Python医学图像处理——DICOM读写与元数据修改

科研图像处理

在医学影像处理中，DICOM 是最常见、最重要的文件格式之一。

DICOM 的全称是Digital Imaging and Communications in Medicine，它不仅仅是一种“图像格式”，更准确地说，它是一套医学图像存储与交换的标准。

与普通的 JPG、PNG 不同，DICOM 文件通常不仅保存图像像素数据，还包含大量与检查相关的元信息，例如：

• 患者信息：姓名、性别、年龄、ID
• 检查信息：检查日期、设备型号、医院名称
• 图像信息：图像尺寸、像素间距、层厚
• 扫描参数：模态类型（CT、MR等）、窗宽窗位、采集条件

因此，DICOM 文件可以理解为：

图像数据 + 医学元数据（Metadata）

这也是 DICOM 在临床和科研中被广泛使用的原因。

这篇文章会介绍怎样利用Python对DICOM文件进行读写，以及对元数据（Metadata）进行修改。

一、DICOM元数据解析

DICOM 规定了一套“全世界通用的医学影像字段字典”，每个字段都有固定编号、名字、数据类型和使用规则，并由DICOM 标准委员会定义和维护：

https://www.dicomlibrary.com/dicom/dicom-tags/

这些信息在 DICOM 中都以Data Element（数据元素）的形式存在。而每个数据元素都有一个唯一编号，这个编号就是我们常说的Tag（标签）。例如：

• (0010,0010)：Patient's Name，患者姓名
• (0010,0020)：Patient ID，患者编号
• (0008,0060)：Modality，成像模态
• (0028,0010)：Rows，图像行数
• (0028,0011)：Columns，图像列数

DICOM 的 tag 由两个 16 位十六进制数组成（group, element）：

例如(0010,0010)可以拆成：

• 0010：group
• 0010：element

Tag的前半部分表示“属于哪一大类” ，后半部分表示“这类里的具体哪一项”比如：

• (0010,xxxx)
   常常和患者信息有关
• (0008,xxxx)
   常常和检查/序列/设备基础信息有关
• (0028,xxxx)
   常常和图像显示属性有关

虽然核心标准是统一的，但不同厂商设备在实际写文件时，有些 tag 会省略，有些会增加私有tag。

二、DICOM读写与元数据修改

1、安装pydicom

可以新建一个conda环境，然后安装相关的包：

conda create -n dicom_env python=3.10conda activate dicom_envpip install pydicom matplotlib ipykernelpython -m ipykernel install --user --name dicom_env --display-name "Python (dicom_env)"

2、DICOM读写

这里选择pydicom自带的数据集：

from pydicom import examplesimport pydicom# Load example CT datasetds = examples.ct# save dicom fileoutput_path = "ct_example.dcm"ds.save_as(output_path)# load saved dicom filepath = "ct_example.dcm"ds = pydicom.dcmread(path)

3、DICOM Tag读取与修改

把DICOM读取成为data structure后，可以通过名称或者tag number，对元数据进行读取：

elem = ds["PatientName"]# Access the same element by its tag number# elem = ds[(0x0010, 0x0010)]print("Keyword:", elem.keyword)print("Tag:", elem.tag)print("Name:", elem.name)print("VR:", elem.VR)print("Value:", elem.value)

同样的，可以对Tag进行修改：

# Modify the tagds.PatientName = "Demo Patient"

如果某个Tag缺失，也可以增加一个Tag：

# Add a standard new tag: PatientAgeds.add_new((0x0010, 0x1010), "AS", "035Y")

另一种比较方便可以查看DICOM Metadata的方式，可以在ImageJ中打开DICOM文件。然后ImageJ -> Show info:

希望对大家有帮助~