Mã hóa & câú trúc dữ liệu DICOM

Luận Văn: Mã hóa & câú trúc dữ liệu DICOM

Ch¬ng I

Tæng quan DICOM

I.1 Giíi thiÖu ChuÈn DICOM 6

I.1.1 Qu¸ tr×nh h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn 6

I.1.2 Ph¹m vi vµ trêng øng dông 8

I.1.3 Môc tiªu 9

I.1.4 Xu híng hiÖn t¹i 9

I.2 C¸c thµnh phÇn DICOM 11

I.2.1 CÊu tróc tµi liÖu: 11

I.2.2 Tæng quan néi dung c¸c phÇn DICOM 11

I.3 ThÝch nghi DICOM: 21

I.4 DICOM trong hÖ thèng th«ng tin y tÕ: 23

I.4.1 DICOM víi PACS, HIS, RIS: 23

I.4.2 Quan hÖ DICOM víi c¸c ChuÈn th«ng tin kh¸c: 24

II.1 Tæng quan: 26

II.2 §Þnh nghÜa th«ng tin DICOM: 28

II.2.1 M« h×nh E-R: 28

II.2.2 M« h×nh DICOM ThÕ giíi Thùc: 29

II.2.3 M« h×nh th«ng tin DICOM 30

II2.3.1 Thuéc tÝnh 32

II.2.3.2 DÞch vô truyÒn tin trùc tuyÕn vµ lu tr÷ trung gian 33

II.2.3.3 Nhãm DÞch vô DIMSE 33

II.2.3.4 Líp CÆp §èi tîng-DÞch vô (SOP) 33

II.2.3.5 Tho¶ thuËn Liªn kÕt 34

II.2.3.6 §Þnh nghÜa Líp DÞch vô 34

II.2.3.7 §Þnh nghÜa §èi tîng Th«ng tin 35

II.2.3.7.1 §Þnh nghÜa §èi tîng Th«ng tin Thêng 35

II.2.3.7.2 §Þnh nghÜa §èi tîng Th«ng tin Phøc 39

II.2.4 Sù më réng M« h×nh DICOM ThÕ giíi thùc 44

II.3 C¸c líp dÞch vô DICOM 48

II.3.1 Líp DÞch vô X¸c minh 50

1

II.3.2 Lớp Dịch vụ Lu trữ 50

II.3.3 Lớp Dịch vụ Chất vấn/Truy vấn 51

II.3.4 Lớp Dịch vụ Thông báo Nội dung Nghiên cứu 54

II.3.5 Lớp Dịch vụ Quản lí Bệnh nhân 54

II.3.6 Lớp Dịch vụ Quản lí Nghiên cứu 55

II.3.7 Lớp Dịch vụ Quản lí Kết quả 56

II.3.8 Lớp Dịch vụ Quản lí In 57

II.3.9 Lớp Dịch vụ Lu trữ Trung gian 58

II.3.10 Lớp Dịch vụ Giao Lu trữ 58

II.3.11 Lớp Dịch vụ Quản lí Danh sách Công việc Căn bản 59

II.3.12 Lớp Dịch vụ Quản lí Hàng đợi 61

II.3.13 Lớp SOP Lu trữ Trạng thái Hiển thị Softcopy Mức Xám 61

III.1 Mã hoá giá trị 64

III.2.3 Thứ tự byte kiểu Little Endian và Big Edian 71

III.2.4 Các loại thành phần dữ liệu 72

III.2.5 Cách sắp xếp các Bộ Dữ liệu 73

III.2.6 Thành phần Dữ liệu Riêng 76

III.3 Mã hoá dữ liệu Điểm ảnh, Overlay, và Dạng sóng 76

III.3.1 Dữ liệu Điểm ảnh, Overlay, và các Thành phần dữ liệu liên quan 76

III.3.1.1 Mã hoá dữ liệu Điểm ảnh .76

III.3.1.2 Mã hoá Dữ liệu Overlay 78

III.3.2 Mã hoá dạng nguyên gốc và nén 79

III.3.3 Dữ liệu Dạng sóng 80

III.4 Định danh Duy nhất (UID) 80

III.4.1 Khái niệm UID 80

2

III.4.2 UID do DICOM định nghĩa 80

III.4.3 UID định nghĩa riêng 81

III.5 Cú pháp Chuyển đổi 81

IV.1 Mô hình tổng quát truyền tin DICOM 82

IV.2 Trao đổi thông tin thông qua mạng vật lý 83

IV.2.1 DICOM và Mô hình tham chiếu cơ bản OSI 83

IV.2.2 Cấu trúc Tầng ứng dụng DICOM 84

IV.2.3 Cấu trúc bản tin DICOM 85

IV2.3.1 Bộ Lệnh 86

IV.2.3.2 Thành phần Lệnh 86

IV.2.4 Dịch vụ DICOM 87

IV.2.4.1 Các loại dịch vụ 88

IV.2.4.2 Tơng tác DIMSE-service-user 88

IV.2.4.3 Chế độ dịch vụ 89

IV.2.3.4 Các dịch vụ Liên kết 89

IV.2.3.5 Các dịch vụ DIMSE 90

IV.2.3.5.1 Dịch vụ DIMSE-C 90

IV.2.3.5.2 Các dịch vụ DIMSE-N 91

IV.3 Trao đổi thông tin thông qua phơng tiện trung gian 92

IV.3.1 Mô hình Lu trữ Trung gian DICOM 92

IV.3.1.1 Lớp Trung gian Vật Lí 92

IV.3.1.2 Lớp Khuôn dạng Trung gian 93

IV.3.1.3 Lớp Khuôn dạng Dữ liệu DICOM 93

IV.3.2 Khuôn dạng file DICOM 94

a Thông tin Đầu File DICOM 95

b Bộ Dữ liệu 95

c Hỗ trợ Thông tin Quản lí File 95

d Khuôn dạng File DICOM An toàn 96

IV.3.3 Các Dịch vụ File DICOM 96

IV.3.3.1 Bộ File 96

IV.3.3.2 Các Chỉ số File 97

IV.2.3.3 Các Dịch vụ và Chức năng Quản lí File 97

3

IV.2.3.4 Truy nhËp Néi dung File 98IV.3.3.5 Bé KÝ tù 98IV.3.3.6 ChØ sè File DICOMDIR 98

4

Ch¬ng I

Tæng quan vÒ ChuÈn DICOM

5

I.1 Giới thiệu Chuẩn DICOM

DICOM (The Digital Image and Communication in Medicine) là Chuẩn định ra các qui tắc định dạng và trao đổi hình ảnh y tế cũng nh các thông tin liên quan Hình ảnh y tế thu nhận từ các thiết bị khác nhau nh máy CT, cộng hởng từ, siêu âm, y học hạt nhân Nó tạo lên một “ngôn ngữ” chung cho phép “giao tiếp” hình ảnh và các thông tin y tế liên quan giữa các ứng dụng hay hệ thống khác nhau

I.1.1 Quá trình hình thành và phát triểnCác Phiên bản trớc DICOM

Với sự ra đời của máy CT (Computer Tomography) vào những năm 70, cũng nh việc sử dụng ngày càng nhiều máy tính và thiết bị tạo ảnh số trong công tác y tế, các thiết bị này tạo ra ảnh với các định dạng khác nhau, thì nhu cẫu có một chuẩn chung cho truyền ảnh số và các thông tin có liên quan ngày càng lớn

Trớc nhu cầu đó, The American College of Radiology (ACR) và The National Electrical Manufacturers Association (NEMA) đã thiết lập thành một uỷ ban chung vào năm 1983, để phát triển một Chuẩn nhằm mục đích :

- Phát triển trao đổi thông tin hình ảnh số, không quan tâm đến nhà sản xuất thiết bị.

- Làm thuận tiện sự hoá sự phát triển và mở rộng của của hệ thống thu nhận và truyền ảnh (PACS), có thể giao tiếp với các thành phần khác trong hệ thống thông tin bệnh viện (RIS).

- Cho phép tạo ra các cơ sở dữ liệu chẩn đoán mà có thể đợc chất vấn bởi một phạm vi lớn các thiết bị phân tán về mặt địa lí.

ACR-NEMA Standards Publication No 300-1985, đợc công bố năm 1985 là phiên bản 1 (ACR-NEMA Verson 1.0) Phiên bản này tiếp tục đợc hoàn thiện: No1-tháng 10/1986, No2-tháng 1/1988

ACR-NEMA Standards Publication No 300-1988, công bố năm 1988 đợc coi là phiên bản 2 (ACR-NEMA Verson 2.0)

Các phiên bản này định rõ kết nối phần cứng, có một bộ tối thiểu các lệnh phần mềm, và một bộ khuôn dạng dữ liệu Vấn đề kết nối mạng cha rõ ràng qua hai phiên bản này

Nhu cầu cho sự ra đời của DICOM

6

Vấn đề nảy sinh vào năm 1988 khi nhiều ngời sử dụng thấy nhu cầu của việc giao diện giữa các thiết bị hình ảnh và mạng Mặc dầu điều này vẫn có thể thực hiện đợc với Version 2.0, nhng Chuẩn vẫn thiếu các phần cần thiết cho giao tiếp mạng mạnh mẽ Do ACR-NEMA Verson 2.0 không đợc thiết kế để kết nối trực tiếp thiết bị hình ảnh với mạng, giải quyết vấn đề này đòi hỏi phải có thay đổi lớn của chuẩn Uỷ ban chung sớm nhận thấy rằng một phiên bản mới phải đợc ra đời và phiên bản sau đòi hỏi phải duy trì tính tơng thích với các phiên bản trớc.

b Khả dụng với môi trờng trung gian ngoại tuyến (off-line) Các phiên bản trớc không định ra khuôn dạng file DICOM DICOM hỗ trợ hoạt động trong môi trờng ngoại tuyến sử dụng các trung gian theo chuẩn công nghiệp nh CD-R và MOD, hệ thống file logic nh ISO 9660 và Hệ thống File PC (FAT 16)

c Định rõ sự tác động của việc thiết bị tuân theo chuẩn đối với việc trao đổi các Lệnh (command) và Dữ liệu (data) Các phiên bản trớc bị hạn chế trong truyền dữ liệu, nhng DICOM 3.0, thông qua khái niệm Lớp dịch vụ (Service Class), đã định ra ngữ nghĩa (sematic) của các Lệnh và các Dữ liệu liên quan.

d Định rõ mức thích nghi Các phiên bản trớc chỉ định rõ mức tuân thủ thấp nhất Phiên bản DICOM 3.0 qui định rõ ràng đối tợng thực hiện (implementor) phải cấu trúc một Bản Báo cáo Thích nghi (Comformance Statement) lựa chọn cụ thể các mục đáp ứng nh thế nào

e Đợc cấu trúc là một tài liệu đa thành phần Do đó tạo thuận lợi cho sự phát triển của Chuẩn trong môi trờng phát triển nhanh chóng bằng việc thêm vào các đặc tính mới DICOM đợc thiết kế dạng tài liệu đa phần tuân theo cách thức của ISO.

f Đa ra các Đối tợng thông tin (Information Object) một cách rõ ràng không chỉ hình ảnh và đồ hoạ mà còn cả báo cáo, in ấn

7

g Định rõ cách xác định duy nhất Đối tợng Thông tin (Information Object) Điều này tạo thuận lợi khi sử dụng các khái niệm trừu tợng trong quan hệ của các Đối tợng Thông tin hoạt động trong mạng

I.1.2 Phạm vi và trờng ứng dụng

Chuẩn DICOM gắn với lĩnh vực thông tin y tế Với lĩnh vực này, nó định ra sự trao đổi thông tin số giữa các thiết bị hình ảnh và các hệ thống khác Do các thiết bị hình ảnh đó có thể hoạt động tơng tác (interoperate) với các thiết bị y tế khác, phạm vi của Chuẩn cần thiết phải chồng lên các khu vực khác trong hệ thống thông tin y tế

Hình I.1.3: Phạm vi ứng dụng của DICOM

Chuẩn tăng cờng khả năng hoạt động tơng tác của các thiết bị hình ảnh y tế bằng cách định ra:

- Với truyền tin qua mạng, một bộ Giao thức (protocol) đợc tuân theo bởi các thiết bị tuân theo chuẩn.

- Cú pháp (syntax) và Ngữ nghĩa (semantic) của Lệnh (command) và các thông tin liên quan đợc trao đổi sử dụng các Giao thức.

- Với truyền tin bằng phơng tiện trung gian, đa ra một bộ các dịch vụ lu trữ trung gian, cũng nh Khuôn dạng File và cấu trúc th mục y tế

- Thông tin sử dụng trong ứng dụng cũng đợc đòi hỏi tuân theo Chuẩn.Chuẩn không qui định:

- Các chi tiết thực thi với mọi đặc tính của Chuẩn trên một thiết bị.

Phạm vi của DICOM

Dữ liệu thí nghiệm

Hành chính HIS/RIS

Hình ảnh chẩn đoán

Theo dõi Bệnh nhân

- Bộ tổng thể các đặc tính và chức năng đợc yêu cầu từ một hệ thống tạo bởi một nhóm các thiết bị tuân theo Chuẩn.

- Một thủ tục Kiểm tra/Thông qua để đánh giá mức độ thích nghi Chuẩn.

I.1.3 Mục tiêu

Chuẩn DICOM tạo thuận lợi cho khả năng hoạt động tơng tác (interoperability) của các thiết bị thích nghi Cụ thể là:

- Định ra ngữ nghĩa của Lệnh và các Dữ liệu liên quan

- Định ra ngữ nghĩa của dịch vụ file, khuôn dạng file và các th mục thông tin cần thiết cho truyền tin ngoại tuyến.

- Định rõ yêu cầu thích nghi của trong thực hiện Chuẩn Cụ thể, một Bản Báo cáo Thích nghi phải định ra đầy đủ thông tin để xác định các chức năng, nhờ đó có thể phối hợp hoạt động một thiết bị tuân theo Chuẩn khác.

- Tạo thuận lợi cho hoạt động trong môi trờng mạng.

- Đợc cấu trúc thuận lợi cho việc đa vào các dịch vụ mới, vì thế tạo thuận lợi hỗ trợ các ứng dụng hình ảnh y tế trong tơng lai.

- Sử dụng các chuẩn quốc tế hiện tại khả dụng.

Mặc dầu DICOM mang lại nhiều u điểm trong thực hiện hệ thống PACS, tuy nhiên, sử dụng DICOM một mình không thể đảm bảo chắc chắn mọi mục tiêu của PACS có thể đạt đợc Chuẩn DICOM chỉ tạo điều kiện cho khả năng phối hợp hoạt động của hệ thống trong một môi trờng nhiều thiết bị, chứ bản thân nó không thể đảm bảo chắc chắn khả năng phối hợp hoạt động.

Chuẩn đợc xây dựng chú trọng vào việc thu nhận hình ảnh chẩn đoán trong chụp quang tuyến, tim mạch và thành phần liên quan Tuy nhiên, nó cũng đợc ứng dụng trong rộng rãi trong đổi hình ảnh và các thông tin không phải hình ảnh liên quan khác, và cả với môi trờng y tế khác

I.1.4 Xu hớng hiện tại

DICOM là một chuẩn mở và nó tồn tại thông qua các Thủ tục của Uỷ ban Chuẩn DICOM Các kế hoạch phát triển sắp tới từ các tổ chức thành viên của Chuẩn dựa trên phản hồi từ phía ngời sử dụng Chuẩn Các kế hoạch này sẽ đợc đa vào Chuẩn ở các phiên bản tiếp theo Mặt khác, việc cập nhật cần đợc tiến hành để duy trì tính tơng thích với các phiên bản trớc

9

Hình I.2.5: Mô hình truyền tin cơ sở DICOM

Định nghĩa Đối tượng Thông tin

M hoá và cấu trúc Bộ Dữ liệu- Từ điển Dữ liệuãTrao đổi Bản

Khuôn dạng File

Tầng Bảo Mật(Tuỳ chọn)

Tầng Chuyển vậnTCP/IP

Trung gian Vật lý và Khuôn dạng File

I.2 Các thành phần DICOMI.2.1 Cấu trúc tài liệu:

DICOM là một tài liệu đa phần (multi-part) Các phần liên quan với nhau nhng lại nằm trên các tập độc lập Theo tài liệu mới nhất (năm 2003), DICOM bao gồm các thành phần sau đây:

PS 3.1 Giới thiệu và Tổng quan (Introduction and Overview)PS 3.2 Thích nghi (Conformance)

PS 3.3 Định nghĩa Đối tợng Thông tin (Information Object Definition)PS 3.4 Định nghĩa Lớp Dịch vụ ( Service Class Specification)

PS 3.5 Cấu trúc và Mã hoá Dữ liệu (Data Structrure and Encoding)PS 3.6 Từ điển dữ liệu (Data Dictionary)

PS 3.7 Trao đổi bản tin (Message Exchange)

PS 3.8 Hỗ trợ Truyền thông mạng cho Trao đổi Bản tin (Network Communication Support for Massage Exchange)

PS 3.9 Hỗ trợ Truyền điểm-tới-điểm cho Trao đổi Bản tin (Point-to-point Communication Support for Message Exchange) Phần này đã đợc bỏ

PS 3.10 Lu trữ Trung gian và Khuôn dạng File cho Trao đổi Dữ liệu (Media Storage and File Format for Data Interchange)

PS 3.15 Sơ lợc An toàn (Security Profiles)

PS 3.16 Nguồn ánh xạ Nội dung (Content Mapping Resource).

I.2.2 Tổng quan nội dung các phần DICOMPS.3.1 Giới thiệu và Tổng quan

Giới thiệu tổng quát về Chuẩn và các thành phần của nó

PS.3.2: Thích nghi

11

Định nghĩa nguyên tắc thực thi chuẩn

- Yêu cầu thích nghi: Định rõ yêu cầu chung phải đợc thực thi Nó tham chiếu các mục thích nghi của các phần khác trong Chuẩn.

- Bản báo cáo thích nghi: Định nghĩa cấu trúc của một Báo cáo Thích nghi (Conformance Statement) Qui định thông tin phải đợc đa ra trong một Báo cáo Thích nghi Có tham chiếu các mục thích nghi của các thành phần khác trong chuẩn.

PS 3.2 không qui định thủ tục Kiểm tra/ Thông qua để đánh giá sự thích nghi của một ứng dụng với Chuẩn

Một Báo cáo Thích nghi gồm các thành phần chính:- Bộ các Đối tợng Thông tin đợc nhận diện bởi ứng dụng - Bộ các Lớp Dịch vụ đợc ứng dụng hỗ trợ

- Bộ các Giao thức Truyền thông hay Trung gian Vật lí đợc ứng dụng hỗ trợ- Bộ các Tiêu chuẩn An toàn đợc ứng dụng hỗ trợ

Hình I.2.2.1: Qui trình cấu tạo Báo cáo Thích nghi cho Truyền thông Mạng

PS 3.14 Chức năng Hiển thị Chuẩn mức Xám

Mô hình Thực thi

Lớp SOP,Vai trò

Cú pháp Chuyển đổi

Tầng Truyền thôngTiêu chuẩn An

PS 3.16 Nguồn ánh xạ Nội Dung

PS 3.3 Định nghĩa Đối tượng Thông tinPS 3.6 Từ điển

Dữ liệu PS 3.5 Ngữ nghĩa và Cấu trúc Dữ liệu

PS 3.7 Trao đổi Bản tin

PS 3.4 Định nghĩa Lớp Dịch vụ

PS 3.15 Sơ lược An toàn

PS 3.8 Hỗ trợ Truyền thông mạng

Hình I.2.2.2: Qui trình cấu trúc Báo cáo Thích nghi cho Trao đổi Trung gianPS 3.3: Định nghĩa Đối tợng Thông tin

Định rõ một số Lớp Đối tợng Thông tin (Information Object Classes-IOD), cung cấp định nghĩa trừu tợng về các thực thể thế giới thực liên quan đến truyền hình ảnh y tế và các thông tin liên quan (ví dụ: đồ thị dạng sóng, báo cáo, liều chiếu xạ ) Mỗi Định nghĩa Đối tợng Thông tin gồm sự mô tả mục đích của nó và các Thuộc tính (Attribute) định nghĩa nó Tuy nhiên nó không mang Giá trị của Thuộc tính tạo lên nó.

Để thuận tiện trong phát triển Chuẩn trong tơng lai và duy trì tính tơng thích với các phiên bản trớc, hai loại Định nghĩa Đối tợng Thông tin đợc đa ra:

- IOD Thờng (Nomalized IOD): Chỉ bao gồm các Thuộc tính vốn có mà thực thể thế giới thực thể hiện Lấy ví dụ, Lớp Đối tợng Thông tin Nghiên cứu (Study) đợc định nghĩa là IOD Thờng, bao gồm các Thuộc tính ngày, giờ nghiên cứu vì thực tế việc nghiên cứu gồm đúng thông tin nh vậy Tuy nhiên, tên bệnh nhân không phải là một

13PS 3.14 Chức năng

Lớp SOP,Vai trò

Cú pháp Chuyển đổi

Tầng Truyền thôngTiêu chuẩn An

PS 3.16 Nguồn ánh xạ Nội Dung

PS 3.3 Định nghĩa Đối tượng Thông tinPS 3.6 Từ

điển Dữ liệuvà Cấu trúc Dữ liệuPS 3.5 Ngữ nghĩa

PS 3.10 Sơ lược ứng dụng Trung gian

PS 3.4 Định nghĩa Lớp Dịch vụ

PS 3.15 Sơ lược An toàn

PS 3.11 Lưu trữ Trung gian & Khuôn dạng File cho Trao đổi Dữ LiệuPS 3.12 Khuôn dạng Trung

gian &Trung gian Vật lý cho Trao đổi Dữ Liệu

Thuộc tính của Lớp Đối Tợng Thông tin Nghiên cứu vì nó thuộc về bệnh nhân, nó chỉ

dùng khi khám bệnh chứ không phải thuộc về hiện tợng khám bệnh.

- IOD Phức (IOD Composite): Có thể bao gồm các thuộc tính có liên quan nhng không thuộc về một thực thể thế giới thực Lấy ví dụ, IOD ảnh CT , đợc định nghĩa là một IOD Phức, bao gồm các Thuộc tính thuộc về hình ảnh (ví dụ: ngày chụp) và các Thuộc tính có liên quan nhng không thuộc về hình ảnh (ví dụ: tên bệnh nhân).

- IOD Phức tạo ra cơ chế cho việc thể hiện các yêu cầu truyền hình ảnh khi mà Dữ liệu hình ảnh và các thông tin liên quan cần phải liên kết chặt chẽ với nhau Để đơn giản trong định nghĩa Lớp Đối tợng Thông tin, các Thuộc tính của từng Lớp Đối tợng Thông tin đợc tách ra và các Thuộc tính tơng tự đợc nhóm vào với nhau Những nhóm Thuộc tính này đợc định nghĩa là các Modun độc lập và có thể đợc sử dụng lại bởi các Lớp Đối tợng Thông tin khác.

Hình I.2.2.3: Minh hoạ khái niệm IOD và Modun

Để thể hiện một sự kiện diễn ra thực tế của thực thể, khái niệm Đối tợng Thông tin Cụ thể (Inforamation Object Instance) đợc đa ra Giá trị Thuộc tính của IOD có thể thay đổi theo thời gian tơng ứng với sự thay đổi trạng thái của thực thể ở thế giới thực Điều này đợc thoả mãn bởi việc thực hiện các Thao tác căn bản khác nhau trên Đối t-

- Giới tính

ợng Thông tin để đa ra một bộ các dịch vụ cụ thể nh đợc định nghĩa là Lớp Dịch vụ Các Lớp Dịch vụ này đợc định nghĩa ở phần PS.3.4

Phần PS 3.3 cũng định nghĩa Mô hình Thế giới Thực tơng ứng với Mô hình Thông tin đợc ánh xạ trong Định nghĩa Đối tợng Thông tin Trong tơng lai, Chuẩn sẽ mở rộng các Đối tợng Thông tin để hỗ trợ cho các chức năng mới.

PS.3.4: Định nghĩa Lớp Dịch vụ

Định nghĩa một số Lớp Dịch vụ Một Lớp Dịch vụ liên quan đến một hay nhiều Đối tợng Thông tin với một hay nhiều Lệnh (Command) đợc thực hiện trên những Đối tợng đó Định nghĩa Lớp Dịch vụ đa ra các yêu cầu cho các Thành phần Lệnh (Command Element) và cách thức Lệnh tác động tới Đối tợng Thông tin Nó cũng định ra những yêu cầu cho đối tợng cung cấp và sử dụng dịch vụ truyền thông

Định nghĩa Lớp Dịch vụ qui định các đặc trng đợc chia sẻ bởi mọi Lớp Dịch vụ, và cách cấu trúc từ một Báo cáo Thích nghi tới một Lớp dịch vụ vụ thể Nó bao gồm một số Phụ lục chuẩn (Nomative Annexes) miêu tả chi tiết các Lớp Dịch vụ cụ thể

Một vài Lớp Dịch vụ điển hình trong phần này là:- Lớp Dịch vụ lu trữ

- Lớp Dịch vụ Chất vấn/ Truy vấn

- Lớp Dịch vụ Quản lí Danh sách Công việc Căn bản- Lớp Dịch vụ Quản lí In ấn

- Định nghĩa Lớp Dịch vụ định nghĩa các Thao tác thực hiện trên Đối tợng Thông tin đợc định nghĩa ở phần PS 3.3 Phần PS 3.7 định nghĩa các Lệnh và Giao thức cho việc sử dụng Lệnh thực hiện các Thao tác và Thông báo đợc định nghĩa ở PS 3.4

PS 3.5: Ngữ nghĩa và Cấu trúc Dữ liệu

Định rõ cách Thực thể ứng dụng DICOM cấu trúc và mã hoá thông tin Bộ Dữ liệu là kết quả thu đợc của việc sử dụng Đối tợng Thông tin và Lớp Dịch vụ Nó cũng xác định một số công nghệ nén hình ảnh chuẩn (ví dụ: JPEG lossess và lossy)

Đa ra qui tắc mã hoá cần thiết để cấu trúc lên một Dòng Dữ liệu đợc trong một Bản tin Dòng Dữ liệu này là kết quả của Bộ Dữ liệu Bộ Dữ liệu đợc tạo ra bởi các Thành phần Dữ liệu.

Phần PS 3.5 cũng định ra ngữ nghĩa của một số chức năng chung phổ dụng đối với nhiều Đối tợng Thông tin Nó cũng xác định qui tắc mã hoá cho các bộ kí tự quốc tế đ-ợc sử dụng trong DICOM.

15

- Giá trị thể hiện (chuỗi kí tự, số nguyên )

- Số giá trị (bao nhiêu giá trị trên một Thuộc tính)- Còn đợc sử dụng hay không

Cho mỗi mục định danh duy nhất (UID), Từ điển Dữ liệu xác đinh:

- Giá trị duy nhất của nó, là một số với các thành phần đợc chia bởi các dấu chấm và giới hạn trong 64 kí tự

- Tên

- Dạng của nó, hoặc là Lớp Đối tợng Thông tin, cách mã hoá cho chuyển dữ liệu, hay một Đối tợng Thông tin Cụ Thể nào đó

- Phần nào của Chuẩn định nghĩa nó

PS 3.7: Trao đổi Bản tin

Định rõ các Dịch vụ và Giao thức đợc sử dụng bởi một Thực thể ứng dụng trong môi trờng hình ảnh y tế để trao đổi Bản tin thông qua dịch vụ hỗ trợ truyền tin định nghĩa ở PS 3.8 Một Bản tin đợc tạo lên bởi Dòng Lệnh theo sau là một Dòng Dữ liệu.

PS 3.8: Hỗ trợ Truyền thông Mạng cho Trao đổi Bản tin

Định rõ các dịch vụ truyền tin và các giao thức tầng trên cần đợc hỗ trợ, trong môi trờng mạng, truyền thông giữa các Thực thể ứng dụng DICOM Những dịch vụ truyền tin và giao thức này đảm bảo rằng truyền tin giữa các ứng dụng DICOM đợc thực hiện một cách có hiệu quả và với phơng thức bình đẳng trên mạng.

Các Dịch vụ truyền tin (định nghĩa ở PS 3.8) là một tập con của các Dịch vụ đợc đa ra bởi OSI Presentation Service(ISO 8822) và OSI Association Control Service

16

Element (ACSE) (ISO 8649) Chúng tơng ứng với Dịch vụ Tầng trên, cho phép các ứng dụng ngang hàng thiết lập liên kết, truyền Bản tin và chấm dứt liên kết.

Định nghĩa Dịch vụ Tầng trên nh vậy cho phép sử dụng toàn bộ các tầng của giao thức OSI (từ tầng 1 tới 6 cộng với ACSE) làm tăng sức mạnh và tính hiệu quả của truyền thông Nó hỗ trợ một lợng lớn công nghệ mạng dựa trên chuẩn thế giới, sử dụng đợc nhiều loại mạng vật lý nh ISO 8802-3 CSMA/CD (Ethernet), FDDI, ISDN, X.25, mạch số, và nhiều công nghệ mạng LAN và WAN khác.

Mặt khác, Dịch vụ Tầng trên này còn đợc cung cấp bởi Giao thức Tầng trên DICOM đợc sử dụng trong liên kết với các giao thức chuyển vận TCP/IP Do đó, có thể áp dụng đợc trên một dải rộng các môi trờng mạng hiện tại.

Định nghĩa Dịch vụ Tầng trên thông dụng đối với cả môi trờng OSI và TCP/IP đã cho phép chuyển từ môi trờng TCP/IP sang OSI mà không ảnh hởng tới các Thực thể ứng dụng DICOM.

Các giao thức truyền thông định nghĩa ở PS 3.8 là các giao thức truyền thông mục đích chung (OSI, TCP/IP) và không phải là riêng cho chuẩn DICOM.

Giao thức Tầng trên DICOM cho

Trung gian

Khuôn dạng Trung gian

Trung gian

Khuôn dạng Trung gian

Trung gian

Khuôn dạng Trung gian

Trao đổi Phương tiện Lưu trữ

Phân giới Dịch vụ Tầng trên

Hình I.2.2.4: Mô hình Truyền tin DICOM cơ bảnPS 3.9: Hỗ trợ Truyền điểm-tới-điểm cho Trao đổi Bản tin

PS 3.9 định nghĩa các Dịch vụ và Giao thức sử dụng cho liên kết điểm-tới-điểm để tơng thích với ACR-NEMA 2.0.

Hiện tại, phần này của Chuẩn đã đợc bỏ

PS 3.10 Khuôn dạng File và Lu trữ Trung gian

Khuôn dạng File và Lu trữ Trung gian qui định mô hình cơ bản cho lu trữ thông tin hình ảnh y tế trên phơng tiện trung gian cầm tay Mục đích của phần này là cung cấp một cơ chế cho phép trao đổi các loại hình ảnh y tế và thông tin liên quan trên một dải lớn các phơng tiện trung gian vật lý

Nó định ra:

- Mô hình phân tầng cho lu trữ hình ảnh và các thông tin liên quan trên trung gian vật lý Mô hình này đa ra khái niệm sơ lợc ứng dụng lu trữ trung gian, mà các thực hiện lu trữ trung gian cần tuân thủ Sự thích nghi đợc thể hiện trên việc ghi, đọc, và cập nhật nội dung của lu trữ trung gian.

- Khuôn dạng file DICOM hỗ trợ việc ghi thông tin của bất cứ Đối tợng Thông tin nào.

- Khuôn dạng file DICOM an toàn hỗ trợ việc ghi dữ liệu trong một lớp mật mã.

18

- Dịch vụ file DICOM cho cung cấp độc lập cho các khuôn dạng trung gian và trung gian vật lý cơ bản.

Nó định ra nhiều khái niệm lu trữ trung gian:

- Phơng pháp nhận diện một bộ file trên một phơng tiện trung gian - Phơng pháp đặt tên file DICOM trong một hệ thống file cụ thể

PS 3.11: Sơ lợc ứng dụng Lu trữ Trung gian

Phần này định ra các thành phần riêng ứng dụng của Chuẩn DICOM mà sự thực thi đòi hỏi phải tuân thủ Các thành phần riêng ứng dụng này đợc gọi là Sơ lợc ứng dụng Một báo cáo thích nghi nh vậy áp dụng khả năng trao đổi tơng tác của hình ảnh và các thông tin liên quan trên phơng tiện lu trữ cho sử dụng y tế Nó tuân theo cơ chế, đợc định nghĩa ở 3.10, cho trao đổi nhiều loại thông tin khác nhau trên phơng tiện lu trữ trung gian.

Một phụ lục Sơ lợc ứng dụng đợc cấu thành từ các thành phần chính sau:

Tên của Sơ Lợc ứng dụng, hay danh sách các Sơ lợc ứng dụng đợc nhóm vào một lớp liên quan

Miêu tả ngữ cảnh y tế của Sơ lợc ứng dụng

Định nghĩa Lớp Dịch vụ Lu trữ Trung gian với vai trò thiết bị trong Sơ lợc ứng dụng và các mục liên quan

Mục chuyên sâu miêu tả các yêu cầu hoạt động của Sơ lợc ứng dụng

Định nghĩa Lớp Đối tợng Thông tin và các Đối tợng Thông tin liên quan đợc hỗ trợ và cách mã hoá đợc sử dụng để chuyển dữ liệu

Khuôn dạng trung gian và phơng tiện vật lý đợc sử dụng

Các thông số khác cần thiết đợc xác định để đảm bảo việc trao đổi trung gian có tính tơng tác (interoperable)

Các thông số lựa chọn công nghệ mật mã đợc sử dụng với Sơ lợc ứng dụng lu trữ trung gian an toàn.

Khuôn dạng Trung gian, Phương tiện Vật lýSơ lược an toàn

PS 3.2PS 3.3PS 3.4PS 3.5PS 3.10PS 3.12PS 3.15

Hình I.2.2.5 : Mối quan hệ giữa Sơ lợc ứng dụng và các Thành phần của DICOMPS 6.12: Chức năng Lu trữ và Khuôn dạng Trung gian cho Trao đổi Dữ liệu

Phần này của Chuẩn tạo điều kiện cho trao đổi thông tin giữa các ứng dụng trong môi trờng y tế bằng cách xác định:

Một cấu trúc mô tả mối quan hệ giữa các mô hình lu trữ trung gian và một phơng tiện vật lý với khuôn dạng trung gian cụ thể

Các đặc trng phơng tiện vật lí cụ thể và các khuôn dạng trung gian liên quan

PS 6.13: Hỗ trợ Truyền tin Điểm-tới-Điểm Quản lí In

Qui định các Dịch vụ và Giao thức đợc sử dụng cho truyền tin điểm-tới-điểm của dịch vụ quản lí in ấn Hiện thành phần này đã đợc bỏ.

PS 6.14: Chức năng Hiển thị Chuẩn Mức Xám

Xác định chức năng hiển thị đợc chuẩn hóa cho hiển thị phù hợp của hình ảnh mức xám Các chức năng này cung cấp phơng pháp cho hiệu chuẩn một hệ thống hiển thị cụ thể với mục đích thể hiện hình ảnh một cách thống nhất trên các phơng tiện hiển thị khác nhau (màn hình hay máy in).

Chức năng hiển thị đợc chọn phải dựa trên cảm nhận thị giác của con ngời Độ nhạy tơng phản mắt ngời phi tuyến hoàn toàn với dải chói của thiết bị hiển thị Chuẩn sử dụng mô hình Barten cho hệ thống hiển thị.

PS 6.15: Sơ lợc An toàn

Qui định các sơ lợc an toàn mà sự thực thi yêu cầu tuân thủ Sơ lợc an toàn đợc định nghĩa bằng cách tham chiếu đến các chuẩn an toàn đợc phát triển bên ngoài sử dụng công nghệ an toàn nh các Public key hay ”smart card” Mật mã dữ liệu có thể sử dụng các phơng án mã hoá chuẩn hoá khác nhau.

20

Phần này không đa ra chính sách an toàn Chuẩn chỉ cung cấp cơ chế có thể đợc sử dụng để thực hiện các chính sách an toàn chú trọng vào trao đổi các đối tợng DICOM

PS 6.16: Nguồn ánh xạ Nội dung

Phần này của Chuẩn qui định:

Khuôn mẫu cho cấu trúc tài liệu là Đối tợng Thông tin DICOMBộ các thuật ngữ trong sử dụng các Đối tợng Thông tin

Từ điển các thuật ngữ đợc định nghĩa và duy trì bởi DICOMSự chuyển đổi thuật ngữ của các quốc gia

I.3 Thích nghi DICOM:

Một thành phần quan trọng của bất cứ một chuẩn nào là phải định nghĩa tính thích nghi của các đối tợng với nó, hay nói cách khác là tính tuân thủ những điều mà chuẩn đã đề ra Trong nhiều tình huống liên quan đến công tác sức khoẻ và an toàn cộng đồng, sự thích nghi với các chuẩn đợc yêu cầu thông qua luật Tuy nhiên, trong nhiều trờng hợp khác, nh Chuẩn DICOM chẳng hạn, sự thích nghi là tự nguyện Uỷ an Chuẩn DICOM không có bất cứ sự áp đặt nào Tuy vậy, DICOM vẫn có một phần dành riêng để định rõ sự thích nghi, đó là Báo cáo Thích nghi

Mọi nhà sản xuất cho rằng thiết bị hay phần mềm của họ thích nghi với Chuẩn đều phải đa ra một báo cáo thích nghi miêu tả một cách cụ thể sản phẩm của họ thích nghi với Chuẩn nh thế nào Một báo cáo thích nghi đợc tham khảo với một khuôn dạng chuẩn do DICOM đề ra, nh vậy việc đối chiếu các trình bày thích nghi trở lên đơn giản và khoa học Ngời sử dụng và nhà sản xuất có thể xác định xem liệu hai thiết bị tuân theo DICOM có thể giao tiếp ăn khớp với nhau hay không bằng cách đối chiếu bản báo cáo thích nghi của hai thiết bị với nhau Việc làm này không đảm bảo rằng hai thiết bị có thể giao tiếp với nhau hoàn toàn, nhng một điều chắc chắn rằng, một thiết bị không cung cấp các dịch vụ mà thiết bị kia cần là có thể xảy ra Nhứng ngời làm việc lâu với DICOM có thể xác định đợc chính xác khả năng cùng hoạt động của của hai ứng dụng.

Thành phần cơ bản của Báo cáo Thích nghi DICOM gồm:

Mô hình thực thi của ứng dụng

Mô hình thực thi của ứng dụng là một lợc đồ đơn giản thể hiện cách mà một ứng dụng liên kết với một cả các phạm vị hoạt động địa phơng (trong một thiết bị đợc đa ra)

21

và từ xa (thông qua giao diện DICOM) Lấy ví dụ, hoạt động địa phơng có thể là tạo ra một đối tợng thông tin hình ảnh DICOM, còn hoạt động từ xa là hiển thị đối tợng đó

Ngữ cảnh thể hiện đợc sử dụng

Ngữ cảnh thể hiện bao gồm Cú pháp Trừu tợng (một thuật ngữ khác cho Lớp SOP) và Cú pháp Chuyển đổi tơng ứng với Cú pháp Trừu tợng đó Thuật ngữ Cú pháp Trừu tợng đợc sử dụng trong phần này vì nó đợc định nghĩa trong một chuẩn quốc tế mà DICOM tham chiếu đến Một bản Báo cáo Thích nghi DICOM sẽ liệt kê cả ngữ cảnh thể hiện mà ứng dụng đa ra trong thoả thuận cũng nh khi đã đợc chấp nhận.

Cách liên kết đợc thực hiện

Bản Báo cáo Thích nghi phải miêu tả sự thực hiện liên kết (ví dụ: khi nào tạo các liên kết và chấp nhận nhiều liên kết) cho từng hoạt động trong mô hình Một số thiết bị, ví dụ nh thiết bị lu trữ trong hệ thống thu nhận và truyền hình ảnh, phải đợc hỗ trợ nhiều liên kết nếu chúng đợc chấp nhận Mặt khác, chỉ có một hoạt động (ví dụ: lu trữ DICOM) là đợc diễn ra tại một thời điểm

Các Lớp SOP đợc cung cấp

Danh sách các lớp SOP đợc hỗ trợ là một trong những nhân tố cơ bản của một Báo cáo Thích nghi Danh sách này miêu tả Lớp Dịch vụ nào và Đối tợng Thông tin nào đợc đa ra và chấp nhận bởi ứng dụng Biết đợc các Lớp SOP, ngời đọc Báo cáo Thích nghi có thể xác định liệu hai bản Báo cáo Thích nghi miêu tả các ứng dụng có “tơng hợp” với nhau (ví dụ: liệu các ngữ cảnh thể hiện/ và vì thế Lớp Dịch vụ đợc đa ra bởi một ứng dụng có tơng hợp với những chấp nhận của ứng dụng kia) Nếu không, hai ứng dụng sẽ hoạt động không thành công, cho dù các thành phần khác của hai Báo cáo Thích nghi có tơng hợp với nhau.

Sơ lợc truyền tin đợc cung cấp

Sơ lợc truyền tin sử dụng các hình thái đơn giản mà các tầng truyền tin hỗ trợ DICOM đợc sử dụng Đó là liên kết điểm- tới- điểm, ISO, và các tầng TCP/IP Nó cũng bao gồm các mục cụ thể đối với tầng truyền tin đợc chọn.

Mở rộng, chuyên hoá và biệt hóa đợc cung cấp

Thành phần cuỗi cùng của một Báo cáo Thích nghi sẽ miêu tả chi tiết các mở rộng, chuyên hoá (specialization) và biệt hoá (privatization) của các lớp SOP Sự mở rộng một Lớp SOP có nghĩa là thêm vào các thuộc tính chuẩn không bắt buộc nhng

22

thực thể tạo lên Lớp SOP có thể sử dụng trong những ứng dụng cá biệt Một Lớp SOP mở rộng là sự nâng cao một Lớp SOP chuẩn, và mọi ứng dụng dễ dàng hoạt động với nó Một Lớp SOP chuyên hóa có thể có các thuộc tính bắt buộc hay tuỳ chọn Một SOP biệt hoá cũng có thể chứa các thuộc tính riêng mà đối tợng tạo ra Lớp SOP bắt buộc phải có Một Lớp SOP biệt hoá tuân theo cấu trúc của một Lớp SOP chuẩn nhng có thể chứa hoàn toàn các thuộc tính riêng Cả Lớp SOP chuyên hóa và biệt hoá đều không xác định các UID, trong khi Lớp SOP mở rộng lại sử dụng UID của Lớp SOP chuẩn mà nó dựa trên đó Lớp SOP riêng hoá và biệt hóa có thể gây vấn đề cho ứng dụng khi thông dịch chúng trừ trờng hợp các ứng dụng đợc thiết kế để làm việc đó Một trong những lí do cho sự tồn tại của các Lớp SOP nh vậy là để các nhà sản xuất và hay ứng dụng khác sử dụng cấu trúc DICOM cho mục đích riêng của họ khi mà họ không có ý định hay nhu cầu giao tiếp với bên ngoài thiết bị của họ những Lớp SOP này Sử dụng Lớp SOP ring hoá và biệt hoá không đợc xem là gây ảnh

I.4 DICOM trong hệ thống thông tin y tế:I.4.1 DICOM với PACS, HIS, RIS:

Vai trò chủ yếu của DICOM đợc thể hiện trong PACS Xu thế hiện tại theo hớng “PACS nhỏ” (miniPACS) và “PACS cục bộ” (partial PACS) khiến cho DICOM có thể thích ứng trong nhiệm vụ là giao diện của nhiều loại thiết bị khác nhau Trong một môi trờng thiết bị hình ảnh với công nghệ sản xuất đa dạng, điều này tránh đợc giao diện tuỳ ý hay độc quyền cho các thiết bị Từ đó dẫn tới giảm sự phức tạp và giá thành trong kết nối thiết bị, và đơn giản hoá dịch vụ.

Lợi ích của việc kết nối PACS với các hệ thống thông tin khác, đặc biệt là HIS và RIS là rõ ràng Nhng cũng dẫn tới nhiều công việc hơn cho phân tích và lập trình tại các thành phần hệ thống, cả phía PACS và HIS/RIS Chuẩn DICOM, thông qua các lớp dịch vụ quản lí khác nhau của mình, đã tối thiểu hoá các khó khăn đó ở phía PACS Cũng nh vậy, khi RIS và HIS chuyển về đúng chuẩn của chúng (ví dụ nh HL7) chẳng hạn, thì công việc còn đơn giản hơn nữa, tuy nhiên bất cứ sự kết nối nào giữa hai hệ thống thông tin với nhau không hề đơn giản Các Nhóm Công tác DICOM (DICOM Work Group) cũng đã liên lạc với với các nhóm viết chuẩn giao diện của của HIS và RIS để có thể làm hài hoà vấn đề này.

23

Hình I.4.1 DICOM trong hệ thống thông tin y tếI.4.2 Quan hệ DICOM với các Chuẩn thông tin khác:

Trong suốt quá trình phát triển của mình, DICOM dành nhiều sự quan tâm cho việc thiết lập mối quan hệ hoạt động với các chuẩn liên quan Phiên bản đầu tiên của chuẩn đã sử dụng công nghệ ASTM Giao thức Internet TCP/IP đợc sử dụng vào năm 1993 Trong thập niên 90, DICOM hợp tác chặt chẽ với CEN (Uỷ ban châu âu về chuẩn hoá), cho ra đời một số tài liệu phụ hợp tác

Sự chú trọng của IS&C vào trao đổi khuôn dạng phơng tiện trung gian với DICOM cũng đòi hỏi nhiều sự hợp tác chung ở Mĩ, DICOM tham gia trong các nỗ lực kết hợp đầu tiên cho chuẩn y tế với ANSI-HISBB mà từ đó DICOM làm hài hoà cấu trúc tên bệnh nhân, và bắt đầu tiến trình liên kết với HL7

Sự hợp tác này bây giờ đã bớc vào một giai đoạn rất tích cực với việc ra đời một nhóm công tác DICOM- HL7chung (WG) DICOM cũng thiết đợc mối quan hệ với ISO Technical Committee 215 ISO TC 215 dựa vào DICOM cho các Chuẩn hình ảnh y sinh của nó

DICOM cũng chú trọng tới việc phát triển theo hớng kết nối với Internet Chiến ợc của DICOM là tích hợp với các Internet Recommendation ngay sau khi chúng đợc ổn định và đợc sử dụng rộng rãi Trong đó, DICOM dành nhiều quan tâm đến sự phù hợp của Chuẩn với sự các thiết lập rộng lớn của nó trớc đó DICOM cũng sử dụng mạng

Thiết bị

DICOM/ HL7

instranet y tế chuẩn và cách trao đổi đối tợng DICOM theo cách E-mail (Standard MIME)

25

Ch¬ng II

§Þnh nghÜa th«ng tin vµ c¸c dÞch vô trong DICOM

Định nghĩa thông tin

DICOM khác với ACR-NEMA phiên bản 1.0, 2.0 trên nhiều phơng diện Quan trọng nhất là cơ chế thiết kế của chuẩn đã thay đổi Nếu nh ở phiên bản 1.0, 2.0 dựa vào mô hình ẩn (implicit) của thông tin đợc sử dụng trong các phòng chiếu chụp Các Thành phần Dữ liệu đợc tập hợp dựa trên kinh nghiệm của của ngời thiết kế Ngợc lại, DICOM dựa vào mô hình hiện (explicit model) và chi tiết của những thứ nh :bệnh nhân, hình ảnh, báo cáo trong hoạt động chiếu chụp và mối quan hệ của chúng với nhau Những mô hình này đợc gọi là mô hình Quan hệ Thực thể (E-R).

Sự tiếp cận phát triển cấu trúc dữ liệu dựa trên mô hình và phân tích trừu tợng các thực thể thực trong mô hình gọi là thiết kế hớng đối tợng (Object-orient design) Các Đối tợng (Object) là các Thực thể (Entity) đợc định nghĩa bằng mô hình Miêu tả đặc trng của mỗi thực thể là các Thuộc tính (Attribute) DICOM gọi các Đối tợng dựa trên mô hình là các Đối tợng Thông tin (Information Object), các mô hình và bảng các Thuộc tính định nghĩa chúng là các Định nghĩa Đối tợng Thông tin (Information Object Definition-IOD) Các Thực thể trong mô hình là trừu tợng Nếu một giá trị thực thay thế cho Thuộc tính, Thực thể đợc gọi là một Trờng hợp cụ thể (Instance)

Minh hoạ: Xét Đối tợng thông tin Hình ảnh Nó bao gồm các Thuộc tính Thuộc

tính là các đặc điểm xác định thông tin của Đối tợng Thông tin, nó đợc đa ra trong quan sát thực thể thông tin và ghi nhận với mục đích nào đó Modun là tập hợp các Thuộc tính có quan hệ ngữ nghĩa nào đó với nhau Các Modun có thể đợc chứa bởi một Modun lớn hơn Khi các Thuộc tính đợc mang một giá trị cụ thể, ta có một Trờng hợp cụ thể (Instance)

Định nghĩa Đối tợng Thông tin (IOD) Hình ảnhInstance

27

Hình ảnh

Thông tin chung

Sự kết hợp của một đối tợng thông tin và các dịch vụ nh vậy đợc gọi là Cặp Đối ợng- Dịch vụ (SOP) Một thiết bị, trong một Lớp SOP cụ thể, có thể đóng vai trò Cung cấp Dịch vụ (SCP) hay Sử dụng Dịch vụ (SCU)

t-II.2 Định nghĩa thông tin DICOM:II.2.1 Mô hình E-R:

Mô hình E-R (Quan hệ Thực thể) là mô hình thể hiện mối quan hệ giữa các đối ợng và hiện tợng đợc DICOM quan tâm Lợi ích của mô hình này là thể hiện một cách rõ ràng cả đối tợng đợc yêu cầu trong một ngữ cảnh đợc mô hình hóa và cả sự tơng tác

t-28

giữa các đối tợng đó Nó không là một lợc lợc đồ thể hiện các bớc di chuyển của thông tin mà là thể hiện mối quan hệ và sự phân cấp của các thành phần thông tin

Thực thể

Trong mô hình E-R, một Thực thể (Entity) đợc sử dụng để thể hiện cho cho một Đối tợng Thế giới Thực (Real-World Object), Lớp các Đối tợng thế giới thực, hay một loại dữ liệu DICOM (một IOD hay Module)

Hình II.2a: Kí hiệu Thực thể trong mô hình E-RQuan hệ:

Quan hệ thể hiện mối liên hệ giữa các Thực thể với nhau, thờng đợc minh hoạ bởi một mũi tên

Hình II.2b: Kí hiệu Quan hệ

a và b thể hiện tơng quan trong từng Quan hệ, chẳng hạn:

(a=1, b=1): Một Thực thể nguồn quan hệ với một Thực thể đích.

(a=1,b=0-n): Một thực Thể nguồn quan hệ với không hoặc một số Thực thể đích…Quan hệ có thể là 2 chiều Trong trờng hợp đó, nguời ta sử dụng mũi tên hai hớng trỏ vào cả thực thể nguồn và đích.

II.2.2 Mô hình DICOM Thế giới Thực:

Mô hình DICOM Thế giới thực (DICOM model of Real World) minh hoạ cách nhìn của DICOM về thế giới thực, xác định các Đối tợng Thế giới thực liên quan và mối quan hệ của chúng với phạm vi của Chuẩn DICOM Nó cũng cung cấp một cơ cấu chung để đảm bảo sự tin cậy giữa các Đối tợng Thông tin đợc định nghĩa bởi Chuẩn

0-n 0-n 0-n 0-n 0-n 0-n 0,n

0-n 0-n 0-n 0-n 0-n In lưu Đường

cong Hình ảnh Tài liệu SR Phổ MRLUT

Định nghĩa Không gian

Cơ chế Tham Chiếu

Tạo bởi

Thành phần Nghiên cứu

11-n

Nghiên cứu

Thông báo Nội dung nghiên cứu

Có

Hình II.2.2 Mô hình DICOM thế giới thực

II.2.3 Mô hình thông tin DICOM

Mô hình thông tin DICOM định nghĩa cấu trúc và cách tổ chức các thông tin liên quan tới truyền hình ảnh Mô hình Thông tin DICOM đợc rút ra từ Mô hình DICOM Thế giới thực Nó xác định các IOD khác nhau đợc định nghĩa bởi Chuẩn và mối quan hệ giữa chúng Không phải lúc nào cũng có ánh xạ 1:1 giữa một IOD và Đối tợng Thế

30

giới Thực Chẳng hạn, một IOD Phức chứa các Thuộc tính của các Đối tợng Thế giới thực khác nhau nh Series, Nghiên cứu, Bệnh nhân, Thiết bị, cơ chế tham chiếu

Hình II.3a: Các cấu trúc chính trong mô hình thông tin DICOM.

Thuộc tínhĐịnh nghĩa Lớp

Dịch vụ

Xác định liên quan

Là một Nhóm của

định nghĩa bởiLớp SOP

Nhóm Dịch vụ Cung cấp cho một tượng Thông tinĐịnh nghĩa Đối

Dịch vụ DIMSE hay Dịch vụ Lưu

IOD Thông dịch

0-n 0-n 0-n 0-n 0-n 0,n 0-n 0-n 0-n 0-n 0-n 0,n

IOD In lưu IOD LUT Thể thức TB độc lập

IOD Đường cong

độc lập

IOD Trạng thái hiển

IOD Dạng

sóngDữ liệu thôIOD

IOD VOI LUT độc lập IOD

Chụp X IOD Overlay IOD Hình ảnh

IOD Tài liệu

SR IOD Phổ MR

1 0-n1

Tạo bởi bởiTạo bởi

bởiIODThành phần

Nghiên cứu IOD Bước Thủ tục Thực hiện Thể thức thiết bị

1

IOD Nghiên cứu

Bệnh nhân

Hình II.2.3 Mô hình thông tin DICOMII2.3.1 Thuộc tính

Thuộc tính của một IOD miêu tả các đặc tính của một Đối tợng Thế giới thực cụ thể Các Thuộc tính liên quan với nhau đợc nhóm lại vào các Modun.

0-n1

Thuộc tính đợc mã hoá thành các Thành phần Dữ liệu Trong một IOD, khi nhiều Modun chứa cùng một Thuộc tính giống nhau, thì Thuộc tính sẽ đợc mã hoá một lần trong một Thành phần Dữ liệu.

II.2.3.2 Dịch vụ truyền tin trực tuyến và lu trữ trung gian

Với truyền tin trực tuyến: các Dịch vụ DIMSE cho phép một Thực thể ứng dụng DICOM gọi một thao tác (operation) hay thông báo (notification) thông qua một giao diện mạng hay điểm-tới-điểm (point-to-point) (đã bỏ)

Với việc truyền tin bằng lu trữ trung gian : các Dịch vụ Lu trữ Trung gian (Media Storage Service) cho phép các Thực thể ứng dụng DICOM gọi tới các thao tác lu trữ trung gian liên quan

- Các Dịch vụ DIMSE-C : Các Dịch vụ DIMSE-C là các dịch vụ có khả năng đáp ứng chỉ cho các IOD Phức Nó chỉ cung cấp các dịch vụ thao tác.

- Các Dịch vụ DIMSE-N : Là các dịch vụ chỉ có khả năng đáp ứng cho các IOD Thờng Dịch vụ DIMSE-N cung cấp cả dịch vụ thao tác lẫn thông báo.

II.2.3.3 Nhóm Dịch vụ DIMSE

Một Nhóm Dịch vụ DIMSE xác định một hay nhiều thao tác/thông báo khả dụng cho một IOD.

II.2.3.4 Lớp Cặp Đối tợng-Dịch vụ (SOP)

Đối tợng Thông tin và Lớp Dịch vụ là hai thành phần cơ bản của DICOM Đối ợng Thông tin định nghĩa nội dung chính của hình ảnh y tế, trong khi Lớp Dịch xác định phải làm gì với nội dung đó.

t-Lớp Dịch vụ và Đối tợng Thông tin đợc kết hợp với nhau tạo thành đơn vị chức năng DICOM Sự kết hợp này gọi là Cặp Đối tợng-Dịch vụ (SOP) Do tính hớng đối t-ợng của DICOM, nó thờng đợc gọi là Lớp SOP (SOP Class) Lớp SOP chính là đơn vị cơ sở của DICOM, mọi thứ DICOM làm đợc đều dựa trên chúng.

Hình II.3.4: Minh hoạ khái niệm Lớp SOP

Khi các Thuộc tính của Đội tợng Thông tin và các thành phần của Lớp Dịch vụ đợc “điền đầy” bằng các giá trị cụ thể, Lớp SOP trở thành SOP Cụ thể và đợc mang một Định danh Duy nhất (UID).

Quá trình truyền tin DICOM là sự trao đổi các SOP Cụ thể thông quan sử dụng Bản tin DICOM Bản tin DICOM là “dạng truyền tin” của Lớp SOP Nó chứa các Lệnh sử dụng hay cung cấp Dịch vụ đợc xác định và Bộ Dữ liệu tạo thành do mã hoá Đối tợng Thông tin Cụ Thể

Các Thực thể ứng dụng lựa chọn Lớp SOP để thiết lập lên các khả năng hỗ trợ tơng tác giữa chúng Sự Thoả thuận này đợc thực hiện vào thời gian thiết lập Liên kết

Lớp SOP loại Phức và Thờng

DICOM định nghĩa hai loại Lớp SOP, đó là loại Thờng và Phức hợp Các Lớp SOP Thờng đợc định nghĩa là tập hợp của một IOD Thờng và một bộ các Dịch vụ DIMSE-N Các Lớp SOP Phức đợc định nghĩa là tập hợp của một IOD Phức và một bộ các Dịch vụ DIMSE-C.

II.2.3.5 Thoả thuận Liên kết

Sự thiết lập Liên kết (Association) là giai đoạn đầu tiên trong trao đổi thông tin giữa các Thực thể ứng dụng DICOM ngang hàng bất kì Các Thực thể ứng dụng phải sử dụng sự thiết lập liên kết để thoả thuận các Lớp SOP nào có thể đợc trao đổi và dữ liệu này đợc mã hoá bằng cách nào.

II.2.3.6 Định nghĩa Lớp Dịch vụ

Một Định nghĩa Lớp Dịch vụ (Service Class Definition) đợc định nghĩa là nhóm một hay nhiều Lớp SOP liên quan tới một chức năng cụ thể đợc thực hiện trong trao đổi

34

giữa các Thực thể ứng dụng Một Định nghĩa Lớp Dịch vụ cũng định ra qui tắc cho phép sự thực thi (implementation) đa ra một vài mức thích nghi (conformance) tới một hay vài Lớp SOP Các ứng dụng có thể tơng ứng với các Lớp SOP với vai trò một Sử dụng Lớp Dịch vụ (Service Class User- SCU) hoặc Cung cấp Lớp Dịch vụ (Service Class Provider- SCP).

II.2.3.7 Định nghĩa Đối tợng Thông tin

Một Định nghĩa Đối tợng Thông tin (Information Object Definition-IOD) là một mô hình dữ liệu hớng đối tợng trừu tợng định ra thông tin về các Đối tợng thế giới thực Một IOD cung cấp cho các Thực thể ứng dụng cách nhận diện chung về thông tin đợc trao đổi.

Một IOD không đại diện cho một đối tợng cụ thể nào đó, mà là một lớp các Đối ợng Thế giới thực có cùng các đặc điểm chung Một IOD đợc sử dụng đại diện cho một lớp riêng của Đối tợng Thế giới thực gọi là một Đối tợng Thông tin Thờng (Nomalized Information Object) Một IOD bao gồm thông tin về nhiều Đối tợng Thế giới thực liên quan đợc gọi là một Đối tợng Thông tin Phức (Composite Information Object)

t-II.2.3.7.1 Định nghĩa Đối tợng Thông tin Thờng

IOD Thờng là IOD thể hiện một Thực thể đơn trong Mô hình DICOM Thế giới Thực.

Trong Chuẩn, ngời ta không định nghĩa IOD Thờng một cách chặt chẽ Vì điều này dẫn tới sự phức tạp không cần thiết và khống chế trờng ứng dụng.

Khi một IOD Thờng cụ thể đợc truyền đi, ngữ cảnh (context) cho nó không thực sự đợc đợc trao đổi Thay vào đó, ngữ cảnh này đợc cung cấp thông qua sự chỉ định tới các IOD Thờng cụ thể liên quan.

Các IOD Thờng trong DICOM gồm có:

35

ngoại trú Nó bao gồm các thông tin nh ngày và giờ nhận vào, nhận kết quả, bác sĩ khám IOD Khám bệnh đợc tạo ra bởi các Định nghĩa Lớp Dịch vụ

IOD Nghiên cứu

IOD Nghiên cứu (Study IOD) là sự trừu tợng hoá thông tin mô tả sự nghiên cứu hình ảnh chẩn đoán Nó bao gồm các thông tin nh lí do thực hiện sự nghiên cứu, thủ tục chiếu chụp đợc thực hiện, ngày và giờ của thủ tục chiếu chụp

IOD Thành phần Nghiên cứu

IOD Thành phần Nghiên cứu (Study Component IOD) là sự xác định một mô hình thông tin trừu tợng sơ lợc về một Nghiên cứu, trao đổi giữa các thiết bị nối với nhau (các thiết bị phải thích nghi với Chuẩn) Các Thành phần nghiên cứu phải độc lập Thiết bị

Mỗi một IOD Nghiên cứu liên quan tới một hay nhiều IOD Thành phần Nghiên cứu Mối quan hệ này đợc duy trì bởi Modun Quan hệ Thành phần Nghiên cứu (Study Component Relationship) Một Thành phần Nghiên cứu thể hiện một sự tham gia của một Thiết bị với một Nghiên cứu (một Nghiên cứu có thể gồm nhiều Thiết bị khác nhau).

IOD Kết quả

IOD Kết quả (Results IOD) là sự trừu tợng hóa thông tin kết quả từ sự phân tích nghiên cứu hình ảnh chẩn đoán Những thông tin này bao gồm một báo cáo gốc, sửa đổi với báo cáo gốc, và các Thuộc tính chung liên quan

IOD Thông dịch

IOD Thông dịch (Interpretation) là sự trừu tợng hóa thông tin là kết quả từ sự thông dịch (interpretation) một nghiên cứu hình ảnh chẩn đoán Sự thông dịch này có thể là một báo cáo (thông dịch ban đầu) hoặc sự sửa đổi một báo cáo của một nghiên cứu hình ảnh chẩn đoán

IOD ô Film Cơ bản (Basic Film Box IOD) là sự trừu tợng hoá sự thể hiện của một film trong một đợt film IOD ô Film Cơ bản miêu tả các thông số trình diễn chung cho mọi hình ảnh trên một tấm film.

IOD ô Hình ảnh Cơ bản

IOD ô Hình ảnh Cơ bản (Basic Image Box IOD) là sự trừu tợng hoá sự thể hiện của một hình ảnh và dữ liệu liên quan trong khu vực hình ảnh của một film IOD ô Hình ảnh Cơ bản miêu tả thông số thể hiện và dữ liệu điểm ảnh (pixel data) cung cấp cho một ảnh đơn trên một tấm Film.

IOD ô Chú giải Cơ bản

IOD ô Chú giải Cơ bản (Basic Annotation Box IOD) là sự trừu tợng hoá sự thể hiện của một chú giải (ví dụ: dạng chuỗi văn bản) trên một film IOD ô Chú giải Cơ bản miêu tả bản văn (text) đợc sử dụng phổ biến nhất liên quan đến các thông số thể hiện.

IOD Công việc In

IOD Công việc In (Print Job IOD) là sự trừu tợng hoá công việc in ấn và là thực thể thông tin cơ bản để hiển thị tiến trình in ấn Một công việc in ấn bao gồm một hay nhiều film, tất cả đều nằm trong một đợt (session).

in ấn và là thực thể thông tin cơ bản để hiển thị sự thực hiện quá trình in ấn Một công việc in ấn chứa một hay nhiều film, và đều thuộc một đợt film.

IOD Bớc Thủ tục Thực hiện Thiết bị

Một IOD Bớc Thủ tục Thực hiện Thiết bị (Modality Performed Procedure Step IOD) là sự trừu tợng hoá của thông tin miêu tả hoạt động, tình trạng, và kết quả của một thủ tục hình ảnh đợc thực hiện trên một Thiết bị Nó chứa thông tin về Bớc Thủ tục Thực hiện Thiết bị và mối quan hệ tới các Thực thể Thông tin khác trong Mô hình Thế giới thực DICOM.

Một IOD Bớc Thủ tục Thực hiện Thiết bị liên quan đến các thủ tục hình ảnh thực sự đợc thực hiện trên một Thiết bị, nó không bao hàm các thủ tục đợc thực hiện khác nh báo cáo hay xử lý ảnh Thông tin bao gốm sự thực hiện Thủ tục, giá trị liều chiếu (radiation dose) bệnh nhân phải chịu, số liệu cho lên hoá đơn và quản lí vật t

IOD Bảng tra Hiển thị

IOD Bảng tra Hiển thị (Presentation LUT IOD) là sự trừu tợng Bảng tra Hiển thị Mục tiêu của Bảng tra Hiển thị là nhận ra sự thể hiện hình ảnh đợc tạo ra bởi từng Thiết bị, các ứng dụng, và do ngời sử dụng Nó đợc sử dụng để chuẩn bị dữ liệu điểm ảnh (pixel) hiển thị trên thiết bị (thích nghi với chức năng hiển thị theo tiêu chuẩn mức xám).

Kết quả của Bảng tra Hiển thị là Giá trị Hiển thị (Presentation Value/ Value) Value hầu nh gần gũi với sự cảm nhận bằng giác quan của con ngời Mục đích của nó là làm thuận lợi dữ liệu đầu vào cho cả thiết bị hiển thị dạng hardcopy lẫn softcopy

P-IOD Yêu cầu In dạng Pull

IOD Yêu cầu In dạng Pull (Pull Print Request IOD) là sự trừu tợng hoá yêu cầu in một hay nhiều film, dựa trên thông tin đợc lu trữ trên IOD In Lu (Stored Print IOD).

IOD Yêu cầu In dạng Pull chứa thông tin liên quan công việc in (Ví dụ: u tiên, số bản in) và một tham chiếu đến IOD In lu IOD In Lu chứa các thông số thể hiện in và tham chiếu đến các hình ảnh.

IOD Cấu hình Máy in

IOD Cấu hình Máy in (Printer Configuration IOD) miêu tả các đặc trng chủ yếu của máy in.

IOD ô Overlay Hình ảnh In Cơ bản

38

IOD ô Overlay Hình ảnh In Cơ bản (Basic Print Image Overlay Box) là sự trừu ợng hoá sự thể hiện một Overlay hình ảnh trong một ô hình ảnh cơ bản Nó chứa dữ liệu điểm ảnh Overlay đợc in trong hình ảnh Chỉ một lớp Overlay đợc hỗ trợ Các Overlay có thể đợc in trên cả hình ảnh màu và mức xám Tuy nhiên, việc in các điểm ảnh Overlay chỉ đợc hỗ trợ bởi màu đen và trắng.

t-IOD Bớc Thủ tục Lịch trình Mục đích Chung

IOD Bớc Thủ tục Lịch trình Mục đích Chung (General Purpose Scheduled Procedule Step IOD) là một sự trừu tợng hoá thông tin miêu tả các hoạt động đợc lịch trình, điều kiện và trạng thái của một bớc thủ tục đợc lịch trình Nó chứa thông tin về B-ớc Thủ tục Lịch trình Mục đích Chung (GP-SPS) và mối liên hệ với các Thực thể thông tin của Mô hình DICOM thế giới thực.

Một Bớc Thủ tục Lịch trình Mục đích Chung liên quan đến một trong các bớc đợc thực hiện trong đáp ứng Thủ tục đợc Yêu cầu (Request Procedure).

IOD Bớc Thủ tục Thực hiện Mục đích Chung

Một IOD Bớc Thủ tục Thực hiện Mục đích Chung (General Purpose Performed Procedure Step IOD) là sự trừu tợng hoá thông tin mô tả các hoạt động, điều kiện, và trạng thái của bớc thủ tục đợc thực hiện trên một Thiết bị hoạt động Nó bao gồm thông tin về Bớc Thủ tục Thực hiện Mục đích Chung (GP-PPS) và mối liên hệ với các Thực thể ứng dụng của mô hình thế giới thực DICOM.

Một IOD Bớc Thủ tục Thực hiện Mục đích Chung liên quan đến một thủ tục lịch trình đợc thực hiện Thông tin thu nhận từ thiết bị hoạt động bao gồm dữ liệu về sự thực hiện bớc thủ tục và kết quả.

II.2.3.7.2 Định nghĩa Đối tợng Thông tin Phức

Một IOD Phức là một IOD bao gồm các thành phần của một số thực thể trong Mô hình DICOM Thế giới Thực Nó bao gồm các Thuộc tính, các Thuộc tính này không phải là sở hữu duy nhất của Đối tợng Thế giới thực mà IOD thể hiện mà là chung cho cả các Đối tợng Thế giới thực khác liên quan.

Các Đối tợng Thế giới thực có liên quan này cung cấp một ngữ cảnh (context) hoàn chỉnh cho trao đổi thông tin Khi một đối tợng IOD Phức cụ nào đó đợc trao đổi, toàn bộ ngữ cảnh này đợc trao đổi giữa các Thực thể ứng dụng Mối liên hệ giữa các IOD Phức (Composite IOD Instance) đợc mang bởi thông tin thuộc ngữ cảnh đó.

39

Một Composite IOD bao gồm các mục sau:- Miêu tả IOD

- Mô hình E-R (quan hệ - thực thể) IOD- Bảng Modun IOD

- Không bắt buộc, một Bảng Macro Nhóm Chức năng (Functional Group Macro Table) đợc sử dụng bởi Modun Nhóm Chức năng Đa khung (Multi-frame Functional Groups Module).

Mặc dầu các đối tợng phức hợp đợc gửi đi nh các thành phần rời rạc, nhng mỗi Mô hình E-R IOD Phức đòi hỏi mọi đối tợng phức là thành phần của một Nghiên cứu (Study) cụ thể phải chia sẻ một ngữ cảnh chung

Dới đây là Mô hình Thông tin IOD Phức Cụ thể Nó áp dụng cho mọi IOD Phức Cụ thể đợc định nghĩa Tuy vậy, các thành phần của mô hình này có thể đợc xác định bởi từng IOD Phức Cụ thể riêng lẻ để định chính xác ngữ cảnh cho các trờng hợp trao đổi

0,n 0,n 0,n 0,n 0,n 0,n 0,n 0,n 0,n 0,n 0,nBệnh nhân

Là đối tượng của

Nghiên cứu

Hình ảnhCơ chế tham chiếu

Định nghĩa không gian và thời gian

Thiết bị

Tài liệu SRPhổ

LUT Thể thức TBĐường

congIn Lưu

Trạng thái Hiển thịDữ liệu

thô