Deeplung:深度学习项目笔记（二）——医学影像学dicom,mhd及raw文件读取与可视化

目录

• • • • 医学影像学
      • dicom文件相关
      • • 1.1 什么是dicom图像
        • 1.2 dicom图像中有什么
        • 1.3 dicom结构及组成
        • • 1.3.1 文件头
          • 1.3.2 数据集
      • raw文件相关
      • mhd文件相关
      • 相应代码
      • • 2.1 dicom可视化
        • 2.2 dicom读取并转换为raw及mhd文件
        • 2.3 raw文件可视化
        • 2.4 遍历指定文件
      • 附录(常见Tag说明）
      • • Patient Tag
        • Study Tag
        • Series Tag
        • Image Tag

医学影像学

医学影像是指为了医疗或医学研究，对人体或人体某部份，以非侵入方式取得内部组织影像的技术与处理过程。

目前的主要处理方式有：X光成像（X-ray），电脑断层扫描（CT），核磁共振成像（MRI）， 超声成像（ultrasound），正子扫描（PET），脑电图（EEG），脑磁图（MEG），眼球追踪（eye-tracking），穿颅磁波刺激（TMS）等现代成像技术，用来检查人体无法用非手术手段检查的部位的过程。

医学影像学的崛起使得对于病人的诊断有了更加直观的证据。除此之外，对于医学领域的相关研究，也有着巨大的影响。

dicom文件相关

1.1 什么是dicom图像

DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）即医学数字成像和通信，是医学图像和相关信息的国际标准。其是目前应用最为广泛的医学影像格式，常见的CT,核磁共振，心血管成像等大多采用的是docim格式的存储。

1.2 dicom图像中有什么

doicm主要存储两方面信息：

（1）关于患者的PHI(protected health imformation)信息
简单来说，就是患者的相关信息（这些信息是收到保护的）。例如，姓名，性别，年龄，继往病历等

（2）直观的图像信息
一部分信息是扫描过后患者图像的某一层（切片，稍后会讲到），医生可以通过专门的dicom阅读器去打开，从而察看患者病情。另一部分是相关的设备信息，例如生产的dicom图像是X光机扫描出的X光图像的某一层，那么dicom就会存储关于此X光机的相关设备信息。

更具体地划分，这些信息可以被分为以下四类：

（1）Patient
例如患者的姓名，性别，体重，ID等等，反映的主要是患者个人的相关信息。

（2）Study
也就是关于患者接受某项检查所记录的信息，例如检查 ，检查日期，检查时患者的年龄，检查的部位等等。

（3）Series
存储关于检查的简单信息，例如图像的层厚，层间距，图像方位等等。

（4）Image
存储关于检查结果（例如X光影像的某一层）的详细信息，例如影像拍摄日期，图像的分辨率，像素间距等等。

注意
dicom文件 $=$ 患者影像

一方面，在实际检查过程中，例如CT检查，是利用X光线等放射性光线与探测器一同围绕人体做多层的断面扫描。也就是说，我们得到的结果是一层一层的断面图像，将这些断面图像在z轴叠加起来，才是一个完整的医学影像。而每一个dicom存储其中一层图像(但又不仅仅是存储图像），换句话说，一位患者有多个dicom文件。

1.3.1 文件头

Dicom文件头包含的是关于数据集的相关信息，主要有以下几部分：

$?$ 文件导言

$?$ Dicom前缀，也是计算机读取过程中判断一个文件是否是dicom文件的依据。

$?$ 文件信息元素

1.3.2 数据集

数据集即存储相关数据的地方，数据集的基本单位是数据元。数据元由四个部分组成：

(1) Tag
也即标签部分，用于识别数据的具体类型。包括组 （Group）和元素 (Element)两部分。在这里，Group对应的编码是指所存储信息的大类，也就是指明信息是patient,study,series,image四大类中哪一个大类。在确定了Group以后iu，再去检索Element从而确定具体的信息。例如（0008，0050）指的就是病患的检查 信息。

更具体的Tag表见附录。

(2) VR(值表示）
存储Tag指向信息的数据类型。

(3)VL(数据长度）
保存Tag指向信息的数据长度。

(4)值域
保存Tag指向信息的具体值。

一般来说，在处理时，dicom显得有些麻烦。所以会把dicom文件进行转换,从而处理转换后的文件。这里采用的转换方法是将dicom文件转换为raw文件和mhd文件。

raw文件相关

Raw文件，意为“未处理的文件”，其保存的是纯像素信息。常常是一个病人的所有dicom文件中的图像提取出来放在一个raw文件里。也就是说，一个病人对应一个raw文件，其中存储的是该病人的图像信息。（可以理解为将该病人不同的dicom切片图像都叠到一起，形成了一个三维图像）。

mhd文件相关

上面已经提到，dicom文件除了包含切片图像外，还包含其他的一些信息。那么在文件格式转换后，图像信息被raw文件提取，非图像信息则存储在mhd头文件中。简单来说，mhd头文件是存储关于一个病人的所有dicom文件中的非图像信息。

由上述关系可以知道：raw文件与mhd文件是一一对应的，且它们的数量小于等于（实际中一定是小于）dicom文件数量。

相应代码

2.1 dicom可视化

输出如下：

2.2 dicom读取并转换为raw及mhd文件

输出如下：

附录(常见Tag说明）

Patient Tag

Study Tag

Series Tag