如何为DICOM文件生成SOPInstance UID？

Question

我正在开发一个系统，它可以为PACS创建结构化报告。显然，为了创建包含报告数据的DICOM实例文件，我需要三个用于研究、系列和实例的UID。StudyUID和SeriesUID必须与创建报告的研究和系列相同。但是对于SOPInstanceUID，我需要生成新的UID。

我看过Pixelmed文档中的getNewSOPInstanceUID方法，但我不熟悉Pixelmed源代码。我需要一个算法或Python源代码。

- mtoloo

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你需要的不仅仅是一个算法。DICOM UID必须是全球唯一的，因此，您将需要向指定机构之一注册以获取用于生成所有UID的根词干。 - Matt

Answer 1

在DICOM中创建UID有两种方式。一种是基于注册的UID根，另一种是基于UUID。后一种方法是在2012年通过CP-1156添加到DICOM标准中的。例如Study UID、Series UID和SOP Instance UID等的UID可以通过将UUID转换为DICOM UID来创建。

大多数编程语言都内置了创建UUID的支持。下面的示例代码基于GUID值在C#中创建一个有效的DICOM UID。

public static string GuidToUidStringUsingStringAndParse(Guid value)
{
    var guidBytes = string.Format("0{0:N}", value);
    var bigInteger = BigInteger.Parse(guidBytes, NumberStyles.HexNumber);
    return string.Format(CultureInfo.InvariantCulture, "2.25.{0}", bigInteger);
}

以下方法执行相同操作，但速度快约5倍：

public static string ConvertGuidToUuidInteger(ref Guid value)
{
    // ISO/IEC 9834-8, paragraph 6.3 (referenced by DICOM PS 3.5, B.2) defines how
    // to convert a UUID to a single integer value that can be converted back into a UUID.

    // The Guid.ToByteArray Method returns the array in a strange order (see .NET docs),
    // BigInteger expects the input array in little endian order.
    // The last byte controls the sign, add an additional zero to ensure
    // the array is parsed as a positive number.
    var octets = value.ToByteArray();
    var littleEndianOrder = new byte[]
    { octets[15], octets[14], octets[13], octets[12], octets[11], octets[10], octets[9], octets[8],
        octets[6], octets[7], octets[4], octets[5], octets[0], octets[1], octets[2], octets[3], 0 };

    return "2.25." + new BigInteger(littleEndianOrder).ToString(CultureInfo.InvariantCulture);
}

- Victor Derks

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虽然我喜欢这个答案的简洁性，但应该注意到你只是“限制”（这么说）自己只使用UUID的128位部分。而DICOM UID提供了更广泛的范围... - malat

DICOM标准要求，如果使用UUID作为DICOM UID，则必须使用第5部分B.2段指定的格式。 这是有道理的，128位UUID已经是静态唯一的（参见维基百科），添加更多字节并不会使其更加唯一。添加额外的字节对于其他系统从接收到的DICOM对象中提取UUID部分也会带来问题。 - Victor Derks

@VictorDerks：我在我的另一个答案这里中引用了第一个代码块。核心逻辑是相同的，只是添加了一些改进和解释。 - Amit Joshi

Answer 2

请参考此答案以获取有关DICOM UID的更多细节。 A] 计数器递增（不建议使用） 一个简单的方法是获取SeriesInstanceUID并将其增加1。 例如，如果你的SeriesInstanceUID为“1.1.1.1.1”，则SOPInstanceUID可以是“1.1.1.1.2”或“1.1.1.1.1.1”。

问题：

• 当实例被删除并创建下一个实例时，早期的计数器不应该被使用。
• 在多线程环境中，需要足够的注意。
• 不能保证在不同系统/应用程序之间唯一性。

B] 日期时间（不建议使用） 通常使用的另一种技术是将时间戳（带有ticks）附加到组织根。

问题：

• 多线程环境是个问题。
• 系统时钟可能出错。
• 不能保证在不同系统/应用程序之间的唯一性。

C] 更复杂的方法（推荐使用）

1.2.840.xxxxx.30.152.99999.235.20.100.yyyyMMddHHmmss.zzzzzz

具体含义：

1.2.840.xxxxx： 组织根
30： 应用程序ID
152： 应用程序版本
99999： 安装/位置ID
235： 研究ID
20： 系列号
100： 图像号
yyyyMMddHHmmss： 日期时间
zzzzzz： 线程安全计数器/随机数

问题：

• 如果系统时钟出现故障，则算法可能会失败；这通过线程安全计数器/随机数进行保护。这种情况很少见，但需要小心对待。

D] 基于UUID的UID [建议使用]

UID可以由根"2.25."后跟通用唯一标识符(UUID)的十进制表示形式生成。

问题：

• 这可能适用于动态创建的UID（例如SOP实例UID），但不适用于在设计期间确定的UID，例如私有SOP类或传输语法UID或实施类UID。
• UID仅限于128位。 DICOM UID支持更广泛的范围。

- Amit Joshi

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DICOM标准允许使用基于UUID的UID用于“设计”UID，例如传输语法，但是使用“组织根”格式更受欢迎，因为它可以更轻松地检测到谁设计了新的传输语法。软件工程师需要一些时间来创建这样的新UID，运行应用程序只需要动态创建UID即可。 - Victor Derks

Answer 3

根据DICOM标准（PS 3.5-2011第61页），您需要一个orgroot和一个后缀。示例可以在此处找到（PS 3.5-2011第83页）。

另外，请不要忘记如果UI字段长度不是偶数，则必须使用'\0'字节而不是空格进行填充。

我建议按以下方式创建UID：

YOUR_ORGROOT.Year.Month.Day.Hour.Minute.Second.Milliseconds.StaticCounter

注意，限制为64个字符！

- Gogorrr

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您缺少时间上唯一性之前的空间条件，请参阅RFC 4122。应更类似于：YOUR_ORGROOT.SPATIAL.TIME。 - malat

Answer 4

我真的建议你不要自己实现它。现在大多数语言都提供了UUID库，不要重复造轮子。特别是如果你要编写提取MAC地址的代码，这可能非常复杂，需要用可移植的C语言编写。

UUID并不完全符合DICOM定义，因此您需要注册自己的组织根UID，然后只需使用生成的UUID填充即可满足空间和时间唯一性条件。

YOUR_ORG_ROOT.CONVERTED_UUID

请注意，您在Value Representation UI中有64个字节的存储空间（已经足够了，请参见这里）：

• 将UUID的十六进制表示转换为VR：UI定义([0-9.]+)
• 非常小心地修剪（在此操作期间可能会引入冗余）
• 选择一个短的Org Root
• 如果需要，请使用\0（0二进制）进行填充。

最后，由于您正在使用Python，请使用uuid库python-uuid。

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上述内容应被视为标准中官方定义的替代实现：

• B.2 UUID派生UID

当直接将UUID转换为UID时，必须使用“2.25.”根。

- malat

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不要自己创建UUID算法的建议非常明智。将UUID转换为DICOM UID的步骤是不正确的。DICOM标准对该转换有特定的规则（参见第5部分，第b.2段）。 - Victor Derks