Xquang điện toán và hệ thống lưu trữ và truyền tải hình ảnh PACS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN CÔNG NGHỆ CHẨN ĐOÀN HÌNH ẢNH I HỌC KỲ 20161 ĐỀ TÀI X quang điện toán và hệ thống lưu trữ và truyền tải hình ảnh PACS GVHD TS Nguyễn Thái Hà SVTH Phạm Văn Kiệt 20132171 ĐTTT 01 Hà Nội, 122016 MỤC LỤC 1 TÓM TẮT 3 2 GIỚI THIỆU 3 3 COMPUTED RADIOGRAPHY (CR) 4 4 CATHODE RAY TUBE (CRT) DIAGNOSIS 9 5 ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM PACS 11 6 THIẾT KẾ PACS MỚI 12 7 HỆ THỐNG THÔNG TIN X QUANG THÔNG MINH 14 8 TÀI LIỆU THAM KHẢ.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ************* BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN CÔNG NGHỆ CHẨN ĐỒN HÌNH ẢNH I HỌC KỲ 20161 ĐỀ TÀI: X-quang điện toán hệ thống lưu trữ truyền tải hình ảnh PACS GVHD: TS.Nguyễn Thái Hà SVTH: Phạm Văn Kiệt 20132171 ĐTTT 01 Hà Nội, 12/2016 MỤC LỤC TÓM TẮT .3 GIỚI THIỆU 3 COMPUTED RADIOGRAPHY (CR) .4 CATHODE RAY TUBE (CRT) DIAGNOSIS ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM PACS .11 THIẾT KẾ PACS MỚI 12 HỆ THỐNG THÔNG TIN X-QUANG THÔNG MINH .14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 16 PHẦN II: Picture Archiving and Communication System - PACS 17 TÓM TẮT 17 GIỚI THIỆU .17 THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA PACS 19 3.1 THÀNH PHẦN THU NHẬN HÌNH ẢNH 19 3.2 BỘ ĐIỀU KHIỂN PACS 20 3.3 MÁY CHỦ CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ HỆ THỐNG LƯU TRỮ 21 3.3.1 LƯU TRỮ NGẮN HẠN 21 3.3.2 LƯU TRỮ DÀI HẠN 22 3.4 MÁY TRẠM .22 3.5 NETWORK 23 3.6 CÁC CHUẨN TRONG Y TẾ 24 3.6.1 CHUẨN DICOM 24 3.6.2 CHUẨN HL7 25 3.7 CÁC HỆ THỐNG LIÊN QUAN 26 3.7.1 HIS – HOSPITAL INFORMATION SYSTEM 26 3.7.2 RIS – RADIOLOGY INFORMATION SYSTEM 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 PHẦN I: X-QUANG SỐ VÀ HỆ THỐNG LƯU TRỮ VÀ TRUYỀN TẢI HÌNH ẢNH PACS TĨM TẮT Trong tương lai hệ thống thông tin bệnh viện nên lưu trữ cách có hệ thống tất thơng tin tổng quát bênh viện, bao gồm hình ảnh chẩn đoán y tế Đối với hệ thống vậy, việc thực hệ thống lưu trữ truyền tải hình ảnh (PACS) thực cần thiết Sự phát triển X-quang điện toán với tạo tạo ảnh cho số hóa tất loại X-quang chiếu, tiền đề để PACS thực Trong báo lợi ích lâm sàng CR nhiều nhân tố cần thiết để thực PACS nói rõ GIỚI THIỆU Những tiến công nghệ hình ảnh đại tạo lượng lớn liệu hình ảnh quản lý phận X quang Bảng nói dung lượng liệu hình ảnh y tế bệnh viện Nagoya Univ Để quản lý khối liệu lớn, hệ thống dành cho việc lưu trữ kiểm sốt hình ảnh y tế tính đến hệ thống lưu trữ truyền tải hình ảnh (PACS) cần thiết Các kỹ thuật chẩn đốn hình ảnh số gần làm cho chuyển đổi, lưu trữ, tải về, hiển thị loại khác hình ảnh điều kiện hình ảnh xử lý cách tối ưu X-quang chiếu thường quy với hệ thống phim số hóa cách sử dụng chuyển đổi số/ tương tự thiết kế cách đặc biệt Tuy nhiên, Xquang chiếu số hóa trực tiếp sử dụng X-quang điện toán với tạo ảnh Sự phát triển X-quang điện toán tạo điều kiện làm cho hệ thống lưu trữ truyền tải hình ảnh PACS thực cách dễ dàng COMPUTED RADIOGRAPHY (CR) X-quang điện toán với tạo ảnh triển khai Nhật Bản vào năm 1980 Các thành phần hệ thống cảm biến hình ảnh, gọi tạo ảnh, phận tạm thời lưu trữ mẫu lượng tia X; máy đọc hình ảnh, chuyển ảnh ẩn tạo ảnh thành dạng tương tự sau thành tín hiệu dạng số theo thời gian; xử lý ảnh, điều khiển hình ảnh số hóa; phận thu ảnh, phận ghi lại tín hiệu xử lý phim Tấm tạo ảnh mềm dẻo có độ dày bé 1mm phủ lớp chống trầy xước Nó sử dụng thay cho hệ thống màn-phim hệ thống chẩn đoán hình ảnh thơng thường Tấm phim khơ phốt có khả lưu trữ lượng hấp thụ trạng thái ổn định bị kích thích tia X, electrons, tia cực tím, …, phát xạ ánh sáng ứng với mức lượng hấp thụ kích thích xạ nhìn thấy hồng ngoại Hiện tượng gọi phim khơ phát quang (PSL) Tấm tạo ảnh sử dụng nhiều lần để lưu trữ ảnh tia X tạo nên lấp đầy ánh sáng để xóa bỏ lượng tia X cịn sót lại mà chứa đựng sau ảnh tia X lưu trữ tạo ảnh, quét với chùm tia laser he-ne có bước sóng 633 nanometer để tạo xạ PSL tương ứng với mức lượng hấp thụ tia X, sau chuyển thành tín hiệu theo thời gian tách sóng quang Tín hiệu đầu từ đầu dị dạng tín hiệu tương tự xác định hàm theo thời gian, đầu chuyển đổi tương tự sang số tín hiệu dạng số theo thời gian xử lý Tín hiệu ảnh đưa vào xử lý hình ảnh để xử lý kĩ thuật số Sau tín hiệu ảnh thu được chuyển đổi qua q trình xử lý tín hiệu số thành tín hiệu tương tự Những lợi hệ thống CR so với hệ thống màn-phim thông thường : Đầu tiên phụ thuộc tạo ảnh vào phần lớn ánh sáng xạ với liều lượng chiếu xạ tia X cho thấy tuyến tính tích cực phạm vi rộng vượt qua tỉ lệ 1:104 từ liều thấp tới liều cao, điều kiện tối ưu đạt số lượng tia X tạo tiếp xúc hoàn toàn Thứ hai hệ thống CR cải thiện chất lượng hình ảnh nhờ tiến trình xử lý ảnh, phóng to ảnh, phương thức chế độ đảo chiều, nâng cao độ tương phản, nâng cao tần số không gian, thủ tục giảm bớt (hình 2) Nhược điểm có CR bao gồm độ phân giải khơng gian giảm Tuy nhiên số báo cáo cho thấy hình ảnh chẩn đốn CR tương đương đơi vượt trội so với hình ảnh phim hình chụp ngực hình ảnh X-quang khác, tính hữu ích hệ thống CR so với hệ thồng phim thơng thường trình bày Một cách giải thích cho kết độ nhạy tương phản lớn thu từ kỹ thuật xử lý hình ảnh khác bù cho rõ nét khơng gian Thủ tục hình ảnh đặc biệt hệ thống CR kỹ thuật loại bỏ lượng kép Có hai phương pháp để thực loại bỏ lượng: phát tia X-quang đơn (một lần phát hai mức lượng) phát tia X-quang kép Phương pháp khử lần phát hai mức lượng đơn giản phương pháp phát tia kép khơng địi hỏi phải chuyển điện áp bóng đèn tia X với máy thiết kế đặc biệt phương pháp khử lần phát hai mức lượng lọc đồng đặt hai tạo ảnh hộp cassette để tách lượng hiệu quang phổ tia X tia X hấp thụ hai tạo ảnh Hình 2-a Hình 2-b a Chi tiết hình ảnh ổ bụng, b ảnh chụp X-quang ngực Ảnh bên trái xử lý với thuật toán dựa theo X-quang thường, ảnh bên phải xử lý với thuật toán nâng cao độ tương phản tần số khơng gian hình 2-a 2-b Do hình ảnh lượng thấp cao thu đồng thời (hình 3) Bất kì máy tạo ảnh X-quang thơng thường có khử lần phát mức lượng hệ thống CR Hình One-shot dual-energy subtraction (một lần loại bỏ lượng kép) Một ưu điểm khác phương pháp làm giảm ghi lệch chuyển động Trong phân tích hình ảnh X-quang ngực 140 bệnh nhân, theo thơng tin nhất, khơng phát hình ảnh CR gốc túy, thu thập ảnh trừ 21 bệnh nhân (15%) Dựa vào đồ ta xác định vượt trội CR trừ vượt qua ảnh CR gốc việc kiểm tra phát khối u phổi nhỏ, đăng biệt u da xương sườn, vơi hóa khối u, thương tổn xương sườn Hình Đồ đặc trưng lần nghiên cứu khác cho thấy vượt trội hình ảnh CR trừ ngực phát khối u nhở phổi, dị thường thương tổn xương sườn Hình 5-a Hình 5-b Hình 5-c Hình Hình ảnh chi tiết vùng ngực(5-a) cho thấy khối u nhỏ thùy bên trái bên phải khối u đề rõ ràng ảnh loại bỏ xương (5-b) ảnh loại bỏ mô mềm (5-c), nhiên vị trí khối u thùy bên phải khơng rõ ràng liều bị hạn chế vởi vơi hóa, bên trái dễ dàng phát Thứ 3, số nhà nghiên cứu có báo cáo khả thu nhỏ liều hệ thống CR (hình 6) Trong lĩnh vực X-quang ngực, tài liệu X-quang Yamada với CR cho biết thực liều xạ tương đương với 1/20 mức độ liều thông thường Ni-shitani đồng nghiệp ông khẳng định CR cung cấp ảnh có chất lượng giống liều xạ nửa đối chiếu với hệ thống tăng sáng truyền hình thơng thường Thứ 4, CR cơng nghệ số phù hợp quan trọngđối với việc bổ sung vào PACS dự án X-quang thường xuyên thu ảnh chẩn đoán khoa X-quang với số lượng lớn Hình Hình ảnh CR ngực chụp với liều khác CATHODE RAY TUBE (CRT) DIAGNOSIS Một yêu cầu quan trọng cho việc thực PACS thông tin CR phải tốt so với hình ảnh phim có Các hình ảnh phải hiển thị hình CRT mà khơng mát thông tin Chúng ta báo cáo trước khả chẩn đốn hình ảnh hình CRT sử dụng đơn vị xử lý liệu hình ảnh (TD1S-File 500B, Toshiba, Tokyo) Hệ thống có 1600 MB dung lượng lưu trữ hình ảnh 96 MB nhớ hình ảnh với hình 20-inch 1635-line Một hình CRT có độ phân giải khơng gian 1024 x 1536 độ phân giải mức xám bit Khơng có khác biệt đáng kể hình ảnh phim CR hình ảnh CR CRT nghiên cứu thực quan sát việc phát bất thường X-quang ngực (hình 7) 10 giới hạn 20: cao Nghiên cứu đồ thị cho thấy tỷ lệ nén 25: khơng chấp nhận ( hình 12 ) Mặc dù có nhiều câu hỏi chưa giải liên quan đến mối liên kết HIIS RIIS, việc sử dụng liệu từ HIlS thiếu cho việc quản lý sở liệu thích hợp IDIIS Hơn nữa, IDIIS có vai trò quan trọng việc nâng cao chất lượng chăm sóc bệnh nhân giáo dục y tế quản lý hình ảnh thành phần cần thiết cho việc thực HIIS Hình 12 Nghiên cứu đồ thị việc phát bất thường phổi hình ảnh ngực CR CRT nén tỷ lệ nén khác Một tỷ lệ nén 25: không ứng dụng việc sử dụng lâm sàng TÀI LIỆU THAM KHẢO Sonoda, M., Takano, M., Miyahara, l., and Kato, H.: Computed radiography utilizing scanning laser stimulated luminescence Radiology, 148,883-838(1983) Nakano, Y., Togashi, K., Nishimura, K., Itoh, K., Fujisawa, I., Asato, R., Adachi, H., Itoh, H., and Torizuka, K.: Stomach and duodenum: Radiographic magnification using computed radiography (CR) Radiology, 160, 383-387(1986) Fajardo, L.L., Hillman, B.l., Hunter, TB., Claypool, H.R., Westerman, B.R., and Mockbee, E.: Excretory urography using computed radiography Radiography, 162,345-351(1987) 16 Nakano, Y., Hiraoka, T., Togashi, K., Nishimura, K., Itoh, K., Fujisawa, 1., Sagoh, T., Minami, S., Itoh, H., Torizuka, K.: Direct radiographic magnification with computed radiography AfR, 148, 569-573(1987) Tateno, Y., Iinuma, T., and Takano, M.: Computed Radiography pp.7-30(1987) Springer-Verlag, Tokyo Ishigaki, T, Sakuma, S., Horikawa, Y., Ikeda, M., and Yamaguchi, H.: One-shot dual-energy subtraction imaging Radiology, 161,271-273(1986) Nishitani, H., Umezu, Y., Ogawa, K., Yuzuriha, H., Tanaka, H., and Matsuura, K.: Dual-energy projection radiography using condenser X-ray generator and digital radiography apparatus Radiology, 161, 533-535(1986) Ishigaki, T, Sakuma, S., and Ikeda, M.: One-shot dual-energy subtraction chest imaging with computed radiography: Clinical evaluation of film images Radiology, 168,67-72(1988) Itoh, Y., Ishigaki, T., and Sakuma, S.: The evaluation of digital X-ray images on CRT monitor display Nippan Act Radial., 48,1024-1031(1988) Ishigaki, T., Sakuma, S., Maruyama, K., Yamakawa, K., Ikeda, M., and Mashita, S.: CRT images of projection radiographs: Comparison with film images Med Imag Techno!., 7, 334-343(1989) Ishigaki, T., Sakuma, S., Ikeda, M., Itoh, Y., Suzuki, M and Iwai, S.: Clinical evaluation of irreversible image compression: Analysis of chest imaging with computed radiography Radiology, 175,739-743(1990) Itoh, Y., Ishigaki, T., Sakuma, S., Hirose, M., Fukatsu, H., Itoh, S., Horikawa, Y., Shimamoto, K., Tadokoro, T., Ikeda, M., and Itoh, K.: Influence of CRT workstation on observer's performance Camp Methods Progr Biomed., 37, 253-258(1992) PHẦN II: PACS – PICTURE ARCHIVING AND COMMUNICATION SYSTEM TÓM TẮT PACS trải qua phát triển nhanh chóng 15 năm qua, chịu ảnh hưởng công nghệ mới, kết nối mạng nhanh có cải tiến kỹ thuật khác PACS xử lý nhiệm vụ khác nhau, nhằm mục đích để thay film cũ dựa hình ảnh y tế quy trình công việc bệnh viện thực hành y tế Trong PACS hình ảnh nhận từ phương thức chẩn đốn hình ảnh chụp cắt lớp điện tốn(CT), Xray hình ảnh y học hạt nhân lưu trữ dạng kĩ thuật số Nó xử lý 17 hình ảnh làm cho chúng dễ dàng truy cập từ máy trạm khác mơi trường y tế Do đó, PACS đại bao gồm thành phần thu nhận hình ảnh, điều khiển, máy chủ sở liệu, hệ thống lưu trữ mạng để kết nối chúng Mỗi thành phần cần phải thực yêu cầu định phần cứng phần mềm PACS tương tác với hệ thống bệnh viện loại khác Hệ thống thông tin chẩn đốn hình ảnh X-quang (RIS) Hệ thống thông tin bệnh viện (HIS), để thêm vào liệu bệnh nhân để hỗ trợ công việc từ đầu tới cuối Các hình ảnh lưu trữ kho lưu trữ yêu cầu từ nhiều máy trạm PACS, nơi bác sĩ bác sĩ X quang kiểm tra hình ảnh để chẩn đoán bước đầu, viết báo cáo, chuẩn bị cho thủ tục y tế so sánh chúng với nghiên cứu trước Các máy trạm cung cấp phần mềm phức tạp để phân tích hình ảnh, ví dụ hoạt hình 3D chẩn đốn máy tính Hơn nữa, PACS sử dụng tiêu chuẩn công nghiệp DICOM HL7 để cải thiện khả tương thích với phương thức hình ảnh Tồn triển khai PACS khác thị trường, ví dụ hệ thống PACS thực tế từ Siemens, AGFA, dự án mã nguồn mở openSourcePACS Quá trình phát triển PACS khơng dừng lại, có tồn nhiều xu hướng cải tiến cho PACS tương lai, cải thiện độ phân giải cải thiện kích thước liệu hình ảnh y tế, kết nối mạng nhanh giải pháp di động cho X-quang di động, tức hợp tác bác sĩ X quang khoảng cách xa GIỚI THIỆU Việc xây dựng X-quang kỹ thuật số vấn đề hệ thống lưu trữ truyền tải hình ảnh (PACS) diễn năm 1970 Tuy nhiên, việc thực thực tế hệ thống làm việc bắt đầu vào đầu năm 1980 khái niệm trở thành phổ biến Thuật ngữ "PACS" đặt Duerinckx (xem [Duerinckx 2003]) vào năm 1982 trước Hội nghị quốc tế Hội thảo hệ thống lưu trữ truyền tải hình ảnh California Kể từ đó, có nhiều hội thảo liên quan đến cơng nghệ PACS, ví dụ họp Japan Association of Medical Imaging Technology (JAMIT) từ năm 1982 EuroPACS năm 1984 Với phổ biến ngày tăng cảm biến kỹ thuật số khoa học y tế, số lượng liệu kỹ thuật số sản xuất bệnh viện thực hành y tế tăng lên theo cấp số nhân Bên cạnh công nghệ kỹ thuật số, chẳng hạn chụp cắt lớp điện toán (CT), chụp ảnh y học hạt nhân chụp cộng hưởng từ (MRI), công nghệ tương tự Xray trở nên tạo hình ảnh kỹ thuật số thay phim tương tự trước PACS cung cấp phương pháp xử lý hiệu cho hình ảnh y tế sau PACS triển khai bao gồm hình thức khác phương tiện truyền thơng, ví dụ vật liệu âm phim PACS lưu trữ, cải tiến chuyển đổi liệu y khoa bệnh viện phòng mạch bác sĩ Kết họ làm cho dễ dàng truy cập từ địa điểm khác nhau, khả dụng thời gian dài chỉnh sửa Các hình ảnh 18 xem so sánh máy trạm đặc biệt, cung cấp nhiều lợi xem đồng thời địa điểm khác phần mềm đồ họa mạnh mẽ Điều dẫn tới tăng nhanh trình liên quan tới y tế giúp tiết kiệm chi phí Hình cho thấy ví dụ máy trạm Hình Máy trạm PACS Trong thời gian trước đây, PACS tồn bệnh viện lớn, ngày chi phí giảm cho thiết bị kỹ thuật phần mềm nên chuyển tiếp cài đặt PACS phòng khám nhỏ tốt Kết nối nhanh vùng rộng lớn (WAn) truyền thông không dây truyền kênh theo nghiên cứu PACS vào điều khiển Xquang di dộng, nghĩa hợp tác viện y tế có bác sĩ X quang khoảng cách lớn, ví dụ thơng qua thiết bị di động truyền tải liệu nhanh chóng Do nhiều sản phẩm PACS khác từ nhà cung cấp khác nhau, nhiều dự án PACS từ trường đại học cộng đồng mã nguồn mở nhiều báo khoa học có ý kiến đơi khơng giống nhau, khơng phải dễ dàng để có ý tưởng nhanh chóng chủ đề PACS Tài liệu trả lời cho vấn đề cách cho đánh giá tình trạng hình ảnh PACS Do phần sau, mô tả chung thành phần đặc trưng, tiêu chuẩn công nghệ PACS diễn tả Điều bao gồm hệ thống liên quan giới thiệu tiêu chuẩn công nghiệp DICOM HL7 Để cung cấp nhìn thực tế hệ thống PACS, hệ thống PACS thực tế từ Siemens, Agfa dự án mã nguồn mở openSourcePACS giới thiệu ngắn gọn, phác thảo số khả thực tế Hơn lợi bất lợi việc thực PACS bệnh viện đại thảo luận phần cuối Phạm vi thảo luận để vạch hiệu ứng có dịng chảy cơng việc X quang lợi ích chi phí Cuối xu hướng cải tiến có PACS tương lai xác định phần cuối, cải thiện độ phân 19 giải cải thiện kích thước liệu hình ảnh y tế giải pháp di động để truy cập y tế từ xa THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC CỦA PACS Mặc dù có nhiều giải pháp PACS từ nhà cung cấp khác nhau, thành phần bản, tiêu chuẩn hệ thống tương ứng PACS tương tự Định nghĩa thuộc tính PACS, hệ thống điển hình có được, kho lưu trữ, truyền, hiển thị trình xử lý hình ảnh kỹ thuật số Trên sở định nghĩa này, thành phần tách Đối với thu thập xử lý trước hình ảnh thành phần thu nhận hình ảnh cần thiết Để lưu trữ hình ảnh tồn sở liệu thành phần, điều khiển điều khiển PACS, thành phần điều khiển trung tâm PACS Cuối cùng, để hiển thị hình ảnh kỹ thuật số, thành phần xem cần thiết, gọi máy trạm Trong thành phần sau quy định chi tiết hơn, liên quan đến mẫu đưa [Huang 1996] [Heitmann] 2006 3.1 THÀNH PHẦN THU NHẬN HÌNH ẢNH Các hình ảnh PACS tạo số phương thức tạo hình ảnh X quang Mặc dù hình ảnh chụp cắt lớp điện toán CT, siêu âm, chụp cộng hưởng từ MRI hình ảnh y học hạt nhân (PET / SPECT) chụp kỹ thuật số , hình ảnh máy qt X-quang số hóa Các hình ảnh truyền từ phương thức sử dụng giao diện cụ thể Một giao diện DICOM tiêu chuẩn thường xuyên sử dụng vào thời điểm Do thực tế nhiều thiết bị tạo ảnh không hỗ trợ tiêu chuẩn công nghiệp, tiêu chuẩn DICOM, máy tính chuyển đổi (cịn gọi cổng chuyển đổi) cần thiết phép việc trao đổi kỹ thuật số hình ảnh Do đó, máy tính đặt phương thức mạng PACS Các máy tính nhận hình ảnh từ phương thức tạo hình ảnh thơng qua giao diện định nó, tiền xử lý chuyển thành tiêu chuẩn, hỗ trợ PACS (tức tiêu chuẩn DICOM) Đối với việc trao đổi hình ảnh phương thức cổng chuyển đổi Huang phân biệt hai loại giao diện, giao diện mạng ngang hàng (peer-to-peer) sử dụng giao thức TCP / IP kết nối master-slave sử dụng truy cập nhớ trực tiếp Hình cho thấy mơ hình đơn giản trình thu nhận ảnh 20 Trong nhiều hệ thống phương thức tạo hình ảnh hay cổng tiếp nhận kết nối với hệ thống thông tin bệnh viện (HIS) Thông qua giao diện HIS thêm thơng tin bệnh nhân thêm vào hình ảnh, sử dụng giao diện HIS giao thức HL7 Đối với tích hợp dể dàng phương thức tạo hình ảnh vào PACS, DICOM phù hợp nên yêu cầu từ hai phương thức nhà cung cấp PACS 3.2 BỘ ĐIỀU KHIỂN PACS Bộ điều khiển PACS máy PACS Nó điều khiển tất giao dịch hệ thống thành phần máy chủ sở liệu hệ thống lưu trữ Những hình ảnh thơng tin bệnh nhân truyền từ phương thức tạo hình ảnh máy tính thu được, hệ thống thơng tin chẩn đốn hình ảnh (RIS) hệ thống thơng tin bệnh viện (HIS) để điều khiển PACS Sau nhận liệu, điều khiển tiếp tục trình xử lý liệu, bao gồm nhiệm vụ sau đây:  Trích xuất thơng tin văn mơ tả nghiên cứu nhận  Cập nhật mạng truy cập hệ thống quản lý sở liệu  Xác định máy trạm mà nghiên cứu tạo gần phải chuyển đến  Nhũng hình ảnh so sánh cần thiết khôi phục cách tự động từ tài liệu lưu trữ  Tự động tối ưu hóa hình ảnh (độ tương phản tối ưu, độ sáng định hướng xác)  Thực nén liệu ảnh  Phục vụ yêu cầu lưu trữ từ máy trạm điều khiển khác Thuộc tính quan trọng điều khiển PACS kết hợp với hệ thống lưu trữ để thực toàn vẹn liệu hiệu hệ thống Do đó, phải đảm bảo khơng có liệu bị sau nhận từ phương thức tạo hình ảnh cần hình ảnh không lưu trữ kho lưu trữ lâu dài, PACS ln giữ hai kho khác Hơn nữa, truy cập từ máy trạm vào kho lưu trữ phải nhanh tốt 3.3 MÁY CHỦ CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ HỆ THỐNG LƯU TRỮ 21 Theo công bố trước máy chủ sở liệu hệ thống lưu trữ phần điều khiển PACS Có cách khác để xây dựng trung tâm lưu trữ thành phần PACS, nói chung nhiệm vụ chủ yếu vạch với phát biểu sau Strickland: “ Các sở liệu PACS đảm bảo tất hình ảnh tự động chia thành nhóm kiểm tra xác, xếp theo thứ tự thời gian, định hướng cách xác tất có nhãn, dễ dàng lấy sử dụng loạt tiêu chí (Ví dụ, tên, số bệnh viện, ngày, bác sĩ định, vv) ” Tất nghiên cứu hình ảnh bệnh nhân có sẵn PACS khuyến khích xem xét lại kiểm tra với nghiên cứu trước so sánh đa diện Vì vậy, máy chủ sở liệu PACS nên bao gồm sở liệu dự phòng với phần mềm sở liệu thương mại đáng tin cậy giống hệt (ví dụ Oracle, MySQL), hỗ trợ ngơn ngữ truy vấn có cấu trúc Các hệ thống cần nhân liệu hai máy chủ sở liệu, để đảm bảo xử lý liệu ổn định trường hợp lỗi hệ thống tai nạn đĩa Hệ thống sở liệu PACS cần giao tiếp với hệ thống thông tin chẩn đốn hình ảnh (RIS, mục 2.7.2) HIS (xem Phần 2.7.1), cho phép thu thập thêm thông tin bệnh nhân Các phần cứng hệ thống sở liệu nên sử dụng đơn vị xử lý trung tâm nhiều nhanh giao diện làm việc , SCSI , S-ATA giao diện mạng nhanh Với cấu hình hệ thống hỗ trợ xử lý song song chuyển giao đồng thời hình ảnh với mạng khác thiết bị mạng Các thành phần lưu trữ thường chia thời gian lưu trữ ngắn thấp hơn, giá trị lớn lưu trữ thời gian dài 3.3.1 LƯU TRỮ NGẮN HẠN Các kho lưu trữ ngắn hạn sử dụng nhớ đệm hệ thống Đây lưu trữ tốn PACS Hình ảnh từ nghiên cứu gần nhất, kiểm tra trước hết lưu trữ để cung cấp từ thành phần xem truy cập nhanh Như nói trước dung lượng nhớ đệm có tăng lên 20 năm qua Để so sánh: Trong Huang đề nghị 13,6 GB RAID nhớ đệm năm 1996 [Huang 1996], PACS viện X quang Munich sở hữu nhớ đệm gộp lại 880 gigabyte (xem [Wirth et al 2005.]) Điều tương ứng với mở rộng kích thước liệu hình ảnh y tế thơng qua độ phân giải cao RAID hình thức ghép ổ cứng khác lại với với mục đích làm tăng tốc độ xử lý(ghi đọc),và làm tăng tính bảo mật cho hệ thống Thông qua việc sử dụng RAID tốc độ truyền tải từ 150 MB / s đến 320 MB / s Các cấp độ RAID thường xuyên sử dụng PACS cấp độ cấp RAID mức lưu liệu nhiều đĩa, cải thiện khả chịu lỗi, RAID cấp độ sử 22 dụng khái niệm tước tính chẵn lẻ, để cải thiện tốc độ truyền cân khối lượng công việc đĩa RAID kết hợp Khả các kho lưu trữ ngắn hạn nên phải đủ lớn để giữ tất hình ảnh sản xuất vịng hai tuần Tuy nhiên, lý giảm chi phí cho đĩa cứng ngày thực lưu trữ ngắn hạn với lực tốt hơn, đủ lớn để lưu trữ liệu hình ảnh hai năm 3.3.2 LƯU TRỮ DÀI HẠN Một nhiệm vụ quan trọng PACS thích hợp để đảm bảo lưu trữ dài hạn liệu hình ảnh Điều thực kho lưu trữ lâu dài, kho lưu trữ cụ thể với mức độ bảo mật cao khả chịu lỗi cao Một kho lưu trữ lâu dài cần phải đảm bảo lưu trữ hình ảnh 10-30 năm Với PACS thực kỹ thuật số thay phịng lưu trữ hoạt động xếp cho người Các công nghệ lưu trữ sử dụng băng từ, giống băng Digital Linear (DLT) công nghệ với mức giá trung bình Euro cho gigabyte Cơng nghệ khác việc sử dụng MOD (ổ đĩa quang từ) Một xu hướng bắt đầu thực sử dụng hệ thống đĩa cứng đặc biệt Điều công nghệ cho phép lưu trữ vĩnh viễn nội dung cố định , khả mở rộng lên tới petabyte (10.245 byte) cung cấp thời gian truy cập đĩa nhanh 3.4 MÁY TRẠM Máy trạm nơi người làm việc PACS Kim đồng nghiệp [Kim 1991] viết máy trạm điểm tiếp xúc bác sĩ X quang bác sĩ liên quan Do đó, việc thực máy trạm quan trọng cho thành công PACS Một máy trạm máy tính với hình kết nối để hiển thị thơng tin PACS Nó cung cấp thiết bị ngoại vi PC thông thường Các bác sĩ bác sĩ X quang sử dụng máy trạm thay hộp chiếu sáng cũ điều trị y tế Các máy tính máy trạm chạy phần mềm để liên lạc, truy cập sở liệu, hiển thị hình ảnh, quản lý tài nguyên xử lý Với phần mềm này, hoạt động sau thực máy trạm PACS:  Chuẩn bị tích lũy tất hình ảnh có liên quan thơng tin thuộc bệnh nhân  Sắp xếp hình ảnh (Lựa chọn trường hợp cho quần thể định)  Dụng cụ để xếp (các công cụ cho việc xếp nhóm hình ảnh để xem xét dễ dàng)  Giải thích (các cơng cụ đo lường để tạo thuận lợi cho việc chẩn đốn)  Tài liệu (Cơng cụ để thích hình ảnh, văn báo cáo, giọng nói) 23 Theo khả đồ họa máy tính, giải pháp PACS cung cấp công cụ phần mềm tiên tiến, ví dụ hỗ trợ hình ảnh động 3D, màu sắc bật sử dụng máy tính hỗ trợ chẩn đoán (CAD) Heitmann [Heitmann 2006] phân biệt bốn loại khác máy trạm: máy trạm để chẩn đốn với hình độ phân giải cao (ít 2500x2000 pixel), máy trạm cho văn báo cáo với độ phân giải thấp (ít 1000x1000 pixel), máy trạm để đánh giá chi tiết với độ phân giải cao khả tăng tốc đồ họa nhanh trạm làm việc cho số hóa in ấn, bao gồm máy in laser máy quét laser phim Hơn nữa, tất hình yêu cầu giá trị định cho độ tương phản độ sáng Tóm lại có phân loại khác máy trạm, chúng kết hợp cách dễ dàng, cung cấp phần cứng khác vị trí tiếp cận phương pháp khác dựa mức độ sử dụng 3.5 NETWORK Truyền tải hình ảnh liệu chuyên sâu gây mạng lưới tải cao, mặt khác truy cập nhanh chóng liệu hình ảnh từ địa điểm khác thuộc tính quan trọng hệ thống PACS Vì mạng quy định cần thiết Đó khuyến cáo nhóm nhỏ phương thức hình ảnh cổng thu nhận họ nhóm mạng cục (LAN), nhiều người mạng lưới nối với mạng diện rộng (WAN), cung cấp nhà cung cấp dịch vụ Internet khu vực Trong tương lai tăng tốc mạng WAN cho phép bệnh viện để làm việc khoảng cách lớn chia sẻ hệ thống PACS [Knig Klose 1999] Để minh họa khía cạnh quan trọng mạng PACS, Hình cho thấy ví dụ mạng PACS bệnh viện nhỏ Hình Minh họa mạng hệ thồng PACS 24 Ba phương thức hình ảnh kết nối thơng qua cổng thu nhận, mà sử dụng mạng LAN, thực với chuyển mạch Ethernet cáp Ethernet 100 Megabit /s Ví dụ ba phương thức hình ảnh đặt phận phóng xạ Hơn nữa, mạng LAN máy trạm (workstation 4) để kiểm tra hình ảnh gần thực LAN kết nối nhanh qua cáp 1000 Megabit / s thơng qua mạng LAN khác, tòa nhà bệnh viện Trong mạng LAN có trạm làm việc cho in ấn quét phim (máy trạm 3) hai máy trạm (workstation 2) với nhiều hình kết nối với 100 Megabit / s Điều hai máy trạm máy trạm để chẩn đoán ban đầu, tức phòng thi Bộ điều khiển PACS với hệ thống sở liệu lưu trữ kết nối với kết nối Ethernet nhanh 1.000 Gigabit / s Điều cần thiết để ngăn chặn cổ chai kết nối người điều khiển, gần yêu cầu PACS qua điều khiển Các mạng trình bày mạng PACS nhỏ đáng tin cậy Một khả mở rộng mạng lưới để kết nối X quang bên chia sẻ điều khiển PACS lưu trữ với bệnh viện khác qua kết nối WAN nhanh 3.6 CÁC CHUẨN TRONG Y TẾ Ở đề cập tới chuẩn tiêu biểu chuẩn DICOM chuẩn HL7 3.6.1 CHUẨN DICOM Với phương thức tạo ảnh y tế kĩ thuật số ngày phổ biến, American College of Radiology (ACR) National Electrical Manufactures Association bắt đầu hợp tác định nghĩa tiêu chuẩn y tế vào năm 1983 Nó định nghĩa thuật ngữ, cấu trúc thông tin mã hóa hình ảnh kỹ thuật số Tuy nhiên, thơng tin liên lạc hình ảnh chưa định năm đầu Năm 1993, phiên 3.0 tiêu chuẩn phát hành, đổi tên thành Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) Như tên cho thấy, thông tin liên lạc trao đổi hình ảnh đóng gói theo Các cấu trúc liệu cho hình ảnh y tế liệu bổ sung định nghĩa với gọi Information Object Definitions (IODs) Những định nghĩa mô tả tập thuộc tính, mà đối tượng thơng tin có chứa Mỗi thuộc tính có ý nghĩa rõ ràng xác định với cặp giá trị hexa ký tự Bốn chữ số hexa xác định nhóm thuộc tính (ví dụ: 0010 nhóm có chứa liệu bệnh nhân), bốn giá trị thứ hai xác định thuộc tính nhóm (ví dụ 0010/0010 thuộc tính có chứa tên bệnh nhân) Các dịch vụ theo định hướng mạng DICOM thực với lớp dịch vụ, cung cấp hoạt động đối tượng thông tin để làm cho việc trao đổi liệu dễ dàng Bên đặc điểm kỹ thuật cấu trúc liệu dịch vụ mạng, DICOM chuẩn hóa phù hợp: Mỗi nhà cung cấp muốn sử dụng DICOM 25 phương thức hình ảnh, phải xuất danh sách dịch vụ máy cung cấp sử dụng Điều đảm bảo hội nhập dễ dàng DICOM phù hợp với thiết bị (xem [Heitmann 2006]) Kết luận DICOM đảm bảo phù hợp định DICOM thiết bị phù hợp, điều quan trọng khơng phải thiết bị DICOM tự động tương thích với thiết bị DICOM khác Sự phù hợp phụ thuộc vào dịch vụ yêu cầu cung cấp Tuy nhiên DICOM quan trọng phát triển PACS tiêu chuẩn thường xun sử dụng chẩn đốn hình ảnh 3.6.2 CHUẨN HL7 The Health Level (HL7) chuẩn y tế cho việc trao đổi liệu y tế, phát triển phân phối Health Level Inc [HL7 2008], công ty Mỹ Mặc dù tiêu chuẩn tay thương mại cơng ty sử dụng miễn phí Trong báo HL7 ln sử dụng cho tiêu chuẩn không cho công ty Phiên phê duyệt tiêu chuẩn ANSI HL7 phiên 2.6, dự thảo phiên có sẵn trang web họ Nó xác định cấu trúc liệu tin nhắn văn để giao tiếp ứng dụng mơi trường y tế Điều trao đổi liệu nhiều phòng ban bệnh viện bệnh viện khác hoạt động y tế Qua phạm vi tiêu chuẩn để tạo điều kiện cho việc thực giao diện ứng dụng máy tính từ nhà cung cấp khác Hầu hết RIS triển khai HIS hỗ trợ việc trao đổi liệu thơng qua HL7 Do đó, PACS nên cung cấp giao diện HL7 để giao tiếp với hệ thống Khác với DICOM, HL7 văn định hướng xác định việc chuyển liệu thơng qua kiện dựa tin nhắn văn Một tình điển hình cho tin nhắn HL7 bệnh nhân bệnh viện, người cần phải xem xét phận X quang Sự kiện kích hoạt việc gửi tin nhắn HL7 để phận X quang, bao gồm liệu bệnh nhân cần thiết Trong trường hợp này, HL7 định nghĩa cấu trúc liệu thông điệp ý nghĩa phần liệu khác Sau gửi thành công tin HL7 nay, phận phóng xạ có tất liệu cần thiết để thêm việc kiểm tra tới vào công việc phận X quang Các tiêu chuẩn HL7 định nghĩa nhiều kiện, loại tin nhắn phân đoạn Những kiện kiểm sốt tin nhắn phát sóng, ví dụ kiện ADT ("nhập viện, xuất viện, chuyển giao") nâng cao, tin nhắn HL7 kết nối với bệnh nhân cập nhật nghiên cứu liệu gửi Có tồn số loại thơng điệp phụ thuộc vào kiện kích hoạt Loại tin nhắn xác định thông qua phân đoạn thông điệp bao gồm Một phận phần tử liệu nhỏ tiêu chuẩn HL7 26 3.7 CÁC HỆ THỐNG LIÊN QUAN Phần giới thiệu hai hệ thống máy tính khác xuất bối cảnh công nghệ thông tin y tế, hệ thống thông tin bệnh viện hệ thống thông tin quang 3.7.1 HIS – HOSPITAL INFORMATION SYSTEM Một hệ thống thông tin bệnh viện (HIS) hệ thống quản lý máy tính bệnh viện để quản lý cơng việc hành chính, tài lâm sàng bệnh viện Nó hỗ trợ tổ chức bệnh nhân, công việc nhân viên Huang [Huang 1996] viết, có ba loại xử lý HIS: hỗ trợ hoạt động chăm sóc bệnh nhân lâm sàng y tế, thơng tin bệnh viện (tài chính, nhân sự, tiền lương, điều tra dân số giường, vv), việc quản lý kiểm soát hoạt động để cung cấp kế hoạch dài hạn đánh giá bệnh viện Nó việc kiểm sốt nhiệm vụ tài chính, in ấn tự động hóa đơn chi phí tính tốn Kể từ năm đầu sáu mươi có nhiều hệ thống HIS khác nhau, thay đổi với phát triển CNTT ngôn ngữ lập trình Hệ thống HIS khơng phải di động, chúng liên kết chặt chẽ quy định văn hóa điều trị y tế quốc gia Để cung cấp tích hợp khơng cần giấy tờ quy trình làm việc bệnh viện, thePACS cần phải kết nối với HIS Thông qua giao diện kết hợp hình ảnh, liệu bệnh nhân thông tin, kiểm tra trình điều trị 3.7.2 RIS – RADIOLOGY INFORMATION SYSTEM Hệ thống thông tin X-quang (RIS) trở thành phổ biến, máy quét X-quang CT MRI trở thành phận X quang để chẩn đoán phận quan trọng năm bảy mươi Theo đó, để quản lý hình ảnh lớn đắt tiền RIS thực tồn giới [Rie 1993] Tùy thuộc vào tình hình bệnh viện, hệ thống RIS được, nhận hệ thống độc lập phần mở rộng HIS họ Song song với HIS, RIS điều phối công việc phận X quang, thiết lập ngày kiểm tra cấu kiểm tra, kết chuyển tiếp lịch trình bác sĩ X quang, trợ lý, phòng việc sử dụng phương thức tạo hình ảnh Trong PACS quản lý liệu hình ảnh, RIS quản lý cơng việc hành Để có liệu bệnh nhân đáng tin cậy để tích hợp phận phóng xạ vào quy trình công việc bệnh viện, giao diện HIS cần thiết phải thực Do đó, PACS đại cố gắng để kết hợp hình ảnh quy trình cơng việc tài liệu liên quan, RIS PACS kết nối sâu sắc Đó lý do, nhiều nhà cung cấp bán PACS họ sản phẩm tích hợp RIS / PACS, hầu hết giải pháp PACS đại chứa giải pháp cho cơng việc hành quản lý phận X quang 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO AGFA GROUP 2006 Agfa Annual Report 2006 AGFA HEALTHCARE 2008 IMPAX Brochure (English) AGFA HEALTHCARE 2008 Website of Agfa HealthCare, http://www.agfa.com/en/he/home.jsp Agfa HealthCare BUI, A A T., MORIOKA, C., DIONISIO, J., JOHNSON, D B., SINHA, U., ARDEKANI, S., TAIRA, R K., ABERLE, D R., EL-SADEN, S., AND KANGARLOO, H 2007 openSourcePACS: An extensible infrastructure for medical image management IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine 11, 1, 94–109 DREYER, K J., MEHTA, A., AND THRALL, J H 2002 PACS: A Guide to the Digital Revolution Springer-Verlag DUERINCKX, A J 2003 Introduction to two PACS ’82 Panel Discussions edited by Andr J Duerinckx, M.D., Ph.D.: ”Equipment Manufacturer’s View on PACS” and ”The Medical Community’s View on PACS” Journal of Digital Imaging 16, 1, 29–31 1995 Image management in a multi-hospital environment In International Conference on Image Management and Communication in Patient Care IMAC’95, IEEE, R A Glicksman, F W Prior, and D L Wilson, Eds., 173–181 HEITMANN, R 2006 Auswahl und Konfiguration von PACSystemen fr radiologische Arztpraxen unter Bercksichtigung der Einfhrung der elektronischen Patientenkarte Master’s thesis, FH Gießen HL7 1998 HL7 Implementation Support Guide, http://www.hl7.org/Special/IG/final.pdf Health Level Seven, Inc 28 HL7 2008 Website of the Health Level Inc., http://www.hl7.org Health Level Seven, German usergroup HUANG, H K 1996 PACS VCH Verlag HURLEN, P., STBYE, T., BORTHNE, A., AND GULBRANDSEN, P 2008 Introducing PACS to the Late Majority A Longitudinal Study Journal of Digital Imaging Online 1991 Requirements for pacs workstations In The Second International Conference on Image Management and Communication (IMAC) in Patient Care: New Technologies for Better Patient Care, 1991, IEEE, Y Kim, H Park, and D Haynor, Eds., 36–41 KINTRONICS 2008 NSM DVD Jukeboxes http://www.kintronics.com/nsm.html KNIG, H., AND KLOSE, K J 1999 Anforderungsdefinition und -spezifikation fr PAC-Systeme Der Radiologe, 39, 269–275 LEMKE, H U 2003 Pacs developments in europe Computerized Medical Imaging and Graphics 23, 3, 111–120 MILDENBERGER, P., EICHELBERG, M., AND MARTIN, E 2002 Introduction to the DICOM standard European Radiology 12, 4, 920–927 NAGY, P 2007 Open Source in Imaging Informatics Journal of Digital Imaging 20, 1, 1–10 NEMA 2008 DICOM Strategic Document - Version 8.1, http://medical.nema.org/dicom/geninfo/Strategy.pdf National Electrical Manufacturers Association 1993 HIS-RIS-PACS In The Third International Conference on Image Management and Communication in Patient Care, 1993 IMAC’93., IEEE, O Rienhoff, Ed., 29–32 29 SIEMENS HEALTHCARE 2008 Website of the Siemens syngo Suite, http://www.medical.siemens.com/syngo Siemens Healthcare, Siemens AG STRICKLAND, N H 2000 PACS (picture archiving and communication systems): filmless radiology Archives of Disease in Childhood 83, 82–86 UCLA 2008 Website of OpenSourcePACS, http://www.mii.ucla.edu/opensourcepacs UCLA Medical Imaging Informatics Group WIRTH, S., TREITL, M., VILLAIN, S., LUCKE, A., NISSENMEYER, S., AND MITTERMAIER, I 2005 PACS: speicherung und abruf digitaler radiologischer bilddaten Der Radiologe, 46 30 ... lớn, hệ thống dành cho việc lưu trữ kiểm sốt hình ảnh y tế tính đến hệ thống lưu trữ truyền tải hình ảnh (PACS) cần thiết Các kỹ thuật chẩn đốn hình ảnh số gần làm cho chuyển đổi, lưu trữ, tải. .. X-QUANG SỐ VÀ HỆ THỐNG LƯU TRỮ VÀ TRUYỀN TẢI HÌNH ẢNH PACS TĨM TẮT Trong tương lai hệ thống thông tin bệnh viện nên lưu trữ cách có hệ thống tất thơng tin tổng quát bênh viện, bao gồm hình ảnh chẩn... X-quang điện toán với tạo ảnh Sự phát triển X-quang điện toán tạo điều kiện làm cho hệ thống lưu trữ truyền tải hình ảnh PACS thực cách dễ dàng COMPUTED RADIOGRAPHY (CR) X-quang điện toán với tạo ảnh