Design and Implementation of a 3D C-arm Control Service Protocol (RoboLINK) Based on DICOM
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摘要: 三维成像技术辅助骨科机器人进行术前规划能够提高手术精确性和高效性，但目前基于三维数据的传统外科导航系统需要预先术前采图，再经过图片导入和人工配准，使得手术步骤愈加繁琐，且患者在采图和手术过程中的位置不同可能导致新的配准误差，导致精确度的降低。鉴于这一需求，本文设计一种基于DICOM协议的3D C-arm控制服务协议（RoboLINK），能将手术机器人和CT连接，可在手术过程中进行CT采图，为当前问题提供新的解决方案。在支持三维C臂与手术机器人进行数据传输的基础上，也可传输运动控制指令，达到设备相互协作的效果。根据以上设计，协议以一影医疗的3D C-arm和模拟手术机器人为实验环境，对协议进行测试。结果表明，RoboLINK协议能够有效完成数据传输和设备控制任务，具有可行性和安全性。Abstract: 3D imaging technology assisted orthopaedic robot for preoperative planning can improve the accuracy and efficiency of surgery. However, traditional surgical navigation systems based on 3D data currently need pre-operative drawing and manual registration. The surgical steps are cumbersome and new errors may be introduced during manual registration, resulting in the reduction of accuracy. To address this need, in this study, we design a remote device control service protocol (RoboLINK) based on the DICOM protocol, which can be used in operation and provides a novel solution to the current problem. Based on supporting data transmission between two medical devices, motion control instructions can also be transmitted to achieve mutual cooperation between devices. In accordance with this design method, the protocol is tested in a shadow medical 3D C-arm experimental environment and a simulated surgical robot. The results indicate that the RoboLINK protocol can effectively complete the tasks of data transmission and equipment control with the advantages of feasibility and security.
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Keywords:
- DICOM /
- 3D C-arm /
- orthopaedic surgery robot /
- RoboLINK
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随着自动化技术和控制技术等多学科的发展和融合，3D成像作为一种骨科手术机器人的辅助手段，逐渐在多种手术系统中得到应用[1]。通过将成像设备中的三维数据导入外科导航系统，可实现手术前的精准规划，医务人员通过显示器查看医疗器械位置，进行更有效的控制，提高诊疗精确度和手术修复质量，在临床上取得了良好的辅助效果，受到了推广和关注[2-3]。
然而，传统的外科导航系统耗费时间、效率低下。首先，患者的医疗成像信息需要于术前采集后输入导航系统，手术过程中还需要医务人员手动实现与患者解剖结构的匹配。前者涉及人工操作耗费精力、手术流程繁琐，后者直接导致手术精度降低的风险。由于患者进行成像扫描时所处位置与手术过程中位置不一致，需要另外使用标记辅助匹配，从而在此过程中引入了新的误差[4]。
如果能够在上述场景中将3D成像设备与手术机器人关联，实现手术机器人和成像设备的直接交互，就可实现自动配准、传输图像数据等多种操作，提高手术精度、优化手术流程。因此，实现3D CT成像设备与其他医疗设备的相互协作是一项重要且紧迫的需求功能，不仅可降低人工操作设备的复杂性，而且能够使得CT设备与多个设备相互融合，共同完成操作任务。
鉴于当前的实际需求，已经产生一些解决措施，比如西门子推出了基于NaviLink协议的三维直接导航界面，用于连接三维C臂和导航系统，可自动传输图像数据和坐标数据，省去了人工配准的麻烦[5]。该协议的侧重点在于完成数据通信，因此还需要在三维C臂和导航系统之间进行常规操作，比如三维C臂的拍图工作流仍然需要操作人员在C臂端进行控制，虽然两者是连接的，但是其对应的功能必须分别操作完成。除此之外，西门子的协议关注通信功能的实现，并未使用DICOM标准协议进行通信，因此将其称之为一种技术手段更为合适。鉴于目前手术机器人的应用越发广泛，而每一台手术机器人都需要与三维C臂配合完成任务，两者的通信需求是迫切存在的，若不同厂家都自定义通信方式，不同种类版本的适配可能引起各种兼容问题，因此有必要实现一种基于通用标准的通信协议。
本文提出一种基于DICOM标准的3D C-arm控制协议（下文称为RoboLINK协议），结合软硬件对功能进行拓展，在自动传输C臂数据的基础上增加控制功能，能够在手术过程中直接从手术机器人端控制C-arm完成采图任务，旨在为3D CT成像设备与其他医疗设备的术中控制连接提供具有安全保障的标准化通信规则。协议可优化临床工作流，有效利用两者的通信连接，将两者连成一个统一整体，免去操作人员在不同机器端进行操作的繁琐，更好地关注手术操作。由于DICOM标准并未包含对医疗设备进行控制的服务组，本协议严格参考DICOM文档格式制定RoboLINK服务组，按照不同功能设计多个SOP服务类，并且使用符合DICOM逻辑规范的服务原语，因此，本协议也可用作DICOM标准的拓展投入使用。最后，本文设计验证程序，以模拟手术机器人和一影医疗的3D C-arm为实验环境，模拟设备双方的通讯过程，对协议的有效性、安全性进行验证。
1. DICOM通信服务
1983年，美国放射学会（American College of Radiology，ACR）与国家电器制造协会（National Electrical Manufactorers Association，NEMA）成立联合委员会，开发了《医学数字成像与通信标准》ACR-NEMA 300。随后推出了ACR-NEMA 1.0与ACR-NEMA 2.0版本，以及面向网络环境的NEMA PS3，后更名为医学数字成像和通信标准（DICOM 3.0），为医学图像及相关数据提供了统一的通讯标准[6]，其中，通信服务是DICOM标准的重要组成，主要位于OSI七层模型的上3层（即应用层、表示层、会话层），其底层数据交换则建立在TCP/IP网络协议之上[7]。
1.1 通信模型
DICOM通信模型底层直接由TCP/IP协议实现，本文对此不作展开。模型的主要组成部分有DICOM服务对象对（service object pairs，SOP）和DICOM上层协议（upper layers protocol，ULP），SOP服务建立于ULP协议之上，是ULP的使用者。其中，SOP分为信息对象定义（information object definition，IOD）和服务命令（DICOM message service element，DIMSE），两者相互匹配，可为DICOM AE（应用实体）提供多项服务，涉及各类医疗数据的应用和管理，消息交换载体为DIMSE服务组，是本文设计协议的重要参考；ULP为DICOM应用和TCP/IP层之间的信息交互提供接口，消息交换载体为ACSE协议数据单元，比如P-DATA、A-ABORT等[8]。DICOM应用层协议和ULP协议相互配合，完成通信指令的传输，其模型整体结构如图1所示。
1.2 通信过程
在DICOM通信协议中，发送方被称为SCU（客户端），接收方被称为SCP（服务器），这一交互过程必须在DICOM连接之上完成，其通信流程[9-10]为：
$$ {\text{关联协商}} \to {\text{建立关联}}\to{ \text{输数据}} \to {\text{释放关联}} $$ 关联协商是两个DICOM应用实体进行通信的首要步骤，用于确定DICOM连接交换的数据类型和数据编码方式。完成关联协商后，SCP根据SCU指令中的内容提供相应的SOP服务，进行数据交换。服务过程中，任意一方均可提出终止连接，结束此次DICOM通信。
1.3 DIMSE服务原语
DICOM应用层使用DIMSE服务原语进行通信，服务原语主要分为DIMSE-C和DIMSE-N两个类别。-C用于复合型SOP；-N用于规格化SOP，本文涉及的DIMSE服务原语及其用途在表1中列出。
表 1 本文使用的DIMSE服务组Table 1. The DIMSE service group used in this article名称 功能 组别 DIMSE-C C-STORE 存储图像 C-FIND 按照属性查找图像 C-ECHO 检验DICOM连接 DIMSE-N N-EVENT-REPORT 报告当前状态 N-GET 获取属性值 N-SET 设置属性值 N-CREATE 创建SOP对象实例 N-DELETE 删除SOP对象实例 2. 协议设计
2.1 设计思路
RoboLINK被定位为三维C臂和其他医疗设备之间的底层链接方式，涉及的通讯双方分为三维C臂和控制设备，提供的主要功能可以概括为：
（1）控制设备启用或停用三维C臂，启用阶段向其请求服务并在此过程中与三维C臂交互。
（2）三维C臂提供服务并且将任务状态实时反馈给控制设备，以供其进行调整操作。
（3）三维C臂和控制设备相互协作，共同完成手术任务。
在协议内部，根据不同的功能要求，RoboLINK设计了对应的SOP服务组，当SCU发出请求指令，SCP就启用相应的SOP服务并回复状态，此过程中所使用的请求指令和回复语句都由DICOM标准中的DIMSE服务原语提供。
同时，为符合医疗设备法规对安全性的要求，三维C臂的运动触发不允许使用软件触发，因此RoboLINK还提供了硬件开关支持，用于医疗设备运作的触发，其软硬件的总体结构图如图2所示。
RoboLINK的具体实验环境是由一影医疗的三维C臂和模拟手术机器人（下文简称Robot）构成的：Robot为控制设备 -SCU；三维C臂为3D CT成像设备SCP，因此RoboLINK协议提供的具体服务功能直接参考了一影医疗三维C臂的设备功能，比如查询影像数据，控制运动角度等操作。在不同的实际应用场景下，RoboLINK作为一种开放式的底层链接方法，可以根据需求开发新的服务，而不仅限于Robot和三维C臂之间的连接。
2.2 RoboLINK服务类
由于参考DICOM标准，RoboLINK协议的核心构成就是SOP服务，严格遵循DICOM标准文档的定义，RoboLINK设计了RoboLINK Service Class，主要用于Robot与三维C臂之间的数据传输以及运动控制。
2.2.1 RoboLINK通信模型
在RoboLINK的通信模型中，SCU为骨科手术机器人，使用三维C臂获取患者影像信息进行做术前规划；一影医疗的三维C臂SCP为SCU提供服务。SCU和SCP之间的通信数据流如图3所示，共分为A、B两个阶段。第1阶段（图中A）为服务准备阶段，根据SCU的请求，SCP创建相应的SOP服务，下面的步骤由这个被创建的SOP完成。第2阶段（图中B）为服务进行阶段，SOP完成SCU请求的服务，比如提供影像数据或控制运动。
2.2.2 RoboLINK SOP Class
根据一影医疗的三维C臂功能，RoboLINK将其分类，对应设计了3个SOP Class，分别为RoboLINK Base SOP（基服务对象），RoboLink Attribute Retrieve SOP（属性获取服务）和RoboLink Status Notification SOP（状态通知服务）。图3中的Image Management SOP继承了DICOM标准原有的图像存储类SOP，此处不做介绍。其他SOP的说明如下所示：
（1）RoboLINK Base SOP
（a）IOD描述
RoboLINK基类IOD是创建和管理SOP的抽象信息对象，服务元素如表2所示。在RoboLINK连接后设置从设备支持的SOP，并且在收到服务指令后，选择启用对应的SOP提供服务。
表 2 RoboLINK Base SOP服务元素Table 2. Service elements of RoboLINK Base SOPDIMSE服务元素 用法SCU/SCP N-CREATE M/M 注：M: Mandatory。 （b）DIMSE服务组
N-CREATE提供属性表包含SOP UID，用于SCU向SCP请求创建不同SOP实例。
（c）状态
RoboLINK Base SOP的服务状态如表3所示。
表 3 RoboLINK Base SOP服务状态Table 3. Service status of RoboLINK Base SOP服务状态 含义 状态码 Success SOP创建成功 0000 Failure 已经存在可用的SOP，必须注
销后才能创建新的SOPC616 （d）行为
在DICOM连接完成后，SCU立即使用N-CREATE请求SCP创建不同的SOP实例，SCP返回相应状态，创建成功即表明已经开启RoboLINK所支持的服务。
（2 ）RoboLINK Attribute Retrieve SOP class
（a）IOD描述
属性获取IOD是管理参数设置的抽象信息对象，其服务元素如表4所示，用于控制设备给三维C臂设置运动参数，比如运动坐标和角度、患者的信息等。
表 4 RoboLINK Attribute Retrieve SOP 服务元素Table 4. Service elements of RoboLINK Attribute Retrieve SOPDIMSE服务元素 用法SCU/SCP N-SET M/M（根据功能选其一） N-DELETE M/M （b）DIMSE服务组
N-SET包含SCU所设置的一些控制参数，传输给SCP进行设备控制。N-DELETE用于删除一个SOP实例。
（c）私有属性表
私有属性表如表5所示，表中列出了SOP中N-SET所使用的自定义属性元素。
表 5 RoboLINK Attribute Retrieve SOP私有属性表Table 5. The private property of RoboLINK Attribute Retrieve SOP属性名 Tag VR VM 描述 SYSTEM_Cmd 0x0041，0x0010 IS 1 系统信息ID编号 RobLinkServerVer 0x0041，0x0011 LO 1 RoboLink版本 ackSystemReport_Msg 0x0041，0x0032 LT 1 返回设备功能开启状况 reqSetMotionValues 0x0043，0x0040 LO 1 设置运动位置信息 ackCurAllSystemMsg 0x0041，0x0020 LO 1 系统各轴当前状态 （d）状态
RoboLINK Attribute Retrieve SOP的服务状态如表6所示。
表 6 RoboLINK Attribute Retrieve SOP状态Table 6. The status of RoboLINK Attribute Retrieve SOP服务状态 含义 状态码 Success SOP创建成功 0000 Warning 请求功能超出SOP的操作范围 B605 Failure 已经存在可用的SOP，必须注销后才能创建新的SOP C616 （e）行为
SCU使用N-SET服务原语传送待设定的参数表，为三维C臂的属性赋值，在完成设置后，SCP会发送状态信息告知SCU是否完成任务。
（3）RoboLink Status Notification SOP class
（a）IOD描述
状态通知IOD是管理状态监测的抽象信息对象，其服务元素如表7所示。该IOD在SCP端被创建的，当三维C臂与机器人端建立RoboLINK连接后，该SOP会主动返回三维C臂状态给SCU，以达到SCU监控CT设备运动状态的目的。
表 7 RoboLink Status Notification SOP服务元素Table 7. Service elements of RoboLINK Status Notification SOPDIMSE服务元素 用法SCU/SCP N-EVENT-REPORT M/M N-DELETE M/M （b）DIMSE服务组
N-EVENT-REPORT由SCP主动发送给SCU，用于报告当前事件状况。
（c）私有属性表
RoboLink Status Notification SOP的私有属性如表8所示。
表 8 RoboLink Status Notification SOP私有属性表Table 8. The private attribute of RoboLINK Status Notification SOP属性名 Tag VR VM 描述 RoboLinkFunList 0x0041，0x0013 LO 1 产品支持功能
PatientRegist/MotionCtrl/CBCTWorkflowackCBCT_Step_Status 0x0041，0x0022 LO 1 CBCT步骤状态 ackFindAllSystemMsg 0x0041，0x0031 LO 1 系统各轴运动状态 （d）状态
Status Notification SOP与Attribute Retrieve SOP返回的状态相同。
（e）行为
N-EVENT-REPORT指令可在SCU已经建立的连接上发送，也可发起新连接专门用于发送。本协议直接在SCU已经建立的连接之上发送N-EVENT-REPORT指令，从设备收到N-CREATE指令并完成指定的SOP创建后再向主设备发送N-EVENT-REPORT-RSP回复当前设备状态。
2.3 协议的安全设置
由于涉及设备的功能操控，RoboLINK协议本身的设置必须符合三维C臂的功能安全要求。除了满足通信安全的基本要求，即控制设备发出的信号与三维C臂收到的保持一致；还需要在危险发生的情况下，对设备发出安全控制指令，以将危险的损失降到最低[11]。RoboLINK主要设置以下方式对设备的通信功能安全进行管控：
（1）C-ECHO心跳：为避免两个系统在不知情的状况下断开可能造成安全问题，SCU不断发送C-ECHO指令作为DICOM心跳，响应时间必须在指定值内，若任意一端未收到心跳回应超过指定时间则向系统报错。
（2）断网：一旦断开连接，所有服务暂停，从设备立即停止运动，进入安全状态。断开共有两种方式，任意一方按动LINK控件和断开网线。除此之外，SCP在异常情况下自动断开，比如SCP检测到socket异常（客户端异常退出、网络链路异常等）。
（3）界面日志显示：N-EVENT-REPORT回复的SCP端信息被输出至SCU端控制界面，能够直接监控状态，及时进行调整。
2.4 RoboLINK工作流
作为一种底层连接协议，RoboLINK集成了数据传输和运动控制，并且在协议内部使用多个SOP提供不同服务。在应用层面，其工作流在传统的设备操作基础上增加了相关步骤，如图4所示。下文将以应用操作、底层活动一一对应的方式详细展开RoboLINK的工作流。
（1）三维C臂和控制设备均开启并完成初始化工作后，双方分别在其控制端点击LINK控件建立RoboLINK连接。
沿用DICOM的通信过程，SCU/SCP先进行协商链接，即发送传输语义和抽象语法（相当于SOP Class UID），完成底层TCP/IP连接以及DICOM应用层连接。在开启RoboLINK服务前，SCU先使用C-ECHO服务原语对其进行DICOM连接测试，确认双方已建立DICOM连接，即RoboLINK底层连接建立完成，此后始终发送C-ECHO作为心跳，以确认RoboLINK是否保持连接状态。
在此基础上，SCU向SCP发送N-CREATE-RQ服务原语，请求开启RoboLINK的服务。SCP收到后在Server端建立Attribute Retrieve SOP、Status Notification SOP以及图像存储类SOP，建立完成后返回N-CREATE－RSP；若返回的RSP中的状态属性为STATUS_Success，则表明RoboLINK服务已开启；建立Status Notification SOP后，SCP即持续发送N-EVENT-REPORT-RQ报告当前设备状态，状态信息在主设备端有所体现，实现对从设备的监控。在整个连接过程中，N-EVENT-REPORT-RQ的Event Type都设置为Pending，并且持续进行状态报告，直到监控过程结束，才返回Done或Failure，表示停止监控操作。
（2）三维C臂和控制设备协作完成任务。以一影医疗的三维C臂采图过程为例，主设备为从设备登记患者信息后，进行图像采集，先设置采图参数，再踩脚闸启动曝光。
三维C臂图像采集涉及两个主要步骤，即设置运动参数和图像采集过程。前一阶段，SCU设置好的参数以N-SET-RQ服务原语发送至SCP，指示三维C臂设置参数并返回N-SET-RSP报告设置状态，若返回状态属性为STATUS_Success，则表明控制设备可以使用RoboLINK硬件部分进行CT的运动触发，比如踩脚闸。在此过程中，SCP仍然持续发送N-EVENT-REPORT-RQ，SCU可根据报告的设备运动参数，对其进行适当干预。
（3）完成患者采图环节，RoboLINK连接工作结束，双方再次点击LINK控件断开RoboLINK连接。
同理，沿用DICOM通信部分，任何一方均可提出终止连接。在正常情况下，收到释放消息的一方回复确认，双方即断开连接，完成release正常释放。在紧急情况下，比如网线突然中断，也可不收到确认就释放，即Abort异常释放。一旦连接断开，三维C臂立刻停止一切运动，即进入安全状态。
2.5 RoboLINK的软件架构
RoboLINK的软件架构采用分层架构如图5所示，两端为用户界面，通过SCU和SCP Manager操纵RoboLINK Base SOP类完成RoboLINK协作服务。控制设备根据Client端界面的不同设置信息，通过SCU Manager操控RoboLINK Base SCU发出不同指令信息，RoboLINK Base SCP收到后，根据指令启用对应的SOP服务，再通过SCP Manager对从设备展开一些控制操作。
在此过程中，SCP不断为SCU返回从设备的状态信息，以供控制设备进行调整操作，从而达到了C-arm和控制设备协作完成任务的运行效果。
3. 协议验证
3.1 测试环境
协议的测试环境如图6所示，控制设备为模拟骨科手术机器人，3D CT影像设备为一影医疗的三维C臂，RoboLINK的软件部分集成至三维C臂设备系统中，同时在主设备端（模拟手术机器人）设置RoboLINK的运行Demo。
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图 6 协议测试环境。（a）一影医疗的三维C臂，（b）模拟骨科手术机器人示意图Figure 6. Protocol test environment (a) is a 3D C-arm from First Image, (b) is Simulated orthopedic surgery robot3.1.1 阶段一：协议基本功能
协议基于DCMTK库开发了RoboLINK通信的SOP服务类，为了验证协议功能，在VS2015上使用Qt搭建了服务端和客户端界面作为测试环境，客户端为控制设备，即模拟骨科手术机器人，其界面如图7所示。服务端为三维C臂，即一影医疗的三维C臂，其界面如图8所示。
客户端的连接和操作信息都有所记录和显示，由一台HPspecture笔记本同时运行两端界面，验证基本的通信功能是否实现。
3.1.2 阶段二：设备集成
实现模拟手术机器人用户端控制一影医疗的三维C臂进行功能运作，将RoboLINK协议的运行Demo集成至两设备系统中。通过验证模拟手术机器人端的控制指令在三维C臂端的响应状况，判断协议的可行度和安全性。
3.2 测试结果
3.2.1 协议软件基本功能
为了验证协议可行性，对协议的基本功能设置了测试项目。在使用RoboLINK协议进行通信的模拟客户端/服务器软件上进行测试，获得结果如表9所示，对于参数设置和状态反馈的基本功能，协议都达到了预期的效果，对于基本的异常处理，协议也没有失效。其中，时延误差用以下方法进行测试：
表 9 软件功能测试Table 9. Test of software function测试项 测试方法 测试结果 基本功能测试 参数设置 验证两端设置是否一致 一致 设备状态反馈 检查日志与实际情况的同步程度（时延误差） 同步，时延误差在
可接受范围内异常情况处理 客户端突然断开 服务端是否立即断开 是 服务器突然断开 客户端是否立即断开，并且停止一切当前活动 是 T1：三维C臂发出反馈时间。
T2：模拟机器人端收到反馈时间。
经设置，在设备传递运作信号后立即发送N-EVENT-REPORT-RSP回复，硬件反应时间较小且与本协议无关，此处忽略不计，由此可知，延迟时间即可简化为网络时延，即T2-T1（图9）。
经验证，时延误差平均小于20 ms，实验所用三维C臂转速平均值约0.017 r/s，即旋转1度需要6 s，20 ms内的位移可忽略不计，因此时延误差在可接受范围内。
3.2.2 设备响应状况
为了验证协议的实际应用效果，将协议的运行Demo集成至两设备系统后，针对一影医疗的三维C臂所支持的功能，设置了具体测试项目，获得测试效果如表10所示，完成参数设置后触发三维C臂运动，能够按照预期正常进行曝光，同时将设备状态返回给模拟手术机器人控制界面。对于异常断开的情况三维C臂立即停止运动，达到了安全状态。
表 10 设备响应状况Table 10. Device response测试项 测试方法 测试结果 设备控制功能测试 CBCT 是否按预期进行 是 透视 是否按预期进行 是 传输图像数据 是否按预期进行 是 设备状态反馈 检查日志与从设备的同步程度
（时延误差）同步，时延误差
在可接受范围内异常情况处理 网线突然断开 两端是否立即断开，并且从设备进入
安全状态（停止一切运动）是 3.2.3 三维图的配准精度
通过扫描模体，对关键点使用ICP点集配准进行坐标匹配，并且将求出的关键点坐标与理论值做误差分析，计算C-arm获取的CT图像与解剖结构的配准精度，经计算，匹配精度误差均值为0.4 mm，范围在[0.2,1]之间，符合机器人手术的精度要求。
4. 总结与展望
经过实验验证，本协议能够实现手术机器人控制端和一影医疗的三维C臂之间的协作运行，达到协议的设计目的，总体评价概括如下：
（1）在当前的实验环境下，基本实现了对三维C臂的远程控制功能。
（2）具备一定的异常处理机制，能够在发生紧急情况时，通过对协议本身设置进行最基本的处理。
（3）协议的构成严格参考了DICOM标准，设计的SOP也是标准的拓展应用，符合DICOM的协议规范，通用性好、可移植性强。
（4）协议不局限于Robot和三维C臂，能够实现不同的医疗设备互连，并且根据设备的功能需求增加新的服务模块，达到开放式平台的效果。
本协议也存在一些不足：
（1）缺少某些C臂和机器人的常用的功能，例如机器人工作前都需要对C臂进行校准，协议应当支持校准的一套工作流作为服务类。
（2）DICOM库的底层需要进行异步改写，以支持心跳的传输，开销较大。
对于RoboLINK协议的进一步发展和运用，可从单一医疗设备实现对三维C臂的自动控制推广到三维C臂与多个设备之间的自动连接和运作[12]，使得几个不同的设备逻辑上组成一个设备整体，最终实现可以由医生根据实际情况进行自由搭建，实现更多更复杂的医疗辅助功能。
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图 6 协议测试环境。（a）一影医疗的三维C臂，（b）模拟骨科手术机器人示意图
Figure 6. Protocol test environment (a) is a 3D C-arm from First Image, (b) is Simulated orthopedic surgery robot
表 1 本文使用的DIMSE服务组
Table 1 The DIMSE service group used in this article
名称 功能 组别 DIMSE-C C-STORE 存储图像 C-FIND 按照属性查找图像 C-ECHO 检验DICOM连接 DIMSE-N N-EVENT-REPORT 报告当前状态 N-GET 获取属性值 N-SET 设置属性值 N-CREATE 创建SOP对象实例 N-DELETE 删除SOP对象实例 
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表 2 RoboLINK Base SOP服务元素
Table 2 Service elements of RoboLINK Base SOP
DIMSE服务元素 用法SCU/SCP N-CREATE M/M 注：M: Mandatory。
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表 3 RoboLINK Base SOP服务状态
Table 3 Service status of RoboLINK Base SOP
服务状态 含义 状态码 Success SOP创建成功 0000 Failure 已经存在可用的SOP，必须注
销后才能创建新的SOPC616
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表 4 RoboLINK Attribute Retrieve SOP 服务元素
Table 4 Service elements of RoboLINK Attribute Retrieve SOP
DIMSE服务元素 用法SCU/SCP N-SET M/M（根据功能选其一） N-DELETE M/M
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表 5 RoboLINK Attribute Retrieve SOP私有属性表
Table 5 The private property of RoboLINK Attribute Retrieve SOP
属性名 Tag VR VM 描述 SYSTEM_Cmd 0x0041，0x0010 IS 1 系统信息ID编号 RobLinkServerVer 0x0041，0x0011 LO 1 RoboLink版本 ackSystemReport_Msg 0x0041，0x0032 LT 1 返回设备功能开启状况 reqSetMotionValues 0x0043，0x0040 LO 1 设置运动位置信息 ackCurAllSystemMsg 0x0041，0x0020 LO 1 系统各轴当前状态
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表 6 RoboLINK Attribute Retrieve SOP状态
Table 6 The status of RoboLINK Attribute Retrieve SOP
服务状态 含义 状态码 Success SOP创建成功 0000 Warning 请求功能超出SOP的操作范围 B605 Failure 已经存在可用的SOP，必须注销后才能创建新的SOP C616
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表 7 RoboLink Status Notification SOP服务元素
Table 7 Service elements of RoboLINK Status Notification SOP
DIMSE服务元素 用法SCU/SCP N-EVENT-REPORT M/M N-DELETE M/M
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表 8 RoboLink Status Notification SOP私有属性表
Table 8 The private attribute of RoboLINK Status Notification SOP
属性名 Tag VR VM 描述 RoboLinkFunList 0x0041，0x0013 LO 1 产品支持功能
PatientRegist/MotionCtrl/CBCTWorkflowackCBCT_Step_Status 0x0041，0x0022 LO 1 CBCT步骤状态 ackFindAllSystemMsg 0x0041，0x0031 LO 1 系统各轴运动状态
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表 9 软件功能测试
Table 9 Test of software function
测试项 测试方法 测试结果 基本功能测试 参数设置 验证两端设置是否一致 一致 设备状态反馈 检查日志与实际情况的同步程度（时延误差） 同步，时延误差在
可接受范围内异常情况处理 客户端突然断开 服务端是否立即断开 是 服务器突然断开 客户端是否立即断开，并且停止一切当前活动 是
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表 10 设备响应状况
Table 10 Device response
测试项 测试方法 测试结果 设备控制功能测试 CBCT 是否按预期进行 是 透视 是否按预期进行 是 传输图像数据 是否按预期进行 是 设备状态反馈 检查日志与从设备的同步程度
（时延误差）同步，时延误差
在可接受范围内异常情况处理 网线突然断开 两端是否立即断开，并且从设备进入
安全状态（停止一切运动）是
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