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在Windows系统中使用C++与Orthanc交互：基于DICOMweb的医学影像应用开发

news 来源：原创 2025/7/16 22:56:48

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🧑 博主简介：CSDN博客专家、CSDN平台优质创作者，高级开发工程师，数学专业，10年以上C/C++, C#, Java等多种编程语言开发经验，拥有高级工程师证书；擅长C/C++、C#等开发语言，熟悉Java常用开发技术，能熟练应用常用数据库SQL server,Oracle,mysql,postgresql等进行开发应用，熟悉DICOM医学影像及DICOM协议,业余时间自学JavaScript,Vue,qt,python等，具备多种混合语言开发能力。撰写博客分享知识，致力于帮助编程爱好者共同进步。欢迎关注、交流及合作，提供技术支持与解决方案。
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在Windows系统中使用C++与Orthanc交互：基于DICOMweb的医学影像应用开发

在之前的文章中，我们详细探讨了Orthanc作为轻量级PACS服务器的核心功能、DICOMweb支持以及Python实现的示例代码。为了进一步扩展Orthanc的应用场景，本文将聚焦于在Windows系统中，使用**C++**开发与Orthanc交互的应用程序，重点展示如何通过DICOMweb接口实现医学影像的查询、检索和上传功能。文章将提供完整的C++示例代码，包含关键注释，并介绍Windows环境下的开发配置和注意事项。

一、为何选择C++与Orthanc交互

C++是一种高性能、跨平台的编程语言，广泛应用于医疗影像处理和PACS系统开发。结合Orthanc的DICOMweb接口，使用C++开发具有以下优势：

高性能：C++的低级控制和内存管理适合处理大型DICOM数据集。
跨平台兼容性：C++代码可轻松移植到Linux或其他系统。
与DICOM库集成：C++与DCMTK、GDCM等DICOM库无缝集成，增强影像处理能力。
Windows生态支持：Windows是许多医院和开发环境的首选平台，C++在Windows下有成熟的开发工具链。

本文将使用C++通过HTTP请求与Orthanc的DICOMweb接口交互，展示如何实现QIDO-RS（查询）、WADO-RS（检索）和STOW-RS（上传）功能。

二、开发环境准备

1. 安装Orthanc

在Windows系统中，推荐使用Docker或直接下载预编译的Windows二进制包运行Orthanc：

Docker方式：

docker pull orthanc/orthanc
docker run -p 8042:8042 -p 4242:4242 orthanc/orthanc

Windows二进制包：
从Orthanc官网（https://www.orthanc-server.com/download.php）下载Windows版本，解压后运行Orthanc.exe。

默认配置下，Orthanc的REST API和DICOMweb接口运行在http://localhost:8042。

2. C++开发工具

编译器：Visual Studio 2022（社区版免费），支持C++17及以上。
HTTP客户端库：使用cpp-httplib，一个轻量级的C++ HTTP客户端库，适合与RESTful接口交互。
JSON解析库：使用nlohmann/json，便于处理DICOMweb返回的JSON数据。
DICOM处理库（可选）：如DCMTK或GDCM，用于解析DICOM文件。

3. 安装依赖库

使用vcpkg（Visual Studio的包管理器）安装cpp-httplib和nlohmann/json：

# 安装vcpkg（如果尚未安装）
git clone https://github.com/microsoft/vcpkg.git
cd vcpkg
.\bootstrap-vcpkg.bat
.\vcpkg integrate install# 安装cpp-httplib和nlohmann/json
.\vcpkg install cpp-httplib
.\vcpkg install nlohmann-json

4. Visual Studio项目配置

创建一个新的C++空项目。
在项目属性中：
- 添加vcpkg的头文件路径：vcpkg\installed\x64-windows\include。
- 添加vcpkg的库路径：vcpkg\installed\x64-windows\lib。
- 链接cpp-httplib.lib和nlohmann_json.lib（根据需要）。

三、C++实现DICOMweb功能

以下展示如何使用C++与Orthanc的DICOMweb接口交互，实现以下功能：

QIDO-RS：查询DICOM研究。
WADO-RS：检索DICOM元数据。
STOW-RS：上传DICOM文件。

1. 前置代码：HTTP客户端封装

我们创建一个简单的HTTP客户端类，封装cpp-httplib的请求功能，并使用nlohmann/json解析响应。

#include <httplib.h>
#include <nlohmann/json.hpp>
#include <string>
#include <iostream>
#include <fstream>using json = nlohmann::json;// HTTP客户端类，封装与Orthanc的交互
class OrthancClient {
private:httplib::Client client;std::string dicomWebRoot;public:OrthancClient(const std::string& host, int port, const std::string& root = "/dicom-web"): client(host, port), dicomWebRoot(root) {client.set_connection_timeout(10); // 设置连接超时为10秒client.set_read_timeout(30);       // 设置读取超时为30秒}// 发送GET请求并返回JSON响应json get(const std::string& endpoint, const httplib::Params& params = {}) {auto res = client.Get((dicomWebRoot + endpoint).c_str(), params);if (res && res->status == 200) {return json::parse(res->body);}throw std::runtime_error("GET request failed: " + std::to_string(res ? res->status : -1));}// 发送POST请求上传DICOM文件bool postDicomFile(const std::string& endpoint, const std::string& filePath) {std::ifstream file(filePath, std::ios::binary);if (!file.is_open()) {throw std::runtime_error("Cannot open file: " + filePath);}// 读取文件内容std::vector<char> fileData((std::istreambuf_iterator<char>(file)), std::istreambuf_iterator<char>());httplib::MultipartFormDataItems items = {{ "file", std::string(fileData.begin(), fileData.end()), std::filesystem::path(filePath).filename().string(), "application/dicom" }};auto res = client.Post((dicomWebRoot + endpoint).c_str(), items);return res && res->status == 200;}
};

代码注释：

OrthancClient：封装HTTP客户端，初始化时指定Orthanc服务器的地址、端口和DICOMweb根路径。
get：发送GET请求，解析并返回JSON响应。
postDicomFile：发送POST请求，上传DICOM文件。

2. QIDO-RS：查询DICOM研究

以下代码展示如何查询患者ID为"12345"的DICOM研究。

void queryStudies(OrthancClient& client) {try {// 设置查询参数httplib::Params params = {{ "PatientID", "12345" },{ "00100020", "12345" } // 患者ID的DICOM标签};// 发送QIDO-RS请求json studies = client.get("/studies", params);// 解析并打印结果for (const auto& study : studies) {std::string studyUID = study["0020000D"]["Value"][0].get<std::string>();std::cout << "Study Instance UID: " << studyUID << std::endl;}} catch (const std::exception& e) {std::cerr << "Error in QIDO-RS: " << e.what() << std::endl;}
}

代码注释：

params：设置查询条件，支持DICOM标签或标准字段。
client.get：发送GET请求到/dicom-web/studies端点。
响应为JSON数组，包含匹配的研究信息。

3. WADO-RS：检索DICOM元数据

以下代码展示如何检索特定研究的元数据。

void retrieveMetadata(OrthancClient& client, const std::string& studyUID) {try {// 发送WADO-RS请求json metadata = client.get("/studies/" + studyUID + "/metadata");// 打印元数据（示例：Study Description）if (metadata.contains("00081030")) {std::string studyDesc = metadata["00081030"]["Value"][0].get<std::string>();std::cout << "Study Description: " << studyDesc << std::endl;}} catch (const std::exception& e) {std::cerr << "Error in WADO-RS: " << e.what() << std::endl;}
}

代码注释：

/studies/{studyUID}/metadata：WADO-RS端点，返回研究的元数据。
metadata：JSON对象，包含DICOM标签及其值。

4. STOW-RS：上传DICOM文件

以下代码展示如何上传DICOM文件到Orthanc。

void uploadDicomFile(OrthancClient& client, const std::string& filePath) {try {// 发送STOW-RS请求bool success = client.postDicomFile("/studies", filePath);if (success) {std::cout << "DICOM file uploaded successfully: " << filePath << std::endl;} else {std::cerr << "Failed to upload DICOM file" << std::endl;}} catch (const std::exception& e) {std::cerr << "Error in STOW-RS: " << e.what() << std::endl;}
}

代码注释：

postDicomFile：以multipart/form-data格式上传DICOM文件。
成功上传后，Orthanc会解析并存储DICOM文件。

5. 主程序

以下是完整的程序入口，整合上述功能。

int main() {try {// 初始化Orthanc客户端OrthancClient client("localhost", 8042);// 查询研究std::cout << "Querying studies..." << std::endl;queryStudies(client);// 检索元数据std::string studyUID = "1.2.840.113619.2.55.3.60467153.1234.1234567890";std::cout << "\nRetrieving metadata for study: " << studyUID << std::endl;retrieveMetadata(client, studyUID);// 上传DICOM文件std::string dicomFile = "path/to/sample.dcm";std::cout << "\nUploading DICOM file: " << dicomFile << std::endl;uploadDicomFile(client, dicomFile);} catch (const std::exception& e) {std::cerr << "Main error: " << e.what() << std::endl;return 1;}return 0;
}

代码注释：

主程序初始化OrthancClient，依次调用查询、检索和上传功能。
异常处理确保程序健壮性。

四、Windows系统下的注意事项

防火墙配置：
- 确保Orthanc的端口（默认8042和4242）未被Windows防火墙阻止。
- 在Windows PowerShell中运行以下命令开放端口：
```
netsh advfirewall firewall add rule name="Orthanc" dir=in action=allow protocol=TCP localport=8042,4242
```
文件路径：
- Windows使用反斜杠（\）作为路径分隔符，但在C++字符串中需转义为\\，或使用原始字符串（如R"(path\to\file)"）。
- 示例："C:\\Users\\Username\\sample.dcm"。
依赖库的DLL：
- 确保cpp-httplib和nlohmann/json的动态链接库（.dll）在可执行文件的目录下，或已添加到系统PATH。
- vcpkg会自动将DLL放置在vcpkg\installed\x64-windows\bin。
字符编码：
- Orthanc的DICOMweb接口使用UTF-8编码，确保C++程序的字符串处理兼容UTF-8。
- 在Visual Studio中，设置项目属性为“使用Unicode字符集”。
性能优化：
- 对于大规模DICOM文件上传，建议使用异步I/O或多线程以提高性能。
- 调整cpp-httplib的超时参数，适应网络环境。

五、扩展：与DCMTK集成

若需解析或生成DICOM文件，可集成DCMTK库。以下是使用DCMTK读取DICOM文件并上传到Orthanc的示例：

1. 安装DCMTK

通过vcpkg安装DCMTK：

.\vcpkg install dcmtk

2. 示例代码：读取DICOM文件并上传

#include <dcmtk/dcmdata/dctk.h>void uploadDicomWithDCMTK(OrthancClient& client, const std::string& filePath) {try {// 使用DCMTK加载DICOM文件DcmFileFormat fileFormat;OFCondition status = fileFormat.loadFile(filePath.c_str());if (status.bad()) {throw std::runtime_error("Failed to load DICOM file: " + status.text());}// 验证DICOM文件有效性DcmDataset* dataset = fileFormat.getDataset();if (!dataset) {throw std::runtime_error("Invalid DICOM file");}// 上传文件client.postDicomFile("/studies", filePath);std::cout << "DICOM file validated and uploaded: " << filePath << std::endl;} catch (const std::exception& e) {std::cerr << "Error in DCMTK upload: " << e.what() << std::endl;}
}

代码注释：

DcmFileFormat：加载DICOM文件并验证其格式。
在上传前，DCMTK可用于提取元数据或进行预处理（如匿名化）。

六、实际应用场景

医院影像工作站：
- 开发Windows桌面应用，通过DICOMweb从Orthanc检索影像并显示。
- 使用C++结合OpenGL或VTK实现影像渲染。
自动化影像处理：
- 开发批量上传DICOM文件的工具，结合DCMTK进行元数据验证。
- 实现影像匿名化后上传到Orthanc。
远程诊断系统：
- 开发C++服务端程序，通过DICOMweb实时查询和传输影像到远程客户端。

七、总结

通过C++在Windows系统中与Orthanc的DICOMweb接口交互，开发者可以构建高性能、可靠的医学影像应用。本文提供的示例代码展示了查询、检索和上传DICOM文件的核心功能，并通过DCMTK扩展了DICOM文件处理能力。结合Windows的开发工具链和Orthanc的轻量级特性，C++开发者能够快速实现从桌面应用到服务器端服务的多种场景。

对于更复杂的应用，建议进一步探索Orthanc的插件系统或与其他影像处理库（如ITK、VTK）集成。

参考资源：

Orthanc官方文档：https://book.orthanc-server.com/
cpp-httplib GitHub：https://github.com/yhirose/cpp-httplib
nlohmann/json GitHub：https://github.com/nlohmann/json
DCMTK官方文档：https://dicom.offis.de/

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Java并发编程：从基础到高级实战

在现代软件开发中，并发编程已成为不可或缺的核心技能。随着多核处理器的普及和分布式系统的发展，能否编写高效、线程安全的并发程序直接决定了应用程序的性能和可靠性。Java作为一门成熟的企业级编程语言，提供了丰富的并发编程工具和API&…...

编程日记 2025/7/16 13:11:26

在 Excel 中使用东方仙盟软件————仙盟创梦IDE

安装插件用仙盟创梦编写插件代码源码 using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; using ExcelDna.Integration;namespace 东方仙盟.仙盟创梦IDE_招标系统 {public static class 仙盟创梦_招标专…...

编程日记 2025/7/10 16:14:34

win7无线网络名称显示为编码，连接对应网络不方便【解决办法】

使用多个网络时可能需要切换到打印机的网络来打印东西，但是win7的编码问题导致不知道哪个网络是对应网络，可以使用批处理命令来自动连接道指定网络将这个代码用文本文件打开后粘贴，然后另存为ansi格式的bat文件代码中使用两种方式进行连接…...

编程日记 2025/7/14 1:44:16

.NET 10 - 尝试一下Minimal Api的Validation新特性

1.简单介绍 2025年11月微软将会发布.NET10，这是LTS(Long Term Support)版本。当前.NET10已经处于Preview4版本，微软对Runtime, Library, SDK, C#, Asp.NET Core, MAUI等都做了很多enhancement。近些年微软对Minimal Api一直在持续地更新。在.NET8中, Mi…...

编程日记 2025/7/15 7:42:36

C# Task 与 SynchronizationContext

示例代码 using System; using System.Collections.Concurrent; using System.Threading; using System.Threading.Tasks;namespace Test {internal class Program{static void Main(string[] args){_mainThreadSynchronizationContext new ThreadSynchronizationContext(&qu…...

编程日记 2025/7/15 11:40:47

在Windows系统中使用C++与Orthanc交互：基于DICOMweb的医学影像应用开发

一、为何选择C++与Orthanc交互

二、开发环境准备

1. 安装Orthanc

2. C++开发工具

3. 安装依赖库

4. Visual Studio项目配置

三、C++实现DICOMweb功能

1. 前置代码：HTTP客户端封装

2. QIDO-RS：查询DICOM研究

3. WADO-RS：检索DICOM元数据

4. STOW-RS：上传DICOM文件

5. 主程序

四、Windows系统下的注意事项

五、扩展：与DCMTK集成

1. 安装DCMTK

2. 示例代码：读取DICOM文件并上传

六、实际应用场景

七、总结

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