专利名称：在xml中规定dicom语义约束的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在XML文件中提供DICOM约束的方法和系统。特别地，本发明集中于一种修改XML模式(Schema)格式以允许在XML框架中本地声明DICOM约束，而不需要编译或链接专门软件的方法和系统。
背景技术：
可扩展标记语言(XML)最初被设计为一种完整的，平台无关和系统无关的环境，用于在万维网(此后使用“Web”)上递送和创造(authoring)信息资源。XML打算补充，在某些情况下打算代替在Web上普遍用于创造和标记(reference)内容的超文本标记语言(HTML)。
XML是为基于树的、分级形成的信息定义通用数据格式的一套技术。大量扩展其范围和能力的新规范正在开发或已经开发，如可扩展样式单语言(XSL)，文件对象模型(DOM)以及XSL转换(XSLT)。XML具有了平台无关和Web了解(awareness)的优点，并且许多XML工具开放源码，可自由使用。因此，XML技术能够提供在企业范围内访问包括医学报告在内的临床信息的简单低廉的方案。
因为XML被用来描述结构和信息，因此它尤其适合作为一种数据描述语言。XML特定用途中的一种在于允许整个工业，学科和专业组织开发整套文件类型定义(DTD)和Schema，用以使此类学科中的信息的表示标准化。给定一组DTD和Schema，根据DTD和Schema被模型化的内容材料能够被为这些DTD和Schema开发的应用程序来处理。
应用XML的另一个优点在于存在大量工具可以处理XML兼容数据。特别重要地是，“可扩展样式单语言”(XSL)是一种表示样式单的语言，“XSL转换”(XSLT)是一种使用样式单将XML文件变换为其它文件的语言。
为使医疗报告的XML编码更易于统一理解，有必要为报告定义DTD。DTD主要根据诸如文章和书籍之类“类似文件”的对象的结构和约束描述XML文件中的可允许元素和属性。这种DTD从医学数字成像和通信(DICOM)结构化报告(SR)信息模型的统一建模语言(UML)模型中导出。DICOM SR基于关系数据技术，并且已经由国家电子制造协会(NEMA)进行标准化。附录23DICOM标准委员会出版的DICOM标准的结构化报告存储SOP类，在此引入作为参考，该委员会地址为美国，VA22209，Rosslyn，1300N第17大街。
DICOM SR标准和它所基于的SR文件模型提高了诊断图象和波形文件的表示，精确度和可比性。DICOM SR支持所表示的综合报告的互换，该报告中由图象和波形示出的关键特征可通过观察人员清楚地表示、标引以及通过后续鉴定人员可选择地检索。发现可由观察人员，或通过图象或波形中所涉及的特定区域的位置坐标，或参照对比图象、声音、波形、曲线以及先前报告信息，表示为文本、代码和数字测量结果。观察人员记录的观测和历史发现可以包括参考作为解释过程一部分的任何证明。因此，DICOM SR不仅支持诊断观测的报告，还能够完全证明引出观测的证据。这一功能为临床研究、培训提供了大范围收集结构化数据的新的重要机会，输出评估作为诊断图象和波形解释的常规副产品，并且便于集中多中心临床试验和评估的结构化数据。
已经开发出用于将DICOM SR规范转换为UML模型的方法和系统，以便非DICOM系统分析人员和系统设计人员理解DICOM SR。(参见在此引入作为参考的共同未决的美国专利申请Alfredo Tirado-RamosJingkun Hu和Yasser alSafadi在2000年10月10日提交的申请号为09/686,401的美国申请“医学数字成像和通信结构化报告(DICOMSR)的UML模型和MXL表示”)。将DICOM SR信息从DICOM关系型模型转换为XML表示的变换系统已经产生。通过在DICOM SR和XML之间提供映射，DICOM SR内容材料能够更容易地通过诸如医学分析程序之类DICOM特定的应用程序，或者通过诸如常规书写或数据管理程序之类非DICOM特定的应用程序进行处理。
医学报告必须满足包含在DICOM SR规范中的大量约束。这些约束可以采取如下形式对于给定字段规定最大值和最小值，或如果某些其它字段具有特定值则要求存在某个字段。不幸的是，应用在XML文件中的文件类型定义(DTD)在方便地规定这些约束的能力方面是及其有限的。这些约束能够使用通用程序语言如C或Java表示。然而，因为这些语言实际是程序化的，因此代码必须被编译、链接和执行以检测这些约束。这与XML文件所声明特性相违背。
最近由世界网络联盟(W3C)通过的提议XML Schema允许XML文件中定义丰富的结构和数据类型(在其他定义中)，并且提供更大的表示功能。“丰富的结构”指关于编码字段的属性和约束的大量细节。Jinkun Hu和Kwok Pun Lee于2001年3月27日提交的美国文档号为010070号的共同未决美国专利申请“DICOM XML文件类型定义(DTD)和Schema生成器”，公开了一种便于生成与DICOM SR标准对应的XML文件类型定义(DTD)和XML Schema的系统和方法。
可以相对直接地表示包括带有XML Schema的DICOM信息对象定义(IOD)的单个元素的约束。例如，字符串的最大长度能够容易地限制。下文会解释如何限制的实例。然而，IOD的定义也具有大量约束不能用Schema容易表示。特别地，IOD中包括多个元素的那些，例如这样一个约束，它规定如果另一个元素具有特定值，则该元素必须存在。
因此，需要一种方法以声明的方式使用相同XMI语法和使用如Schematron工具来表示这些约束，该工具设计用来扩展XML Schema规定约束的表示能力。Schematron是由W3C XML Schema工作组成员Rick Jelliffe开发的使用XML语法的声明语言，该语言由一组使用Xpath表达式的规则组成，这是另一个W3C提议，用来规定不同元素之间的关系。和基于语法的XML Schema相比，它是基于规则的。Schematron具有和XML Schema完全不同的性能，并且实际上具有高度的互补性。
编写一套Schematron规则用于表示不能用XML Schema规定的约束。该套规则可通过元式样(meta-stylesheet)进行自动变换以产生根据给定的XML文件随后运行的的XSLT样式，以确保满足约束。这是众所周知的程序，可以获得工具来执行此步骤。
发明内容
本发明的目的和优点可通过下面描述阐明，同时通过本发明的实施得以认识。本发明另外的优点将通过书面描述，权利要求以及附图中特别指出的方法和系统实现和获得。
为了实现这些和其它优点，根据本发明所述目的，正如它所实施和描述的，本发明包括一种为医学中数字成像和通信提供约束的方法。首先，声明的约束信息置于描述媒体文件的声明数据块中。然后，当访问文件时，声明约束信息作为声明数据被处理。
在另一个实施例中，包括了一种在XML文件中提供DICOM约束的方法。首先，生成使用声明语言的包含DICOM约束的XML文件。然后，允许用户访问该XML文件。
本发明还包括一种用于规定医学数字成像和通信的约束的系统。该系统包括含有具有声明约束指令的电子形式文件的存储器，可操作地连接到存储器和显示设备的计算机处理器。该处理器被配置为执行文件中的声明约束指令，并且在显示设备上显示该文件。
可以理解前述的一般描述和下面的详细描述是示例性的，并且目的在于提供对本发明权利要求的进一步解释。
引入并构成说明书一部分的附图用来说明和提供对本发明方法和系统的更好理解。附图和描述共同用来解释本发明的原理。
图1是根据本发明优选实施例对于典型用户准备具有DICOM组件的XML文件的代表性处理流程图。
图2是根据本发明优选实施例对于典型用户再现具有DICOM SR组件的XML文件的代表性处理流程图。
图3是根据本发明优选实施例的脚本实例，它列出了使用XML来规定DICOM约束从而要求病人姓名不超出64个字符。
具体实施例方式
下面描述说明使本领域任何普通技术人员能够实现和使用本发明。对该优选实施例的各种修改对于本领域这些一般技术人员来说是显而易见的，这里公开的内容在不脱离本发明和所附权利要求的精神和范围的前提下适用于其它实施例和应用。因此，本发明并不打算仅仅局限于所述实施例，而是与这里公开的最宽泛的范围相一致。
根据本发明的优选实施例，提供了一种为医学数字成像和通信规定约束，用于在XML声明结构中支持DICOM声明而不必下载并运行辅助小程序的方法。
有利地，该系统和方法涉及到支持XML声明结构中的名称空间。
本发明的另一个实施例有利地允许使用现存的XML工具来表示DICOM约束。
本发明还有利地允许以声明的方式使用标准XML类型语法，或者使用诸如设计用来扩展XML Schema在规定约束方面的表示性能的Schematron之类的工具来表示DICOM约束。
有利地，本发明还提供了可广泛应用的，并且能够用于在DICOMIOD中而不是SR中规定约束的方法。
图1是根据本发明另一个实施例对于典型用户准备用于编码DICOM组件的XML文件的代表性处理流程图。文件开发人员典型地将DICOM约束编码在这样一种XML文件9中。这可以通过将声明约束信息置于XML文件的XML Schema中实现，从而当文件被确认时，允许将声明约束信息作为声明数据来处理。没有必要开发更多的编码。一个实例是限制病人姓名在64个字符以内。这能够通过图3显示的Schema定义完成。另一个实例是规定病人年龄的值必须为3位，其后跟随有字符‘D’(日)，‘W’(周)，‘M’(月)和‘Y’(年)中的一个。该方法适用于约束仅涉及到单个元素的情况。
图2是根据本发明优选实施例对于典型用户用于准备XML文件以便编码DICOM组件的代表性处理流程图。根据这个实施例，用户开始该过程1，这是通过为单个DICOM约束编写XML Schema以便在XML中编码DICOM SR 2来实现的。然后，开发人员为复杂的DICOM约束编写Schematron规则。考虑确认标记(Verification Flag)的情况作为实例。DICOM SR规范第C.17.2段定义SR文件普通模块(SR DocumentGeneral Module)的元素。该元素之一是验证观察人员序列(VerifyingObserver Sequence)(0040，A073)，并且是1C类型，这意味着要求它在特定条件下存在。这种情况下，该条件为另一个元素确认标记(0040，A493)值为“VERIFIED(已确认)“。该约束以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”元素表示确认标记必须设置为‘VERIFIED’作为约束。该规则应用在SR文件一般模块的环境中，并测试确认标记元素的值为“VERIFIED”以及测试观测人员序列元素的存在。这个规则和其它规则使用标准工具变换为能够用于检测要求成为DICOM SR的XML文件的样式。如果不满足该条件，则生成出错消息。
另一个实例是对SR文件内容模块的根内容项的约束。C.17.3段指出根内容项(SR文件树的根)必须为CONTAINER类型。(可能有许多其它内容项，但只有根内容项必须为这种类型)下列Schematron规则执行这个约束。
<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>
这个规则应用在SR文件内容模块中。根内容项为该模块的孩子。”schassert test”元素表明这个孩子(document_content_macro)的value_type元素必须具有值为“COMTAINER“。
第三个示例是内容序列项，其中，(封入的)源内容项和目标内容项之间的关系通过引用(by-reference)由存在的引用内容项标识符来指示。约束是，在这种情况下文件关系宏和文件内容宏都不存在。这可通过下面的Schematron规则表示为<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>
这个规则应用在作为content_sequence_item元素的孩子的referenced_content_item_identifier元素的环境下。referenced_content_item_identifier元素表明了一种引用(by-reference)关系。“<schreport test”元素保证相同的content_sequence_item元素也没有document_relationship_macro元素和document_content_macro元素作为孩子。
更加复杂的约束同样能够用Schematron规则来表示。
打算编码DICOM SR的XML文件根据以XML Schema描述的单个约束以及用可自由获得的Schematron确认语句(validator)描述为Schematron规则的复杂约束来确认4。
现在参看图3，示出了用XML定义约束的另一种应用。XML脚本第一行20标识定义为“patient_name”的元素的数据元素名称。该行中的“xsdelement name＝”表明其中定义数据元素“patient_name”的脚本块的开始。此后，该系统中的其它脚本可以通过其元素名称来提及该元素。“xsd/element”行21限定定义块的结束。以“xsdattribute name＝”开始的行22设置字符串的值，或该元素显示为的“attribute name”，在这里即是“patient_name”。注意，属性名称和数据元素名称不必相同。
“xsdrestriction base＝”行24设置已定义数据元素的类型。在这种情况下，patient_name为“xsdstring”元素类型。下一行25用“xsdmaxLength value＝”声明将patient_name元素的最大长度设置为64(字符)。
在不脱离本发明精神和范围的前提下可以对本发明的方法和系统进行各种修正和修改对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。因此，本发明打算包括在所附权利要求及其等价物的范围之内的修正和修改。
权利要求
1.一种为医学数字成像和通信提供约束的方法，该方法包括步骤将声明约束信息置于描述文件的声明数据块中，在访问文件时，允许将该声明约束信息作为声明数据来处理。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述文件是电子文件。
3.根据权利要求1的方法，其中，所述约束为DICOM SR格式。
4.根据权利要求1的方法，其中，所述声明数据块是可扩展标记语言(XML)形式的。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述提供的约束为存在一个元素。
6.根据权利要求1的方法，其中，所述提供的约束为元素是规定的元素类型。
7.根据权利要求1的方法，其中，所述提供的约束是两个或更多元素在特定序列中。
8.一种在XML文件内提供DICOM SR约束的方法，该方法包括步骤使用声明语言创建包括DICOM SR约束的XML文件；允许用户访问该XML文件。
9.一种为医学数字成像和通信规定约束的系统，该系统包括具有电子形式文件的存储器，该文件具有声明约束指令；可操作地与该存储器和显示设备相连的计算机处理器，该处理器被配置用来执行该文件中的声明约束指令，在该显示设备上显示该文件。
10.根据权利要求9的系统，其中，所述处理器还被配置用来将描述包括所述声明约束指令的文件的声明数据块存储在所述处理器操作的数据存储器中。
11.根据权利要求9的系统，其中，所述声明约束指令为DICOM SR格式。
12.根据权利要求9的系统，其中，所述文件是可扩展标记语言(XML)形式的。
13.根据权利要求9的系统，其中，所述约束是存在一个元素。
14.根据权利要求9的系统，其中，所述约束是元素是特定的元素类型。
15.根据权利要求1的系统，其中，所述约束是两个或更多元素在特定序列中。
全文摘要
本发明涉及一种在XML文件中提供DICOM SR约束的方法。使用声明语言来创建包括DICOM SR约束的XML文件。该文件随后即可被访问，并在希望时显示出来。
文档编号G06F17/21GK1610900SQ02826405
公开日2005年4月27日 申请日期2002年12月9日 优先权日2001年12月27日
发明者K·P·李 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司