Tạo ảnh kỹ thuật số (Digital Imaging)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH I ĐỀ TÀI Tạo ảnh kỹ thuật số (Digital Imaging) Giảng viên hướng dẫn Nguyễn Thái Hà Sinh viên Phạm Thế Vinh MSSV 20134623 Lớp ĐTTT 02 K58 Hà Nội, 12017 Mục lục 16 1 Giới thiệu 3 16 2 Hình ảnh mã hóa và hiển thị 4 16 2 1 Đặc điểm của các dữ liệu kỹ thuật số 4 16 2 1 1 Pixel và voxels 4 16 2 1 2 Mô tả trắc quangvà phạm vi hoạt động các kênh, bit và độ sâu điểm ảnh 4 16 2 1 3 Dữ liệu hình ảnh so với siêu dữ liệu hình.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG - - BÁO CÁO CHẨN ĐỐN HÌNH ẢNH I ĐỀ TÀI: Tạo ảnh kỹ thuật số (Digital Imaging) Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thái Hà Sinh viên : Phạm Thế Vinh MSSV : 20134623 Lớp : ĐTTT 02-K58 Hà Nội, 1/2017 Mục lục Chương 16: Ảnh kỹ thuật số 16.1 Giới thiệu Ban đầu, ảnh X-quang thu kính ảnh Ngày nay, chức xử lý ảnh y tế cung cấp thứ cần thiết cho xử lý số, việc ứng dụng chụp Xquang phim rộng rãi tồn giới.Nhiều chức có chất xử lý số chúng yêu cầu tái tạo hình ảnh từ tín hiệu số lượng tử hóa, chẳng hạn chụp cắt lớp vi tính (CT) chụp cộng hưởng từ (MRI) 16.2 Hình ảnh mã hóa hiển thị 16.2.1 Đặc điểm liệu kỹ thuật số 16.2.1.1 Pixel voxels Mỗi hình ảnh chứa ma trận điểm lấy mẫu gọi điểm ảnh hay ‘pixel’ Khi nhiều hình ảnh nhóm lại với lý đó, chẳng hạn để cung cấp nhiều mẫu qua thời gian hay không gian, sau ảnh gọi ‘frame’(khung) tập ảnh gọi ‘multiframe image’ (hình ảnh đa khung) Các điểm ảnh thường có dạng hình vng, hai kích thước vật lý không gian điểm ảnh lấy mẫu dọc theo trục hồnh trục tung Cáckích thước thường biểu diễn ‘khoảng cách điểm ảnh’, ví dụ khoảng cách tâm điểm ảnh.Ý nghĩa khoảng cách điểm ảnh phụ thuộc vào trình tạo ảnh.Với phương thức chiếu phần CT MRI, pixel spacing bệnh nhân xác định thời điểm tái tạo ảnh.Với chiếu chụp X-quang với chùm tia X phân kỳ, khoảng cách điểm ảnh phụ thuộc vào độ rộng chùm tia đối tượng cần phóng đại hình học, xác định điểm tham chiếu biết, điển hình tia trung tâm mặt trước detector Với ảnh chụp quét, tham chiếu kích cỡ xác địnhtrong ảnh sử dụng để hiệu chuẩn Khi ảnh hay khung hình gồm có mặt cắt ngang ‘lát cắt’ thể tồn chiều bổ sung, thông thường mặt phẳng lát cắt Một điểm ảnh sau coi yếu tố thể tích hay gọi ‘voxel’ (điểm ảnh thể tích) Các voxel lát cắt đơn độ dày khoảng cách đến các lát cắt trước Độ dày lát cắt khoảng cách lát không cần thiết giống nhau, lát có khoảng cách chồng chéo lên 16.2.1.2 Mô tả trắc quangvà phạm vi hoạt động: kênh, bit độ sâu điểm ảnh Trong ứng dụng thơng thường, hình ảnh từ máy ảnh kỹ thuật số cho trang web thường cần bit cho kênh mã hóa với ba kênh màu đỏ, xanh xanh biển, ba màu thơng tin bản, trạng thái chưa nén Các ứng dụng tạo ảnh y tế thường sử dụng kênh thông tin đơn thể đại lượng vật lý đó, chẳng hạn mật độ tia X, hiển thị ảnh grayscale khơng màu, mã hóa giá trị số thấp hiển thị sáng tối Nếu ảnh đơn kênh áp dụng màu sắc, có bảng màu, để khiến khác biệt tinh vi độ sáng trở nên dễ thấy Màu sắc áp dụng cho ảnh đen trắng ứng dụng hiển thị, bảng màu áp dụng kèm theo ảnh, ảnh grayscale chuyển đổi thành màu đại diện Ảnh y tế bao gồm tín hiệu cường độ đặt phạm vi hoạt động gồm 256 giá trị mã hóa bit kênh thơng thường 10 đến 12 16 bit mô tả chiều sâu Thơng thường, liệu kích thước khoảng đến 16 bit mã hóa 16 bit( byte) dạng không nén, bit cao không sử dụng để trống, sử dụng cho mục đích khác, màu sắc bên ngồi Ảnh y tế chứa tín hiệu liệu với giá trị âm (ví dụ thang điểm đơn vị hounsfield units (HU) CT âm) 16.2.1.3 Dữ liệu hình ảnh so với siêu liệu hình ảnh Các giá trị điểm ảnh mã hóa (hay ‘dữ liệu điểm ảnh’) phân biệt với thông tin mô tả đặc điểm liệu điểm ảnh, gọi ‘siêu liệu’ (dữ liệu liệu) Để giải thích liệu điểm ảnh, người nhận cần siêu liệu mơ tả kích thước mảng liệu pixel (các hàng, cột số lượng khung hình), số lượng kênh (mẫu) cho điểm ảnh, khoảng cách vật lý điểm ảnh, số bit sử dụng để lưu trữ mẫu, số bit từ lưu trữ chứa bit quan trọng nơi vịng từ chúng định vị, việc giải thích trắc quang điểm ảnh (cho dù màu xám hay màu sắc, màu đen, …) Các siêu liệu lưu trữ riêng biệt từ liệu điểm ảnh, cách thông thường ‘header’ phần đầu liệu điểm ảnh Header dạng nhị phân có chiều dài cố định độ dài nhị phân cặp biến name-value, số loại định dạng văn có cấu trúc EML (là định dạng tập tin rộng lưu trữ tất liệu liên quan đến e-mail nội dung thư điện tử, siêu liệu, file đính kèm, ) 16.2.2 Hiển thị hình ảnh kỹ thuật số Hình ảnh y tế thu nhận khác điển hình kích thước phạm vi hoạt động từ thiết bị mà chúng hiển thị Một số xử lý cần thiết để chuyển đổi chúng thành ma trận giá trị gửi đến thiết bị hiển thị Quá trình xử lý sử dụng vài xử lý đơn điểm lặp lặp lại cho pixel, chẳng hạn chuyển đổi cường độ điểm ảnh, hoạt động đa điểm, chẳng hạn lấy mẫu lại nội suy toàn phần hình ảnh để phù hợp với hình hiển thị, hoạt động khơng gian khác, chẳng hạn xoay, lật, phóng to di chuyển Các thích mơ tả nguồn gốc từ siêu liệu thường áp dụng cho hình ảnh lúc hiển thị 16.2.2.1 Cửa sổ cấp độ Số lượng giá trị mẫu hình ảnh vượt q số cường độ hiển thị Hệ thống thị giác người người quan sát khơng thể phân biệt khác biệt nhỏ cường độ tín hiệu hiển thị (độ sáng), có tập hợp giá trị mẫu liên quan đến nhiệm vụ chẩn đốn đặc biệt Ví dụ, CT, giá trị thu nhận mã hóa thường bao trùm dãy 4096 giá trị, chúng phân bố khơng đồng tồn dải mật độ tương ứng với khơng khí, chất béo, mơ mềm, phương tiện truyền thông tương phản Iodinated xương Theo đó, xem mơ mềm, người dùng muốn nhìn thấy hiển thị phạm vi hẹp cường độ tập trung xung quanh mật độ nước, khi xem xương, phạm vi rộng lớn cường độ cần phải hiển thị, với biến thể tinh tế mật độ mô mềm hy sinh Do đó, người sử dụng chọn ‘cửa sổ’ cường độ tín hiệu để hiển thị, quy định cặp trung tâm giá trị bề rộng, cửa sổ chọn phạm vi giá trị đầu vào ánh xạ tuyến tính đến tồn giới hạn hoạt động thiết bị hiển thị Định vị trước cặp giá trị cửa sổ việc điều chỉnh tương tác phải tiến hành thường xuyên Cho số ứng dụng, chẳng hạn chụp chiếu X-quang, ánh xạ tuyến tính, với có hạn chế với màu trắng màu đen giới hạn cửa sổ tương ứng, không tạo kết khả quan Ứng dụng hàm phi tuyến tính, chẳng hạn hàm sigmoid, làm giảm cách hợp lý cường độ ánh sang vùng tối, so sánh với chế độ phim X-quang (đường cong đặc trưng Hurter and Driffield) Nếu cung cấp nhà cung cấp thiết bị mã hóa siêu liệu thơng số hàm xác định, ‘bảng tra cứu’ mã hóa ánh xạ giá trị đầu vào đến giá trị đầu 16.2.2.2 Độ ổn định hiển thị Các thiết bị hiển thị chuyển đổi mức dẫn động số DDL (Digital Driving Level) sang cường độ ánh sáng (độ sáng), cảm nhận hệ thống thị giác người kết hợp với ảnh hưởng ánh sáng xung quanh Hệ thống thị giác người phi tuyến tính phản ứng độ sáng, thay đổi tối thiểu độ sáng mà mắt phát không giống mức cường độ sáng khác tuyệt đối Hiêu ứng ròng nghĩa hình ảnh hiển thị trơng khác với mức cường độ sáng khác Sự thay đổi độ sáng cần thiết cho mức cường độ sáng đặc biệt để nhận biết đo dự đoán gọi ‘just noticeable difference’ (JND) Nỗ lực đền bù hiệu ứng thực cách áp dụng ‘tuyến tính hóa cảm giác’ Điều liên quan đến việc bố trí thay đổi kết mức dẫn động số thay đổi độ sáng có tác động cảm giác giống (cùng số JND) Trong thực tế, điều đạt cách sử dụng mơ hình barten hệ thống thị giác người mô tả tiêu chuẩn ảnh số giao tiếp y tế (DICOM) chức hiển thị chuẩn mức xám (GSDF) để cung cấp chức hiệu chỉnh cho hiển thị Hiệu ứng ròng hiệu chuẩn là: (i) (ii) Tất ảnh hiển thị với GSDF xuất giống nhau, giống độ tương phản hiển thị với mức sáng khác nhau; Ứng dụng hiệu sử dụng Để tránh bị JND qua lượng tử hóa, áp dụng hiệu chuẩn cần thực sử dụng bảng tra cứu độ sâu bit phần cứng hiển thị Đối với việc nhận thức tốt tính ổn định hình ảnh đầu ra, đề nghị độ sáng tối đa giống dùng tất thiết bị trang web Tái hiệu chỉnh thường xuyên yêu cầu tính đến việc làm giảm cường độ ánh sáng lại yếu tố kỹ thuật hiển thị khác, thay đổi điều kiện ánh sáng môi trường xung quanh, phần cứng hiển thị không tự động tính tốn 16.3 Quản lý hình ảnh kỹ thuật số 16.3.1 Hình ảnh lưu trữ hệ thống thơng tin liên lạc 16.3.1.1 Tổng quan Một ảnh phim, có ảnh gốc, thể chất nằm nơi đòi hỏi tự tay xử lý, lưu trữ vận chuyển Một ảnh kỹ thuật số, tái tạo nhiều lần cần thiết với đầy đủ độ xác, địi hỏi phương tiện phân phối, lưu trữ điện tử cách thức hiển thị điện tử Các thiết bị cá nhân xây dựng để thực nhiệm vụ Nhóm thiết bị với để tạo hệ thống quản lý nhiệm vụ sản xuất hệ thống lưu trữ truyền hình ảnh y khoa (PACS) 16.3.1.2 Phạm vi PACS hệ thống nhỏ đáp ứng nhu cầu phận, có lẽ liên quan đến thiết bị đơn, với số lượng khiêm tốn trạm làm việc cho số giới hạn người sử dụng chuyên môn, PACS mini Thông thường hơn, giới hạn PACS đề cập đến hệ thống phục vụ toàn tổ chức, chẳng hạn bệnh viện sở ngoại trú lớn Một PACS chịu trách nhiệm không cho tiếp nhận, lưu trữ phân phối, mà cịn quản lý quy trình làm việc tích hợp với hệ thống thơng tin phịng ban doanh nghiệp khác hệ thống thông tin chẩn đốn hình ảnh, hệ thống thơng tin khoa tim mạch, hệ thống thơng tin phịng thí nghiệm hệ thống thông tin bệnh viện Một PACS doanh nghiệp có người dùng nội vùng, truy cập thơng tin từ bên tổ chức, người dùng từ xa, truy cập thông tin từ off-site Bệnh nhân thường điều trị xử lý nhiều địa điểm Hình ảnh thơng tin liên quan cần phải trao đổi trang web tổ chức khác Quá trình trao đổi chéo doanh nghiệp liên quan đến việc sử dụng phương tiện ghi hình vật lý mạng điện tử Hệ thống cá nhân PACS trọn vẹn liên kết với (nhóm lại với truy ngập view đơn) để cung cấp cho việc trao đổi vậy, liệu đẩy qua kết nối điểm-đến-điểm, lưu trữ kho lưu trữ cung cấp cho truy cập rộng PACS kết nối với hệ thống hồ sơ y tế điện tử cung cấp truy cập đến phạm vi rộng lớn thông tin bệnh nhân sở, đến hệ thống hồ sơ y tế ‘longitudinal’ (theo chiều dọc) bệnh nhân cung cấp thông tin để mở rộng sở 16.3.1.3 Chức năng, thành phần quy trình làm việc Thơng tin bệnh nhân lên lịch trình khám chữa Hình ảnh kỹ thuật số thu nhận để đáp ứng yêu cầu việc lên lịch trình, trình điều tra điều trị bệnh nhân bác sĩ Trong hai trường hợp, có nguồn gốc thơng tin cá nhân bệnh nhân, có nét nhận diện đặc tính họ, thơng tin khác tình trạng họ danh tính bệnh nhân Thơng tin đến từ hệ thống nhập viện, xuất viện chuyển giao Thông tin bệnh nhân đưa vào hệ thống khám chữa bệnh vi tính hóa hình thức khác tương tự, hệ thống thông tin bệnh viện Việc lên lịch trình khám chữa cho phòng ban riêng biệt hệ thống phụ, hệ thống thông tin X-quang Việc sử dụng nguồn định danh, đăng ký xếp thông tin tích hợp nguồn thơng tin khác nhau, làm giảm khả tạo lỗi gây việc nhập lại giữ liệu trình cho phép ảnh liên kết với thông tin hệ thống khác Thu nhận Một thiết bị thu kỹ thuật số không đáp ứng cho việc thu nhận liệu chưa xử lý từ tái tạo lại hình ảnh phù hợp cho việc hiển thị quan sát người, mà cho liên kết hình ảnh với bệnh nhân siêu liệu nhân học Những người điều khiển thiết bị cung cấp thông tin thông qua việc nhập trực tiếp liệu bảng điều khiển, cách qt thơng tin mã vạch in trước đó, cách lựa chọn từ kê khai định trước danh sách nguồn thông tin cá nhân khác cung cấp điện tử đến thiết bị Thiết bị chứa siêu liệu hình ảnh ‘header’ Thiết bị sau truyền tải hình ảnh thông tin liên quan đến thiết bị khác mạng nội vùng, kiểm soát chất lượng (QC) hay máy trạm diễn dịch, hệ thống phân tích, quản lý hình ảnh lưu trữ, máy in phim kỹ thuật số Thông thường, thiết bị gửi hình ảnh lần cho vị trí đơn định sẵn, sau có trách nhiệm diễn dịch, lưu trữ phân phối, sau lọc nội sau khoảng thời gian định trước Cách khác, số phương thức cung cấp cho lưu trữ nội bộ, ví dụ, phương tiện di động đĩa CD đĩa quang từ, liệu tái tạo hình ảnh, liệu chưa xử lý hai Phương thức cũ tạo hình ảnh kỹ thuật số, mà có trước việc sử dụng rộng rãi phương tiện mạng truyền thơng tiêu chuẩn, u cầu cổng thu nhận chuyển đổi ‘hộp’ số loại để thực chức Tương tự, thiết bị phi y tế sử dụng để lấy hình ảnh từ nguồn khác, ví dụ, máy ảnh kỹ thuật số máy quay video kỹ thuật số gắn với ống nội soi kính hiển vi, yêu cầu cổng để chuyển đổi hình ảnh định dạng bệnh nhân (ví dụ JPEG) đánh dấu định dạng tập tin hình ảnh (TIFF) sang định dạng tiêu chuẩn y tế có chứa siêu liệu bổ sung cho truyền dẫn Thơng tin khác, bao gồm hình ảnh từ đợt kiểm tra trước đó, thường quan trọng cho việc giải thích xác xét nghiệm Các số hóa sử dụng để lấy liệu vật lý, chẳng hạn phim X-quang, ảnh in tài liệu giấy khác, mẫu yêu cầu bảng công việc Ảnh kỹ thuật số báo cáo trước ghi lại phương tiện truyền thông trao đổi đĩa CD nhập Những thiết bị tích hợp cách tương tự thiết bị thu nhận khác, quy trình làm việc chun mơn hóa, ví dụ, để dàn xếp định danh tài liệu bên cung cấp với số ghi cục Các số hóa phim thiết kế cho việc quét phim X-quang, máy in phim laser y tế, có khác biệt đáng kể so với Cơ chế quét truyền phản chiếu, phạm vi mật độ quang học (OD) phim cao, yêu cầu độ phân giải tương phản khơng gian địi hỏi Quá trình xử lý đặc thù mặt vật lý trình vận chuyển phim cần thiết Cả hai loại thiết bị: thiết bị cảm biến CCD thiết bị laser có sẵn mà cung cấp độ phân giải không gian 2.5 lp/mm, độ phân giải tương phản 10 bit OD tối đa 4.0 Cơ chế hiệu chuẩn cung cấp cho phép dự đoán giá trị OD, khơng gian tiêu chuẩn tuyến tính QC (Kiểm soát chất lượng) Sau thu nhận, QC người điều hành thường yêu cầu để xác nhận vị trí, kỹ thuật, vắng mặt chuyển động hay vật phẩm khác, chỉnh sửa dán nhãn nhận dạng Một thiết bị hiển thị có mặt bảng điều khiển thiết bị, trạm QC riêng biệt cung cấp đến hình ảnh thiết lập tự động, hình ảnh cung cấp từ vị trí trung tâm thơng qua trạm PACS bình thường bị lập QC hồn thành Lựa chọn chế định loại thiết bị tối ưu hóa địa phương quy trình làm việc Một hệ thống X-quang số trực tiếp có hình tích hợp, đầu đọc băng cassette chụp X-quang có hỗ trợ máy tính u cầu máy trạm riêng biệt Tách tín hiệu thu nhận trách nhiệm QC đến nhà điều hành khác nâng cao hiệu Dẫu máy trạm sử dụng cho QC nên có hình cân xứng cho mục đích này, quy mơ, chức năng, hiệu chuẩn mơi trường xem Phân tích xử lý ảnh sau chụp Một số loại hình ảnh kỹ thuật số tuân theo xử lý hình ảnh tự động phân tích để cung cấp cho máy tính hỗ trợ phát (CAD) Phát ung thư nhũ ảnh X7 quang ứng dụng CAD, CAD áp dụng để phát ung thư đến độ tương phản động nâng cao MRI, X-quang ngực CT ngực, CT soi ruột ảo tưởng Khác với CAD, kiểu xử lý ảnh sau chụp thích hợp cho số ứng dụng thiết bị Một người điều hành tạo dựng lại bổ sung liệu hình ảnh thu được, ví dụ, tạo dựng lại liệu dạng 3D, thực phép đo định lượng hình ảnh, trước truyền đến bác sĩ để giải thích Một ví dụ điển hình phân tích định lượng động mạch vành chụp mạch CT, mà địi hỏi phải phân đoạn mạch, trình bày phần mềm 3D chuyên dụng định lượng chít hẹp bán tự động Tùy thuộc vào quy trình làm việc ưa thích, chun mơn hóa giám định nhân viên, mơ hình hồn trả khả PACS, điều thực bước quy trình riêng biệt bác sĩ lúc báo cáo CAD thiết bị xử lý ảnh sau chụp khác nhận hình ảnh kỹ thuật số từ thiết bị, trực tiếp thông qua PACS, tạo thông tin bổ sung sử dụng việc giải thích người khám nghiệm Những hình ảnh cần thiết cho xử lý khác từ yêu cầu để trình bày theo quan sát người, thiết bị yêu cầu gửi liệu chưa xử lý cho hệ thống CAD xử lý hình ảnh Đầu bước xử lý hình ảnh sau chụp dạng hình ảnh nguồn gốc hình ảnh thích, thơng tin có cấu trúc mà đưa phân tích máy trạm người dùng CAD máy trạm truyền thơng phân tích thơng tin từ PACS cho bước quy trình làm việc Hiển thị báo cáo Sản phẩm cuối kiểm tra phóng xạ bao gồm khơng hình ảnh, mà cịn có báo cáo bác sỹ X-quang Hình ảnh kỹ thuật số cần phải hiển thị cho bác sỹ X-quang lý giải họ (đọc mềm) Một hình hiển thị hình ảnh thích hợp cần cung cấp cho người sử dụng worklist nghiên cứu báo cáo để giải thích, danh sách tất nghiên cứu có họ lựa chọn, tốt với phát biểu gián tiếp họ Trước hiệu đòi hỏi phải sát nhập sâu với hệ thống thông tin Các hình ảnh cần phải làm sẵn kịp thời, bao gồm ảnh từ khám nghiệm có liên quan trước Những hình ảnh thu theo yêu cầu tìm nạp trước, tùy thuộc vào cấu tạo hiệu suất hệ thống Khi nghiên cứu chọn, toàn hình có sẵn ‘real estate’ tự động gắn hình ảnh theo cách hiệu để giải thích theo sở thích người sử dụng, việc áp dụng giao thức treo (màn hình mặc định) , loạt hành động thực việc xếp hình ảnh trước để so sánh với nhau, lật xoay vào hướng xác cần thiết Phần mềm hiển thị cần hỗ trợ hiển thị đầy đủ loại hình ảnh khác từ thiết bị khác hỗ trợ, bao gồm hỗ trợ cho: • Các ảnh chiếu (ví dụ: tia X) ảnh mặt cắt ngang (ví dụ: CT, MR); • Các hình ảnh với màu xác (ví dụ: siêu âm) hình ảnh giả màu (ví dụ: y học hạt nhân); • Các hình ảnh đa khung ảnh cine (ví dụ: siêu âm tim chụp động mạch) Hỗ trợ cho kỹ thuật dựng hình tái tạo đa bình diện, tối đa cường độ chiếu (MIP) kết xuất thể tích kỳ vọng cho CT MR, đặc biệt xương giải thích chụp tia X mạch đo kích thước khối u Sự diễn dịch ghép lại khám nghiệm : ghi hình cắt lớp positron (PET)-chụp cắt lớp vi tính (CT) địi hỏi khơng multiplanar tái thiết hỗ trợ, mà cịn hiển thị hình ảnh hợp (giả màu PET chồng CT) Tiêu chí nhận xét hình ảnh cần thiết bao gồm: • Chuyển hướng thị giác dịng hình ảnh có sẵn thơng qua việc sử dụng hình thu nhỏ trình duyệt phân cấp; • Cạnh-bên-nhau so sánh hình ảnh, cho dù chúng từ nghiên cứu tương tự, nghiên cứu khác nhau, với di chuyển đồng bộ, di chuyển phóng to trường hợp phương thức cắt ngang; • Chú thích thuận bên với định hướng khu trú khơng gian hình ảnh cắt ngang cho tham chiếu giải phẫu; • Chú thích nhân học, quản lý thông tin kỹ thuật để cung cấp cho việc xác định sử dụng an tồn; • Phép đo đơn giản khoảng cách tuyến tính góc sử dụng để phát thay đổi lập kế hoạch điều trị Hình thức báo cáo khác số bác sĩ X-quang sử dụng cách xuất kết chuẩn (âm ghi lại dạng số), số lại sử dụng nhận dạng giọng nói người khác điền vào mẫu báo cáo cho trước có cấu trúc hình Tích hợp báo cáo cơng nghệ hiển thị hình ảnh hệ thống thông tin khác cho hiệu sử dụng quy trình làm việc tối ưu cịn nhiều thách thức Sự quản lý Khơng có hệ thống hồn hảo lỗi người giai đoạn q trình Hình ảnh vơ tình gán cho sai bệnh nhân sai đơn đăng kí Nghiên cứu sai thực hình ảnh có chất lượng cần lấy lại, mà yêu cầu gia hạn triệu hồi bệnh nhân Mặt sai vơ tình ghi lại tiêu đề hình ảnh liệu pixel Những vấn đề đòi hỏi hệ thống cung cấp chức quản lý cho phép điều chỉnh thực người có thẩm quyền cho kỷ lục điều chỉnh (hồ sơ kiểm tra truy nguyên) phải trì đáng tin cậy Các điều chỉnh liên quan đến thay đổi sở liệu khác mà cần phải truy cập nơi hình ảnh sử dụng Ngoài giờ, kho lưu trữ PACS lấp đầy với hình ảnh mà khơng cịn cần phải có lập tức, ví dụ, thời hạn lưu giữ theo luật hết hiệu lực Các khám nghiệm trước cho việc báo cáo nhanh chóng, giảm thiểu thời gian Khả lọc nghiên cứu lựa chọn kỳ vọng, tay quy tắc dựa cách thức tự động Bệnh nhân thường xuyên cần phải chuyển đến nơi khác để điều trị them hồ sơ họ phải có sẵn để họ mang theo, khả xuất khẩu, qua mạng đến sở xa xôi thông qua phương tiện truyền thông trao đổi tiêu chuẩn, yêu cầu Lưu trữ, trì liên tục giao dịch Hình ảnh phải lưu trữ, kể ngắn hạn để sử dụng lập tức, sử dụng hình ảnh trước có liên quan cho khám nghiệm tiếp theo, để giới thiệu cho xử lý cho mục đích trì theo luật định Nhiều loại cơng nghệ lưu trữ sử dụng cho kho lưu trữ PACS, bao gồm hệ thống quản lý lưu trữ theo cấp bậc mà cố gắng để cung cấp truy cập nhanh đến hình ảnh truy cập chậm đến hình ảnh cũ hơn, tìm nạp trước chúng từ lưu trữ chậm (băng đĩa quang học) trước nhu cầu Với đời mảng dự phòng đĩa rẻ tiền, mạng lưu trữ đính kèm, mạng lưu trữ, lưu trữ nội dung cố định chi phí giảm mạnh ổ đĩa cứng dung lượng cao, việc sử dụng gọi phương tiện truyền thơng ‘all spinning’(tất quay), nghĩa tất hình ảnh có sẵn trực tuyến ổ đĩa cứng với mức độ dịch vụ, thông dụng Một biến thể khái niệm quản lý lưu trữ phân cấp liên quan đến việc sử dụng ổ đĩa cứng thực khác để giảm thiểu chi phí cho nội dung thường xuyên truy cập Hiện nay, chi phí lưu trữ khơng bị chi phối chi phí ổ đĩa, lại bị chi phối tổng chi phí quyền sở hữu, nghĩa sở hạ tầng cần thiết để hỗ trợ cho chúng, bao gồm chi phí điện làm mát, băng thơng mạng để nhân rộng off-site Truy cập vào hình ảnh trở thành nhiệm vụ quan trọng, bất khả tiếp cận PACS chấp nhận được, lý lịch trình (duy trì) khơng lịch trình (thất bại) u cầu thúc đẩy nhu cầu tính sẵn sàng cao tồn hệ thống thiết kế, đặc biệt khám nghiệm gần bệnh nhân nội trú Đáp ứng yêu cầu sẵn sàng cao yêu cầu sử dụng offsite kho lưu trữ trì đến trạng thái quán thời gian thực gần với 10 Từ ảnh CT nhận sử dụng chùm tia X, chúng chứa thuộc tính cụ thể mơ tả đặc điểm chùm tia tạo nó, bao gồm điện áp, ống tia, thời gian phát tia lọc Các hình ảnh siêu âm, mặt khác, bao gồm thông tin loại đầu dò sử dụng, tần số đầu dò, … Cho nên, modun hình ảnh CT modun hình ảnh siêu âm xác định để ghi lại thông tin cụ thể thiết bị Các modun không mô tả thông tin chung riêng thiết bị, mà chia sẻ nhiều hình ảnh thủ tục tương tự Sự tương đồng định nghĩa mơ hình thơng tin DICOM, mơ tả thực thể, chẳng hạn bệnh nhân, nghiên cứu, thiết bị, series hình ảnh, mối quan hệ chúng Vì vậy, tất hình ảnh mà nhận phần thủ tục tương tự chứa xác thơng tin bệnh nhân nghiên cứu Nếu thủ tục thực thiết bị, thơng tin trang bị giống hệt tất hình ảnh Nhiều hình ảnh nhóm lại thành chuỗi giống chúng có đặc điểm chung, ví dụ, chúng nhận lần chạy đơn CT gantry (Gantry phận có chứa ống tia X detector, đặt đối diện vòng trịn, vịng trịn quay quanh tâm để quét lớp thể bệnh nhân) Khi hình ảnh mã hóa, nhiên, tất thông tin chung tái vào trường hợp cụ thể, là, hình ảnh chứa đầy đủ thơng tin, lý này, chúng gọi trường hợp phức cụ thể (trái ngược với trường hợp cụ thể bình thường, thơng tin thực thể quản lý truyền tải riêng) Mục đích hình ảnh đơn tách từ hình ảnh khác hệ thống mà sản xuất lưu trữ, có đầy đủ thông tin cần thiết để xác định giải thích 16.3.2.3 Thuộc tính, thành phần liệu, mã hóa cú pháp truyền Các modun định nghĩa danh sách thuộc tính, số mã hóa phần cụ thể thông tin tên giá trị số Với truyền tải lưu trữ, thuộc tính mã hóa thành phần liệu tập liệu nhị phân đơn Mỗi thành phần liệu theo tiêu chuẩn gán thẻ số 32 bit độc nhất, thường mơ tả cặp gồm nhóm thập lục phân 16 bit số thành phần Ví dụ, thuộc tính tên bệnh nhân gán thẻ thành phần liệu (0010,0010) Một mô tả nguyên tên thành phần liệu không bao gồm mã hóa, đó, định dạng khơng phải ‘tự mơ tả’ người nhận cần phải có kiến thức ý nghĩa thành phần Mỗi thành phần liệu loại xác định trước, đại diện giá trị tiêu chuẩn định nghĩa loạt loại Có loại nhị phân cho số nguyên có dấu khơng có dấu 16 32 bít độ dài, loại nhị phân dấu phẩy động IEEE 32 64 bít độ dài, loại chuỗi chung riêng, chẳng hạn tên, số nguyên giá trị thập phân, số ngày số lần, mã số, trái ngược với mô tả văn tự Các giá trị thể mã hóa rõ ràng ngụ ý nhìn lên từ điển người nhận 14 Chiều dài giá trị thành phần liệu thường mã hóa rõ ràng Các chiều dài giá trị luôn chẵn và, cần thiết, chuỗi đệm để chiều dài chẵn Dữ liệu pixel tự mã hóa thành phần liệu khác (7FE0, 0010), lớn với vài quy tắc mã hóa cụ thể Sau đó, tập liệu DICOM khơng bao gồm chiều dài cố định ‘header’ mà bỏ qua để đạt liệu pixel, liệu pixel cần thiết vào cuối tập liệu Phân tích đầy đủ thành phần liệu liên tiếp, có đệ quy vào chuỗi chiều dài biến bất kỳ, cần thiết để khôi phục lại liệu pixel đáng tin cậy Cú pháp truyền xác định mã hóa thực tế Nó sử dụng để phân biệt ảnh có tồn liệu liệu pixel nén, bàn luận sau Ngoài cú pháp truyền tiêu chuẩn quy định DICOM, nhà sản xuất định nghĩa cú pháp truyền riêng mình, sử dụng miễn người gửi người nhận đồng ý 16.3.2.4 Các lớp dịch vụ, lớp cặp dịch vụ-đối tượng, thiết lập liên kết báo cáo thích nghi Một trường hợp riêng đối tượng thơng tin hình ảnh thu thập mã hóa cú pháp truyền đặc biệt, truyền mạng sử dụng nhiều dịch vụ mạng mà DICOM quy định, lớp dịch vụ lưu trữ Không phải tất thiết bị hỗ trợ tất loại hình ảnh từ thiết bị khác Cho phù hợp, DICOM định nghĩa kết hợp lớp dịch vụ IOD như lớp cặp dịch vụ-đối tượng (lớp SOP) Ví dụ, kết hợp lớp dịch vụ lưu trữ IOD ảnh CT lớp SOP lưu trữ ảnh CT Mục đích việc định nghĩa lớp SOP phép người gửi người nhận trao đổi khả tương hỗ họ thiết lập kết nối vào mạng, DICOM đề cập tới ‘sự thiết lập liên kết’ Cơ chế đàm phán cho phép người gửi cung cấp, ví dụ, hình ảnh CT MR dạng nén không nén, người nhận chấp nhận mà hỗ trợ, thích hơn, với người gửi sau chọn số lựa chọn chấp nhận để sử dụng Trong số trường hợp, người gửi có hình ảnh để gửi nhiều lớp SOP, chọn CT siêu âm, người nhận, ví dụ với trạm làm việc 3D, khơng hỗ trợ hình ảnh siêu âm sau từ chối lớp SOP tương ứng Nói chung, hạn chế biết đến trước đó, mua thời gian cài đặt, xác định cách so sánh với báo cáo thích nghi DICOM Mỗi nhà sản xuất yêu cầu tiêu chuẩn để ghi lại khả sản phẩm họ báo cáo thích nghi Trong số thứ khác, báo cáo chứa bảng lớp SOP cú pháp truyền hỗ trợ Một báo cáo đơn giản nhà cung cấp thiế bị ‘tương thích DICOM’ khơng đủ để mô tả khả tương tác; hơn, xem xét cụ thể cặp thiết bị, báo cáo thích nghi người mua ‘có học thức’ với tầm nhìn thẳng cần thiết để đảm bảo khả tương thích 15 Các thiết bị điểm cuối thiết lập liên kết gọi thực thể ứng dụng Thuật ngữ sử dụng kể từ khơng có u cầu tương ứng đến thiết bị vật lý ứng dụng phần mềm thực thể ứng dụng 16.3.2.5 Phương tiện truyền thơng trao đổi nhớ lưu trữ Ngồi việc cung cấp cho việc chuyển trường hợp cụ thể DICOM mạng, tiêu chuẩn bao gồm quy tắc cho việc sử dụng phương tiện truyền thông trao đổi, chẳng hạn đĩa CD, DVD, thiết bị MOD USB Chúng coi đủ mạnh phép thông tin lưu giữ cho chuyển giao vật lý từ địa điểm đến nơi khác, chẳng hạn mail chuyển phát nhanh DICOM chọn phương tiện truyền thông định dạng cổ điển người tiêu dùng hệ thống tập tin có thể, để tối đa hóa việc tái sử dụng cơng nghệ giá phải đảm bảo chúng đọc với hệ thống điều hành cổ điển máy tính thơng thường mà khơng cần phần cứng phần mềm đặc biệt Cho định dạng tập tin, tiêu đề thông tin ‘siêu’ ngắn cần thiết, trước liệu DICOM mã hóa, mà cung cấp chuỗi cơng nhận (‘magic number’), tập tin DICOM phân biệt với tập tin khác, mô tả cú pháp truyền thực tế sử dụng để mã hóa tập liệu theo sau Tất phương tiện truyền thông DICOM cần phải có, thư mục gốc, tập tin DICOMDIR, mã hóa tóm tắt nội dung phương tiện truyền thông, liệt kê bệnh nhân, nghiên cứu, series, với tóm tắt đặc điểm thực thể Một ứng dụng đọc tập tin nhanh chóng tóm tắt nội dung trình duyệt cho người sử dụng, mà không cần đọc tất tập tin phương tiện truyền thông 16.3.2.6 Các trường hợp phức khác khác với hình ảnh Tập trung ban đầu DICOM việc trao đổi hình ảnh thân Tuy nhiên, có nhiều loại khác khối liệu xử lý cách tương tự hình ảnh, chẳng hạn dạng sóng theo thời gian (ví dụ điện tâm đồ), liệu quang phổ (ví dụ quang phổ MR), tài liệu loại khác (ví dụ PDF) chí liệu chưa xử lý nhận trước xây dựung lại hình ảnh Các loại khác liệu cần mô tả cách tương tự mơ hình thơng tin cho hình ảnh, chia sẻ mơ hình thơng tin phức sử dụng cho hình ảnh Mỗi mơ tả IOD phức với việc bổ sung modun thích hợp, thuộc tính, thành phần liệu chế mã hóa Các lớp dịch vụ lưu trữ giống sử dụng cho việc chuyển đối tượng mạng chúng mã hóa phương tiện truyền thông trao đổi theo cách tương tự hình ảnh Thêm vào đó, loại khác thơng tin thu nhận mà khơng bao gồm khối liệu mà cần phải mô tả, mơ tả đầy đủ tập hợp thuộc tính cá nhân Ví dụ, kế hoạch xạ trị mơ tả theo cách 16 vậy, khác với hình ảnh xạ trị đồ liều xạ trị, mã hóa hình ảnh Có hệ thống trọn vẹn đối tượng liên quan đến xạ trị để hỗ trợ liệu pháp xạ trị liệu pháp phóng xạ Sự cần thiết để mã hóa liệu dạng cấu trúc mở rộng chung cho nhiều trường hợp sử dụng, bao gồm việc ghi lại liệu định lượng phạm trù từ thiết bị thu nhận (chẳng hạn đo siêu âm tim sản khoa), bất thường CAD hình ảnh chụp X-quang vú, mã hóa báo cáo tạo người Đó phạm vi hệ thống báo cáo theo cấu trúc DICOM đối tượng, sử dụng thuộc tính chuỗi đệ quy lồng để mã hóa mở rộng phạm trù, mã hóa, số thơng tin văn miễn phí sử dụng mẫu xác định cho ứng dụng cụ thể Một đặc tính phân biệt báo cáo có cấu trúc DICOM, đối chiếu với định dạng tài liệu có cấu trúc khác, chế cho việc làm tham chiếu khơng cho hình ảnh DICOM (và dạng sóng), mà cịn cho địa điểm tham chiếu tọa độ cụ thể không gian (hoặc thời gian) Chúng sử dụng, ví dụ, để minh họa cho phát để xác định vị trí mà phép đo thực Các đối tượng báo cáo có cấu trúc DICOM sử dụng để mã hóa báo cáo liều xạ có cấu trúc, danh sách hình ảnh có liên quan cho số mục đích (các ghi hình ảnh khóa văn lựa chọn đối tượng khóa) Khi hiển thị, hình ảnh y tế thường điều khiển người sử dụng để phóng to di chuyển đến vị trí cụ thể, điều chỉnh độ tương phản độ sáng (trung tâm chiều rộng cửa sổ) thích với văn tranh đồ họa Các thao tác thu thập trạng thái hiển thị, trạng thái lưu trữ trường hợp phức cụ thể cho việc phục hồi áp dụng cho hình ảnh tương tự thời gian sau Các tham chiếu cho hình ảnh báo cáo có cấu trúc chứa tham chiếu kèm đến trạng thái hiển thị, ví dụ, để nắm bắt dạng hiển thị khu vực riêng biệt phép đo thực Như với trường hợp phức khối liệu phi hình ảnh cụ thể, trường hợp báo cáo có cấu trúc trạng thái hiển thị trao đổi sử dụng lớp dịch vụ lưu trữ thông thường biên dạng phương tiện truyền thông trao đổi 16.3.2.7 Các lớp dịch vụ khác khác với lưu trữ Mặc dù việc sử dụng chủ yếu dịch vụ mạng DICOM để chuyển giao ảnh trường hợp phức cụ thể khác từ thực thể ứng dụng đến khác, có nhiều lớp dịch vụ khác xác định Một số tồn chủ yếu để hỗ trợ hoạt động lưu trữ Dịch vụ giao lưu trữ cho phép người gửi tập trường hợp cụ thể để yêu cầu người nhận chịu trách nhiệm cho tồn đối tượng lưu trữ Dịch vụ sử dụng thiết bị thu nhận trước xóa cục hình ảnh 17 Lớp dịch vụ truy vấn/chất vấn cho phép người truy vấn thiết bị từ xa cho bệnh nhân, nghiên cứu, series trường hợp cụ thể, sử dụng định danh thuộc tính tương xứng khác, sau chọn mục tin để phục hồi Các lớp dịch vụ khác xác định trường hợp sử dụng mà không liên quan trực tiếp đến lưu trữ Lớp dịch vụ quản lý danh sách công việc cung cấp thông tin nhân, thông tin yêu cầu thông tin lịch trình thơng qua danh mục làm việc cho phòng chức Các câu trả lời thu bước thủ tục lên lịch trình cung cấp phương thức với thông tin cần thiết để lựa chọn bệnh nhân xác, thực cơng việc thu nhận hình ảnh gắn thuộc tính hình ảnh kết Khi thu nhận hình ảnh hồn tất, thông tin phản hồi cung cấp cho hệ thống quản lý bước thủ tục thực theo phương thức 16.3.3 Sự khớp nối thông tin hệ thống-bệnh viện thông tin ngành X-quang, Health Level 16.3.3.1 Khái quát Chỉ DICOM phổ biến không bị thách thức tiêu chuẩn đơn để trao đổi ảnh y tế, hệ thống thông tin khác doanh nghiệp chăm sóc sức khỏe phụ thuộc vào tiêu chuẩn mức độ sức khỏe (HL7) cho truyền thông Phiên vào năm 1987, phiên 2.x phổ biến sử dụng nay, đặc biệt kể từ phiên 2.3 (1997) Một tiêu chuẩn gần hoàn toàn khác phức tạp nhiều, HL7 phiên 3, xác định, chưa thể thay thống trị phiên 2.x lĩnh vực HL7 xác định kiến trúc tài liệu lâm sàng, phương pháp mã hóa quản lý tài liệu có cấu trúc với siêu liệu phù hợp Các tài liệu kiến trúc lâm sàng trao đổi sử dụng phiên 2.x 3.x chế khác tồn độc lập với chế truyền thơng Chúng chí cịn trao đổi lưu trữ sử dụng dịch vụ DICOM Tổ chức HL7 phát triển để hấp thu, bao quát xác định số tiêu chuẩn khác Tổ chức bao gồm nhóm làm việc đối tượng ngữ cảnh, xác định ứng dụng văn phịng có liên kết lỏng lẻo khác để chia sẻ ngữ cảnh 16.3.3.2 Phiên 2.x Không giống DICOM, thông điệp HL7 phiên 2.x mã hóa dạng tin nhắn văn bản, nhị phân Định dạng ý nghĩa thông điệp xác định chi tiết, hoàn cảnh mà chúng gửi (khởi tạo kiện) Thông thường nhất, thiết bị HL7 giao tiếp qua mạng sử dụng truyền giao thức kiểm soát/giao thức internet, sử dụng giao thức cấp thấp mức tối thiểu Ngoài ra, bên thứ ‘động giao diện’ sử dụng để tập trung thông điệp sản xuất nguồn cá nhân, chuyển đổi chúng truyền chúng thiết bị khác cần thông tin 18 Các thông điệp HL7 soạn thảo chia ‘từng đoạn’ dấu xuống dịng Phân đoạn đầu ln ln đoạn tiêu đề thông điệp, mà số thứ khác, gán ID vào thông điệp, quy định cụ thể ký tự phân cách sử dụng xác định ‘khởi tạo kiện’ kích thích thơng điệp để gửi Đoạn mang trọng tải thông điệp Nhiều phân đoạn phổ biến vài loại khác thông điệp Các phân đoạn HL7 soạn thảo ‘các trường’ có ‘kiểu liệu’ liên kết với chúng Khơng có nhãn truyền đạt rõ ràng để xác định trường phân đoạn không rõ ràng kiểu liệu truyền đạt Ý nghĩa trường truyền tải vị phân đoạn Phạm vi loại thông điệp HL7 phiên 2.x khởi tạo kiện rộng có liên quan đến ứng dụng hình ảnh Quan tâm cụ thể liên quan đến việc quản lý nhận dạng bệnh nhân, bao gồm thơng điệp thu nhận, lưu lượng chuyển giao, liên quan đến nhập lệnh, chẳng hạn thông điệp thông báo đưa hàng hóa vào kho hải quan Cả hai thơng thường sử dụng để xây dụng thông tin cần thiết để đáp ứng nhà cung cấp truy vấn danh sách công việc theo phương thức DICOM Các trường hợp sử dụng phức tạp hơn, chẳng hạn quản lý thay đổi danh tính bệnh nhân, hỗ trợ thông điệp HL7, đề cập chủ đề tích hợp hệ thống y tế (IHE) 16.3.4 IHE 16.3.4.1 Khái quát Các tiêu chuẩn DICOM HL7 xác định quy định cho dịch vụ thông điệp cụ thể, xác định kiến trúc tổng thể cho việc xây dựng hệ thống hoàn chỉnh để hỗ trợ tồn doanh nghiệp Lợi ích đáng kể khả tương tác đạt sử dụng hai tiêu chuẩn, hệ thống lớn phức tạp xây dựng mà không phụ thuộc vào giao diện độc quyền Tuy nhiên, tiến theo hướng sản xuất thiết bị chìa khóa trao tay mà ‘cắm chạy’ cần xác định trường hợp sử dụng cụ thể cấu trúc cụ thể để hỗ trợ chúng Vào năm 1997, hội X-quang Bắc Mỹ (RSNA), tổ chức trở thành công cụ việc quảng bá áp dụng DICOM, bắt đầu liên hợp với bên liên quan chủ chốt để gây dựng động lực phương hướng, vào năm 1998, liên minh với hội hệ thống quản lý thông tin y tế (HIMSS), để bắt đầu nỗ lực IHE Tiền đề chu kỳ hàng năm phát hành đặc tính kỹ thuật thử nghiệm thực thi ‘connectathons’, tiếp sau biểu tình cơng cộng, nhanh chóng chứng tỏ giá trị sản phẩm đến nhà buôn khách hàng Một năm tập trung vào vấn đề; lên lịch trình dang sách công việc chụp X-quang từ đăng ký bệnh nhân; thơng qua đăng ký lên lịch trình để thu nhận hình ảnh, chuyển giao, lưu trữ phân phối Vấn đề liên quan đến hai tiêu chuẩn (DICOM HL7) nhiều loại sản xuất thiết bị (hệ thống thông tin y tế, hệ thống thông tin X-quang PACS), kết 24 nhà cung cấp thể 47 hệ thống connectathon đầu tiên, biểu tình cơng cộng hội nghị thường niên RSNA vào năm 1999 Ban 19 đầu hình thành dự án 3-5 năm, dự án diễn năm thứ 15, IHE tổ chức toàn cầu mở rộng với nhiều lĩnh vực vượt X-quang 16.3.4.2 Profile, actor (người hành động) giao dịch Cách tiếp cận IHE xác định tập hợp trường hợp sử dụng mà đòi hỏi sở hạ tầng chung sau xác định profile cá nhân tích hợp gồm actor giao dịch đủ để hỗ trợ trường hợp sử dụng Profile kết cách để giải vấn đề, thiết kế để có đủ phù hợp với profile tích hợp khác và, có thể, sở lắp đặt thiết bị trường Với profile, gia đình actor xác định, mà thiết bị trừu tượng đó, ‘thế giới thực’, phục vụ mục đích khác thường xuyên, không thiết phải, cung cấp nhà sản xuất khác Ví dụ, phần hệ thống thơng tin bệnh viện hệ thống thông tin X-quang mà thực chức lên lịch trình gọi hệ thống phận lên lịch trình đăng ký filler actor, khác biệt với actor thực chức đăng ký Nhưng thực tế, chúng nhóm lại với hệ thỗng xử lý đơn Tương tự vậy, chức quản lý lưu trữ PACS nhóm lại actor quản lý ảnh/actor lưu trữ ảnh, phân biệt với chức trình chiếu hình ảnh máy trạm PACS, actor hiển thị hình ảnh Hành vi actor không định nghĩa khái quát nhưng, hơn, quy định ngữ cảnh giao dịch actor ngữ cảnh profile Các profile IHE không xác định tiêu chuẩn để thực giao dịch có thể, sử dụng tiêu chuẩn thông điệp hành DICOM HL7, cần thiết chuyên môn hóa ràng buộc thơng điệp HL7 đặc biệt lớp SOP DICOM để đạt mục tiêu Ví dụ, profile danh sách cơng việc theo lịch trình, thơng điệp HL7 quy định cho việc đăng ký bệnh nhân nhập lệnh, giao thức sử dụng, phiên HL7 nội dung phân đoạn định trường xác định rõ ràng Hơn nữa, kể từ giao dịch khác profile sử dụng lớp SOP DICOM, chẳng hạn việc cung cấp danh mục làm việc cho phòng chức năng, phép ánh xạ từ thông điệp HL7, phân đoạn trường đến thuộc tính truy vấn trở lại DICOM xác định, cung cấp cầu nối xác định hai đồng dạng nhau, không giống nhau, tiêu chuẩn Mức độ đặc hiệu xác định profile phục vụ để loại bỏ không chắn phần người thực người mua Các profile là, nói chung, đề xuất tất khơng có gì, thay phải phù hợp với khả cụ thể báo cáo thích nghi DICOM hai thiết bị khác nhau, ví dụ, người mua so sánh báo cáo tích hợp IHE hai thiết bị Ví dụ, máy quét CT tự xưng actor chức thu nhận hỗ trợ IHE lên lịch trình profile cơng việc hệ thống thông tin X-quang tự cho hệ thống doanh nghiệp 20 lên lịch trình order filler actor cho profile nên tương thích, mà khơng cần phải đánh giá chi tiết cụ thể việc thực danh mục làm việc cho phòng chức DICOM Các profile tích hợp IHE khơng liên quan độc quyền đến tiến trình cơng việc Một loại profile khác giải vấn đề liên quan đến phương tiện truyền thông trao đổi Các profile liệu di động cho hình ảnh (PDI) IHE yêu cầu sử dụng tiêu chuẩn DICOM cho phương tiện truyền thông, chọn lựa giới hạn lựa chọn cung cấp cho người sử dụng phổ biến, đặc biệt sử dụng hình ảnh khơng nén CD Các mở rộng theo sau để profile PDI thông qua nhiều tính DICOM cho phép sử dụng phương tiện truyền thông DVD USB, việc sử dụng có chọn lọc tập tin nén, mã hóa cho việc bảo vệ riêng tư Phương tiện truyền thơng mã hóa u cầu PDI IHE để cung cấp kèm theo phần mềm giải mã phương tiện truyền thông Một loại khác profile tích hợp giải hành vi actor đơn tính có sẵn cho người dùng Actor hiển thị hình ảnh, mơ tả chức mong đợi máy trạm người xem, chứa số profile mà xác định chi tiết ứng dụng hành vi cụ thể Profile hình ảnh chụp nhũ ảnh mơ tả danh sách yêu cầu chi tiết mà hình hiển thị phải thực hiện, chẳng hạn việc đạt định hướng xác, so sánh kích thước hình ảnh trước đó, chỉnh thành ngực, tính quán cài đặt tương phải tỷ lệ xám, đầy đủ thích hiển thị CAD Profile đòi hỏi cụ thể thuộc tính DICOM sử dụng để thực hành vi cụ thể, để lại profile theo ý người thực hiện, phụ tải thiết bị thu nhận với yêu cầu để gắn thuộc tính vào Profile hình ảnh chụp nhũ ảnh trình bày phù hợp tổng quát profile hình ảnh, địi hỏi hiển thị để thực phù hợp với GSDF DICOM, để tạo điều kiện thống tương phản nhận thức hình ảnh hiển thị Profile khác liên quan đến hiển thị hình ảnh profile xem xét hình ảnh bản, liệt kê tính tối thiểu mà người sử dụng kiểm tra lâm sàng đòi hỏi, xuống đến mức độ chi tiết mà cung cấp kinh nghiệm người dùng tương tự, không quan tâm nhà sản xuất, xa để xác định biểu tượng tiêu chuẩn yêu cầu hiệu suất tối thiểu mục tiêu hồ sơ cải thiện tính quán người xem bao gồm phương tiện truyền thông PDI, khơng giới hạn để ứng dụng Profile theo dõi tiếp xúc xạ mô tả việc sản xuất báo cáo liều xạ theo cấu trúc chuyển giao cho PACS sử dụng chúng để theo dõi nội xác định ngược trở lại đệ trình sổ đăng ký mức tham chiếu số liều 16.3.4.3 Cross-Enterprise Document Sharing (XDS) (Cross-Enterprise Document Sharing (XDS) profile tương tác tạo điều kiện cho việc đăng ký, phân phối truy cập doanh nghiệp sức khỏe hồ sơ y tế điện tử bệnh nhân) 21 Mặc dù IHE ban đầu hiểu để giải vấn đề phạm vi doanh nghiệp đơn, phổ biến hồ sơ điện tử cần thiết cho khả tương tác doanh nghiệp thúc đẩy phát triển gia đình profile mà mơ tả thể loại XDS Đầu tiên profile XDS cho tạo ảnh, cung cấp cho actor đăng ký tài liệu trung tâm mà theo dõi siêu liệu tài liệu (bao gồm hình ảnh), mà thực cư trú nhiều kho tài liệu, ban đầu dự định đặt vào với trang web có nguồn gốc tài liệu, có lẽ thực cổng vào PACS cục Chuỗi hoạt động để truy vấn đăng ký, xác định tài liệu cần thiết, sau lấy chúng từ kho lưu trữ thích hợp Với tạo ảnh, tài liệu lấy biểu mã hóa SR DICOM, mức bổ sung phục hồi sau sử dụng để trả lại hình ảnh thân Các chế liên tục phát triển để giải rắc rối thêm vào gặp phải với ghép đơi lỏng, hệ thống truy cập bên ngồi, bao gồm an ninh riêng tư kiểm soát truy cập, hợp quy chỗ (khu vực quốc gia) kho chứa địa phương, hỗ trợ cho thống phân phối sau chỉnh sửa cập nhật 16.4 Liên kết mạng Các ứng dụng hình ảnh y tế liên kết mạng dựa quy ước có dây bản, công nghệ mạng quang không dây sử dụng giao thức Internet tiêu chuẩn chẳng hạn giao thức điều khiển truyền dẫn / giao thức Internet (TCP / IP) cho thông tin liên lạc Phần cứng mạng thông thường (chẳng hạn định tuyến, ngắt mạch, cáp) phần mềm (như tường lửa, ngăn xếp giao thức mạng hệ thống điều hành tiện ích quản lý mạng) sử dụng Cả hai mạng cục trang web đơn mạng diện rộng lắp ráp từ công nghệ thông thường Mặc dù truyền liệu hình ảnh lớn, chuẩn ethernet chuyển mạch tốc độ cao sử dụng cho việc thường xuyên mạng cục bộ, mạng thường chia sẻ với người khác, lưu lượng giao thơng thấp cần thiết, chất lượng xí nghiệp dịch vụ giải với mạng ảo khu vực địa phương, thơng qua cấu hình lưới điện cách ly theo luật tự nhiên Khi trang web kết nối sử dụng phương tiện công cộng chẳng hạn internet, quan hệ riêng tư hiệu suất phải giải Việc sử dụng phần cứng hay phần mềm mã hóa thơng thường để thiết lập hai mạng riêng ảo kết nối an toàn dựa phiên (sử dụng bảo mật lớp truyền tải sử dụng cho thương mại điện tử) điển hình Độ trễ lớn mạng diện rộng tốc độ cao dẫn đến báo nhận chậm ảnh hưởng đến hiệu suất không giải cách cụ thể việc lựa chọn giao thức hay cấu hình ngăn xếp giao thức ứng dụng, thông qua việc sử dụng thiết bị bổ sung máy gia tốc mạng diện rộng 22 Sự gia tăng sử dụng thiết bị điện toán di động cho phép thêm kênh phân phối đầy đủ phần liệu hình ảnh, đặc biệt hình thức nén lựa chọn thích hợp với nhiệm vụ 16.5 Nén ảnh 16.5.1 Mục đích Khi lưu trữ truyền dạng khơng nén, hình ảnh kỹ thuật số chiếm lượng khơng gian tỉ lệ với kích thước ma trận hình ảnh, ví dụ pixel chiếm số lượng cố định byte Tuy nhiên, hình ảnh thường chứa lượng đáng kể thơng tin dư thừa diễn tả gọn Ví dụ, thường có lượng lớn khơng gian màu đen xung quanh phần 'quan trọng' hình ảnh Giảm lượng khơng gian bị chiếm hình ảnh ưu tiên, kể từ chi phí lưu trữ băng thông quan trọng, khơng có đủ thời gian để truyền tập lớn hình ảnh kết nối chậm để đáp ứng nhu cầu lâm sàng 16.5.2 Chuyển đổi mã hóa Chương trình nén thơng thường bao gồm loạt bước mà chuyển đổi liệu ban đầu thành đại diện khác cho thấy nhiều khả dự phịng sau mã hóa thơng tin hình thức nhỏ gọn Nếu nén loạt biểu tượng, chẳng hạn văn gốc biểu diễn ký tự liên tiếp, byte cho ký tự, mã hóa trực tiếp sử dụng chế thay mã ngắn cho ký tự thường xuyên xuất hơn, mã hóa dài cho ký tự thường xun xuất Ví dụ, chữ "e" mã hóa với chút đơn, chữ 'z' mã hóa với số lượng lớn bit Việc gọi mã hóa 'chiều dài biến', trái ngược với byte cho ký tự mã hóa 'chiều dài cố định' Một phương pháp phổ biến để mã hóa liệu theo cách mã hóa Huffman Phân tích phức tạp văn gốc bao gồm việc lưu trữ chuỗi ký tự từ điển, tính tốn tần số chúng đại diện cho toàn chuỗi với ký hiệu chiều dài đơn biến, cách tiếp cận gọi mã hóa 'từ điển' Cách tiếp cận khác để mã hóa tồn thơng điệp phần nhị phân dài, mà sản xuất gần đầu tối ưu cho tập hợp biểu tượng xác suất, đưa mơ hình xác tần số biểu tượng Một trường hợp đặc biệt, thường xem xét riêng biệt biểu tượng xuất nhiều lần, trường hợp mã hóa biểu tượng số lần xuất hiện, lặp lặp lại biểu tượng, gọi mã hóa'chạy dài' Các cách ứng dụng ngang mã hóa hình ảnh, ngoại trừ việc chúng khơng tính tốn cho dự phịng bổ sung mà có mặt hai (hoặc nhiều hơn) kích thước hình ảnh 23 Các bước chuyển đổi sử dụng trước mã hóa, để lộ dư thừa hình ảnh Ví dụ, nơi mà điểm ảnh khác chút từ phiên tiền nhiệm chúng hầu hết thời gian, mã hóa khác biệt điểm ảnh trước dẫn đến giá trị nhỏ gọn để mã hóa, phân phối tần số nhỏ gọn Đối với số loại hình ảnh, nhiều khu vực 'ngữ cảnh' xem xét, ví dụ, khác biệt điểm ảnh điểm ảnh bên trái bao gồm tín hiệu khác biệt, chưa phải mơ hình phức tạp mà xem xét tỷ lệ thay đổi khu vực địa phương xây dựng Loại chuyển đổi mà cụ thể cho hình ảnh phơi bày dư thừa nhiều kênh màu Ví dụ, hình ảnh màu sắc thường mã hóa khơng nén kênh màu đỏ, xanh xanh lam, tất ba kênh mang thông tin độ sáng tương tự Chuyển đổi không gian màu sắc vào độ sáng cặp kênh thành phần màu phơi bày dư thừa Tương tự, chuyển đổi từ khơng gian với tần số phạm vi sóng nhỏ cho phép diễn tả ngắn gọn 16.5.3 Nén ‘lossless’ (nén không hao hụt) Một số hình thức nén cho phép phục hồi đầy đủ xác liệu gốc từ liệu nén, chúng gọi lossless chương trình nén 'đảo ngược' Các chương trình thường sử dụng ứng dụng người tiêu dùng để nén tài liệu văn bản, ví dụ, chấp nhận ký tự thay đổi giải nén Cũng vậy, ứng dụng hình ảnh y tế u cầu tái sản xuất hoàn hảo đầu vào, nén lossless sử dụng rộng rãi Các chương trình nén lossless cho hình ảnh tận dụng bước chuyển đổi mô tả trước đây, với điều kiện việc chuyển đổi thực hình thức tốn học thuận nghịch Các biến đổi khác biệt phải có đủ độ sâu để giữ gìn giá trị chênh lệch tối đa hướng (dấu hiệu) với độ trung thực đầy đủ; điều đòi hỏi thêm bit để mã hóa so với giá trị ban đầu Tương tự, miền tần số biến đổi không gian màu yêu cầu sử dụng phương trình triển khai mà sử dụng cố định, không dấu phẩy động, thuật tốn độ xác vừa đủ Trong thực tế, nén lossless hình ảnh y tế tạo tỷ lệ nén (tương đối so với số lượng ban đầu byte chiếm hình ảnh khơng nén) chạy từ khoảng 2,5: đến 5: 1, tùy thuộc vào phương thức loại hình ảnh Thơng thường, hình ảnh y tế có chứa số lượng đáng kể nhiễu, kết cấu nội dung tần số cao khác, điều cản trở khả để đạt nén lossless cao Thậm chí khơng khí khu vực chuẩn trực có nhiễu Mặc dù vậy, chi phí thời gian truyền tiết kiệm lệnh thường đủ để đáp ứng trường hợp sử dụng Ví dụ, nén lossless 512 512 bit chụp mạch vành tim sử dụng chương trình tương đối đơn giản, thường sử dụng để phù hợp với kiểm tra toàn CD đơn 16.5.4 Nén ‘lossy’ (nén tổn hao) Lossy, đảo ngược, nén xảy kết giải nén không giống với gốc, số lượng loại chấp nhận cho với số mục đích Ví 24 dụ, nén lossy thường xuyên áp dụng cho hình ảnh chụp ảnh màu nhận từ máy ảnh kỹ thuật số người tiêu dùng sử dụng rộng rãi trang trình duyệt web internet người tiêu dùng Quá trình tham gia tương tự sử dụng nén lossless, với bước chuyển đổi mã hóa, ngoại trừ kể từ số lượng hữu hạn loại mát phép, bước yêu cầu để hồn tồn phục hồi Ví dụ, khơng gian màu sắc tần số biến đổi _ phạm vi sóng nhỏ liên quan đến số lượng mát định, sử dụng chức liên tục với độ xác hữu hạn lộ nhiều dư thừa Bổ sung thêm, bước suy xét áp dụng để loại bỏ loại thơng tin cụ thể Ví dụ, hệ số tần số cao biểu diễn với các bit xác so với hệ số thấp tần số quan trọng hơn, điều kiểm sốt 'bước 'lượng tử' áp dụng sau chuyển đổi trước mã hóa Trong số chương trình nén, bước mà chất lượng kết kiểm soát cách rõ ràng Các kết nén lossy hình giả tạo trở thành nhìn thấy hình ảnh xây dựng lại Đối với hình ảnh nén tồn khung hình, hình giả tạo liên quan đến việc làm mịn tinh tế tồn hình ảnh, thay đổi cấu trúc nhận thức khu vực phức tạp, giới thiệu cấu trúc nhỏ riêng biệt mà khơng có mặt gốc (ví dụ, trường hợp chuyển đổi sóng nhỏ, phản chiếu hàm sở sóng nhỏ xuất hiện, trường hợp hệ số tần số cao cắt ngắn, dao động ringing xuất mép sắc nét xung quanh chẳng hạn văn bản) Đối với chương trình mà liên quan đến việc phân chia hình ảnh thành lát nhỏ trước nén, hình giả tạo khối xuất nơi ranh giới lát trở thành nhìn thấy rõ ràng Bất chấp hình giả tạo, hình ảnh nén lossy đủ cho nhiều mục đích lâm sàng Hai cấp độ nén định nghĩa cho hình ảnh y tế: 'visually lossless' 'diagnostically lossless Nén visually lossless loại hình mức độ nén người quan sát phân biệt mắt thường gốc từ hình ảnh tái tạo, mát toán học xảy Điều xác định thí nghiệm tương đối đơn giản biết khác đáng kể tùy thuộc vào phương thức phần thân hình ảnh Tuy nhiên, cho dù hình ảnh vậy, hình ảnh nén nhiều hơn, đủ cho việc giải thích chính, ví dụ diagnostically lossless, phụ thuộc vào cơng việc chẩn đốn Như ví dụ cực đoan, tia X ngực với mục đích định vị chóp ống thơng trải qua suy thối cực đủ, phát tràn khí màng phổi gây chèn ống thơng u cầu hình ảnh với nhiều ép Thiết lập mức độ thích hợp nén cho phương thức vậy, phần thể nhiệm vụ chẩn đốn địi hỏi nghiên cứu quan sát với đủ độ mạnh để phát chỗ thiếu sai lệch tìm thấy vắng mặt đích thực khác biệt đáng kể mặt lâm sàng gây nén, trái ngược với nghiên cứu nhỏ để phát sai lệch Các nghiên cứu 25 tốn số lượng Mặc dù vậy, có hướng dẫn lên từ công ty chuyên nghiệp khác số nước vấn đề sử dụng hợp lý nén lossy Một yếu tố gây nhiễu có hay khơng để thực nén lossy trước sau việcgiải thích chính, nén để lưu trữ phân phối sau Miễn có tiềm cho chẩn đốn sai, số người ủng hộ việc chăm sóc bệnh nhân tối ưu địi hỏi giải thích hình ảnh không nén; thực, quản lý thực phẩm dược phẩm đòi hỏi điều quy định cho chụp nhũ ảnh kỹ thuật số Các nhà cố vấn pháp luật tranh luận, nhiên, xác giải thích nên lưu trữ Chiến lược bảo thủ để tránh nén lossy, hấp dẫn khoản tiết kiệm chi phí sở hạ tầng tiềm 16.5.5 Tiêu chuẩn chương trình nén thơng dụng Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế (ISO) Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế (IEC) ban kỹ thuật chung thành lập tiểu ban chịu trách nhiệm tiêu chuẩn nén hình ảnh video , kết JPEG gia đình nén video kỹ thuật số tiêu chuẩn định dạng tập tin phát triển nhóm Trong ứng dụng web máy ảnh kỹ thuật số người sử dụng, sử dụng rộng rãi bit thang màu xám màu lossy cosin rời rạc định dạng JPEG thực tập hợp số lượng lớn chương trình quy định số tiêu chuẩn Các chương trình JPEG thêm sử dụng cho loại hình ảnh y tế, bao gồm: (i) (ii) (iii) 12 bit biến đổi cosin rời rạc, áp dụng hình ảnh màu xám độ sâu bit lớn hơn; 16 bit nén lossless với sai lệch mã hóa Huffman; JPEG 2000, với biến đổi wavelet mã hóa số học, hai biến thể lossless lossy Cho hình ảnh y tế có liên quan đến nhiều khung hình có chứa dư thừa khung hình (ví dụ hình ảnh cine nhận ngồi liên tiếp mặt cắt ngang 3D ), khung mã hóa riêng biệt sử dụng JPEG JPEG 2000, chương trình khác, chẳng hạn đa thành phần 3D JPEG 2000 MPEG, áp dụng Mặc dù có số khác thường độc quyền hay định dạng tập tin tiêu chuẩn thực tế với chương trình nén vốn có sử dụng rộng rãi trang web ứng dụng chuyên nghiệp khác GIF (định dạng trao đổi hình ảnh), PND (Hình ảnh mạng di động) TIFF, sử dụng cho hình ảnh y tế, hạn chế độ sâu bit thiếu hỗ trợ nén đầy đủ Mặc dù định dạng tập tin với chương trình nén mà thường sử dụng cho văn file liệu, chẳng hạn ZIP, áp dụng cho hình ảnh, chúng thường khơng hiệu phương pháp tận dụng lợi cấu trúc hình ảnh 26 16.5.6 Nén DICOM DICOM làm cho việc sử dụng gần độc quyền chương trình nén tiêu chuẩn ISO-IEC định nghĩa cú pháp truyền cho JPEG MPEG thích hợp chương trình lossless lossy Cách tiếp cận cho phép thiết bị giao tiếp mạng để đàm phán chương trình nén thích hợp để sử dụng tùy thuộc vào hoàn cảnh Đàm phán Tcác loại nén (cú pháp chuyển giao) người nhận để chấp nhận từ chối kết hợp, tùy thuộc vào khả Với hình ảnh nén lossless , trường hợp có chế dự phịng phép mặc định, khơng nén, cú pháp truyền sử dụng trường hợp người nhận khơng hỗ trợ chương trình nén đề xuất Điều không cần thiết cho hình ảnh nén lossy, nguyên tắc người gửi khơng có quyền truy cập vào hình ảnh khơng nén ban đầu Như tiến hóa cơng nghệ chương trình nén chuẩn hóa, DICOM cho biết thêm chúng cú pháp truyền mới, có khả làm cho chúng sẵn sàng cho loại hình ảnh nào, từ cú pháp chuyển giao độc lập lớp SOP DICOM tiêu chuẩn công nghệ không đề cập việc sử dụng thích hợp chương trình nén đặc biệt mục đích cụ thể Sự bao gồm chương trình DICOM chứng thực chương trình Tài liệu tham khảo AMERICAN ASSOCIATION OF PHYSICISTS IN MEDICINE, Assessment of Display Performance for Medical Imaging systems, AAPM On-line Rep 03, AAPM, College Park, MD (2005), http://www.aapm.org/pubs/reports/OR_03.pdf supplemental files available at http://www.aapm.org/pubs/reports/OR_03_Supplemental/ (accessed on 23 August 2012) AMERICAN COLLEGE OF RADIOLOGY, ACR Technical Standard for Electronic Practice of Medical Imaging (2007), http://www.acr.org/~/media/af1480b0f95842e7b163f09f1ce00977.pdf (accessed on 23 August 2012) CENTRE FOR EVIDENCE-BASED PURCHASING, A Beginner’s Guide to PACS, MDA Evaluation Rep 02044, The Stationery Office, Norwich (2002) 27 CENTRE FOR EVIDENCE-BASED PURCHASING, A Beginner’s Guide to Virtual Private Networks in a Picture Archiving and Communication System Environment, CEP 05094, Centre for Evidence-based Purchasing, London (2006) CLUNIE, D., DICOM, http://www.dclunie.com/ (accessed on 23 August 2012) DREYER, K.J., MEHTA, A., THRALL, J.H., PACS: A Guide to the Digital Revolution, Springer, New York (2002) INTEGRATING THE HEALTHCARE ENTERPRISE, http://www.IHE.net HEALTH LEVEL SEVEN INTERNATIONAL, http://www.HL7.org (accessed on 23 August 2012) HUANG, H.K., PACS: Basic Principles and Applications, 2nd edn, John Wiley & Sons, New York (2004) 28 ... hình ảnh kỹ thuật số 16.3.1 Hình ảnh lưu trữ hệ thống thông tin liên lạc 16.3.1.1 Tổng quan Một ảnh phim, có ảnh gốc, thể chất nằm nơi đòi hỏi tự tay xử lý, lưu trữ vận chuyển Một ảnh kỹ thuật số, ... phi y tế sử dụng để lấy hình ảnh từ nguồn khác, ví dụ, máy ảnh kỹ thuật số máy quay video kỹ thuật số gắn với ống nội soi kính hiển vi, u cầu cổng để chuyển đổi hình ảnh định dạng bệnh nhân (ví...Chương 16: Ảnh kỹ thuật số 16.1 Giới thiệu Ban đầu, ảnh X-quang thu kính ảnh Ngày nay, chức xử lý ảnh y tế cung cấp thứ cần thiết cho xử lý số, việc ứng dụng chụp Xquang phim