DIY PACS सर्वर

बहुत समय पहले नहीं, हमारी कंपनी ने हमारे शहर में चिकित्सा निदान केंद्रों में से एक में पैक्स सर्वर ( पिक्चर आर्काइविंग एंड कम्युनिकेशन सिस्टम ) के कार्यान्वयन पर काम पूरा किया। इससे पहले, एक खुला स्रोत पीएसीएस सर्वर था - dcm4chee , जो उच्च गति पर चमक नहीं था क्योंकि यह जावा में लिखा गया था। इसके अलावा, ग्राहक की आवश्यकताओं में से एक सर्वर की आंतरिक संरचना तक पहुंच होना था। इसलिए, अपना खुद का लिखने का फैसला किया गया था। इसके अलावा, कंपनी के पास PACS सिस्टम के क्लाइंट और सर्वर दोनों हिस्सों के समान विकास का अनुभव था, इसलिए एक समझौता हमारे अपने PACS संग्रह को बनाने का था जो ग्राहकों की आवश्यकताओं को पूरा करता हो। मुझे ज्यादातर सर्वर कोर कार्यान्वयन से निपटना पड़ा, और इस दौरान मुझे इस क्षेत्र में विशिष्ट अनुभव प्राप्त हुआ, जिसे मैं हाबरा समुदाय के साथ साझा करना चाहता हूं। लेकिन पहले बातें पहले।

प्रस्तावना

एक सामान्य समझ के लिए, नैदानिक ​​केंद्र में PACS प्रणाली की भूमिका पर विचार करें। किसी भी डायग्नोस्टिक सेंटर में डायग्नोस्टिक उपकरण होते हैं: एमआरआई, सीटी स्कैनर, अल्ट्रासाउंड स्टेशन या ईसीजी डिवाइस (इनमें से किसी भी डिवाइस को डीआईसीओएम प्रोटोकॉल के रूप में मॉडेलिटी कहा जाता है) और डायग्नोस्टिक सॉफ्टवेयर (हमारे डॉक्टरों द्वारा इस्तेमाल किया गया था )। टोमोग्राफ पर चित्र प्राप्त करने के बाद, आपको उन्हें डायग्नोस्टिक स्टेशन पर भेजना होगा। जाहिर है, इसके लिए किसी प्रकार के एकीकृत लिंक की आवश्यकता होती है जो कि टोमोग्राफ, अल्ट्रासाउंड स्टेशन, ईसीजी उपकरणों से छवियां एकत्र करता है, उन्हें खोज सकता है और नेटवर्क पर छवियां संचारित कर सकता है। ऐसे लिंक PACS सर्वर हैं:

जाहिर है, विविध चिकित्सा उपकरणों की बातचीत के लिए एक एकल प्रोटोकॉल की आवश्यकता होती है। और ऐसा ही एक प्रोटोकॉल DICOM ( डिजिटल इमेजिंग और मेडिसिन में संचार ) है, जो पिछले 20 वर्षों में गंभीर रूप से सुधार हुआ है, जिसने चिकित्सा उपकरणों को एक सामान्य सूचना प्रणाली में एकीकृत करना आसान बना दिया है। चिकित्सा उपकरणों के लगभग सभी निर्माता इस प्रोटोकॉल का पालन करते हैं। इसलिए, PACS सर्वर के लिए DICOM प्रोटोकॉल समर्थन एक स्वाभाविक आवश्यकता थी। एक क्लस्टर में काम करने में सक्षम बहु-थ्रेडेड अत्यधिक लोड वाले PACS को लागू करने का निर्णय लिया गया। सर्वर को C ++ में विकसित किया गया था और DICOM प्रोटोकॉल के साथ काम करने के लिए सबसे पर्याप्त पुस्तकालय, C ++ में लिखा गया था - DCMTK का उपयोग आज किया गया था । इस लाइब्रेरी के लिए धन्यवाद, अत्यधिक लोड वाले पैक्स-सिस्टम को जल्दी से लागू करना संभव हो गया।

हम एक डेटाबेस डिजाइन करते हैं

पीएसीएस-सिस्टम में डेटाबेस आपको संग्रहीत छवियों के बारे में जानकारी संग्रहीत करने और उन्हें खोजने की अनुमति देता है। छवियों को नेटवर्क पर प्रसारित करने में सक्षम होने की आवश्यकता होती है, और इसके साथ छवि के बारे में मेटा-जानकारी (जो चित्र में है, जिसमें वे उत्पादित किए जाते हैं, जो अनुसंधान का संचालन करते हैं, आदि)। इन उद्देश्यों के लिए, DICOM प्रोटोकॉल एक विशेष 4-स्तरीय डेटा मॉडल प्रदान करता है, जिसके बारे में आप संक्षेप में यहां जान सकते हैं । सभी संभावित फ़ाइल विशेषताओं की पूरी सूची आधिकारिक प्रोटोकॉल वेबसाइट [1] पर देखी जा सकती है। विभिन्न उपकरणों से प्राप्त छवियों में, इन विशेषताओं की सूची अलग होगी, जो पूरी तरह से सामान्य है। हालाँकि, सार्वभौमिक छवि खोज का समर्थन करने के लिए कुछ विशेषताएँ अनिवार्य हैं। उनमें से कुछ हैं - कुल दस हैं, जिनमें रोगी का नाम, रोगी आईडी, रोगी का जन्मदिन, मोडिटी टाइप (सीटी, एमआरआई, अल्ट्रासाउंड, आदि), अध्ययन की तारीख (अध्ययन की तारीख), आदि आवश्यक मापदंडों के अलावा, वैकल्पिक पैरामीटर हैं, उनमें से काफी समर्थन हैं। उन्हें डेटाबेस में, जैसा कि अभ्यास से पता चलता है, शानदार है।

छवियों की मेटा-जानकारी में बड़ी संख्या में वैकल्पिक मापदंडों की उपस्थिति DICOM प्रोटोकॉल की कमियों में से एक है। कुछ डिवाइस कुछ पैरामीटर सेट करते हैं, कुछ अन्य। इसलिए, खोज के लिए डेटाबेस में उनका समर्थन करना व्यर्थ है। परिणामस्वरूप, कई विकल्पों पर काम करते हुए, हम इस DB विकल्प पर बस गए:

जैसा कि आप देख सकते हैं, डेटाबेस स्कीमा DICOM फ़ाइलों की बहुस्तरीय संरचना से मेल खाती है। एक मरीज के कई चरण हो सकते हैं (शोध पढ़ें)। एक अध्ययन एक अनुसंधान प्रोटोकॉल द्वारा परिभाषित एपिसोड की एक श्रृंखला है। श्रृंखला कई छवियों को संग्रहीत करती है।

पैक्स प्रणाली की प्रमुख विशेषताएं

आइए हम एक मानक पैक्स-प्रणाली के मुख्य कार्यों (सेवाओं) पर संक्षेप में विचार करें, जिनमें से लगभग सभी का उल्लेख मैं पहले ही कर चुका हूं। चूंकि वर्कस्टेशन और पीएसीएस-सिस्टम क्लाइंट-सर्वर के बीच कोई इंटरैक्शन है, इसलिए सभी ऑपरेशन दो संस्करणों में भी लागू किए जाते हैं - क्लाइंट और सर्वर। DCMTK में दोनों विकल्पों के कार्यान्वयन हैं। PACS सर्वर पक्ष को लागू करता है।
प्रचालनों के लिए उपसर्ग 'C-' का अर्थ है समग्र, जिसका अर्थ है कि ऑपरेशन पूर्ण और आत्म-सम्‍मिलित है और अन्‍य प्रचालनों के संदर्भ के बिना किया जाता है। उपसर्ग 'एन -' (एन-क्रिएट, एन-सेट, एन-जीईटी, आदि) के साथ संचालन भी हैं, जो कुछ और सामान्य ऑपरेशन (सेट स्थिति, अध्ययन की शुरुआत के बारे में सूचित करते हैं) के हिस्से के रूप में किए जाते हैं। ये ऑपरेशन इस लेख के लिए प्रासंगिक नहीं हैं।

C-ECHO - एक कमांड जो आपको नेटवर्क पर क्लाइंट की उपलब्धता का पता लगाने की अनुमति देता है। विंडोज में पिंग कमांड के समान। कमांड का कार्यान्वयन बहुत सरल है - आपको केवल स्टेटस STUSUS_Success के साथ प्रतिक्रिया भेजने की आवश्यकता है:

DIMSE_sendEchoResponse(assoc, presID, request, STATUS_Success, NULL) 

जहां ग्राहक द्वारा स्थापित कनेक्शन है, अनुरोध एक आने वाला अनुरोध है।

सी-स्टोर - एक कमांड जो आपको डीसीएम प्रारूप में पैक्स सर्वर पर छवियों को सहेजने की अनुमति देता है।
यहाँ एक कोड है जो ऐसा करता है:

 OFCondition storeSCP() { T_DIMSE_C_StoreRQ* req = &m_msg->msg.CStoreRQ; DcmDataset* dset = 0x0; OFCondition cond = DIMSE_storeProvider(m_assoc, m_presID, req, NULL, OFTrue, &dset,storeSCPCallback, 0x0, DIMSE_BLOCKING, 0); if (cond.bad()) Log::error("C-STORE provider failed. Text: %s", cond.text()); return cond; } void storeSCPCallback( void* /*callbackData*/, T_DIMSE_StoreProgress *progress, T_DIMSE_C_StoreRQ* /*request*/, char * /*imageFileName*/, DcmDataset **imageDataSet, T_DIMSE_C_StoreRSP* response, DcmDataset **statusDetail) { if (progress->state == DIMSE_StoreEnd) { if ((imageDataSet != NULL) && (*imageDataSet != NULL)) { DcmFileFormat dcmff(*imageDataSet); // some error if (!commandStore(&dcmff)) response->DimseStatus = STATUS_STORE_Refused_OutOfResources; delete *imageDataSet; *imageDataSet = 0x0; } } delete *statusDetail; *statusDetail = 0x0; } bool ServerCoreImpl::commandStore(DcmFileFormat* file) { //  // 1.  ,  ()   PATIENT, STUDY, SERIES, OBJECT. // 2.      ,      // 3.    ,        ( //  ) //   true,    ,  false } 

कॉलबैक storeSCPCallback प्रत्येक पैकेज के लिए ट्रिगर किया गया है, और प्रत्येक फ़ाइल के लिए नहीं। progress->state == DIMSE_StoreEnd स्थिति फ़ाइल डाउनलोड के पूरा होने का संकेत देती है, फिर हम फ़ाइल को सहेज सकते हैं। फ़ाइल को सहेजते समय इस कमांड को लागू करने में एकमात्र कठिनाई निर्देशिका संरचना का विकल्प है। OBJECTS तालिका में फ़ाइल पथ को संग्रहीत नहीं करने के लिए, हम शेष डेटा से इसकी गणना करते हैं। हम निम्नलिखित निर्देशिका संरचना पर बसे: WAY_ TO STORAGE / STUDY.DATE (YEAR) /STUDY.DATE (MONTH) /STUDY.DATE (DAY) /STUDY.TIME (HOUR) / PATIENT.PID (पहला अक्षर) / PATIENT.PID/STUDY .UID / {छवियां}। यह पदानुक्रमित संरचना आपको सबफ़ोल्डर्स की संख्या को कम करने की अनुमति देती है, जो आपको समय अंतराल के बिना इस निर्देशिका संरचना के साथ काम करने की अनुमति देती है।

मैं यह भी कहना चाहता हूं कि OBJECT टेबल बहुत तीव्रता से आबाद है। एमआरआई टोमोग्राफ पर एक अध्ययन औसतन 20 मिनट तक रहता है, उस समय के दौरान एक टोमोग्राफ 100-300 छवियों, एक सीटी टोमोग्राफ 500-700 छवियों का उत्पादन करता है। प्रति दिन कुल छवियां 1440/20 * 500 = 36000 चित्र प्रति दिन तक पहुंच सकती हैं। हमारे डायग्नोस्टिक सेंटर में, दिन हो या रात, टोमोग्राफ के काम में व्यावहारिक रूप से कोई विराम नहीं होता है। इसलिए, OBJECT तालिका को यथासंभव कम डेटा संग्रहीत करना चाहिए।

सी-मूव - एक कमांड जो आपको पैक्स से वर्कस्टेशन या डायग्नोस्टिक स्टेशन पर छवियों को स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। आदेश कॉलिंग स्टेशन (स्रोत) द्वारा PACS को प्रेषित किया जाता है और यह इंगित करता है कि किस स्टेशन (गंतव्य) पर छवियों को अपलोड किया जाना है। विशेष स्थिति में, यदि स्रोत = गंतव्य है, तो फ़ाइलें बस डाउनलोड की जाती हैं।

C-MOVE कमांड C-GET कमांड की तुलना में अधिक बहुमुखी है, जो आपको केवल छवियां डाउनलोड करने की अनुमति देता है। सी-मोव न केवल अपने दम पर, बल्कि किसी अन्य पर भी चित्र डाउनलोड कर सकते हैं। कमांड स्टेशन के एटलिट को इंगित करता है, जिसमें छवियों को अपलोड किया जाना है। AETitle क्लाइंट का नाम है, आमतौर पर बड़े अक्षरों में (उदाहरण के लिए, CLIENT_SCU)। यह तब स्थापित होता है जब डीकॉम-श्रोता (सर्वर) शुरू होता है।

अर्थात्, PACS सर्वर पर C-MOVE कमांड को आरम्भ करने वाले क्लाइंट को मिनी PACS लॉन्च करना चाहिए, जो केवल C-STORE कमांड प्राप्त करने की अनुमति देता है। और PACS सर्वर, बदले में, C-MOVE कमांड के साथ, क्लाइंट के साथ एक नया कनेक्शन स्थापित करना चाहिए, स्टोरेज से छवियों को उठाएं और नीचे के प्रत्येक क्लाइंट के लिए C-STORE कमांड के क्लाइंट के लिए निष्पादित करें। वैसे, केवल सी-मूव कमांड आपको संपीड़ित चित्रों (जेपीईजी) को स्थानांतरित करने और एक नया कनेक्शन स्थापित करने की अनुमति देता है।
C-GET टीम, हालांकि, नए कनेक्शन को स्थापित किए बिना छवियों को डाउनलोड करने में सक्षम है और इसलिए, क्लाइंट साइड पर सर्वर को उठाए बिना। इस स्थिति में, PACS C-GORE कमांड द्वारा स्थापित कनेक्शन के माध्यम से भी C-STORE कमांड के क्लाइंट संस्करण को निष्पादित करता है।

C-FIND - एक कमांड जो आपको विभिन्न स्तरों पर छवियों को खोजने की अनुमति देता है। अर्थात्, वास्तव में चार प्रकार के C-FIND कमांड होते हैं: C-FIND को PATIENT स्तर पर, STUDY स्तर पर, SERIES स्तर पर और IMAGE स्तर पर।

 void HandlerFind::findSCPCallback ( /* in */ void* callbackData, OFBool cancelled, T_DIMSE_C_FindRQ* request, DcmDataset* requestIdentifiers, int responseCount, /* out */ T_DIMSE_C_FindRSP *response, DcmDataset** responseDataSet, DcmDataset** statusDetail) { //   if (cancelled) { strcpy(response->AffectedSOPClassUID, request->AffectedSOPClassUID); response->MessageIDBeingRespondedTo = request->MessageID; response->DimseStatus = STATUS_FIND_Cancel_MatchingTerminatedDueToCancelRequest; response->DataSetType = DIMSE_DATASET_NULL; return; } if (responseCount == 1) { // //       . //          requestIdentifiers // } /*         responseDataSet     */ if (/*  */) { strcpy(response->AffectedSOPClassUID, request->AffectedSOPClassUID); response->MessageIDBeingRespondedTo = request->MessageID; response->DimseStatus = STATUS_Success; response->DataSetType = DIMSE_DATASET_NULL; return; } } OFCondition HandlerFind::find() { OFCondition cond = EC_Normal; T_DIMSE_C_FindRQ *req = &m_msg->msg.CFindRQ; FindCallbackData cdata; cond = DIMSE_findProvider(m_assoc, m_presID, req, findSCPCallback, &cdata, DIMSE_BLOCKING, 0); if (cond.bad()) Log::loggerDicom.error("C-FIND provider failed. Text: %s", cond.text()); return cond; } 

अर्थात्, कॉलबैक में आपको प्रतिक्रिया ऑब्जेक्ट्स - प्रतिक्रिया पैरामीटर और responseDataSet भरने की आवश्यकता है - रोगी / चरण / श्रृंखला / छवि के बारे में जानकारी जिसे खोजने की आवश्यकता है। DCMTK से DIMSE_findProvider () फ़ंक्शन क्लाइंट को वापस भेजने का ध्यान रखेगा।

C-FIND टीम खतरनाक है कि ग्राहक बहुत सामान्य खोज मापदंड निर्दिष्ट कर सकता है और ग्राहक को बड़ी मात्रा में जानकारी देनी होगी। उदाहरण के लिए, आप अंतिम वर्ष के लिए सभी चरणों का अनुरोध कर सकते हैं। यदि आप पहले सर्वर पर सभी डेटा अपलोड करने का प्रयास करते हैं, तो सर्वर सबसे अधिक लटकाएगा। इसलिए, आप बड़े अनुरोध नहीं कर सकते, आपको डेटा लोड करने की आवश्यकता है क्योंकि कॉलबैक ट्रिगर होते हैं। ऐसा करने के लिए, आपको एक इटैलर के रूप में एक डेटाबेस क्वेरी को लागू करने की आवश्यकता होती है और, जैसे कॉलबैक ट्रिगर होते हैं, अगले कॉल करें () और इस प्रकार अगली ऑब्जेक्ट लें। इसके अलावा, कॉलबैक के आने पर ही खोज को रद्द किया जा सकता है, इसलिए, यदि PACS पर खोज डेटाबेस से नमूने पर थोड़ी देर के लिए लटकती है, और क्लाइंट अनुरोध को रद्द करने का कारण बनता है, तो ग्राहक पर कोई प्रतिक्रिया नहीं होगी। यह रोगी और चरण खोजों के लिए प्रासंगिक है। श्रृंखला-स्तरीय खोज के लिए, यह अप्रासंगिक है, क्योंकि हमने कभी भी 15 से अधिक श्रृंखला वाले चरणों का सामना नहीं किया है। इसी तरह, छवि स्तर पर खोजों के लिए - 1000 से अधिक छवियों के साथ श्रृंखला, हमने अभ्यास में नहीं देखा है।

हम सामान्यीकरण

इसलिए, हमने पीएसीएस-प्रणाली के मुख्य कार्यों और नैदानिक ​​केंद्र की समग्र संरचना में इसकी भूमिका की जांच की। व्यावहारिक पहलुओं और चिकित्सा औद्योगिक PACS प्रणालियों के कार्यान्वयन के विभिन्न पहलुओं पर भी प्रकाश डाला गया है। हालांकि, PACS सिस्टम आमतौर पर इस कार्यक्षमता तक सीमित नहीं हैं। एक WADO सेवा (DICOM ऑब्जेक्ट के लिए वेब एक्सेस) और PACS सिस्टम के कार्यों में शामिल कार्य कार्यों (मोडलिटी वर्कलिस्ट) के प्रबंधन के लिए एक सेवा भी है। मुझे आशा है कि किसी के लिए लेख उपयोगी होगा और बहुत समय बचाएगा।

संदर्भ

1. सभी DICOM टैग्स की सूची (http://medical.nema.org/Dicom/2011/11_06pu.pdf, पृष्ठ 8)।
2. DICOM प्रोटोकॉल का आधिकारिक पृष्ठ - medical.nema.org/standard.html
3. रूसी में पैक्स सिस्टम के बारे में - ru.wikipedia.org/wiki/PACS
4. रूसी में DICOM के बारे में - ru.wikipedia.org/wiki/DICOM