046)	1C	定义像素组件的屏蔽方式。
像素组件范围开始	Pixel Component Range Start	(0018,6048)	1C	合成像素值范围的起点。
像素组件范围结束	Pixel Component Range End	(0018,604A)	1C	合成像素值范围的结束。
像素组件物理单元	Pixel Component Physical Unit	(0018,604C)	1C	应用于像素组件的物理单元。
像素组件数据类型	Pixel Component Data Type	(0018,604E)	1C	像素组件的数据类型。
表中断位置号码	Table Breakpoint Number	(0018,6050)	1C	描述线性曲线中断位置的编号。
X中断位置表	X Breakpoint Table	(0018,6052)	1C	创建线性曲线数组的X值。
Y中断位置表	Y Breakpoint Table	(0018,6054)	1C	创建线性曲线数组的Y值。
传感器频率	Sensor Frequency	(0018,6030)	3	描述超声能量的中心频率（千赫）。
脉冲重复频率	Pulse Repetition Frequency	(0018,6032)	3	超声脉冲的重复频率（赫兹）。
多普勒校正角	Doppler Correction Angle	(0018,6034)	3	多普勒校正角度（度）。
操纵角	Maneuver Angle	(0018,6036)	3	引导2D图像的操纵角度（度）。
多普勒样本容量X位置	Doppler Sample Volume X Position	(0018,6038)	3	多普勒样本容量中心的x轴偏移。
多普勒样本容量Y位置	Doppler Sample Volume Y Position	(0018,603A)	3	多普勒样本容量中心的y轴偏移。
TM-Line位置x0	TM-Line Position x0	(0018,603C)	3	TM-Line的起始x坐标。
TM-Line位置y0	TM-Line Position y0	(0018,603E)	3	TM-Line的起始y坐标。
TM-Line位置x1	TM-Line Position x1	(0018,6040)	3	TM-Line的结束x坐标。
TM-Line位置y1	TM-Line Position y1	(0018,6042)	3	TM-Line的结束y坐标。

1.2.1 区域空间格式

区域空间格式 (Area Spatial Format - (0018,6012))

列举值及含义：

值	含义
0000H	无或不适用
0001H	2D（组织或流动）
0002H	M-Mode（组织或流动）
0003H	光谱CW或PW多普勒
0004H	波形（生理信号、Doppler信号等）
0005H	图形

1.2.2 区域数据类型

区域数据类型 (Area Data Type - (0018,6014))

列举值及含义：

值	含义
0000H	无或不适用
0001H	组织（Tissue）
0002H	彩色流动（Color Flow）
0003H	PW光谱多普勒（PW Spectral Doppler）
0004H	CW光谱多普勒（CW Spectral Doppler）
0005H	多普勒平均轨迹（Doppler Mean Trace）
0006H	多普勒模式轨迹（Doppler Mode Trace）
0007H	多普勒最大轨迹（Doppler Max Trace）
0008H	容积轨迹（Volume Trace）
0009H	d(volume)/dt 轨迹
000AH	心电图轨迹（ECG Trace）
000BH	脉冲轨迹（Pulse Trace）
000CH	心音图轨迹（Phonocardiogram Trace）
000DH	灰色条
000EH	彩色条
000FH	综合后向散射（Integrated Backscatter）
0010H	面积轨迹（Area Trace）
0011H	d(area)/dt
0012H	其他生理（幅度与时间）输入

1.2.3 区域标志

区域标志 (Area Flags - (0018,6016))

描述区域的操作标志，包含以下位：

位0（透明性）
- 1 = 透明
- 0 = 不透明
透明区域允许在其下方的区域进行测量，适用于2D区域重叠。
位1（缩放保护）
- 1 = 受保护
- 0 = 不受保护
若区域为受保护，用户无法手动缩放，由系统自动设置。
位2（多普勒刻度类型）
- 1 = 频率
- 0 = 速度
仅PW和CW区域有效，表示所使用的多普勒刻度类型。
位3-31 保留，设置为0。

1.2.4 像素组件结构与屏蔽

像素组件结构 (Pixel Component Structure - (0018,6044))
- 0 = 位排列位置
- 1 = 范围
描述像素组件的结构类型。
像素组件屏蔽 (Pixel Component Masking - (0018,6046))

定义如何屏蔽像素组件，用于位排列位置的像素结构。

1.2.5 像素组件物理单元与数据类型

像素组件物理单元 (Pixel Component Physical Unit - (0018,604C))

列举值与区域物理单元一致，描述应用于像素组件的物理单位。
像素组件数据类型 (Pixel Component Data Type - (0018,604E))

列举值显示像素组件的数据类型，如组织、多普勒等。

1.2.6 表中断位置

表中断位置号码 (Table Breakpoint Number - (0018,6050))
X中断位置表 (X Breakpoint Table - (0018,6052))
Y中断位置表 (Y Breakpoint Table - (0018,6054))

用于描述线性曲线的中断位置，通过X和Y坐标表创建线性曲线数组。

1.2.7 TM-Line位置

TM-Line位置x0 (TM-Line Position x0 - (0018,603C))
TM-Line位置y0 (TM-Line Position y0 - (0018,603E))
TM-Line位置x1 (TM-Line Position x1 - (0018,6040))
TM-Line位置y1 (TM-Line Position y1 - (0018,6042))

定义TM-Line的起始和结束位置，用于M-Mode和CW Doppler中。

1.3 超声图像模块（Ultrasound Image Module）

超声图像模块描述了超声图像的属性，包括光度学解释、像素表示、图像类型等。以下表格列出了超声图像模块的主要属性：

属性名	英文名称 (English Name)	标记(Tag)	类型(Type)	属性描述
光度学解释	Photometric Interpretation	(0028,0004)	1	定义像素数据的解释方式。
像素表示	Pixel Representation	(0028,0103)	1	定义像素数据的表示类型。
帧增量指针	Frame Increment Pointer	(0028,0009)	1C	指向多帧像素数据的帧增量属性。
图像类型	Image Type	(0008,0008)	2	定义图像的类型和特性。
层数	Number of Layers	(0008,2124)	2C	协议中的层数。
层中视图数	Number of Views per Layer	(0008,212A)	2C	每层中的视图数。
覆盖的参考顺序	Referenced Overlay Sequence	(0008,1130)	3	引用相关覆盖的SOP类/实例。
参考的曲线顺序	Referenced Curve Sequence	(0008,1145)	3	引用相关曲线的SOP类/实例。
层名	Layer Name	(0008,2120)	3	标识层的名称。
层数	Number of Layers Identified	(0008,2122)	3	识别的层数。
视图数	Number of Views Identified	(0008,2128)	3	识别的视图数。
事件计时器数	Number of Event Timers	(0008,2129)	3	用于多帧图像的事件计时器数量。
事件Elapsed次数	Event Elapsed Times	(0008,2130)	3	事件计时器关联值数组。
事件计时器名称	Event Timer Names	(0008,2132)	3	标识事件计时器的名称。
传感器位置	Sensor Position	(0008,2200)	3	定义传感器的位置。
传感器方位	Sensor Orientation	(0008,2204)	3	定义传感器的方位。
解剖结构	Anatomic Structure	(0008,2208)	3	描述当前成像的解剖结构。
触发时间	Trigger Time	(0018,1060)	3	从R波开始到数据捕获的时间（毫秒）。
名义间隔	Nominal Interval	(0018,1062)	3	数据的平均R-R间隔（毫秒）。
击打拒绝标记	Beat Rejection Flag	(0018,1080)	3	是否应用击打拒绝。
低R-R值	Low RR Value	(0018,1081)	3	击打拒绝的R-R间隔上限（毫秒）。
高R-R值	High RR Value	(0018,1082)	3	击打拒绝的R-R间隔下限（毫秒）。
心律	Heart Rate	(0018,1088)	3	每分钟心跳数。
输出功率	Output Power	(0018,5000)	3	描述超声输出功率。
传感器数据	Sensor Data	(0018,5010)	3	描述超声传感器的输出数据。
传感器类型	Sensor Type	(0018,6031)	3	定义传感器的类型。
焦点深度	Focal Depth	(0018,5012)	3	从传感器表面的焦点深度（厘米）。
预处理功能	Preprocessing Function	(0018,5020)	3	描述回声信息的预处理功能。
机械指数	Mechanical Index	(0018,5022)	3	描述超声设备的机械声学输出指数。
骨头热量指数	Bone Thermal Index	(0018,5024)	3	描述骨组织的热量指数。
头盖骨热量指数	Skull Thermal Index	(0018,5026)	3	描述头盖骨的热量指数。
软组织热量指数	Soft Tissue Thermal Index	(0018,5027)	3	描述软组织的热量指数。
软组织焦点热量指数	Soft Tissue Focus Thermal Index	(0018,5028)	3	描述软组织焦点的热量指数。
软组织表面热量指数	Soft Tissue Surface Thermal Index	(0018,5029)	3	描述软组织表面的热量指数。
扫描域深度	Scan Depth	(0018,5050)	3	从传感器表面的最深扫描深度。
图像转换矩阵	Image Transformation Matrix	(0018,5210)	3	用于空间相关的图像转换矩阵。
图像转换矢量	Image Transformation Vector	(0018,5212)	3	用于空间相关的图像转换矢量。