在xml中規定dicom語義約束的製作方法

2023-09-11 21:32:50 1

專利名稱：在xml中規定dicom語義約束的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在XML文件中提供DICOM約束的方法和系統。特別地，本發明集中於一種修改XML模式(Schema)格式以允許在XML框架中本地聲明DICOM約束，而不需要編譯或連結專門軟體的方法和系統。
背景技術：
可擴展標記語言(XML)最初被設計為一種完整的，平臺無關和系統無關的環境，用於在全球資訊網(此後使用「Web」)上遞送和創造(authoring)信息資源。XML打算補充，在某些情況下打算代替在Web上普遍用於創造和標記(reference)內容的超文本標記語言(HTML)。
XML是為基於樹的、分級形成的信息定義通用數據格式的一套技術。大量擴展其範圍和能力的新規範正在開發或已經開發，如可擴展樣式單語言(XSL)，文件對象模型(DOM)以及XSL轉換(XSLT)。XML具有了平臺無關和Web了解(awareness)的優點，並且許多XML工具開放源碼，可自由使用。因此，XML技術能夠提供在企業範圍內訪問包括醫學報告在內的臨床信息的簡單低廉的方案。
因為XML被用來描述結構和信息，因此它尤其適合作為一種數據描述語言。XML特定用途中的一種在於允許整個工業，學科和專業組織開發整套文件類型定義(DTD)和Schema，用以使此類學科中的信息的表示標準化。給定一組DTD和Schema，根據DTD和Schema被模型化的內容材料能夠被為這些DTD和Schema開發的應用程式來處理。
應用XML的另一個優點在於存在大量工具可以處理XML兼容數據。特別重要地是，「可擴展樣式單語言」(XSL)是一種表示樣式單的語言，「XSL轉換」(XSLT)是一種使用樣式單將XML文件變換為其它文件的語言。
為使醫療報告的XML編碼更易於統一理解，有必要為報告定義DTD。DTD主要根據諸如文章和書籍之類「類似文件」的對象的結構和約束描述XML文件中的可允許元素和屬性。這種DTD從醫學數字成像和通信(DICOM)結構化報告(SR)信息模型的統一建模語言(UML)模型中導出。DICOM SR基於關係數據技術，並且已經由國家電子製造協會(NEMA)進行標準化。附錄23DICOM標準委員會出版的DICOM標準的結構化報告存儲SOP類，在此引入作為參考，該委員會地址為美國，VA22209，Rosslyn，1300N第17大街。
DICOM SR標準和它所基於的SR文件模型提高了診斷圖象和波形文件的表示，精確度和可比性。DICOM SR支持所表示的綜合報告的互換，該報告中由圖象和波形示出的關鍵特徵可通過觀察人員清楚地表示、標引以及通過後續鑑定人員可選擇地檢索。發現可由觀察人員，或通過圖象或波形中所涉及的特定區域的位置坐標，或參照對比圖象、聲音、波形、曲線以及先前報告信息，表示為文本、代碼和數字測量結果。觀察人員記錄的觀測和歷史發現可以包括參考作為解釋過程一部分的任何證明。因此，DICOM SR不僅支持診斷觀測的報告，還能夠完全證明引出觀測的證據。這一功能為臨床研究、培訓提供了大範圍收集結構化數據的新的重要機會，輸出評估作為診斷圖象和波形解釋的常規副產品，並且便於集中多中心臨床試驗和評估的結構化數據。
已經開發出用於將DICOM SR規範轉換為UML模型的方法和系統，以便非DICOM系統分析人員和系統設計人員理解DICOM SR。(參見在此引入作為參考的共同未決的美國專利申請Alfredo Tirado-RamosJingkun Hu和Yasser alSafadi在2000年10月10日提交的申請號為09/686,401的美國申請「醫學數字成像和通信結構化報告(DICOMSR)的UML模型和MXL表示」)。將DICOM SR信息從DICOM關係型模型轉換為XML表示的變換系統已經產生。通過在DICOM SR和XML之間提供映射，DICOM SR內容材料能夠更容易地通過諸如醫學分析程序之類DICOM特定的應用程式，或者通過諸如常規書寫或數據管理程序之類非DICOM特定的應用程式進行處理。
醫學報告必須滿足包含在DICOM SR規範中的大量約束。這些約束可以採取如下形式對於給定欄位規定最大值和最小值，或如果某些其它欄位具有特定值則要求存在某個欄位。不幸的是，應用在XML文件中的文件類型定義(DTD)在方便地規定這些約束的能力方面是及其有限的。這些約束能夠使用通用程序語言如C或Java表示。然而，因為這些語言實際是程序化的，因此代碼必須被編譯、連結和執行以檢測這些約束。這與XML文件所聲明特性相違背。
最近由世界網絡聯盟(W3C)通過的提議XML Schema允許XML文件中定義豐富的結構和數據類型(在其他定義中)，並且提供更大的表示功能。「豐富的結構」指關於編碼欄位的屬性和約束的大量細節。Jinkun Hu和Kwok Pun Lee於2001年3月27日提交的美國文檔號為010070號的共同未決美國專利申請「DICOM XML文件類型定義(DTD)和Schema生成器」，公開了一種便於生成與DICOM SR標準對應的XML文件類型定義(DTD)和XML Schema的系統和方法。
可以相對直接地表示包括帶有XML Schema的DICOM信息對象定義(IOD)的單個元素的約束。例如，字符串的最大長度能夠容易地限制。下文會解釋如何限制的實例。然而，IOD的定義也具有大量約束不能用Schema容易表示。特別地，IOD中包括多個元素的那些，例如這樣一個約束，它規定如果另一個元素具有特定值，則該元素必須存在。
因此，需要一種方法以聲明的方式使用相同XMI語法和使用如Schematron工具來表示這些約束，該工具設計用來擴展XML Schema規定約束的表示能力。Schematron是由W3C XML Schema工作組成員Rick Jelliffe開發的使用XML語法的聲明語言，該語言由一組使用Xpath表達式的規則組成，這是另一個W3C提議，用來規定不同元素之間的關係。和基於語法的XML Schema相比，它是基於規則的。Schematron具有和XML Schema完全不同的性能，並且實際上具有高度的互補性。
編寫一套Schematron規則用於表示不能用XML Schema規定的約束。該套規則可通過元式樣(meta-stylesheet)進行自動變換以產生根據給定的XML文件隨後運行的的XSLT樣式，以確保滿足約束。這是眾所周知的程序，可以獲得工具來執行此步驟。

發明內容
本發明的目的和優點可通過下面描述闡明，同時通過本發明的實施得以認識。本發明另外的優點將通過書面描述，權利要求以及附圖中特別指出的方法和系統實現和獲得。
為了實現這些和其它優點，根據本發明所述目的，正如它所實施和描述的，本發明包括一種為醫學中數字成像和通信提供約束的方法。首先，聲明的約束信息置於描述媒體文件的聲明數據塊中。然後，當訪問文件時，聲明約束信息作為聲明數據被處理。
在另一個實施例中，包括了一種在XML文件中提供DICOM約束的方法。首先，生成使用聲明語言的包含DICOM約束的XML文件。然後，允許用戶訪問該XML文件。
本發明還包括一種用於規定醫學數字成像和通信的約束的系統。該系統包括含有具有聲明約束指令的電子形式文件的存儲器，可操作地連接到存儲器和顯示設備的計算機處理器。該處理器被配置為執行文件中的聲明約束指令，並且在顯示設備上顯示該文件。
可以理解前述的一般描述和下面的詳細描述是示例性的，並且目的在於提供對本發明權利要求的進一步解釋。
引入並構成說明書一部分的附圖用來說明和提供對本發明方法和系統的更好理解。附圖和描述共同用來解釋本發明的原理。


圖1是根據本發明優選實施例對於典型用戶準備具有DICOM組件的XML文件的代表性處理流程圖。
圖2是根據本發明優選實施例對於典型用戶再現具有DICOM SR組件的XML文件的代表性處理流程圖。
圖3是根據本發明優選實施例的腳本實例，它列出了使用XML來規定DICOM約束從而要求病人姓名不超出64個字符。
具體實施例方式
下面描述說明使本領域任何普通技術人員能夠實現和使用本發明。對該優選實施例的各種修改對於本領域這些一般技術人員來說是顯而易見的，這裡公開的內容在不脫離本發明和所附權利要求的精神和範圍的前提下適用於其它實施例和應用。因此，本發明並不打算僅僅局限於所述實施例，而是與這裡公開的最寬泛的範圍相一致。
根據本發明的優選實施例，提供了一種為醫學數字成像和通信規定約束，用於在XML聲明結構中支持DICOM聲明而不必下載並運行輔助小程序的方法。
有利地，該系統和方法涉及到支持XML聲明結構中的名稱空間。
本發明的另一個實施例有利地允許使用現存的XML工具來表示DICOM約束。
本發明還有利地允許以聲明的方式使用標準XML類型語法，或者使用諸如設計用來擴展XML Schema在規定約束方面的表示性能的Schematron之類的工具來表示DICOM約束。
有利地，本發明還提供了可廣泛應用的，並且能夠用於在DICOMIOD中而不是SR中規定約束的方法。
圖1是根據本發明另一個實施例對於典型用戶準備用於編碼DICOM組件的XML文件的代表性處理流程圖。文件開發人員典型地將DICOM約束編碼在這樣一種XML文件9中。這可以通過將聲明約束信息置於XML文件的XML Schema中實現，從而當文件被確認時，允許將聲明約束信息作為聲明數據來處理。沒有必要開發更多的編碼。一個實例是限制病人姓名在64個字符以內。這能夠通過圖3顯示的Schema定義完成。另一個實例是規定病人年齡的值必須為3位，其後跟隨有字符『D』(日)，『W』(周)，『M』(月)和『Y』(年)中的一個。該方法適用於約束僅涉及到單個元素的情況。
圖2是根據本發明優選實施例對於典型用戶用於準備XML文件以便編碼DICOM組件的代表性處理流程圖。根據這個實施例，用戶開始該過程1，這是通過為單個DICOM約束編寫XML Schema以便在XML中編碼DICOM SR 2來實現的。然後，開發人員為複雜的DICOM約束編寫Schematron規則。考慮確認標記(Verification Flag)的情況作為實例。DICOM SR規範第C.17.2段定義SR文件普通模塊(SR DocumentGeneral Module)的元素。該元素之一是驗證觀察人員序列(VerifyingObserver Sequence)(0040，A073)，並且是1C類型，這意味著要求它在特定條件下存在。這種情況下，該條件為另一個元素確認標記(0040，A493)值為「VERIFIED(已確認)「。該約束以Schematron表示如下schpattern name＝」SR Document General Module」
schrule context＝」sr_document_genral_module」
schrepor test＝」(vertification_flag＝』VERIFIED』)and(not(verifying_observer_sequence))」Verifing Observer Sequence required ifVerification Flag＝VERIFIED/schreport
/schrule
/schpattern
其中「schreport test」元素表示確認標記必須設置為『VERIFIED』作為約束。該規則應用在SR文件一般模塊的環境中，並測試確認標記元素的值為「VERIFIED」以及測試觀測人員序列元素的存在。這個規則和其它規則使用標準工具變換為能夠用於檢測要求成為DICOM SR的XML文件的樣式。如果不滿足該條件，則生成出錯消息。
另一個實例是對SR文件內容模塊的根內容項的約束。C.17.3段指出根內容項(SR文件樹的根)必須為CONTAINER類型。(可能有許多其它內容項，但只有根內容項必須為這種類型)下列Schematron規則執行這個約束。
schpattern name＝「Check Root Content Item Type.」id＝」SRDocumentContentRoot」
schrule context＝」sr_document_content_module」
schassert test＝」document_content_macro/value_type＝』CONTAINERRoot Content Item must be of type CONTAINER/schassert
/schrule
/schpattern
這個規則應用在SR文件內容模塊中。根內容項為該模塊的孩子。」schassert test」元素表明這個孩子(document_content_macro)的value_type元素必須具有值為「COMTAINER「。
第三個示例是內容序列項，其中，(封入的)源內容項和目標內容項之間的關係通過引用(by-reference)由存在的引用內容項標識符來指示。約束是，在這種情況下文件關係宏和文件內容宏都不存在。這可通過下面的Schematron規則表示為schpattern name＝」By-Reference Target Content Item.」id＝」ByReferenceTargetContentItem」
schrulecontext＝」content_sequence_item/referenced_content_item_identifier」
schreport test＝」(../document_relationship_macro)or(../document_content_macro)」Document Relationship Macro and DocumentContent Macro shall not be present if the relationship is by-reference./schreport
/schrule
/schpattern
這個規則應用在作為content_sequence_item元素的孩子的referenced_content_item_identifier元素的環境下。referenced_content_item_identifier元素表明了一種引用(by-reference)關係。「schreport test」元素保證相同的content_sequence_item元素也沒有document_relationship_macro元素和document_content_macro元素作為孩子。
更加複雜的約束同樣能夠用Schematron規則來表示。
打算編碼DICOM SR的XML文件根據以XML Schema描述的單個約束以及用可自由獲得的Schematron確認語句(validator)描述為Schematron規則的複雜約束來確認4。
現在參看圖3，示出了用XML定義約束的另一種應用。XML腳本第一行20標識定義為「patient_name」的元素的數據元素名稱。該行中的「xsdelement name＝」表明其中定義數據元素「patient_name」的腳本塊的開始。此後，該系統中的其它腳本可以通過其元素名稱來提及該元素。「xsd/element」行21限定定義塊的結束。以「xsdattribute name＝」開始的行22設置字符串的值，或該元素顯示為的「attribute name」，在這裡即是「patient_name」。注意，屬性名稱和數據元素名稱不必相同。
「xsdrestriction base＝」行24設置已定義數據元素的類型。在這種情況下，patient_name為「xsdstring」元素類型。下一行25用「xsdmaxLength value＝」聲明將patient_name元素的最大長度設置為64(字符)。
在不脫離本發明精神和範圍的前提下可以對本發明的方法和系統進行各種修正和修改對於本領域普通技術人員來說是顯而易見的。因此，本發明打算包括在所附權利要求及其等價物的範圍之內的修正和修改。
權利要求
1.一種為醫學數字成像和通信提供約束的方法，該方法包括步驟將聲明約束信息置於描述文件的聲明數據塊中，在訪問文件時，允許將該聲明約束信息作為聲明數據來處理。
2.根據權利要求1的方法，其中，所述文件是電子文件。
3.根據權利要求1的方法，其中，所述約束為DICOM SR格式。
4.根據權利要求1的方法，其中，所述聲明數據塊是可擴展標記語言(XML)形式的。
5.根據權利要求1的方法，其中，所述提供的約束為存在一個元素。
6.根據權利要求1的方法，其中，所述提供的約束為元素是規定的元素類型。
7.根據權利要求1的方法，其中，所述提供的約束是兩個或更多元素在特定序列中。
8.一種在XML文件內提供DICOM SR約束的方法，該方法包括步驟使用聲明語言創建包括DICOM SR約束的XML文件；允許用戶訪問該XML文件。
9.一種為醫學數字成像和通信規定約束的系統，該系統包括具有電子形式文件的存儲器，該文件具有聲明約束指令；可操作地與該存儲器和顯示設備相連的計算機處理器，該處理器被配置用來執行該文件中的聲明約束指令，在該顯示設備上顯示該文件。
10.根據權利要求9的系統，其中，所述處理器還被配置用來將描述包括所述聲明約束指令的文件的聲明數據塊存儲在所述處理器操作的數據存儲器中。
11.根據權利要求9的系統，其中，所述聲明約束指令為DICOM SR格式。
12.根據權利要求9的系統，其中，所述文件是可擴展標記語言(XML)形式的。
13.根據權利要求9的系統，其中，所述約束是存在一個元素。
14.根據權利要求9的系統，其中，所述約束是元素是特定的元素類型。
15.根據權利要求1的系統，其中，所述約束是兩個或更多元素在特定序列中。
全文摘要
本發明涉及一種在XML文件中提供DICOM SR約束的方法。使用聲明語言來創建包括DICOM SR約束的XML文件。該文件隨後即可被訪問，並在希望時顯示出來。
文檔編號G06F17/21GK1610900SQ02826405
公開日2005年4月27日 申請日期2002年12月9日 優先權日2001年12月27日
發明者K·P·李 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司