Với sự ra đời của máy tạo ảnh chân đoán vào những năm 1970, cũng như việc sử dụng ngày càng nhiều hệ thống máy tính và ảnh số trong y tế với các định dạng khác nhau thì nhu cầu cẦn phải
Trang 3
VIEN KHOA A HỌC Y VÀ CÔNG NGHỆ VIỆTNAM ””
VIEN CO HOC VA TIN HQC UNG DUNG
o0o -
610 2?#5 DE TAI:
UNG DUNG CONG NGHE THONG TIN TRONG VIEC XAY DUNG HE THONG LUU TRU VA TRUYEN TAI HINH ANH PHUC VU CHAN DOAN VA TRA CUU (PACS) TAI BENH VIEN DA KHOA
TINH BINH DUONG
CHUYEN DE 2.12: THIET KE VA VIET CHUONG TRINH LUU NHAN XET,
CHAN DOAN CUA BAC SY VAO FILE DICOM
NGUOI THUC HIEN: Ngô Anh Tuấn
Nguyễn Hữu Phước Trần Anh Khoa
Cơ quan chủ trì: Viện Cơ học và Tin học ứng dụng
Địa chỉ: 291 Điện Biên Phủ, > Quận 3, thành pho Hi HO Chi Minh
“Tp Hồ Chí Minh, 06/2010
Trang 4
ViBn Œ8 hữlc và Tin hồlc Bing déing Báo cáo đũi tài Sð KH&CN Bình DBng_- Chuyên đã 2.12
THONG TIN CHUNG VE CHUYEN DE 1 Tén chuyén dé: Thiết kế và viết chương trình lưu nhận xét, chân đoán của bác
sĩ vào file DICOM 2 Chức năng:
Lưu nhận xét, chân đoán của bác sĩ vào file DICOM và vào CSDL hệ thống
3 Nội dung công việc: a Tạo CSDL để lưu nhận xét, chân đoán
b Module lưu nhận xét, chân đoán vào CSDL hệ thống
c Module lưu nhận xét , chân đoán vào file DICOM
Trang 5
1.1 Tống quan về DICOM: ¿ - 52th 0222222 re 1 1.2 Phạm vi và lĩnh vực ứng dụng của DICOM: -cnniehreire 2
1.3 Thích nghỉ DICOM: òằằĂcieihHHhhHHhhrrrrrrrrrrrrerie 3
1.4 Mục tiêu của ảnh DICOM: - (c1 nh HH HH ng ren 3
1.5 Cấu trúc của chuân DICOM: -22 22tr 4
1.6 Khuôn dạng file DICOM: ch nh Hà Hi Hi HH 9
Noi 6,06 11 10
17.1 - Môt số gói chính của đem4che: -52- Street 10
1.7.2 Thao tác với ảnh DICOM thông qua dem4cbe: -5 5:55: 10
PHAN 2: LƯU TRỮ CHÂN ĐOÁN, NHẬN XÉT CỦA BÁC SĨ 12
2.1 Lưu chân đoán vào trong CSDL hệ thống -. - 5c cnnteterrkerrerrreei 12
2.2 _ Lưu chẩn đoán vào file DICOM E5 SE E2E 1 2E ve ertrrrkrrrke 15
Trang 6
Với sự ra đời của máy tạo ảnh chân đoán vào những năm 1970, cũng như việc sử dụng ngày càng nhiều hệ thống máy tính và ảnh số trong y tế với các định dạng khác
nhau thì nhu cầu cẦn phải có một chuẩn chung cho quá trình truyền ảnh số và các
thông tin liên quan ngày càng lớn Trước nhu câu đó, American College of Radiology (ACR) va The National Electrical Manufacturers Association (NEMA) đã thiết lập thành một ủy ban chung vào năm 1983 để phát triển một chuẩn gọi là chuẩn ACR-NEMA
Chuan ACR-NEMA (American College of Radiology va The National Electrical Manufacturers Association) ra ddi nhằm mục đích để cho các thiết bị tạo ảnh của các nhà sản xuất khác nhau có thể trao đổi và chia sẻ thông tin trong môi trường thông tin ảnh y tế, đặc biệt là trong môi trường PACS Chuẩn này trung vào trao đổi,kết nỗi và truyền thông giữa các hệ thống y tế Phiên bản 1 của ACRNEMA ra đời năm 1985 xác định việc truyền bản tin điểm tới điểm,khuôn dạng dữ liệu và một số lệnh Phiên bản thir hai ra doi nam 1988 dinh nghia phan cứng và giao thức phần mềm cũng như từ
điển dữ liệu chuân Nhưng vấn đề kết nối mạng chưa rõ ràng qua hai phiên bản này vì
thế mà phiên bản thứ ba ra đời và lấy tên là DICOM Vì sự ra đời của các chuẩn là khác nhau nên với các thiết bị không tuân theo tiêu chuẩn DICOM mà thực hiện theo tiêu chuẩn CR-NEMA hoặc tiêu chuẩn riêng của nhà sản xuất cần thì thích ứng sang DICOM Để thích ứng với chuẩn ACR — NEMA thì cần một chuyển đổi từ ACR-NEMA sang DICOM, còn để thích ứng với các chuẩn riêng của nhà sản xuất thì cần phải chuyển đổi các đặc tính của nhà sản xuat sang ACR-NEMA hoặc DICOM Để giải quyết các yêu cầu này cần tập hợp các mođun phần mềm tạo nên thư viện mã hóa Thư viện mã hóa ưu việt cần có các đặc tính sau:
e Su dung chung cho các thiết bị tao ảnh của các nhà sản xuất khác nhau
e_ Thích ứng với các nền phần cứng khác nhau
e _ Kiến trúc phần mềm dựa theo hướng tiếp cận top — down e©_ Ngôn ngữ lập trình chuẩn
Trang 7
ViBn G3 hữc và Tin hữlc Bing dling Báo cáo đồ tài Sð KH&CN Bình D8lồng - Chuyên đũI 2.12
Network
CT MR
Digitize & Split
Hinh 1: Các thiết bị tạo,lưu trữ và truyền ảnh DICOM
DICOM hỗ trợ nhiều loại ảnh nén khác nhau để tối ưu cho việc lưu trữ và việc thuyền thônh ảnh DICOM trên mạng Dưới đây là một số so sánh giữa các loại ảnh mà
DICOM hỗ trợ
;Kiểu: anh oe Kieh tharée (byte)
8-bit J2K Lossy Gray dom 24,848 a
8-bit JPEG Lossless Gray.dem 106,326 8-bit, Uncompressed Gray.dcm 179,640
16-bit J2K Lossy Gray.dem 305,856
16-bit JPEG Lossless Gray.dem 561,292 16-bit Uncompressed Gray.dcm 610,394 24-bit J2K Lossy Color.dem 100,348 24-bit JPEG Lossless Color.dem 6,830,920
24-bit JPEG Lossy Color.dem 1,620,038
24-bit RunLength Color.dcm 14,040,714 24-bit Uncompressed Color.dem 18,875,660
Hinh 2: So sánh các dung lượng các ảnh của một số chuẩn DICOM hỗ trợ
1.2 Phạm vi và lĩnh vực ứng dụng của DICOM: Chuẩn DICOM gắn liền với thông tin y tế Với lĩnh vực này, nó định ra sự trao đi thông tin số giữa các thiết bị tạo ảnh và hệ thống mạng thông tin Do các thiết bị tạo ảnh có thể hoạt động tương tác với các thiết bị y tế khác, phạm vi của chuẩn cần thiết phải chồng lên các khu vực khác trong thông tin y tế
Chuẩn tăng cường khả năng hoạt động tương tác của các thiết bị tạo ảnh y tế bằng cách định ra:
¢ V6i việc truyền thông tin qua mạng, chuẩn đưa ra một bộ giao thức được tuân
theo bởi các thiết bị thích nghi chuẩn
e Cu phap và ngữ nghĩa của lệnh và các thông tin liên quan được trao đối sử dụng các giao thức này
Trang 8
ViBn CØ hữlc va Tin hic Bing deing Báo cáo đã tài Sñ KH&CN Bình DBng_- Chuyên đã 2.12
e_ Với việc truyền tin bằng phương tiện trung gian, chuẩn đưa ra một bộ các dịch vụ lưu trữ trung gian, cũng như khuôn dạng file và cau tra thu mục y tế, tao điều kiện cho việc truy nhập thông tin lưu trữ trên phương tiện trung gian e Thông tin được sử dụng trong ứng dụng tuân theo chuẩn
1.3 Thích nghỉ DICOM: Một thành phần quan trọng của bất cú một chuẩn nào là _ phai định nghĩa tính thích nghị với nó, hay nói cách khác là tính tuân thủ những điều mà chuẩn đề ra Trong nhiều trường hợp khác như chuẩn DICOM chẳng hạn, sự thích nghi là hoàn toàn tự nguyện Ủy ban của chuẩn DICOM không tạo ra bất cú sự áp đặt nào Mặc dầu vậy, DICOM vân có một phân, dành riêng để quy định sự thích nghi
Mợi nhà sản xuất muốn chứng minh thiết bị hay phần mềm của họ thích nghỉ với chuẩn đều phải đưa ra một báo cáo thích nghỉ miêu tả một cách cụ thể sản phẩm của họ thích nghỉ với chuẩn như thế nào Một báo cáo thích nghi được tham khảo với một khuôn dang do DICOM đề ra, do vậy mà việc đối chiếu các trình bày về thích nghỉ trở nên đơn giản và khoa học Người sử dụng và nhà sản xuất có thê xác định xem tài 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 Những người làm DICOM có thể xác định được chính xác khả năng đồng loạt hoạt động của hai ứng dụng
Các nội dung cơ bản trong báo cáo thích nghị DICOM gôm: e M6 hinh thuc thi ứng dụng: Mô hình thực thi (Implementation Model) của ứng
dụng là một lược đỗ đơn giản thể hiện cách mà một ứng dụng liên kết với phạm vi cục bộ trong một thiết bị được đưa ra và từ xa thông qua giao điện DICOM Ví dụ, hoạt đông cục bộ có thể tao ra một đối tượng thông tin ảnh DICOM, còn hoạt động từ xa là hiển thị đối tượng đó
e Ngữ cảnh thể hiện được sử dụng: Bao gồm cú pháp trừu tượng và cú pháp chuyển đổi tương ứng Thuật ngữ cú pháp trừu tượng được sử dụng trong phần
này vì nó được định nghĩa trong một chuân quốc tế khác mà DICOM tham
chiếu đến Một bán báo cáo thích nghỉ - e DICOM sé liét kê cả ngữ cảnh cả ngữ cảnh thê hiện mà ứng dụng đưa ra trong
thỏa thuận cũng như khi đã được chấp thuận e Cách liên kết thực hiện: Bản báo cáo thích nghi phải miêu tả sử thực hiện liên
kết ( ví dụ như là khi nào tạo các liên kết và chấp nhận nhiều liên kết) cho từng hoạt động trong mô hình Một số thiết bị như thiết bị lưu trữ trong hệ thống - PACS phải được hỗ trợ nhiều liên kết nếu chúng được chấp nhận
1.4 Mục tiêu của ảnh DICOM:
e Định ra ngữ nghĩa của lệnh và các dữ liệu liên quan, , đưa ra các chuẩn cho các
thiết bị tương tác lệnh và dữ liệu với nhau e Định ra ngữ nghĩa của dịch vụ file, khuôn dạng file và các thư mục thông tin
cần thiết cho truyền tin ngoại tuyến e Định rõ các yêu cầu thích nghỉ của ứng dụng thực hiện chuẩn, cụ thể một bản
báo cáo thích nghỉ phải định ra đầy đủ thông tin để xác định các chức năng có thể đáp ứng
e Tao thudn loi cho hoạt động trong môi trường mạng thông tin
Trang 9
Vilin Ci) hic va Tin hc Bing dữing Bao cdo đãi tài SB KH&CN Bình D0ồng - Chuyén d@ 2.12
e C6 cau tric thuan lợi cho phép đáp ứng với các dịch vụ mới, vì thế có thể hỗ trợ
các ứng dụng hình ảnh y tê trong tương lai
1.5 Cấu trúc của chuẩn DICOM:
Các thành phần của định dạng anh DICOM: e Thích nghỉ: Định nghĩa các nguyên tắc thực thi chuẩn gồm các yêu cầu thích
nghi và báo cáo thích nghi CS (Conformance Statement) Định nghĩa đối tượng thông tin IOD (Information Object Definition) Định nghĩa lớp dịch vụ SC (Service Classes)
Ngữ nghĩa và cấu trúc dữ liệu Từ điển đữ liệu
Trao đổi ban tin
Hỗ trợ truyền thông mạng cho việc trao đổi bản tin
Khuôn đạng file và lưu trữ trung gian
Sơ lược ứng dụng lưu trữ trung gian
Chức năng lưu trữ và khuôn dạng trung gian cho trao đôi dữ liệu Chức năng hiễn thị chuẩn mức xám
Sơ lược an toàn
Nguồn ánh xạ nội dung
APPLICATION I File Transfer, E-mail HTTP
Upper Lavers PRESENTATION Data Formatting Compression.Encryption (DICOMD
Hình 3: DICOM và mô hình tham chiéu OSI
Dinh dang file DICOM: bém 2 phần là header, dữ liệu ảnh e Header:
o_ Tên và ID của bệnh nhân
©_ Loại ảnh y khoa ( CT,MR,Audio Recording, .) o_ Kích thước ảnh
Ví dụ :
Trang 10
First 128 Bytes: unused by DICU MM format
Followed by the characters ‘OIC!
This preamble i is Followed by extra Trforrnation e.g.: 0An2, 0000, Fite Meta Elements Group Len, 132
0002,.0001 File Meta Info Version: 256
O00? DOU, Transter Syntax UID: 1.2.340.10005.1.2.1
0008 DOOD Adentifying Group Length: 152 O0Ns CO6GO Modality: MAR
O008 COTO Manufacturer hMtAicroa ont 8.0000 Acquisition Group Length: 28
101 &_ CoSoO slice Thickness: 2.00
001 8.10205 ofwvare Version: 46.6437 0028 0000 Image Presentation Group Length: 148
00286.0002.S amples Per Pixel: 1
0028 0008 Nuratber of Frames: 2 0026,.008 0 Rows: 109
0028,0011 Colurnrs: ST
0028,0030 Pixel Spacing: 2.0052.00 0028.0100_Bits Allocated: 8
00280101 Bits Stared: B 0026.01 02 High Bit #7 ,
60280703 Finel Fiepresentation: 0 0028.1052.FRescale Intercept: 0.00 0023.1053 Rescate Slope: 0 00392157 J7FE OL0000_Fixel Data Group | Length: 19850
FFE G.0010.Fixel Osta: 19938 Hình 5: _ Ví dụ về một số trường của ảnh DICOM
e Dữ liệu ảnh:
Ảnh nén (bitmap) hoặc ảnh chua nén tu (jpeg, gif )
Định nghĩa đối tugng thong tin IOD (Information Object Definition)
Dinh nghia Idp dich vu SC (Service Classes) Ngữ nghĩa và cấu trúc đữ liệu
Từ điển dữ liệu Trao đổi bản tin
Hỗ trợ truyền thông mạng cho việc trao đổi bản tin
Trang 11
Vilin Cal hile va Tin hic Bing đồng: Báo cáo đồ tài S KH&CN Bình D0lng - Chuyên đã 2.12
o_ Khuôn dang file và lưu trữ trung gian
Sơ lược ứng dụng lưu trữ trung gian Chức năng lưu trữ và khuôn dạng trung gian cho trao đổi dữ liệu Chức năng hiển thị chuẩn mức xám
Sơ lược an toàn
Nguồn ánh xạ nội dung
Các lớp đối tượng và dịch vụ trong DỊCOM:
DICOM có hai lớp thông tin là lớp đôi tượng và lớp dich vu SOP (Service Object Pair)
lớp tiêu chuẩn bao gồm các đặc tính vốn có của thực thể hiện diện trong thế giới thực
Lớp tê hợp là do ACR-NEMA định nghĩa từ các thông tin tổ hợp của các thiết bị ảnh
tạo khác nhau e©_ Lớp đối tượng tiêu chuẩn
Dé hoa
sô
Trang 12
Nghiên cứu Nghiên cứu Ngày nghiên cứu 1999,02,7
(;iờ nuhiên cứu 11:32:06
Bae si Tom
Thiết bị Thiết bị Nhà sẵn xuÃi - PUL
Hinh anh Thing tin chung | Số hiệu ảnh 2421
Loai hinh anh CR Diem anh Hang - 444}
Dich vu Miéu ta [ưu anh Cung cấp dịch vụ lưu trữ các lập dử
liệu Chat van Cung cấp việc chat van ve lap dir lieu Truy van ' Cụng cap viee Gm anh từ thiết bị hiến
thiết bị thực hiện một dịch vụ cho đối tượng ví dụ như dịch vụ lưu trữ, dịch vụ hiển
thị Một lớp dịch vụ được xây dựng trên một tập các dịch vụ truyền thông DICOM được gọi là DIMSE (DICOM Message Sevice Elements) Các DIMSEs là các chương trình phần mềm thực hiện chức năng xác định Có hai loại DIMSEs là một cho đôi
Trang 13
ViBn Œð hc và Tin hữPlc ng dũng Báo cóo đồ tài SB KH&CN Bình DBồing - Chuyên đãi 2.12
tượng tô hợp và một cho đối tượng tiêu chuẩn Một DIMSE tổ hợp được một cặp thiết
bị gồm một thiết bị gồm thiết bị đưa ra yêu cầu và thiết bị nhận yêu cầu Vì trong môi
trường hướng đối tượng nên dịch vụ của DICOM được coi là một lớp dịch vụ Nếu một thiết bị cung cấp dịch vụ thì được gọi là SCU (Service Class User) Chẳng hạn như đĩa từ là SCP đề cho PACS controller lưu trữ dữ liệu còn CT scanner là SCU để cho đĩa từ trong PACS controller lưu ảnh Tuy nhiên, có thể một thiết bị vừ là SCP, vừa là SCU như PACS controller, nó gửi ảnh tới trạm hiển thị bằng các đưa ra các yêu cầu dịch vụ thì nó là SCU Nếu nó nhận ảnh từ các thiết bị tạo ảnh bằng cách cung cấp
dịch vụ lưu trữ thì nó lại là SCP
l,¿nh dịch vu Chite nang
C-ECHO Xác định kết nồi C-STORE Truyền dân đổi tượng thông (in
C-FIND Tìm kiểm đôi trợng thông tin
N-EVENT-REPORT Khai báo sự kiện liên quan tới đổi
tượng thông (in
N-SET Xác định giá trị thuộc tính của đổi
tượng thêng (in