DICOM医学图像处理：fo-dicom网络传输之C-FIND and C-MOVE

背景：

        该系列博文同属于DICOM协议中的“网络传输”部分，前两篇系列文章分别介绍了DCMTK和fo-dicom开源库对DICOM标准的具体实现（http://blog.csdn.net/zssureqh/article/details/41016091），以及给出了fo-dicom库对C-ECHO 和C-STORE的简单实现（http://blog.csdn.net/zssureqh/article/details/41250973）。此篇博文是对前一篇的补充，同样采用分析DICOM3.0标准的方式，给出fo-dicom库对C-FIND和C-MOVE的实现示例。

DIMSE协议与ASSOCIATE协议：

        DICOM3.0协议第7部分的第8章对两种协议进行了详细介绍：

DIMSE协议：

        DIMSE制定了构建消息的流程和编码规则，用于在两个DICOM服务使用者（例如，两个DICOM实体）之间传输请求和响应指令。流程（Procedures）规定了请求和响应指令消息的传输规则，用于解释指令消息中的众多字段（fields）。但是并没有规定请求发起方和执行方如何来对消息进行处理。DIMSE协议指出消息（Messages）可能会被分段（fragmented）利用P-DATA服务在两个DICOM服务使用者之间传输。

ASSOCIATE协议：

        连接（Association）的建立包含两个DICOM服务使用者。一个被称为连接请求方（requester），一个被叫做连接接收方（acceptor）；双方使用A-ASSOCIATE服务来建立连接。在A-ASSOCIATE服务中，双方所需的参数被称为“应用上下文（Application Context）”，其中给出了两端DICOM应用实体连接建立的相关规则。（在第7部分的附录A和附录D中有详细的介绍）

        大致了解了网络传输所需的协议后，我们开始介绍C-FIND和C-STORE服务的具体实现。

C-FIND的fo-dicom实现：

1）C-FIND参数说明：

        C-FIND是一项确认服务（confirmed Service），用于匹配对方一系列复合SOP实例的各项属性。该服务指令需要的参数如下：

        其中用于匹配对方一系列复合SOP实例属性的值用Identifier来给出。简单来说，在请求方消息（C-FIND-RQ）中Identifier包含了需要查询的各个属性，而在响应方消息（C-FIND-RSP）中，Identifier是返回的查询结果。注意：在发送查询返回结果时Status一直处于Pending状态；当查询结果发送完成后，最后一个C-FIND-RSP消息中Status为Success，且该消息并不包含任何查询结果。

        具体的C-FIND-RQ和C-FIND-RSP的编码格式如下所示，除此以外关于C-FIND的相关请求还有其他，例如C-CANCEL-FIND-RQ等。（关于DICOM协议的阅读方法可参照本系列之前的文章http://blog.csdn.net/zssureqh/article/details/41250973）：

2）C-FIND代码示例：

        下面直接给出C-FIND SCU和C-FIND SCP的代码，其中包含相关的注释，所以就不详细介绍了。

        C-FIND SCU在fo-dicom官方的README.md中给出了C-FIND SCU的代码，如下，

CFIND SCU：

namespace CFINDScu{class Program{static void Main(string[] args){//构造要发送的C-FIND-RQ消息，如果查看DicomCFindRequest类的话//可以看到其定义与DICOM3.0标准第7部分第9章中规定的编码格式一致//在构造Study级别的查询时，我们的参数patientID会被填充到消息的Indentifier部分，用来在SCP方进行匹配查询var cfind = DicomCFindRequest.CreateStudyQuery(patientId: "12345");//当接收到对方发挥的响应消息时，进行相应的操作【注】：该操作在DICOM3.0协议//第7部分第8章中有说明，DIMSE协议并未对其做出规定，而应该有用户自己设定cfind.OnResponseReceived = (rq, rsp) =>{//此处我们只是简单的将查询到的结果输出到屏幕Console.WriteLine("PatientAge:{0} PatientName:{1}", rsp.Dataset.Get<string>(DicomTag.PatientAge), rsp.Dataset.Get<string>(DicomTag.PatientName));};//发起C-FIND-RQ：//该部分就是利用A-ASSOCIATE服务来建立DICOM实体双方之间的连接。var client = new DicomClient();client.AddRequest(cfind);client.Send(host:"127.0.0.1",port: 12345,useTls: false,callingAe: "SCU-AE",calledAe: "SCP-AE");Console.ReadLine();}}}

【注】：代码中只列出了主要的函数，完整代码参见后面给出的工程连接。

C-FIND SCP：

//DICOM3.0协议第7部分第8章中DIMSE协议并未规定请求方和实现方如何来进行具体操作//此处定义的DcmCFindCallback代理由用户自己来实现接收到C-FIND-RQ后的操作public delegate IList<DicomDataset> DcmCFindCallback(DicomCFindRequest request);//要想提供C-FIND SCP服务，需要继承DicomService类，该类中实现了DICOM协议的基础框架，//另外还需要实现IDicomCFindProvider接口,用于实现具体的C-FIND SCP服务。class ZSCFindSCP : DicomService, IDicomServiceProvider, IDicomCFindProvider{public ZSCFindSCP(Stream stream,Logger log):base(stream,log){}#region C-FINDpublic static DcmCFindCallback OnZSCFindRequest;public virtual IEnumerable<DicomCFindResponse> OnCFindRequest(DicomCFindRequest request){DicomStatus status = DicomStatus.Success;IList<DicomDataset> queries;List<DicomCFindResponse> responses = new List<DicomCFindResponse>();if (OnZSCFindRequest != null){//此处通过代理来返回在服务端本机进行的操作结果，也就是DICOM协议中说的匹配查询结果queries = OnZSCFindRequest(request);if (queries != null){Logger.Info("查询到{0}个数据", queries.Count);foreach (var item in queries){//对于每一个查询匹配的结果，都需要有一个单独的C-FIND-RSP消息来返回到请求端//【注】：每次发送的状态都必须是Pending，表明后续还会继续发送查询结果DicomCFindResponse rsp = new DicomCFindResponse(request, DicomStatus.Pending);rsp.Dataset = item;responses.Add(rsp);}}else{status = DicomStatus.QueryRetrieveOutOfResources;}}//随后需要发送查询结束的状态，即Success到C-FIND SCU端responses.Add(new DicomCFindResponse(request, DicomStatus.Success));//这里貌似是一起将多个response发送出去的？需要后续在研究一下DicomService中的实现代码//搞清楚具体的发送机制return responses;}#endregion}class Program{static void Main(string[] args){//模拟一下接收到查询请求后本机的数据库等相关查询操作，即绑定DcmCFindCallback代理ZSCFindSCP.OnZSCFindRequest = (request) =>{//request中的Identifier字段中包含了SCU希望在SCP端进行匹配查询的信息//我们需要模拟相关操作，此处简单的假设本机中存在满足条件的结果，直接返回IList<DicomDataset> queries = new List<DicomDataset>();//我们此次查询到了三条记录for (int i = 0; i < 3; ++i){DicomDataset dataset = new DicomDataset();DicomDataset dt = new DicomDataset();dt.Add(DicomTag.PatientID, "20141130");dt.Add(DicomTag.PatientName, "zsure");dt.Add(DicomTag.PatientAge, i.ToString());queries.Add(dt);}return queries;};var cfindServer = new DicomServer<ZSCFindSCP>(12345);//控制台程序，用于确保主程序不退出才可一直提供DICOM C-FIND 服务Console.ReadLine();}}

【注】：代码中只列出了主要的函数，完整代码参见后面给出的工程连接。

实际输出结果：

        当然真正的C-FIND请求需要两端DICOM应用实体进行相关的查询和输出操作配合，从而才能实现更多复杂的功能，此处仅仅是为了演示一下整个流程。

C-MOVE的fo-dicom实现：

        C-MOVE与C-FIND请求相类似，比较复杂的是C-MOVE请求会启动上一篇博文中介绍过的C-STORE子操作，详情如下：

1）C-MOVE参数说明：

        这里与C-FIND等其他操作不同的是多出了四项关于子操作（Sub-operations）的参数，用于表明剩余子操作的数量（剩余 and 完成）以及相关完成状况（失败or警告）。

具体的参数编码格式如下：

2）C-MOVE代码示例：

        fo-dicom官方实例中的C-MOVE SCU并未给出C-STORE SCP的实现代码，因此默认的是由第三方来实现C-STORE SCP服务，如下图所示：

        在本篇博文里，为了减少测试终端的数量，我直接在C-MOVE SCU端实现了C-STORE SCP服务，用于接收从C-MOVE SCP发送回来的图像。

C-MOVE SCU：

//C-MOVE SCU端需要实现C-STORE SCP服务//当然也不一定是C-MOVE SCU端来实现，也可能是第三方来实现C-STORE SCP服务，意思就是说：//A向B发送C-MOVE RQ，B接收到C-MOVE-RQ并查询到图像后向C发起C-STORE-RQ，然后C对C-STORE-RQ进行分析并存储图像。/// <summary>/// 单独实现了C-STORE SCP服务，为C-MOVE SCU做准备/// </summary>public delegate DicomCStoreResponse OnCStoreRequestCallback(DicomCStoreRequest request);class CStoreSCP : DicomService, IDicomServiceProvider, IDicomCStoreProvider, IDicomCEchoProvider{private static DicomTransferSyntax[] AcceptedTransferSyntaxes = new DicomTransferSyntax[] {DicomTransferSyntax.ExplicitVRLittleEndian,DicomTransferSyntax.ExplicitVRBigEndian,DicomTransferSyntax.ImplicitVRLittleEndian};public CStoreSCP(Stream stream, Logger log): base(stream, log){}public static OnCStoreRequestCallback OnCStoreRequestCallBack;public DicomCStoreResponse OnCStoreRequest(DicomCStoreRequest request){//to do yourself//实现自定义的存储方案if (OnCStoreRequestCallBack != null){return OnCStoreRequestCallBack(request);}return new DicomCStoreResponse(request, DicomStatus.NoSuchActionType);}}class Program{static void Main(string[] args){//开启C-STORE SCP服务，用于接收C-MOVE SCP返回的图像CStoreSCP.OnCStoreRequestCallBack = (request) =>{var studyUid = request.Dataset.Get<string>(DicomTag.StudyInstanceUID);var instUid = request.SOPInstanceUID.UID;var path = Path.GetFullPath(@"c:\cmove-scu");path = Path.Combine(path, studyUid);if (!Directory.Exists(path))Directory.CreateDirectory(path);path = Path.Combine(path, instUid) + ".dcm";request.File.Save(path);return new DicomCStoreResponse(request, DicomStatus.Success);};var cstoreServer = new DicomServer<CStoreSCP>(22345);//发起C-MOVE-RQ操作,发送请求的StudyID是12DicomCMoveRequest req=new DicomCMoveRequest("DEST-AE","12");var client=new DicomClient();client.NegotiateAsyncOps();client.AddRequest(req);//这里的IP地址是C-MOVE SCP的地址，12345端口号是C-MOVE SCP提供C-MOVE服务的端口//在C-MOVE SCP端发出的C-STORE-RQ子操作请求的是C-MOVE SCU端我们实现的C-STORE SCP，C-STORE SCP绑定的端口是22345client.Send("127.0.0.1", 12345,false, "DEST-AE", "SCP-AE");Console.ReadLine();}}

【注】：代码中只列出了主要的函数，完整代码参见后面给出的工程连接。

C-MOVE SCP：

//DICOM3.0协议第7部分第8章中DIMSE协议并未规定请求方和实现方如何来进行具体操作//此处定义的DcmCMoveCallback代理由用户自己来实现接收到C-MOVE-RQ后的操作public delegate IList<DicomDataset> DcmCMoveCallback(DicomCMoveRequest request);//要想提供C-FIND SCP服务，需要继承DicomService类，该类中实现了DICOM协议的基础框架，//另外还需要实现IDicomCMoveProvider接口,用于实现具体的C-MOVE SCP服务。class ZSCMoveSCP : DicomService, IDicomServiceProvider, IDicomCMoveProvider{public ZSCMoveSCP(Stream stream, Logger log): base(stream, log){}#region C-MOVEpublic static DcmCMoveCallback OnZSCMoveRequest;public virtual IEnumerable<DicomCMoveResponse> OnCMoveRequest(DicomCMoveRequest request){DicomStatus status = DicomStatus.Success;IList<DicomCMoveResponse> rsp = new List<DicomCMoveResponse>();/*----to do------*///添加查询数据库的代码，即根据request的条件提取指定的图像//然后将图像信息添加到rsp响应中//创建C-STORE-SCU，发起C-STORE-RQIList<DicomDataset> queries;DicomClient clt = new DicomClient();if (OnZSCMoveRequest != null){queries = OnZSCMoveRequest(request);if (queries != null){Logger.Info("需要发送{0}个数据", queries.Count);int len = queries.Count;int cnt = 0;foreach (var item in queries){//zssure：//取巧的方法直接利用request来构造response中相同的部分//这部分与mDCM方式很不同var studyUid = item.Get<string>(DicomTag.StudyInstanceUID);var instUid = item.Get<string>(DicomTag.SOPInstanceUID);//需要在c:\cmovetest目录下手动添加C-MOVE SCU请求的图像//本地构造的目录结构为，// c:\cmovetest\12\0.dcm// c:\cmovetest\12\1.dcm// c:\cmovetest\12\2.dcmvar path = Path.GetFullPath(@"c:\cmovetest");try{path = Path.Combine(path, studyUid);if (!Directory.Exists(path))Directory.CreateDirectory(path);path = Path.Combine(path, instUid) + ".dcm";DicomCStoreRequest cstorerq = new DicomCStoreRequest(path);cstorerq.OnResponseReceived = (rq, rs) =>{if (rs.Status != DicomStatus.Pending){}if (rs.Status == DicomStatus.Success){DicomCMoveResponse rsponse = new DicomCMoveResponse(request, DicomStatus.Pending);rsponse.Remaining = --len;rsponse.Completed = ++cnt;rsponse.Warnings = 0;rsponse.Failures = 0;rsp.Add(rsponse);}};clt.AddRequest(cstorerq);//注意：这里给出的IP地址与C-MOVE请求的IP地址相同，意思就是说C-MOVE SCP需要向C-MOVE SCU发送C-STORE-RQ请求//将查询到的图像返回给C-MOVE SCU//所以四尺C-STORE-RQ中的IP地址与C-MOVE SCU相同，但是端口不同，因为同一个端口不能被绑定多次。clt.Send("127.0.0.1", 22345, false, this.Association.CalledAE, request.DestinationAE);}catch (System.Exception ex){DicomCMoveResponse rs = new DicomCMoveResponse(request, DicomStatus.StorageStorageOutOfResources);rsp.Add(rs);return rsp;}}//zssure://发送完成后统一返回C-MOVE RESPONSE //貌似响应流程有问题，有待进一步核实//注意，如果最后为发送DicomStatus.Success消息，TCP连接不会释放，浪费资源rsp.Add(new DicomCMoveResponse(request, DicomStatus.Success));return rsp;}else{rsp.Add(new DicomCMoveResponse(request, DicomStatus.NoSuchObjectInstance));return rsp;}}rsp.Add(new DicomCMoveResponse(request, DicomStatus.NoSuchObjectInstance));return rsp;}#endregion}class Program{static void Main(string[] args){ZSCMoveSCP.OnZSCMoveRequest = (request) =>{List<DicomDataset> dataset = new List<DicomDataset>();for (int i = 0; i < 3; ++i){DicomDataset dt = new DicomDataset();dt.Add(DicomTag.StudyInstanceUID, "12");dt.Add(DicomTag.SOPInstanceUID, i.ToString());dataset.Add(dt);}return dataset;};var cmoveScp = new DicomServer<ZSCMoveSCP>(12345);Console.ReadLine();}}

【注】：代码中只列出了主要的函数，完整代码参见后面给出的工程连接。

实际测试结果：

        打开我们手动构建的测试目录，可以看到三个图像顺利转移到了C-MOVE SCU端设定的存储目录。

        关于C-MOVE SCP需要同时实现C-STORE SCP的问题，特此说明一下。并非一定要求C-MOVE SCP来实现C-STORE SCP服务，C-MOVE服务本身并未要求是双方交互，有可能是多方交互。比如A作为C-MOVE SCU向B发出C-MOVE-RQ请求，此时作为C-MOVE SCP的B在查询到结果后可以向C发出C-STORE-RQ请求，只要C提供了C-STORE SCP服务，就可以接收到由B发送过来的图像。因此C-MOVE服务可能是三方之间的交互。仅限于双方数据的双向传输的是C-GET，关于C-GET与C-MOVE的区别可以参照前辈的博文http://qimo601.iteye.com/blog/1693764。

工程代码：

C-FIND工程：百度网盘 http://pan.baidu.com/s/1c0fDUP6 Github https://github.com/zssure-thu/CSDN/tree/master/CFINDScuScp

C-MOVE工程：百度网盘 http://pan.baidu.com/s/1mgmjlTe Github https://github.com/zssure-thu/CSDN/tree/master/CMOVEScuScp

后续专栏博文介绍：

fo-dicom搭建简单的Dicom Server

后记：修复发送C-MOVE-RSP逻辑错误

原本的C-MOVE SCP代码中存在着一个缺陷，即在IEnumerable<DicomCMoveResponse> OnCMoveRequest(DicomCMoveRequest request)函数中，是在发送完所有的C-SOTRE 请求后，在接收到的每个C-STORE-RSP函数中将对应的C-MOVE-RSP添加到返回队列中，然后通过DicomService循环再一次发送C-MOVE-RSP，这个在逻辑上是有错误的，应该是每接收到一个C-STORE-RSP，在其响应函数内部判别如果成功就立即发送一个C-MOVE-RSP给客户端，此时可以使用DicomService的SendResponse函数。修改后的代码如下：

 #region C-MOVE        public static DcmCMoveCallback OnZSCMoveRequest;        public virtual IEnumerable<DicomCMoveResponse> OnCMoveRequest(DicomCMoveRequest request)        {            DicomStatus status = DicomStatus.Success;            IList<DicomCMoveResponse> rsp = new List<DicomCMoveResponse>();            /*----to do------*/            //添加查询数据库的代码，即根据request的条件提取指定的图像            //然后将图像信息添加到rsp响应中            //创建C-STORE-SCU，发起C-STORE-RQ            IList<DicomDataset> queries;            DicomClient clt = new DicomClient();            if (OnZSCMoveRequest != null)            {                queries = OnZSCMoveRequest(request);                if (queries != null)                {                    Logger.Info("需要发送{0}个数据", queries.Count);                    int len = queries.Count;                    int cnt = 0;                    foreach (var item in queries)                    {                        //zssure：                        //取巧的方法直接利用request来构造response中相同的部分                        //这部分与mDCM方式很不同                        var studyUid = item.Get<string>(DicomTag.StudyInstanceUID);                        var instUid = item.Get<string>(DicomTag.SOPInstanceUID);                        //需要在c:\cmovetest目录下手动添加C-MOVE SCU请求的图像                        //本地构造的目录结构为，                        //      c:\cmovetest\12\0.dcm                        //      c:\cmovetest\12\1.dcm                        //      c:\cmovetest\12\2.dcm                        var path = Path.GetFullPath(@"c:\cmovetest");                        try                        {                            path = Path.Combine(path, studyUid);                            if (!Directory.Exists(path))                                Directory.CreateDirectory(path);                            path = Path.Combine(path, instUid) + ".dcm";                            DicomCStoreRequest cstorerq = new DicomCStoreRequest(path);                            cstorerq.OnResponseReceived = (rq, rs) =>                            {                                if (rs.Status != DicomStatus.Pending)                                {                                }                                if (rs.Status == DicomStatus.Success)                                {                                    DicomCMoveResponse rsponse = new DicomCMoveResponse(request, DicomStatus.Pending);                                    rsponse.Remaining = --len;                                    rsponse.Completed = ++cnt;                                    rsponse.Warnings = 0;                                    rsponse.Failures = 0;                                    //zssure:2014-12-24                                    //修复发送C-MOVE-RSP的逻辑错误                                    SendResponse(rsponse);                                    //rsp.Add(rsponse);                                    //zssure:end                                }                            };                            clt.AddRequest(cstorerq);                            //注意：这里给出的IP地址与C-MOVE请求的IP地址相同，意思就是说C-MOVE SCP需要向C-MOVE SCU发送C-STORE-RQ请求                            //将查询到的图像返回给C-MOVE SCU                            //所以四尺C-STORE-RQ中的IP地址与C-MOVE SCU相同，但是端口不同，因为同一个端口不能被绑定多次。                            clt.Send("127.0.0.1", 22345, false, this.Association.CalledAE, request.DestinationAE);                        }                        catch (System.Exception ex)                        {                            DicomCMoveResponse rs = new DicomCMoveResponse(request, DicomStatus.StorageStorageOutOfResources);                            rsp.Add(rs);                            return rsp;                        }                    }                    //zssure:                    //发送完成后统一返回C-MOVE RESPONSE                     //貌似响应流程有问题，有待进一步核实                    //注意，如果最后为发送DicomStatus.Success消息，TCP连接不会释放，浪费资源                    rsp.Add(new DicomCMoveResponse(request, DicomStatus.Success));                    return rsp;                }                else                {                    rsp.Add(new DicomCMoveResponse(request, DicomStatus.NoSuchObjectInstance));                    return rsp;                }            }            rsp.Add(new DicomCMoveResponse(request, DicomStatus.NoSuchObjectInstance));            return rsp;        }        #endregion

作者：[e-mail]

时间：2014-12-01