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DICOM医学图像处理：WEB PACS初谈

2017-05-10 11:35 369 查看

背景：

周末看到了一篇原公司同事的文章。讲的是关于新的互联网形势下的PACS系统。

正好上一篇专栏文章也提到了有想搭建一个worklistserver的冲动，所以就翻箱倒柜将原本学生时代做课题时搭建的简易Web
PACS找了出来，借着再次搭建的机会学习一下Web PACS相关的技术，比如WADO标准、CGI或者FastCGI等技术。

WEB PACS技术浅谈：

WEB PACS是一种利用互联网技术。跨越了医院和地域限制的，可任意查询和获取DICOM对象的PACS系统。眼下常见的方式有两种：第一种是通过Webserver提供查询定位，将相应DICOM影像存储server（通常为FTP）的地址与路径返回，client再向DICOM影像存储server请求对象。另外一种是通过Webserver统一提供查询及返回请求对象。

两者各有利弊，第一种通过分别部署Webserver和FTP文件server，减轻了Webserver的负担，加快了响应时间，可是该方案也存在着诸多缺点，比如获取图像须要发送两次请求。FTPserver安全性维护代价高。要求在浏览器下载可以解析DICOM图像的插件等等；另外一种Webserver整合了查询与返回，去除了FTPserver。部署方便。它的缺点是因为Webserver返回的数据是真实DCM转换过来的BMP或JPEG文件。因此某些依赖于DICOM文件其它信息的操作（比如窗宽窗位调整）须要又一次请求服务端，要求更新数据。因此对server的处理能力消耗较大，对带宽也有一定要求。

两种方式的示意图例如以下：











（摘自文献《DICOM WADO原理及应用研究》）



1）WADO

WADO（Web Access to DICOM Persistent Object），是DICOM标准中的一部分，提供了一种通过HTTP或HTTPS协议并利用DICOM的标识符从HTML页或XML文档中存取与重现DICOM对象的机制，用于解决在互联网环境下訪问DICOM对象——这也能够觉得是Web
PACS的终极目标。与标准的基于HTTP或HTTPS的网络訪问方式同样。用户在浏览器地址栏中输入URL，向server发送WEB请求。server接收到请求后依据URL中提供的參数，在服务端定位要求的图像或报告回送给浏览器，示意图例如以下（摘自DICOM标准第18章）。







事实上WADO标准就是定义了client和服务端之间交互的规则。能够简单的理解为双向交互时的參数约定，即服务端能够依据浏览器端发送參数的不同来实现常见的单机版PACS的C-FIND、C-MOVE、C-STORE等功能。

DICOM标准中关于WADO部分的介绍也主要是各种參数规则的说明，以及部分URL实例，这里截取一个来简单的说明一下：





如上图所看到的，URL採用常见的GET方式。将传统的PACS系统client发送查询时的參数发送给服务端，比如studyUID、seriesUID和objectUID（事实上就是DICOM图像中的SOP
Instance UID）。

2）CGI

CGI（Common Gateway Interface），是WWW技术中最重要的技术之中的一个。有着不可代替的重要地位。

CGI定义了外部应用程序（CGI程序）与Webserver之间的接口标准，独立于开发语言。给用户提供了一种从网页浏览器向运行在server上的程序请求数据的方式——为Web
PACS的实现提供了一种途径。

为了理解CGI的含义。必需要搞清楚WEB开发中常见的前端和后端。前端就是Web应用中用户能够看得见碰的着的东西。服务端接收到请求后大多直接将传输数据到浏览器。后端很多其它的是用户看不到的（这里指的看不到不是操作后的结果看不到，而是操作的流程看不到），接收到请求后需要服务端进一步操作的。比如查询数据库、算法运算等等。而CGI就是实现这样的由浏览器的输入触发在WEBserver上执行的程序的标准。

实际环境搭建：

正如博文第一部分所述，因为第一类Web PACS须要浏览器安装第三方插件，须要单独部署FTPserver，因此在课题起初没有採用该方案。

另外一种Web
PACS服务端在接受请求后会再向影像server发送请求，这正是上文中提到的CGI技术的一种非常好的应用场景。以下就详细介绍一下怎样搭建CGI应用环境：

1）WampServer+FastCGI

Webserver搭建：

WampServer安装包下载http://www.wampserver.com/en/#wampserver-64-bits-php-5-5

安装过程中有可能会遇到“缺少msvcr110.dll，程序无法启动”错误。能够參照http://jingyan.baidu.com/article/ed2a5d1f3303d709f7be1776.html中给出的方法解决，须要提醒的是下载的Visual
C++ Redistributable for VisualStudio 2012 Update 4版本号不是由电脑的操作系统类型（32位or64位）来决定，而是应该依据WampServer安装包的类型来选择。

安装完Visual
C++ Redistributable for VisualStudio 2012 Update 4后须要又一次安装WampServer。

配置FastCGI环境：

參考http://www.admin10000.com/Document/53.html和http://my.oschina.net/Twitter/blog/210044对Apacheserver进行配置。在配置完毕后重新启动WampServer居然失败，出现例如以下错误：







更悲剧的是查看Apache的ErrorLog居然没有提示，所以仅仅能对改动的httpd.conf配置文件逐行排查，通过逐行凝视的本方法最后找到了问题所在。因为改动DirectoryIndex引发的错误，恢复到原本的顺序后，重新启动WampServer居然奇迹般的成功了，小有成就感啊。至于详细的原因兴许在慢慢查找，确定了再补充上来。

2）C语言CGI实例

配置完开发环境后，给出一个简单的測试，因为电脑中没有安装PHP，所以这里就讨巧一下，直接利用Apache自带的cgi来调用一下C语言开发的程序。关于C语言CGI的配置比較简单。在Apache文件夹下的modules中已经包括了cgi模块，仅仅须要在httpd.conf配置文件里指定c-cgi执行的文件夹就可以，加入例如以下代码：

ScriptAlias /cgi-bin/"C:/wamp/www/c-cgi/"
AddHandler cgi-script .exe .pl .cgi
<Directory"C:/wamp/www/c-cgi/">
Options Indexes FollowSymLinks ExecCGI
AllowOverride all
Order allow,deny
Allow from all
Require local
</Directory>
详细的配置可參考http://blog.sina.com.cn/s/blog_66ec4d660100rd2h.html，实例的话就不要用该博文中的了。用我以下给出的完整演示样例。

GET方法实例源代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
char *data;
char a[10],b[10];
printf("Content-Type:text/html\n\n");
printf("<HTML>\n");
printf("<HEAD>\n<TITLE >Get Method</TITLE>\n</HEAD>\n");
printf("<BODY>\n");
printf("<div style=\"font-size:12px\">\n");
data = getenv("QUERY_STRING");
if(data==NULL)
return 1;
if(sscanf(data,"a=%[^&]&b=%s",a,b)!=2){
printf("<DIV STYLE=\"COLOR:RED\">Error parameters should be entered!</DIV>\n");
}
else{
printf("<DIV STYLE=\"COLOR:GREEN; font-size:15px;font-weight:bold\">a + b = %d</DIV>\n",atoi(a)+atoi(b));
}
printf("<HR COLOR=\"blue\" align=\"left\" width=\"100\">");
printf("<input type=\"button\" value=\"Back CGI\" onclick=\"javascript:window.location='../cgitest-c.html'\">");
printf("</div>\n");
printf("</BODY>\n");
printf("</HTML>\n");
return 0;
}
利用VS编译后的可运行文件为gettest.exe。放到/www/cgitest-c文件夹下。

POST方法实例源代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void){
int len;
char *lenstr,poststr[20];
char m[10],n[10];
printf("Content-Type:text/html\n\n");
printf("<HTML>\n");
printf("<HEAD>\n<TITLE >post Method</TITLE>\n</HEAD>\n");
printf("<BODY>\n");
printf("<div style=\"font-size:12px\">\n");
lenstr=getenv("CONTENT_LENGTH");
if(lenstr == NULL)
printf("<DIV STYLE=\"COLOR:RED\">Error parameters should be entered!</DIV>\n");
else{
len=atoi(lenstr);
fgets(poststr,len+1,stdin);
if(sscanf(poststr,"m=%[^&]&n=%s",m,n)!=2){
printf("<DIV STYLE=\"COLOR:RED\">Error: Parameters are not right!</DIV>\n");
}
else{
printf("<DIV STYLE=\"COLOR:GREEN; font-size:15px;font-weight:bold\">m * n = %d</DIV>\n",atoi(m)*atoi(n));
}
}
printf("<HR COLOR=\"blue\" align=\"left\" width=\"100\">");
printf("<input type=\"button\" value=\"Back CGI\" onclick=\"javascript:window.location='../cgitest-c.html'\">");
printf("</div>\n");
printf("</BODY>\n");
printf("</HTML>\n");
fflush(stdout);
return 0;
}
利用VS编译后的可运行文件为posttest.exe。相同放到/www/cgitest-c文件夹下。

測试网页源代码

<html>
<head>
<title>CGI Testing</title>
</head>
<body>
<table width="200" height="180" border="0" style="font-size:12px">
<tr><td>
<div style="font-weight:bold; font-size:15px">Method: GET</div>
<div>please input two number:<div>
<form method="get" action="./c-cgi/gettest.exe">
<input type="txt" size="3" name="a">+
<input type="txt" size="3" name="b">=
<input type="submit" value="sum">
</form>
</td></tr>
<tr><td>
<div style="font-weight:bold; font-size:15px">Method: POST</div>
<div>please input two number:<div>
<form method="post" action="./c-cgi/posttest.exe">
<input type="txt" size="3" name="m">*
<input type="txt" size="3" name="n">=
<input type="submit" value="resu">
</form>
</td></tr>
<tr><td><input type="button" value="Back Home" onclick='javascript:window.location="./index.php"'></td></tr>
</table>
</body>
</html>
放到Apacheserver根文件夹下，在浏览器中通过localhost/cgitest-c.html能够訪问到。

实际执行结果




上述通过一个简单的计算来演示了CGI技术的实现和开发流程。当然对于简单的数字计算WEB前端自己就搞定了，此处仅仅是为了说明CGI流程。至此整个Web
PACS的Web服务端就已经搭建的几乎相同了，利用CGI或FastCGI我们能够使用服务端的其它语言开发的程序来实现我们想要的功能，那么兴许的工作就跟开发C/S模式的PACS一样了。用C/C++、C#或JAVA等高级语言开发PACS服务相关的程序供Webserver调用就可以。本博文中演示的是调用exe可运行文件，这样的方式有风险，兴许我会介绍在FastCGI模式下的利用PHP调用C++或C#或JAVA动态库的更安全的实现方式。

兴许博文介绍

利用DCMTK搭建WMLserver

利用oracle直接操作DICOM数据

C#的异步编程模式在fo-dicom中的应用

VMWare三种网络连接模式的实际測试









作者：zssure@163.com





时间：2014-10-19

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