đồ án tốt nghiệp truyền dữ liệu theo chuẩn dicom

- i - CHÚ Ý Bạn đã download tài liệu này từ website www. bme.vn. Các bạn có quyền tự do sử dụng tài liệu này cho các mục đích học tập, nghiên cứu. Nếu bạn sử dụng những tài liệu này cho mục đích thương mại phải xin ý kiến của các tác giả. Nếu bạn không thể liên lạc trực tiếp với tác giả h ãy liên hệ với chúng tôi theo đị a chỉ bmevn@bme.vn, chúng tôi sẽ giúp bạn. www.bme.vn - ii - ĐẠI HỌC QUỐC GIA TH ÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN: VẬT LÝ KỸ THUẬT  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: TRUYỀN DỮ LIỆU THEO CHUẨN DICOM GVHD: TS. HUỲNH QUANG LINH SVTH: HÀ THÚY HỒNG Email : thuyhong_bk@yahoo.com Tp.HCM, Tháng 6/2007 - iii - LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin gởi lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Ba Mẹ của tôi đ ã luôn động viên và tạo điều kiện tốt nhất để tôi ho àn thành những năm đại học. Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong bộ môn Vật Lý Kỹ Thuật Y Sinh trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh trong suốt h ơn 4 năm qua đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt kiến thức chuy ên ngành quý báu làm n ền tảng cho việc ho àn thành đề tài này. Đặc biệt, tôi xin chân th ành cảm ơn Thầy Huỳnh Quang Linh đ ã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, vạch ra những hướng đi sát hợp và thực tế giúp tôi hoàn thành tốt đề tài. Xin chân thành cảm ơn các anh chị em, bạn bè đã hỗ trợ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Mặc dù đã cố gắng để hoàn thành tốt luận văn trong phạm vi v à khả năng cho phép, nhưng chắc chắn khó tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận đ ược sự thông cảm, góp ý và tận tình giúp đỡ của quý Thầy Cô v à các bạn. Sau cùng tôi xin chúc quý Th ầy Cô trong bộ môn Vật Lý Kỹ Thuật Y Sinh luôn đạt được những thành công trong s ự nghiệp đào tạo, nghiên cứu khoa học, cũng nh ư trong cuộc sống. Chúc Khoa Khoa Học Ứng Dụng ng ày càng phát triển vững mạnh. Trân trọng, Tp.HCM, ngày …. tháng 06 năm 2007 Sinh viên thực hiện Hà Thúy Hồng - iv - TÓM TẮT Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu tổng quan về lý thuyết của chuẩn DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine ) và ứng dụng của chuẩn n ày trong lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh y tế. Luận văn trình bày chủ yếu tập trung về hệ thống ngữ nghĩa, ký hiệu của chuẩn DICOM v à ứng dụng của ch uẩn DICOM trong lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh. Phần thực hành trình bày vận dụng kiến thức về chuẩn DICOM để xây dựng phần mềm minh họa dựa v ào một số mã nguồn mở nhằm kiểm chứng tính t ương thích và các khả năng ứng dụng thực tiễn. - v - ABSTRACT Target of the thesis is research on an theory overview of DICOM Standard (Digital Imaging and Communications in Medicine Standard) and his application in the medical imaging field. Content of the thesis is concentrated about semantic point of system, notation of DICOM Stardard, and applica tion of this standard in Medical Imaging Field. The practice part introduces illustrative implementation of DICOM standard in a self-made software to verify the compatibility and application ability. - vi - MỤC LỤC TRANG BÌA i NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Error! Bookmark not defined. LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH SÁCH HÌNH V Ẽ xii DANH SÁCH CÁC T Ừ VIẾT TẮT xiv PHẦN MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 4 1.1. Khái niệm 5 1.2. Lịch sử phát triển của DICOM 5 1.3. Nhu cầu thực tế 6 1.4. Mục đích của chuẩn DICOM 6 CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC CỦA CHUẨN DICOM 8 2.1. Quy chuẩn (PS 3.2: Conformance) 9 2.2. Định nghĩa đối tượng thông tin (PS 3.3: Information Object Definitions) 25 2.3. Các đặc tả về lớp dịch vụ (PS 3.4: Service Class Specifications) 27 2.4. Cấu trúc và các ngữ nghĩa dữ liệu (PS 3.5: Data Structure And Semantics) .28 2.5. Từ điển dữ liệu (PS 3.6: Data Dictionary) 28 - vii - 2.6. Trao đổi thông điệp (PS 3.7: Message Exchange) 29 2.7. Hỗ trợ giao tiếp qua mạng đối với việc trao đổi thông điệp (PS 3.8: Network Communication Support For Message Exchange) 30 2.8. Hỗ trợ giao tiếp điểm – điểm cho sự trao đổi thô ng điệp (đã bị lỗi thời) (PS 3.9: Retired (Formerly Point – To – Point Communication Support For Message Exchange)) 31 2.9. Lưu trữ thiết bị và định dạng tập tin (PS 3.10: Media Storage And F ile Format) 31 2.10. Các khung ứng dụng lưu trữ thiết bị (PS 3.11: Media Storage Application Profile) 32 2.11. Các hàm lưu trữ và định dạng thiết bị cho sự trao đổi dữ liệu (PS 3.12: Storage Functions And Media Formats For Data Exchange) 34 2.12. Hỗ trợ giao tiếp điểm – điểm đối với việc quản lý in (đ ã lỗi thời) (PS 3.13: Retired (Formerly Print Management Point -To-Point Communication Support)) 35 2.13. Hàm hiển thị chuẩn thang xám (PS 3.14: Grayscale Standard Display Function) 35 2.14. Bộ các chuẩn về bảo mật v à quản lý hệ thống (PS 3.15: Security Profile And Management Profile) 35 2.15. Nguồn tham chiếu nội dung (PS 3.16: Content Mapping Resource) 36 2.16. Thông tin giải thích (PS 3.17: Explanatory Information) 36 2.17. Truy xuất web đến các đối t ượng nhất quán của DICOM (PS 3.18: Web Access To DICOM Persistent Objects (WADO)) 36 CHƯƠNG 3 CÁC ỨNG DỤNG PHÂN BỐ DICOM 38 3.1. Xử lý phân bố 39 3.2. Các khái niệm chung về DICOM .43 - viii - 3.2.1. Các lớp dịch vụ và các lớp SOP (Service Classes v à SOP Classes) 43 3.2.2. Các định nghĩa đối tượng thông tin (Information Object Definitions) 44 3.2.3. Thuộc tính (Attributes) 46 3.2.4. Các nhân tố dịch vụ (Service Elements) 47 3.2.5. Các đối tượng SOP (SOP Instances) 48 3.2.6. Nhận dạng (Identification) 49 3.2.7. Mối liên hệ (Relations) 50 3.2.8. Kiểu dữ liệu (Value Representation) 50 3.2.9. Cú pháp truyền (Transfer Syntax) 51 3.3. Tổng quan 51 3.4. Các khái niệm mạng DICOM (DICOM Network Concepts) 53 3.4.1. Thực thể ứng dụng (Application Entity) 53 3.4.2. Địa chỉ đại diện (Presentation Address) 54 3.4.3. Thỏa thuận kết nối (Association Negotiation) 55 3.4.4. Ngữ cảnh đại diện (Presentation Context) 55 3.4.5. Các giao thức mạng (Network Protocols) 56 3.4.6. Ngăn xếp giao thức TCP/IP (TCP/IP Protocol Stack) 57 3.5. Các khái niệm thiết bị lưu trữ DICOM (DICOM Storage Media Concepts) .60 3.5.1. Lớp dịch vụ lưu trữ thiết bị (Media Storage Service Class) 61 3.5.2. Định dạng tập tin DICOM (DICOM File Format) 62 3.5.3. Định dạng thư mục DICOM (DICOM Directory Format) 63 3.5.4. Thiết bị vật lý (Physical Medium) 63 3.6. Các lớp dịch vụ được hỗ trợ (Supported Service Classes) 64 - ix - 3.6.1. Các lớp dịch vụ lưu trữ ảnh (Image Storage Service Classes) 64 3.6.2. Các lớp dịch vụ quản lý (Management Service Classes) 65 3.6.3. Lớp dịch vụ lưu trữ thiết bị (Media Storage Service Class) 65 3.6.4. Lớp dịch vụ kiểm tra (Verification Service Class) 66 3.7. Sự kết nối (Connectivity) 66 3.7.1. Phát biểu quy chuẩn (Conformance Statement) 66 3.7.2. Bộ các chuẩn ứng dụng (Application Profile) 68 3.8. Chuẩn DICOM 69 CHƯƠNG 4 GIỚI THIỆU VỀ SỰ THỂ HIỆN CỦA LỚP SOP H ÌNH ẢNH DICOM (DICOM IMAGE SOP INSTANCE) 72 4.1. Mô hình thông tin ảnh (Image Information Model) 73 4.1.1. Tham chiếu các cuộc kiểm tra th ế giới thật (Mapping Real World Examinations) 74 4.1.2. Cấp độ bệnh nhân (Patient Level) 74 4.1.3. Cấp độ nghiên cứu (Study Level) 75 4.1.4. Cấp độ chuỗi (Series Level) .75 4.1.5. Cấp độ ảnh (Image Level) 77 4.2. Các đối tượng lớp SOP ảnh (Image SOP Instances) 78 4.3. Các mối liên hệ và sự nhận dạng (Relations and Identification) 79 4.3.1. Ánh xạ dữ liệu ảnh (Mapping of Image Data) 80 4.3.2. Sự nhận dạng (Identification) 80 4.3.3. Nhận dạng nghiên cứu (Study Identification) 81 4.3.4. Các nhận dạng khác (Other Identifications) 82 4.4. Phân loại dữ liệu ảnh (Classification of Image Data) 82 - x - 4.4.1. Thông tin bệnh nhân (Patient Information) 83 4.4.2. Thông tin nghiên cứu (Study Information) 84 4.4.3. Thông tin chuỗi (Series Information) 85 4.4.4. Thông tin ứng dụng (Application Information) 86 4.4.5. Thông tin thu nhận (Acquisition Information) 86 4.4.6. Thông tin vị trí (Positioning Information) 87 4.4.7. Thông tin dữ liệu ảnh (Image Data Information) 87 4.5. Sự mở rộng thông tin (Extension of Information) 88 4.6. Các loại ảnh (Image Types) 90 4.6.1. Đặc điểm chung của các loại ảnh ( Generic Image Types) 90 4.6.2. Các loại ảnh chuyên dụng (Specialized Image Types) 92 4.6.3. Ảnh chụp phụ (Secondary Capture Image) 94 4.7. Tiến trình xử lý ảnh (Image Processing Pipel ine) 95 4.7.1. Dữ liệu ảnh thô (Raw Image Data) 96 4.7.2. Dữ liệu ảnh được xử lý (Processed Image Data) 96 4.7.3. Ảnh hiệu chỉnh theo giác quan (Perceptual Correct Image) 97 4.7.4. Quy trình chuyển đổi và chọn lọc các giá trị điểm ảnh (Conversion and Selection of Pixel Values) 98 4.7.5. Bước hiển thị (Presentation Step) 99 4.7.6. Các yêu cầu ảnh được xử lý (Processed Image Requir ements) 100 4.7.7. Các ảnh được xử lý DICOM (DICOM Processed Images) 101 4.7.8. Bước giải mã (Decoding Step) 102 4.7.9. Bước chuẩn hóa (Normalization Step) 104 4.7.10. Bước chuyển đổi cấp độ xám (Gray Level Conversion Step) 105 [...]... CHƯƠNG 2 www.bme.vn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC CỦA CHUẨN DICOM Tham khảo: [1][2][5] SVTH: HÀ THÚY HỒNG -8- GVHD: HUỲNH QUANG LINH CHƯƠNG 2 www.bme.vn 2.1 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Quy chuẩn (PS 3.2: Conformance) Quy chuẩn của chuẩn DICOM định nghĩa các nguyên lý mà các hình thức thực thi (implementation) khai báo, quy chuẩn trong chuẩn này như sau: Các yêu cầu quy chuẩn: Quy chuẩn đặc tả các yêu cầu... Display Function ) Bộ các chuẩn bảo mật (Security Profile) Nguồn ánh xạ nội dung (Content Mapping Resource ) Chương 3: Khảo sát các ứng dụng phân bố của chuẩn DICOM: xử lý phân bố, các khái niệm chung về DICOM, mạng DICOM (DICOM Network), thiết bị lưu trữ DICOM (DICOM Storage Media), các lớp dịch vụ được hỗ trợ (Supported Service Classes), kết nối (Connectivity), chuẩn DICOM (DICOM Standard) Chương 4:... quy chuẩn Nó tham chiếu đến các quy chuẩn của những phần khác trong chuẩn đó Phát biểu quy chuẩn (Conformance Statement): Quy chuẩn định nghĩa cấu trúc của một phát biểu quy chuẩn Nó đặc tả thông tin phải hiện diện trong một phát biểu quy chuẩn Nó tham chiếu đến phần phát biểu quy chuẩn của những phần khác trong chuẩn Quy chuẩn không ghi rõ thủ tục kiểm tra hay xác nhận tính hợp lệ để đánh giá quy chuẩn. .. phạm vi nghiên cứu của chuẩn DICOM Chương 2: Cấu trúc của chuẩn DICOM, gồm các phần: Quy chuẩn (Conformance) Các định nghĩa đối tượng thông tin (Information Object Definitions ) Các đặc tả lớp dịch vụ (Service Class Specifications ) SVTH: HÀ THÚY HỒNG -1- GVHD: HUỲNH QUANG LINH PHẦN MỞ ĐẦU LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Cấu trúc dữ liệu và mã hóa (Data Structure and Encoding) Từ điển dữ liệu (Data Dictionary)... nó Thuộc tính chuẩn (Standard Attribute): một thuộc tính được định nghĩa trong Từ điển dữ liệu Thuộc tính riêng (Private Attribute): một thuộc tính không được định nghĩa trong chuẩn DICOM Bộ các chuẩn ứng dụng chuẩn (Standard Application Profile ): là một bộ các chuẩn ứng dụng được định nghĩa trong chuẩn DICOM v à được sử dụng trong một hình thức thực thi không có các sửa đổi Bộ các chuẩn ứng dụng... thích hoàn toàn v ới những phần có liên quan đến chuẩn DICOM với ngoại lệ có thể hỗ trợ cú pháp truyền mặc định DICOM (DICOM Default Transfer Syntax) hoặc cú pháp truyền (Transfer Syntax) được ủy nhiệm bởi một bộ các chuẩn ứng dụng (Application Profile) lưu trữ truyền thông không được yêu cầu; Không thay đổi đặc tả từ điển dữ liệu của bất kỳ thuộc tính chuẩn nào; Sử dụng UID được định nghĩa riêng biệt... Exchange ) Lưu trữ tập tin DICOM trên các thiết bị và định dạng tập tin cho việc trao đổi dữ liệu (Media Storage and File Format for Data Interchange ) Bộ các chuẩn ứng dụng lưu trữ truyền thông (Media Storage Application Profile) Các định dạng truyền thông v à truyền thông vật lý đối với việc trao đổi dữ liệu (Media and Physical Media Formats for Data Interchange ) Hàm hiển thị chuẩn thang xám (Grayscale... 59 Hình 3-9 Việc trao đổi lưu trữ truyền thông trong DICOM 60 Hình 3-10 Định nghĩa đối tượng dùng chung trong lớp dịch vụ truyền thông 62 Hình 3-11 Phát biểu quy chuẩn với bộ các chuẩn hệ thống 67 Hình 3-12 Phát biểu quy chuẩn với bộ các chuẩn ứng dụng 69 Hình 3-13 Mối quan hệ giữa các phần của chuẩn DICOM 70 - xii - Chương 4: Hình 4-1 Kiểm tra việc ánh xạ qua thế giới thực đối với... Hình 2-2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Quy trình xây dựng đối với một đòi hỏi quy chuẩn thiết bị Các đặc tả chi tiết về quy chuẩn DICOM: Phát biểu quy chuẩn (Conformance Statement): là một lệnh chính quy được liên kết với một hình thức thực thi (implementation) cụ thể của chuẩn DICOM Nó chỉ ra các lớp dịch vụ (Service Class) , các đối tượng thông tin (Information Objects) và các giao thức truyền thông (Communication... Nghiên cứu và trình bày tổng quan về cấu trúc của chuẩn DICOM Ứng dụng chuẩn DICOM và một số mã nguồn mở để thiết kế xây dựng phần mềm cho phép người sử dụng xem ảnh và xem thông tin ảnh DICOM, chỉnh sửa ảnh, ghi chú, lưu ảnh DICOM mới, tạo ra ảnh DICOM mới, nhằm tìm hiểu và làm nền tảng cho việc xây dựng một phần mềm ho àn thiện với các ứng dụng của chuẩn DICOM trong t ương lai Luận văn có sáu chương . VẬT LÝ KỸ THUẬT  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: TRUYỀN DỮ LIỆU THEO CHUẨN DICOM GVHD: TS. HUỲNH QUANG LINH SVTH: HÀ THÚY HỒNG Email : thuyhong_bk@yahoo.com Tp.HCM, Tháng 6/2007 - iii - LỜI CẢM. về DICOM, mạng DICOM (DICOM Network), thiết bị lưu trữ DICOM (DICOM Storage Media), các lớp dịch vụ được hỗ trợ (Supported Service Classes), kết nối (Connectivity), chuẩn DICOM (DICOM Standard). Chương. 4 1.1. Khái niệm 5 1.2. Lịch sử phát triển của DICOM 5 1.3. Nhu cầu thực tế 6 1.4. Mục đích của chuẩn DICOM 6 CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC CỦA CHUẨN DICOM 8 2.1. Quy chuẩn (PS 3.2: Conformance) 9 2.2. Định nghĩa