DICOM通讯（ACSE-＞DIMSE-＞Worklist）

DICOM 通讯协议中的 ACSE → DIMSE → Worklist 这条通讯链路。DICOM 通讯栈本身是一个多层的协议结构，就像 OSI 模型一样，逐层封装功能。

一、DICOM 通讯协议栈总体架构

DICOM 通讯使用 TCP/IP 建立连接，其上面封装了多个协议层次，如下所示：

物理层 (TCP/IP)
└── 应用服务元素层（ACSE）└── DICOM 消息服务元素层（DIMSE）└── DICOM 服务类（如 Worklist、C-FIND、C-STORE）

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二、分层结构分析（ACSE → DIMSE → 服务类）

层级	全称	功能	示例
ACSE	Association Control Service Element	建立、维护、释放连接	握手、验证 AE Title、协商 SOP Class
DIMSE	DICOM Message Service Element	封装具体 DICOM 命令	C-ECHO（测试联通）、C-FIND（查询）、C-STORE（存储）
服务类（SCP/SCU）	如 Worklist、Storage 等	提供特定服务操作的实现	Modality Worklist、Image Store 等

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三、各层通讯流程详解

1. ACSE – 建立连接和协商参数

• 目的： 类似“握手”，保证双方都支持相同的 SOP Class 和传输语法。
• 主要操作： A-ASSOCIATE 请求/响应。
• 双方角色：
  • SCU（Service Class User）——客户端，一般是 Modalities（如 CT、MR）；
  • SCP（Service Class Provider）——服务端，一般是 RIS、PACS 系统。

🔁 示例流程：

Modality（SCU） ---- A-ASSOCIATE-REQUEST ----> RIS/PACS（SCP）<---- A-ASSOCIATE-ACCEPT ----

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2. DIMSE – 封装命令与数据

• DIMSE-C（Command）服务：
  • C-ECHO：测试网络连通性；
  • C-FIND：查找 Worklist；
  • C-STORE：存储影像；
• DIMSE-N（Normalized）服务：
  • 如 N-CREATE, N-SET，多用于打印、影像挂接等场景。

📌 这些命令都是通过 P-DATA 传输的，一次 DICOM 命令可能包含多个数据块（PDUs）。

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3. 服务类：Modality Worklist 实际通讯流程

Modality Worklist（MWL）服务帮助 Modalities 自动获取病人检查信息，避免人工输入。

🧭 实际通讯步骤如下：

步骤	通讯方向	操作	协议层	说明
1	Modality → RIS	A-ASSOCIATE	ACSE	连接并协商 SOP Class 和传输语法
2	Modality → RIS	C-FIND 请求	DIMSE	提交查询条件（如 Scheduled Station AE Title）
3	RIS → Modality	C-FIND 响应	DIMSE	返回匹配的 Worklist 项（可能多条）
4	Modality → RIS	A-RELEASE	ACSE	释放连接

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🌐 查询参数举例（Worklist C-FIND 请求 DataSet）

属性标签	属性名称	说明	示例
(0008,0050)	Accession Number	检查号	20240401-01
(0010,0020)	Patient ID	病人ID	123456
(0010,0010)	Patient Name	病人姓名	张三
(0040,0100)	Scheduled Procedure Step Sequence	计划检查步骤	包含影像类型、时间等信息

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四、现实系统中的典型场景（示意图）

+-----------+            +-------------+
|  Modalities| <--C-FIND--|  Worklist SCP|
|  (CT/MR)  | --C-FIND--> |   (如RIS)   |
+-----------+            +-------------+\                       ^\-C-STORE 影像--------/\--> PACS 存储服务器

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🧠 总结知识点（结构化回顾）

层级	关键术语	说明	举例
ACSE	A-ASSOCIATE, A-RELEASE, A-RJ	建立/释放会话连接	连接 RIS/PACS
DIMSE	C-FIND, C-STORE, C-ECHO	封装 DICOM 操作指令	查询 Worklist、发送影像
服务类	Worklist, Storage 等	提供具体 DICOM 服务	自动查询病人信息、影像归档

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🌐模块一 DICOM 通讯分层机制简明解析

DICOM 通讯协议遵循类似于 TCP/IP 的分层架构，其核心通信流程由以下三层构成：

🔷 1. ACSE（Association Control Service Element）

负责 建立、确认、拒绝或释放会话连接

✅ 功能：

• 完成 SCU（客户端） 与 SCP（服务器）之间的会话建立和协商
• 协议协商内容：SOP Class、传输语法、AE Title 等

📦 ACSE 层常见 PDU（协议数据单元）类型：

PDU 类型	含义	功能说明
A-ASSOCIATE-RQ	请求建立连接	SCU 发起连接请求
A-ASSOCIATE-AC	接受连接	SCP 接受并返回
A-ASSOCIATE-RJ	拒绝连接	SCP 拒绝连接请求
A-RELEASE-RQ / RP	释放连接	通讯结束时使用
P-DATA-TF	传输数据	封装 DICOM 命令与数据（传入 DIMSE 层）

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🔷 2. DIMSE（DICOM Message Service Element）

处理 DICOM 命令、响应和数据，如查询、存储、回声测试等

✅ 功能：

• 接收 ACSE 层传入的 P-DATA PDU；
• 解包获取 DIMSE 命令：如 C-ECHO、C-FIND、C-STORE 等；
• 执行 DICOM 服务操作，封装响应回传。

📌 数据识别关键：

📍若接收到的第一个字节为 0x04（十进制 4），则代表该 PDU 类型为 P-DATA-TF，表明数据需进入 DIMSE 层进一步处理。

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🔷 3. DICOM 服务类（以 Worklist 为例）

通过 DIMSE 封装的服务，提供真实的医疗影像业务能力，例如病人信息查询、影像传输等。

✅ Worklist 示例（Modality Worklist）：

• 基于 DIMSE 层的 C-FIND 命令；
• 查询参数包括病人姓名、检查日期、检查类型等；
• 返回结果包含待检查病人的详细信息，供 Modalities 自动填充。

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你的分析很精准，抓住了 DICOM 协议中从 ACSE 到 DIMSE 的过渡细节。下面我将对你这段内容进行条理清晰的结构化分析，并补充：

1. PDU → PDV → DIMSE Command/DataSet 的转换流程图解
2. DIMSE 服务组（11种服务）全部列出并说明作用
3. PDV Flags 字节说明表格

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🔄 模块二 DICOM 通讯处理流程：PDU → PDV → DIMSE

当 ACSE 层接收到 PDU 且其类型为 0x04（P-DATA-TF） 时，进入以下处理流程：

PDU（P-DATA-TF）↓
剥离 PDU Header↓
分解为一个或多个 PDV（Presentation Data Value）↓
每个 PDV 包含：- Presentation Context ID（表示关联 SOP Class）- PDV Header Flags（标识 Command/Data Set 及是否结束）- PDV 内容（真正的数据）↓
根据 Flags 判断：- 是 Command 还是 Data Set- 是否已完成该 PDV 单元↓
交由 DIMSE 层解析并执行服务操作（如 C-FIND、C-STORE）

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🧱 DIMSE 层完整服务列表（11种）

DIMSE（DICOM Message Service Element）定义了 11种服务原语，包括命令和响应，分为两类：

1️⃣ DIMSE-C 服务（基于 Composite 信息对象，最常用）

服务名	操作代码	用途说明
C-ECHO	0x0030	测试 DICOM 通讯连通性
C-FIND	0x0020	执行查询操作（如 Worklist 查询）
C-GET	0x0010	从 SCP 获取数据（图像等）
C-MOVE	0x0021	将数据从 SCP 推送到其他 AE
C-STORE	0x0001	向 PACS 服务器存储图像或其他实例

2️⃣ DIMSE-N 服务（基于 Normalized 信息对象，主要用于打印管理等）

服务名	操作代码	用途说明
N-EVENT-REPORT	0x0100	报告事件（如打印完成）
N-GET	0x0110	获取属性信息
N-SET	0x0120	设置属性（如修改打印参数）
N-ACTION	0x0130	请求操作（如开始打印）
N-CREATE	0x0140	创建对象（如打印作业）
N-DELETE	0x0150	删除对象

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🧾 PDV Header Flags 字节说明

每个 PDV（Presentation Data Value） 的头部包含一个 Flags 字节（1字节），用于指示数据性质：

位	含义	值为 1 时	备注
bit 0	命令/数据集标识	表示这是一个命令（Command）；为0则为数据集（Data Set）
bit 1	最后一个片段标识	表示这是该 PDV 的最后一个片段	PDV 可能被分片
bit 2-7	保留	固定为0	未来扩展位

示例：

Flags 十六进制	说明
0x01	命令，未结束（中间片段）
0x03	命令，最后片段
0x00	数据集，未结束
0x02	数据集，最后片段

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🎯 完整结构梳理

层级	数据类型	说明
PDU 层（ACSE）	P-DATA-TF	类型值为 0x04，承载 PDV
表示层（PDV）	Flags + 数据	表示是否是命令、数据及是否最后片段
DIMSE 层	命令/数据集	解析 PDV 后进入执行（如 C-FIND 查询）

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每个 DIMSE 服务对应的典型 SOP Class UID（服务对象类唯一标识符） 和实际应用场景。我们将从 DIMSE-C 和 DIMSE-N 两大类出发，列成表格。

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🧱 模块三 DIMSE-C 服务类：SOP Class UID & 典型场景

DIMSE 命令	SOP Class 名称	SOP Class UID	应用场景
C-ECHO	Verification SOP Class	1.2.840.10008.1.1	检查 DICOM 节点联通性（Ping 测试）
C-FIND	Modality Worklist Information Model – FIND	1.2.840.10008.5.1.4.31	Modalities 查询待检病人信息（从 RIS）
C-FIND	Patient Root Query/Retrieve Information Model – FIND	1.2.840.10008.5.1.4.1.2.1.1	PACS 查询病人级别影像信息
C-FIND	Study Root Query/Retrieve Information Model – FIND	1.2.840.10008.5.1.4.1.2.2.1	PACS 查询检查级影像信息
C-MOVE	Study Root Query/Retrieve Information Model – MOVE	1.2.840.10008.5.1.4.1.2.2.2	从 PACS 将图像“推送”到目标 AE
C-GET	Study Root Query/Retrieve Information Model – GET	1.2.840.10008.5.1.4.1.2.2.3	客户端主动“拉取”图像
C-STORE	CT Image Storage	1.2.840.10008.5.1.4.1.1.2	CT 图像发送至 PACS
C-STORE	MR Image Storage	1.2.840.10008.5.1.4.1.1.4	MR 图像发送至 PACS
C-STORE	Secondary Capture Image Storage	1.2.840.10008.5.1.4.1.1.7	屏幕截图或再处理图像存储

📝 说明：

• C-FIND 与 C-MOVE、C-GET 对应的 SOP Class UID 会根据查询层级（Patient/Study/Image）变化；
• C-STORE 的 SOP Class UID 会根据图像类型变化（CT、MR、US、CR 等）；
• 有超过百种 SOP Class UID，但常用如上所列。

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🧱 DIMSE-N 服务类：SOP Class UID & 典型场景

DIMSE 命令	SOP Class 名称	SOP Class UID	应用场景
N-CREATE / N-SET / N-ACTION	Basic Film Session	1.2.840.10008.5.1.1.1	打印系统：创建打印会话
N-CREATE / N-SET	Basic Film Box	1.2.840.10008.5.1.1.2	打印系统：设置打印页布局
N-CREATE / N-SET	Basic Grayscale Image Box	1.2.840.10008.5.1.1.4	打印图像
N-GET / N-DELETE	Print Job SOP Class	1.2.840.10008.5.1.1.14	查询或取消打印作业
N-EVENT-REPORT	Basic Film Session Event Reporting	1.2.840.10008.5.1.1.40	打印完成等事件通知

📝 DIMSE-N 服务多用于 DICOM 打印系统（DICOM Print Management），在临床中已有 PACS 较少使用，但仍用于一些医疗影像打印服务器对接中。

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🧩 补充说明：SOP Class UID 的作用

• 每个 SOP Class UID 唯一标识一种 DICOM 服务或数据模型；
• 在 ACSE 建立连接时，双方通过 A-ASSOCIATE-RQ 中的 Presentation Context 协商 SOP Class（即功能）；
• 若某一端不支持该 UID，则连接请求会被拒绝或功能无法执行。

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📌模块四 总结 Modality Worklist 通讯涉及的完整流程

阶段	协议元素	操作描述
1️⃣ 连接建立	A-ASSOCIATE-RQ	SCU（模态设备）发起连接请求，协商服务（如 Worklist SOP Class）和传输语法
	A-ASSOCIATE-AC	SCP（Worklist Server）返回确认接受连接
2️⃣ 查询发起	P-DATA-TF（封装 C-FIND-RQ）	SCU 发送 Worklist 查询请求，封装在 P-DATA-TF 中
3️⃣ 查询响应	P-DATA-TF（封装 C-FIND-RSP）	SCP 多次返回查询结果（逐条或批量），每次包含状态字段
4️⃣ 查询结束	C-FIND-RSP（Status=0x0000）	表示查询结果已全部返回，结束
5️⃣ 会话释放	A-RELEASE-RQ / A-RELEASE-RP	通讯完成后主动释放连接

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🔁 流程图概览（通讯交互顺序）

[SCU]                                  [SCP]|                                      ||-- A-ASSOCIATE-RQ (请求连接) -------->||<-- A-ASSOCIATE-AC (接受连接) --------||                                      ||-- P-DATA-TF (封装 C-FIND-RQ) ------->||<-- P-DATA-TF (封装 C-FIND-RSP) -----||<-- P-DATA-TF (封装 C-FIND-RSP) -----|  多次，返回一个或多个结果|<-- P-DATA-TF (Status=0x0000) -------|  表示返回完毕|                                      ||-- A-RELEASE-RQ --------------------->||<-- A-RELEASE-RP ---------------------|

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🧾 关键服务元素详解

1️⃣ A-ASSOCIATE-RQ 包含协商内容：

字段	含义
Called AE Title	接收方 AE 标识（服务器）
Calling AE Title	发送方 AE 标识（客户端）
SOP Class UID	通讯中使用的服务类（如：1.2.840.10008.5.1.4.31）
Transfer Syntax	如：Implicit VR Little Endian、Explicit VR 等
Presentation Context ID	绑定 SOP Class + Transfer Syntax

2️⃣ C-FIND-RQ 包含查询数据集（DataSet）

一个标准的 Worklist 查询参数示例：

(PatientName, PN, “DOE^JOHN”)
(ScheduledProcedureStepStartDate, DA, “20250414”)
(Modality, CS, “CT”)

3️⃣ C-FIND-RSP 包含：

字段	含义
Command Field	C-FIND-RSP
Status	0xFF00（匹配项）、0x0000（完成）、其他值（错误）
DataSet	一项或多项匹配结果（病人、预约信息）

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🎯 四、Status 字段值说明（C-FIND-RSP）

Status 值	含义	说明
0xFF00	Pending	匹配项返回中，后续还有结果
0xFF01	Pending	同上（备用代码）
0x0000	Success	所有结果已返回，正常结束
0xA700	Refused	SCP 拒绝处理请求
0xA900	Error	请求参数错误或内部失败
0xCxxx	Failed	查询失败，具体错误由 x 标识

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✅典型场景回顾（应用于 Modalities 自动填充）

1. CT 设备启动时主动发起 Worklist 查询；
2. 查询参数通常为当天日期；
3. PACS 或 RIS 返回病人待检查列表；
4. 技术员选择一条记录，设备自动填充病人信息；
5. 完善检查项后进行采集、图像发送等操作。

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📘 模块四 连接释放的作用

在 DICOM 网络通讯中，一个完整的会话由“建立 → 通讯 → 释放”三阶段构成：

阶段	操作	功能
建立连接	A-ASSOCIATE-RQ / AC	建立 DICOM 连接
数据交换	P-DATA-TF 封装 DIMSE 命令	进行 C-FIND、C-STORE 等业务操作
释放连接	A-RELEASE-RQ / RP	优雅关闭连接，释放网络和会话资源

📌 释放连接并不是“强制断开”，而是一种双向确认的正常断开过程。

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🧱 A-RELEASE-RQ / RP 数据结构说明（简化）

A-RELEASE-RQ（SCU 发起）

字段	值
PDU Type	0x05
Reserved	00
Length	固定值 4（或0）
Data	空（无实际数据）

A-RELEASE-RP（SCP 响应）

字段	值
PDU Type	0x06
Reserved	00
Length	固定值 4（或0）
Data	空（无实际数据）

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🔁 释放流程图（时序）

[SCU]                                  [SCP]|                                      ||-- A-RELEASE-RQ --------------------->|  ← 客户端请求释放连接|<-- A-RELEASE-RP ---------------------|  ← 服务端确认释放|                                      ||----> 关闭 Socket ------------------->|  ← 通讯资源释放完成

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🔍 为什么“释放连接”是必须的？

原因	描述
✅ 协议规范要求	不释放会话会被视为异常断开，影响后续通讯
✅ 系统资源回收	每个连接都占用线程、缓冲区、Socket 等资源
✅ 日志清晰	正常释放连接便于审计和问题追踪
❌ 反面案例	强制断开（如关闭Socket）可能导致远端状态不一致或挂起

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🎯 释放连接失败的处理（异常处理建议）

场景	建议
网络中断时强制断开	日志记录 + 自动重连机制
SCP 未响应 A-RELEASE-RP	设置超时后断开连接并释放资源
出现异常前未释放连接	加入 finally 或连接池释放机制

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✅ 总结：释放连接在 DICOM 中的地位

• 是整个 ACSE 协议的重要组成；
• 是符合 DICOM 协议的“优雅断开”；
• 必须在 SCU 或 SCP 完成所有 DIMSE 命令操作后再发起；
• 在调试网络通讯时，如果发现连接悬挂不释放，极可能是 A-RELEASE 环节未正确处理。

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