Nghiên cứu chuẩn lưu trữ truyền ảnh trong y tế và ứng dụng tại bệnh viện đa khoa đông anh

76 3.4.1 Một số kết quả đạt được...76 3.4.2 Một số nhận xét đánh giá...80 KẾT LUẬN...7...82 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ...83 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO...84 PHỤ LỤC...'...86 DAN

Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM HÀ NỘI 2

• • • •

PHẠM THỊ THƠM

NGHIÊN CỨU CHUẢN LƯU TRỮ TRUYÊN ẢNH TRONG Y TẾ VÀ ỨNG DỤNG TẠI BỆNH VIỆN ĐA

KHOA ĐÔNG ANH

LUẬN VĂN THẠC Sĩ MÁY TÍNH

HÀ NỘI, 2014

Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠT HỘC Sư PHẠM HÀ

NỘT 2

PHẠM THỊ THƠM

TRONG Y TẾ VÀ ỨNG DỤNG TẠI BỆNH VIỆN ĐA

KHOA ĐÔNG ANH

LUẬN VĂN THẠC Sĩ MÁY TÍNH

Người hướng dẫn khoa học: GS TS Vũ Đức Thi

HÀ NỘI, 2014

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, tôirất vinh dự nhận được sự quan tâm, giúp đỡ từ quý thầy cô, gia đình và bạn bè đồngnghiệp

Với lòng biết ơn chân thảnh và sâu sắc nhất, tôi xin trân trọng cảm ơn GS.TS VũĐức Thi người thầy đã trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trìnhnghiên cứu, hoàn thành luận văn này

Tôi xin trân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học cùng cácthầy, cô giáo trong khoa Công nghệ thông tin của Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2những người thầy đã trang bị kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiêncứu

Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến Ban giám đốc, khoa Chẩn đoán hình ảnh,phòng Tổ chức hành chính và tổ Công nghệ thông tin của Bệnh viện đa khoa Đông Anh

đã giúp đỡ tôi thu thập thông tin, số liệu, thiết bị y tế hỗ trợ trong quá trình thực hiệnnghiên cứu luận văn

Và cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, đặc biệtcảm ơn người cha, người chồng mẫu mực và con gái ngoan đã tiếp thêm sức mạnh, chia

sẻ, cảm thông giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2014 HỌC VIÊN

Phạm Thị Thơm

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung trong luận văn này là kết quả tìm hiểu và

nghiên cứu của riêng tôi Trong quá trình nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu chuẩn lưu trữ,

truyền ảnh trong y tế và ứng dụng tại Bệnh viện đa khoa Đông Anh ” số liệu và kết quả

nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và không trùng lặp với các đề tàikhác, đồng thời các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với những nội dung được viết trong luận vănnày

Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2014 HỌC VIÊN

Phạm Thị Thơm

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

LỜI CAM ĐOAN 4

MỤC LỤC 5

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 8

DANH MỤC CÁC BẢNG 10

MỞ ĐẦU 11

NỘI DUNG 14

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT YỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN YÀ CHUẨN LƯU TRỮ, TRUYỀN HÌNH ẢNH TRONG Y TẾ 14

1.1 Khái quát về hệ thống thông tin y tế 15

1.1.1 Hệ thống thông tin bệnh viện ( HIS) 15 1.1.2 Hệ thống thông tin chuẩn đoán hình ảnh (RIS) 16 1.1.3 Hệ thống lưu trữ và truyền ảnh (PACS) 17 1.1.4 Hệ thống quản lý xét nghiệm ( LIS) 18 1.1.5 Y tế từ xa (Telemedicine) 19

1.2 Hệ thống PACS 23

1.2.1 Lịch sử phát ữiển hệ thống PACS 23

1.2.2 Kiến trúc của hệ thống PACS 24

1.2.3 ứng dụng chuẩn PACS trong hệ thống thông tin y tế: 25

CHƯƠNG 2 MỘT SỔ VẤN ĐỀ TRONG CHU AN LƯU TRỮ, TRUYỀN, HIÊN THỊ HÌNH ẢNH Y TỂ 27

2.1 Chuẩn DICOM 27

2.1.1 Giới thiệu chung 28

2.1.2 Phạm vi và lĩnh vực ứng dụng của DICOM 29

2.1.3 Mục tiêu của ảnh DICOM 30

2.1.4 Cấu trúc của chuẩn tập tin ảnh DICOM 30

2.2 Thu nhận ảnh DICOM 36

2.2.1 Đặc điểm của cổng nhận ảnh 36

2.2.2 Các bước thực hiện thu nhận ảnh và dữ liệu 36

2.2.3 Các khó khăn trong việc xây dựng cổng thu nhận ảnh và dữ liệu 37

2.2.4 Hệ thống mạng 37

2.3 Tổ chức lưu trữ ảnh DICOM 44

2.3.1 Máy chủ lưu trữ và điều khiển 44

2.3.2 Các yêu cầu trong thiết kế hệ thống mạng 45

2.4 Phân bố và hiển thị ảnh DICOM 47

2.4.1 Trạm hiển thị ảnh 47

2.4.2 Phân bố ảnh DICOM 48

2.4.3 Hiển thị ảnh DICOM 2D 48

2.4.4 Hiển thị ảnh DICOM 3D 50

CHƯƠNG 3 XÂY DựNG HỆ THỐNG LƯU TRỮ, TRUYỀN ẢNH HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN BỆNH TẠI BẸNH VIỆN ĐA KHOA ĐÔNG ANH 65

3.1 Giới thiệu bệnh viện đa khoa Đông Anh 65

3.2 Hệ thống hỗ trợ chẩn đoán tại Khoa Chẩn đoán hình ảnh 65

3.2.1 Giới thiệu về khoa chẩn đoán hình ảnh 65

3.2.2 Hiện trạng trang thiết bị tại khoa chẩn đoán hình ảnh 66

3.2.3 Quá trình tạo ảnh và lưu ảnh tại khoachẩn đoán hình ảnh 70

3.3 Phân tích thiết kế hệ thống 73

3.3.1 Mô hình hệ thống 73

3.3.2 Các thành phần chính của hệ thống 73

3.3.3 Một số chức năng của hệ thống 74

3.3.4 Yêu càu khi thiết kế hệ thống 75

3.4 Cài đặt chương trình 76

3.4.1 Một số kết quả đạt được 76

3.4.2 Một số nhận xét đánh giá 80

KẾT LUẬN 7 82

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 83

DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

PHỤ LỤC ' 86

DANH MUC TU* VIET TAT DICOM Digital Imaging Communications in Medicine RIS Radiology Information System HIS Hospital Information System LIS Laboratory Information system PACS Picture Archiving and Communication Systems HL7 Health Level 7 CT Computerized Tomagraphy MRI Magnetic Resonnance Imaging PET Positron Comuterized Tomagraphy SPET Single Photon Emission Comuterized Tomagraphy ACR American College of Radiology OSI Open Systems Interconnection HTTP HyperText Transfer Protocol WWW World Wide Web EPR Electronic Patient Record ATM Asynchronous Transfer Mode ACR American College of Radiology NEMA National Electrical Manufacturers Association DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hệ thống thông tin bệnh viện ( HIS) 16

Hình 1.2: thống thông tin chẩn đoán hình ảnh (RIS) 17

Hình 1.3: Hệ thống lưu và truyền hình ảnh (PACS) 18

Hình 1.4: Hệ thống thông tin quản lý xét nghiệm (LIS) 19

Hình 1.5: Y tế từ xa 22

Hình 1.6: Mô hình hệ thống PACS 25

Hình 1.7: ứng dụng của chuẩn DICOM trong hệ thống PACS 26

Hình 2.1: DICOM và mô hình tham chiếu OSI 31

Hình 2.2: Cấu trúc file DICOM 31

Hình 2.3: Thông tin file DICOM 32

Hình 2.4: Cấu tạo Data Set 33

Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống tổng quát thu nhận, truyền, hiển thị ảnh DICOM 36

Hình 2.6: Sơ đồ hoạt động của cổng nhận ảnh 37

Hình 2.7: Luồng dữ liệu khái quát của kiến trúc stand - alone 38

Hình 2.8: Luồng dữ liệu tổng quát của kiến trúc client-server 40

Hình 2.9: Máy chủ chứa ảnh dựavào Web 43

Hình 2.10: Tiến trình hiển thị ảnh 49

Hình 2.11: Kiến trúc PACS điển hình cho hiển thị ảnh dựa trên Web 49

Hình 2.12: Kkiến trúc Component dùng hiển thị ảnh để chẩn đoán tại các workstation 50

Hình 2.13: Hình 3D biểu diễn theo kỹ thuật Volume Rendering (VR) 51

Hình 2.14: Minh họa kỹ thuật object -order 52

Hình 2.15: Minh họa kỹ thuật image -order 52

Hình 2.16: Mô hình Blinn / Kajiya 53

Hình 2.17: Minh họa kỹ thuật đơn giản hóa tính toán cường độ ánh sáng 55

Hình 2.18: Sơ đồ tổng quan của rendering MIP 56

Hình 2.19: Hình ảnh 3D được biểu diễn theo phương pháp SR 57

Hinh 2.20: Minh họa thuật toán Marching square 58

Hình 2.21: Trường hợp Marching Square 59

Hình 2.22: Minh họa tạo bề mặt từ các đường viền 59

Hình 2.23: Xây dựng bề mặt theo giá trị của các đỉnh 60

Hình 2.24: Các trường hợp một mặt đi qua khối lập phq ơng trong thuật toán Marching Cubes 61

Hình 2.25: Một trường hợp lỗi của Marching Cubes 61

Hình 2.26: Chia khối lập phương thành các khối tứ diện 62

Hình 2.27: Hai trường hợp mặt phẳng đi qua khối tứ diện trong thuật toán Marching Tetrahedra 62

Hình 2.28: Minh họa thuật toán Dividing Cubes để vẽ đường trong mặt phẳng 63

Hình 2.29: Minh họa thuật toán Dividing Cubes trong không gian ba chiều 64

Hình 3.1: Máy Brilliance 2 và 64-slice CT Scanner by Philips tại khoa Chẩn Đoán hình ảnh 66

Hình 3.2: Nguyên lý của máy CT có 64 dãy đầu thu, bề rộng của một dãy đầu thu là 1, 5 mm, chiều dài của toàn bộ detectors là 32 mm 67

Hình 3.3: Sơ đồ thu nhận hình ảnh CR (Computed Radiography) 68

Hình 3.4: Quá trình tạo ảnh và lưu trữ ảnh tại khoa Chẩn đoán hình ảnh 70

Hình 3.5: Tiến trình công việc hiện thời tại khoa Chẩn đoán hình ảnh 71

Hình 3.6: Tiến trình công việc tại khoa CĐHA sau khi triển khai hệ thống 73

Hình 3.7: Mô hình hệ thống hỗ trợ hình ảnh tại bệnh viện 73

Hình 3.8: Giao diện chương trình 77

Hình 3.9: Xem ảnh bệnh nhân 77

Hình 3.10: Xem toàn bộ ảnh 2D của bệnh nhân 78

Hình 3.11: Dựng 3D dựa theo các lát cắt 78

8Hình 3.12: Dựng 3D dựa vào khuôn mặt 79Hình 3.13: Chức năng tìm kiếm theo chỉ mục của ảnh 79DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Các Modality hỗ trợ DICOM 27Bảng 2.2: Các trường cấu tạo trong Data Set 35Bảng 3.1: Một số thư viện hỗ trợ 76

Để giúp cho chẩn đoán được chính xác và nhanh nhất, nhiều bệnh viện đã tăngcường đầu tư máy móc, trang thiết bị hiện đại như máy chụp cắt lớp phát xạ Positron(PET), máy chụp cộng hưởng từ (MRI), máy chụp cắt lớp vi tính (CT- Scanner), X-Quang kỹ thuật số, các dữ liệu về hình ảnh này có ý nghĩa to lớn trong quá trình chẩnđoán và điều trị bệnh Việc quản lý dữ liệu bằng film ảnh của bệnh nhân hiện nay tạikhoa chẩn đoán hình ảnh còn rất khó khăn, gây trở ngại cho các bác sỹ trong việc tracứu, chia sẻ thông tin để chẩn đoán bệnh Đặc biệt, với tình hình thực tế hiện nay, cácthiết bị tạo ảnh y tế công nghệ cao (PET, MRI, CT ) hầu hết đều được đầu tư tại cácbệnh viện tuyến tỉnh, cùng với đội ngũ bác sỹ, chuyên gia chủ yếu tập trung tại các bệnhviện tuyến trung ương Mặt khác, phần mềm hỗ trợ đi kèm của mỗi thiết bị tạo ảnh lạikhác nhau, các máy hoạt động tách rời, đơn lẻ, phần mềm hỗ trợ xem ảnh không đồng bộ

về mặt cơ sở dữ liệu, không kết nối chung được với hệ thống quản lý bệnh viện dẫn đếnkhó khăn cho các bác sỹ hồi cứu lại bệnh của lần khám trước

Vấn đề cấp bách đặt ra cho các bệnh viện hiện nay là cần phải có một Hệ thống

hỗ trợ chẩn đoán hình ảnh, hệ thống này sẽ thực hiện thu nhận và lưu trữ hình ảnh y tếtrên máy chủ nhằm hỗ trợ bác sỹ trong chẩn đoán bệnh, hình ảnh của bệnh nhân đượclưu trữ lâu dài, thuận lợi cho bác sỹ hội chẩn từ xa với các chuyên gia tuyến trên màkhông phụ thuộc vào khoảng cách địa lý

Từ những lý do trên và từ yêu cầu thực tiễn của nơi công tác, chúng tôi đã chọn

đề tài: “Nghiên cứu chuẩn lưu trữ, truyền ảnh trong y tế và ứng dụng tại Bệnh viện đa

khoa Đông Anh” nhằm tìm hiểu về chuẩn lưu trữ hình ảnh phổ biến trong y khoa, và các

hệ thống thông tin liên quan từ đó xây dựng hệ thống lưu trữ & truyền hình ảnh và hệthống hỗ trợ chẩn đoán hình ảnh tại bệnh viện

2 Mục đích nghiên cứu:

-Giúp cho việc khám chữa bệnh trở lên thuận lợi dễ dàng, bác sỹ có thể ngồi bất

cứ nơi nào trong bệnh viện đều có thể chẩn đoán hình ảnh Bệnh nhân sau khi đượcchụp, kết quả chụp hình ảnh sẽ được truyền lên trung tâm lưu trữ ảnh dựa trên chuẩnDICOM theo cấu trúc của hệ thống PACS

-Ảnh của bệnh nhân được lưu suôt trong quá trình điều trị tại bệnh viện, các bác

sỹ dễ dàng chẩn đoán bệnh chính xác hơn, nhanh hơn trong các lần tài khám

-Đối với những bệnh phức tạp khó chẩn đoán, có thể hội chẩn từ xa với cácchuyên gia đầu ngành

3 Nhiệm vụ nghiên cứu:

-Nghiên cứu chuẩn lưu trữ, truyền ảnh

-Xây dựng phần mềm thử nghiệm đọc ảnh, hiển thị ảnh, tìm kiếm ảnh dựng ảnhDicom ứng dụng tại Bệnh viện đa khoa Đông Anh

4 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu:

4.1 Đối tượng nghiên cứu:

-Một số hình ảnh y tế như: Phim Xquang, Nội soi, Siêu âm, soi kính hiểm vi, ảnh

CT, MRI của các bệnh nhân đang điều trị tại Bệnh viện

-Các thiết bị y tế như: Máy siêu âm, máy nội soi, máy CT, máy MRI

4.2 Phạm vi nghiên cứu:

-Bệnh viện đa khoa Đông Anh

5 Dự kiến đóng góp mới:

-Ý nghĩa khoa học:

Đóng vai ữò quyết định cho việc hoàn thiện một bệnh án điện tử chính thống nơi

đó lưu lại toàn bộ hồ sơ bệnh án của bệnh nhân trong mỗi lần khám hoặc điều trị tại bệnhviện

6 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp lý luận

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu

NỘI DUNG CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT VÈ HỆ THỐNG THÔNG TIN VÀ CHUẨN LƯU TRỮ, TRUYỀN HÌNH ẢNH TRONG Y TẾ

Với nhiều quốc gia đang phát triển - trong đó có Việt Nam - vấn đề trao đổi dữliệu y tế giữa các bệnh viện trong nước và với các bệnh viện quốc tế là một vấn đề khámới mẻ Khái niệm mạng gần như không còn xa lạ với người dân Việt Nam ngày nay,nhưng người ta dường như vẫn còn mơ hồ với khái niệm “mạng y tế”

Có thể định nghĩa mạng là một hệ thống kết nối với nhiều thiết bị (hoặc tập hợpnhiều thiết bị) lại với nhau Mỗi điểm là một hoặc nhiều máy tính (gọi là mạng máytính); một hoặc hệ thống nhiều máy điện thoại (gọi là mạng điện thoại); một hay nhiềuthiết bị video (gọi là mạng truyền hình) với mục đích là truyền các dữ liệu máy tính(đối với mạng máy tính); truyền giọng nói, âm thanh (đối với mạng điện thoại); truyềnhình ảnh hoặc phim video (đối với mạng truyền hình) trong phạm vi một văn phòng, mộttòa nhà, một thành phố, một quốc gia hay giữa các quốc gia với nhau

Như vậy, “mạng y tế” được hiểu là một hệ thống kết nối với nhiều thiết bị y tế vớinhau nhằm mục đích truyền dữ liệu y tế giữa các hệ thống trong cùng một bệnh viện,giữa các cơ sở y tế khác nhau, thậm chí giữa các quốc gia ữên thế giới

Ta biết môi trường thông tin trong ngành y tế là một môi trường phức tạp và đadạng; ngoài môi trường thông tin hành chính (gồm các văn bản, quy chế, quyết định,thông báo, hướng dẫn, ) còn có các thông tin phục vụ khám chữa bệnh cũng phải đượcquản lý như: thông tin về quản lý hành chính (quản lý đội ngũ y bác sỹ, quản lý vật tư,quản lý tài chính, ); thông tin bệnh viện (quản lý bệnh nhân, quản lý hồ sơ bệnh án), vídụ: để chẩn đoán cho một bệnh nhân, chúng ta cần thông tin về bệnh sử, thông tin kếtquả thăm khám như xét nghiệm (huyết học, sinh hóa, vi sinh, tế bào, ), thông tin vềchẩn đoán chức năng (điện tim, điện não, hô hấp, ), thông tin về chẩn đoán hình ảnh (XQuang, Siêu âm, CT, MRI ) thậm chí cả những ngân hàng dữ liệu chứa đựng tri thức hỗtrợ cho việc ra quyết định, Những thông tin này đặc biệt quan trọng giúp cho bác sỹ cóthể chẩn đoán chính xác và kịp thời đưa ra các phương pháp điều trị phù hợp cho từngbệnh nhân Chính vì vậy yêu cầu về lưu trữ, xử lý và trao đổi thông tin giữa các cơ sở y

tế là thực sự cần thiết để phục vụ chẩn đoán và đối chiếu sau này

Vì vậy, mạng y tế ra đời, lập tức xuất hiện các mạng đặc thù riêng cho các bệnhviện, đó là: Hệ thống thông tin bệnh viện (HIS); hệ thống thông tin chẩn đoán hình ả nh(RIS); hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh (PACS); hệ thống quản lý xét nghiệm (LIS); y

tế từ xa (telemedicine),

1.1 Khái quát về hệ thống thông tin y tế

1.1.1 Hệ thống thống tin bệnh viện ( HIS)

Dù quy mô các bệnh viện là rất khác nhau, trong từng bệnh viện lại có chức năng

cụ thể và trọng tâm chuyên môn khác nhau, nhưng dòng thông tin và yêu cầu về thôngtin ở các bệnh viện về cơ bản là giống nhau Trước hết, đó là dòng thông tin quản lý -liên quan đến nhân sự; quản lý tài chính; quản lý cơ sở vật chất; quản lý bệnh nhân; quản

lý dược phẩm, phần cơ bản nhất và đặc trưng nhất ữong y tế Thứ hai là dòng thông tinliên quan đến bệnh nhân - trong đó phân ra bệnh nhân nội trú và bệnh nhân ngoại trú, vớikhu vực cận lâm sàng là khu vực dùng chung cho cả hai dòng bệnh nhân này Tất cảnhững thông tin này chứa đựng trong Hệ thống thông tin bệnh viện Theo thống kê,khoảng 60% -70% thông tin thường được truy cập trong bệnh viện liên quan đến hệthống này [4]

Khi tập cơ sở dữ liệu của Hệ thống thông tin bệnh viện tuân thủ đúng tiêu chuẩnquốc tế, Hệ thống thông tin bệnh viện sẽ cho phép trao đổi thông tin hai chiều giữa cácphòng ban, giữa các khoa phòng ữong bệnh viện, và giữa các bệnh viện với nhau

Một điển hình trong việc quản lý dữ liệu y tế thành công là dự án DIFF củaLuxemburg, dự án này phải mất 4 năm để giải quyết vấn đề phát triển các phần mềmquản lý, trong đó riêng 18 tháng đầu là xác định nội dung tối thiểu của bệnh án điện tử(EPR - Electronic Patient Record), 14 tháng tiếp theo là phát triển tích hợp hoàn thiệnmột tập hợp các thành phần phần mềm tạo nên bệnh án Hiện nay, xuất

- Quán ]v vật tư

Quan lý dịch vụ

12

hiện các bệnh án dưới dạng đa truyền thông (MMR -

Multi Media Record) rất hay được sử dụng phối hợp với hệ

thống lưu trữ và truyền hình hảnh trong chẩn đoán hình

ảnh từ xa [4] Mặc dù chỉ cho phép quản lý các thông tin

y tế dạng văn bản nhưng Hệ thống thông tin bệnh viện đã

phát huy hiệu quả rất tốt, đặc biệt đối với đặc điểm

ngành y té Việt Nam, vì vậy hầu hết các bệnh viện quy mô

vừa và lớn đã triển khai hệ thống này Tính đến năm 2014

ở nước ta đã có 643 bệnh viện/tổng số 1.062 bệnh viện

(61,6%) đã triển khai phần mềm HIS [9]

Quân

lý bệnh nhân *

Quan ÍÝ các dịch vụ khác

Ọuần lý nhằn sự

Hình 1.1: Hệ thống thông tin bệnh viện (HIS)

1.1.2 Hệ thống thông tin chuẩn đoán hình ảnh (RIS)

Việc ra đời hệ thống thông tin chẩn đoán hình ảnh (RIS) là nhằm mục đích hỗ trợ

các công việc quản trị cũng như các hoạt động thăm khám bệnh nhân trong khoa chẩn

đoán hình ảnh, tăng khả năng chia sẻ thông túi phục vụ chẩn đoán và điều trị vì đây là

điểm nút mà hầu như tất cả bệnh nhân đều phải đi qua; đồng thời do dữ liệu chẩn đoán

hình ảnh vừa nhiều lại vừa có tính đặc thù cao, nên các mạng thông tin chẩn đoán hình

ảnh ra đời sẽ hỗ frợ công tác quản lý dữ liệu bệnh viện một các đáng kể

*

•

13Khác biệt của RIS với HIS đó là RIS cho phép quản lý cả dữ liệu về hình ảnh vàvăn bản chứ không đơn thuần như quản lý văn bản dạng text như trong HIS Dữ liệu ảnhthu nhận được từ các thiết bị như X-Quang, CT, MRI, sẽ được lưu trữ lại dưới dạng tậpcác ảnh số hóa Đây chính là cơ sở dữ liệu mà RIS quản lý.

Tuy nhiên, cẩu trúc của RIS cũng gần giống với HIS nhung ở múc độ nhỏ hem,với nhiệm vụ chính là:

- Tạo định dạng và lưu trữ các báo cáo về chẩn đoán;

- Thao tác với các bản ghi về bệnh nhân và danh mục phim;

- Giám sát trạng thái từng bệnh nhân đợt khám, các thiết bị phục vụ chẩn đoán;

- Thực hiện phân tích sơ bộ và phân tích thống kê; hỗ trợ chần đoán và điều ữị

Hình 1.2: thống thông tin chần đoán hình ảnh (RIS)

1.1.3 Hệ thống lưu trữ và truyền ảnh (PACS)

Lúc đầu RIS giúp cho quản lý điều hành khoa chẩn đoán hình ảnh có hiệu quảhơn, tuy nhiên, với khoa Chẩn đoán hình hình ảnh thì các dữ liệu dạng văn bản chỉ chiếmmột tỷ lệ rất nhỏ so với dữ liệu ảnh, do đó cần phải có một hệ thống PACS nhằm lưu trữ,phân phối và truyền hình ảnh, nâng cao chất lượng chẩn đoán Chính nhờ PACS mà cóthể truyền hình ảnh để chẩn đoán hình ảnh từ xa

Hội chẩn từ xa

(Teleradiology) Teleradiology là phần phát triển sớm nhất của y học từ xa Khởi đầu từ những công trình của Jutra & cs (1959) và càng ngày càng đến đỉnh cao mới theo sự hoàn thiện dần của công nghệ đường truyền

Tổng kết ỡ các nước tiên tiến đều đi đến một kết luận duy nhất: việc ứng dụng các

hệ thống này trong y tể đã tăng cao một cách đáng kể hiệu quả phục vụ, và giảm thiểu chiphí ở tất cả các bệnh viện nhờ vào việc lưu trữ, xử lý, truyền tải thông tin một cách có hệthống, nhanh chóng, chính xác [4]

1.1.4 Hệ thống quản lý xét nghiệm ( LIS)

Đây là hệ thống quản lý khoa xét nghiệm LIS (Laboratory Information System)gồm 2 tính năng chính: Quản lý thông tin bệnh nhân, mẫu xét nghiệm, kết quả và kết nốicác máy xét nghiệm quan cổng COM theo chuẩn HL7 cho phép xuất dữ liệu hoàn toàn tựđộng

'mcnrwl LSESSJlSiffSJ ư:C-3TA=!SCE - - -

ĨỊ§fl[E3|

K

-:

ĩ

công ty giải pháp công nghệ thông tin (CNTT) lĩnh vực y

tế chỉ phát triển phần quản lý thông tin bệnh nhân, kết quả hoặc thử nghiệm được một vài chủng loại máy xét

nghiệm đếm tế bào huyết học Điều này khiến quy trình quản lý kết quả vẫn phải qua một số bước thủ công và việcsao chép thông tin nhiều lần vừa mất thời gian, tốn nhân lực vừa khiến độ chính xác bị ảnh hưởng do "tam sao thất bản"

Với lượng bệnh nhân liên tục tăng của các bệnh viện trung bình mỗi ngày cổ tớihàng ngàn mẫu xét nghiệm, việc kết nối với tất cả máy xét nghiệm, làm việc theo dâychuyền và tự động xuất kết quả ra phần mềm quản lý sẽ giúp tăng khả năng xử lý bệnhphẩm cũng như tăng số lượng mẫu phân tích trong cùng một khoảng thời gian

LabaraLory Iriíorrnation Sy&tem

RTOBơiíon1;[ -

LIS

Jơjrndls.

16bệnh viện tạo điều kiện cho chúng ta khai thác chung tiềm năng của mỗi bệnh viện vềchuyên gia, tu liệu, tri thức,

Đe từ xa có thể can thiệp, chẩn đoán, ra quyết định về một ca bệnh bất kỳ, điềutrước hết là phải có đầy đủ thông tin về ca bệnh đó Những thông tin này phải được tổchức hợp lý, tập hợp lại rồi gửi đi một cách trọn vẹn Nhiều khi các hình ảnh và dữ liệucủa bệnh nhân phân tán theo thời gian, không gian và nằm rải rác, vì thế bài toán về yhọc từ xa phải bắt đầu từ bài toán về tổ chức và quản lý hệ thống thông tin bệnh viện

Một ví dụ kinh điển và đầy tính thuyết phục cho y học từ xa đó là chẩn đoán hìnhảnh từ xa Các hình ảnh cần thiết dùng cho chẩn đoán được truyền theo đường viễnthông về những trung tâm lớn có các chuyên gia giỏi Tại đây, các chuyên gia sẽ đưa rachẩn đoán của mình và kết quả được gửi lại nơi có bệnh nhân Toàn bộ quy trình có thểtiến hành trực tuyến hay không trực tuyến, tuy nhiên phải đảm bảo độ trễ về thời gian(nếu có) là có thể chấp nhận được về mặt y học Nếu bệnh viện có nhiều máy chẩn đoánhình ảnh thì trước khi truyền hình ảnh đi, việc tổ chức Hệ thống lưu trữ và truyền hìnhảnh tại các bệnh viện là rất cần thiết Và lúc đó công tác chẩn đoán hình ảnh có thể đượcthực hiện từ bất cứ nơi nào trong bệnh viện tại khoa, phòng, phòng hội chẩn - giao ban,tại các khoa điều trị, miễn là ở nơi đó có cài đặt một trạm làm việc với phần mềm tươngứng Như vậy, khoảng cách vốn là trở ngại trong từng bệnh viện sẽ được khắc phục

Đe làm được điều này, hình ảnh ở các thiết bị sinh hình ảnh y khoa phải tuân theođúng chuẩn hình ảnh, ảnh phải được lấy ra theo phương thức số hóa và lưu trữ lại trênmáy chủ lưu trữ Và hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh cũng phải đòi hỏi phần cứngtheo tiêu chuẩn nhất định, những phần mềm quản lý hệ thống cũng như phần mềmchuyên dụng để xem ảnh, xử lý, lưu trữ và phân phối hình cũng phải có sự chuẩn hóa; cónhư vậy giữa các hệ thống khác nhau mới có thể hiểu được thông tin và việc trao đổi nhưvậy mới có ý nghĩa

Muốn truyền hình ảnh giữa các trung tâm cần phải sử dụng một máy chủ truyềnthông khác để gửi hình từ PACS cục bộ ở trung tâm này tới PACS cục bộ ở trung tâmkhác (hoặc bệnh viện khác) Với hệ thống mạng y tế như trên, bất cứ nơi nào có trạmlàm việc - không phụ thuộc vào khoảng cách - chúng ta đều có thể xem, xử lý, và in hình

để hoàn thiện chẩn đoán bằng hình ảnh, giống như ta đang ngồi ngay bên thiết bị sinhhình

17Một trong những triển vọng phát triển mạng y tế từ xa là ứng dụng công nghệtruyền thông không đồng bộ (ATM), tạo khả năng đồng thời truyền âm thanh, dữ liệu vàhình ảnh video với tốc độ cao.

Tính đến năm 2005, Telemedicine đã được triển khai tại 60 quốc gia trên thế giới

và cũng có được những kết quả khả quan

Nhật Bản có thể coi là một trong những nước có công nghệ viễn thông rất pháttriển Việc nghiên cứu về Telemedicine đã được chú trọng từ lâu Chỉ trong vài năm, sốchương trình ứng dụng Telemedicine đã tăng nhanh, các lĩnh vực ứng dụng cũng pháttriển không ngừng Năm 1997, có khoảng 140 chương trình chẩn đoán, điều trị từ xathông qua mạng dịch vụ tích hợp kỹ thuật số LSDN của ngành viễn thong Năm 1998,Nhật Bản có 155 hệ Telemedicine, trong đó có 68 hệ Teleradiology, 23 hệ chẩn đoánhình ảnh, 20 hệ chăm sóc y tế từ xa (Home Health), 6 hệ Telemedicine trong nhãn khoa,

3 hệ nha khoa và 9 hệ khác

Ngành y tế Trung Quốc cũng đã quan tâm tới việc ứng dụng công nghệ thông tin

và kỹ thuật cao từ nhiều năm nay Nhiều công ty sản xuất phần mềm của Trung Quốc vànước ngoài đã nghiên cứu triển khai hàng loạt giải pháp nhằm tổ chức các mạng cục bộquản lý bệnh viện (HIS), hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh (PACS), Những sự pháttriển này một mặt tạo cơ sở vật chất kỹ thuật cho việc ứng dụng công nghệ thông tin, kỹthuật cao trong công tác y tế, mặt khác có tác dụng kích thích nguồn đầu tư cho nghiêncứu và triển khai ứng dụng mới, đặc biệt là Telemedicine trong tương lai

Ở Việt Nam đến nay đã hình thảnh một số mạng Telemedicine như các bệnh viện

vệ tinh của Bệnh viện Nhi Trung ương; Bệnh viện vệ tinh của Bệnh viện Việt Đức; Bệnhviện vệ tinh của Bệnh viện Bạch Mai Các bệnh viện trung ương Bạch Mai, Bệnh việnNhi, Bệnh viện Chợ Ray đã nối mạng trao đổi nghiên cứu khoa học với các bệnh việnquốc tế Bộ Y tế đã phê duyệt dự án Telemedicine giữa 11 bệnh viện chuyên khoa trungương với 14 bệnh viện tuyến tỉnh [9]

Vấn đề truyền thông trong y tế phát triển một cách nhanh chóng tại các nước có

nền y học tiên tiến và cổ cơ sở kinh tế, kỹ thuật cao với hai hướng phát triển chủ yếu nhu

sau:

Hướng thứ nhất là nghiên cứu tổ chức mạng và đường truyền: các dữ liệu y tế, yhọc gồm văn bản, âm thanh, hình ảnh được tổ chức xử lý và khai thác qua mạng cục bộ(LAN), mạng diện rộng (WAN), Intranet và Internet

18Hướng thứ hai là phát triển các phần mềm quản lý dữ liệu nhằm xây dựng các hệquản lý thông tin bệnh viện cho phép lưu trữ, xử lý, khai thác cơ sở dữ liệu để phục vụviệc chẩn đoán và điều trị vấn đề đặt ra trong bài toán quản lý này là làm sao chuyểnđược tất cả các thông tin đó thành dữ liệu có cấu trác Đã có một số tổ chúc đua ra nhữngquy định để thống nhất hóa các dữ liệu y tế về cả cấu trúc và ngữ nghĩa, điển hình là haichuẩn: chuẩn lưu trữ và trao đổi dữ liệu dạng văn bản - HL7- có từ năm 1987 HL7 đã cổtới 450 tổ chức thành viên và chiếm 65% lượng thông tin trong bệnh viện Chuẩn nàyđược dùng trong việc xác lập các dữ liệu liên quan đến bệnh nhân, các kết quả thămkhám lâm sàng, nhập - chuyển - ra viện, các kết quả xét nghiệm, dùng thuốc, và chuẩnhình ảnh - DICOM [4].

1.2 Hệ thống PACS

1.2.1 Lịch sử phát triển hệ thống PACS

Trong thực tế, quá trình khám bệnh thông qua hình ảnh cần rất ít các dữ liệu dướidạng văn bản Vì thế việc xử lý, lưu trữ, phân phối và hiển thị các dữ liệu dưới dạng hìnhảnh đóng vai trò rất quan trọng Từ các yêu cầu này đã đưa đến sự ra đời của một hệthống nhằm mục đích thu nhận và lưu trữ ảnh từ các thiết bị tạo ảnh gồm ảnh CT,MRI và thực hiện việc phân phối ảnh thông qua hệ thống truyền thông phục vụ choviệc chẩn đoán, điều trị và chăm sóc bệnh nhân Hệ thống đó chính là hệ thống lưu trữ vàtruyền thông ảnh (PACS) [4]

Khái niệm PACS được thảo luận lần đầu tiên là toong cuộc gặp của các bác sỹxét nghiệm vào năm 1982 Rất nhiều người đã ghi nhận sự ra đời của PACS, như là tiến

sỹ Andre Duerinckx, tiến sỹ Samuel Dwyer hay tiến sỹ Harold Glass Trong giai đoạn

Hình 1.5: Y tế từ xa

19đầu phát triển, do sự hạn chế của công nghệ nên hệ thống PACS bộc lộ nhiều yếu kémviệc liên kết các thành phần hoạt động chung, định tuyến, quản lý lỗi, mở rộng hệthống

Từ năm 1990, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, hệ thốngPACS đã phát triển rộng khắp và ngày càng trở nên hoàn thiện Bắt đầu từ khu vực Bắc

Mỹ, PACS được nghiên cứu và phát triển dưới sự hỗ trợ của chính phủ và các nhà sảnxuất Sau đó, PACS đã được đẩy mạnh tại Châu Âu và Nhật Bản Hiện nay, hệ thốngPACS đã được ứng dụng rộng rãi, ví dụ như ở Mỹ, 33% bệnh viện có cài đặt hệ thốngPACS, và 32% khác có kế hoạch triển khai hệ thống PACS trong cơ sở của mình (theobáo cáo thường niên năm 2005 của Healthcare Information and Management SystemsSociety) Nhiều công ty phần mềm của Trung Quốc cũng đã nghiên cứu triển khai hàngloạt các giải pháp nhằm tổ chức hệ thống lưu trữ và truyền ảnh

Việt Nam cũng đã bắt đầu có những nghiên cứu về у tế từ xa (Telemedicine) nóichung cũng như hệ thống PACS nói riêng Rất nhiều dự án liên quan đến lĩnh vực у tế đãđược triển khai như là: dự án “Bệnh viện vệ tinh của Bệnh viện Việt Đức” đã được Nhànước và Bộ Y tế phê duyệt từ năm 2003 đến năm 2007, dự án “Y học từ xa” của BộQuốc phòng đang triển khai tại Bệnh viện Trung ương quân đội 108 (Hà Nội) và Quân yviện 175 (Hồ Chí Minh)

Nhiều đơn vị, công ty của Việt Nam đang xây dựng các sản phẩm phần mềmtrong lĩnh vực chăm sóc y tế Các kỹ sư phát triển phần mềm SaigonTech đang trong quátrình hoàn tất Hệ thống thông tin và lưu trữ hình ảnh PACS Hệ thống PACS đã đượcxây dựng trên kiến trúc 3 lớp (Web, xử lý, dữ liệu), với các thành phần mạng, thửnghiệm và phát triển Ngoài ra SaigonTech đang trong giai đoạn thiết kế Bệnh án điện tửcho giải pháp bệnh viện điện tử

1.2.2 Kiến trúc của hệ thống PACS

Hệ thống PACS lưu trữ hình ảnh và dữ liệu thu thập được và tương tác với hệthống con trong cùng mạng PACS có thể chỉ đơn giản là một máy lấy ảnh với cơ sở dữliệu nhỏ hay hệ thống quản trị ảnh trong y khoa phức tạp để từ đó các máy trạm lấy ảnh

về và xử lí Hiện nay, hầu hết hệ thống PACS phát triển theo hệ thống kiến trúc mở theo

đó là việc truyền thông hình ảnh, định dạng ảnh và quản lí ảnh theo chuẩn DICOM

Người sử dụng dùng các máy trạm để hiển thị hình ảnh như là một giao tiếpchính cho việc truy cập hình ảnh trên hệ thống PACS Từ các máy trạm hiển thị hình ả nh

Acquisition Gateways

Workstations

20

đó, người sử dụng có thể chẩn đoán, xem xét, phân tích Các chuyên gia về ngành Quang sử dụng các máy trạm chẩn đoán như là một công cụ chính, máy trạm chẩn đoán

X-có phần cứng mạnh toong việc xử lí như cần phải X-có màn hình với độ phân giải cao, máytính mạnh với bộ nhớ lớn và tốc độ CPU nhanh các phần mềm được thiết kế cho việcquản lí nhiều các máy máy lấy ảnh (như máy chụp X- quang, chụp cắt lớp), giao tiếphình ảnh giữa chúng với nhau (thường là sử dụng dịch vụ DICOM), xem xét ảnh, hiểnthị ảnh động, xử lí ảnh và quản lí luồng công việc của bệnh nhân và những thông tin cóliên quan

Trong PACS điều trị bệnh, ảnh được thu thập từ các máy lấy ảnh dùng trong ykhoa (modality) rồi gửi tới máy chủ PACS thông qua DICOM gateway sau đó được đưatới máy trạm chẩn đoán với dịch vụ truyền thông DICOM

thành phần chính:

Cổng nhận ảnh và dữ liệu

Máy chủ lưu trữ và điều khiển PACS

Máy chủ ứng dụng, máy chủ web

21Máy trạm hiển thị.

Hệ thống mạng

1.2.3 ứng dụng chuẩn PACS trong hệ thống thông tin y tế:

Vai trò chủ yếu của DICOM được thể hiện trong hệ thống luu trữ và truyền hìnhảnh (PACS) Xu thế hiện tại theo hướng “PACS nhỏ” (miniPACS) và “PACS cục bộ”(partial PACS) khiến cho DICOM có thể thích ứng trong nhiệm vụ là giao diện của nhiềuloại thiết bị khác nhau Trong một môi trường thiết bị hình ảnh với công nghệ sản xuất đadạng, điều này tránh được giao diện tuỳ ý hay độc quyền cho các thiết bị Từ đó dẫn tớigiảm sự phức tạp và giá thành trong kết nối thiết bị, và đơn giản hoá dịch vụ

22Lợi ích của việc kết nối PACS với các hệ thống thông tin khác, đặc biệt là HIS vàRIS là rõ ràng Nhưng cũng dẫn tới nhiều công việc hơn cho phân tích và lập trình tại cácthành 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 nhưvậy, khi RIS và HIS chuyển về đúng chuẩn của chúng (ví dụ như HL7) chẳng hạn, thìcông việc cồn đon giản hơn nữa, tuy nhiên bất cứ sự kết nốỉ nào gỉữa hai hệ thống thôngtin với nhau không hề đơn giản Các nhổm công tác DICOM (DICOM Work Group)cũng đã liên lạc với các nhóm viết chuẩn giao diện của của HIS và RIS để có thể làm hàihoà vấn đề này

HIS ( Hospital Information System ) HL7 Health Level 7

RIS ( Radiology information System )

PACS ( Picture Archiving and Communication System )

Hình 1.7: ứng dụng của chuẩn DICOM trong hệ thống PẢCS

H17/DICOM

sz \7

DICOM Device DICOM

CHƯƠNG 2 MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG CHUẨN Lưu TRỮ,

TRUYỀN, HIỂN THỊ HÌNH ẢNH Y TẾ

2.1 Chuẩn DICOM

DICOM là tập hợp các chuẩn dùng trong xử lý, truyền tải thông tin, lưu trữ và in

ấn ảnh y khoa Chuẩn này bao gồm định dạng file và giao thức truyền tin qua mạng FileDICOM được trao đổi giữa 2 chương trình và các chương trình này có thể nhận ảnh và dữliệu bệnh nhân theo định dạng DICOM [5]

DICOM cho phép tích hợp máy scan, server, trạm làm việc, máy tính và các thiết

bị mạng từ nhiều nhà cung cấp vào thành một hệ thống truyền tải và lưu trữ ảnh Ngàynay, hầu hết các bệnh viện trên thế giới đều áp dụng DICOM vào trong các thiết bị ykhoa, máy trạm, server, các hệ thống quản lý trong hoạt động khám và chữa bệnh CácModality hỗ trợ DICOM [3]:

2.1.1 Giới thiệu chung

Vào năm 1970, trước sự ra đời của phương pháp chụp ảnh CT cùng với các phươngpháp chụp ảnh số dùng trong chẩn đoán y khoa, và sự gia tăng nhanh chóng ứng dụng tinhọc trong các lĩnh vực y khoa lâm sàng, hai tổ chức và NEMA đã nhận ra yêu cầu cần thiếtphải có một phương pháp chuẩn dùng toong truyền tải ảnh và thông tin liên quan đến ảnh đógiữa các nhà sản xuất thiết bị y khoa, mặc dù những thiết bị đó lại cho ra các định dạng ảnhkhác nhau Trong năm 1983, ACR và NEMA thành lập một ủy ban chung để phát triểnphương pháp chuẩn này với mục đích:

- Tăng cường khả năng giao tiếp thông tin ảnh số của thiết bị y khoa bất chấp thiết

bị đó là của nhà sản xuất nào

omography

Angiography

Tomography

Bảng 2.1: Các Modality hỗ trợ DICOM

- Giúp cho việc phát triển và mở rộng các hệ thống truyển tải và lưu trữ ảnh ữở nên

dễ dàng hơn, từ đó các hệ thống này sẽ là nơi giao tiếp với các hệ thống thông tin bệnh việnkhác

- Cho phép tạo ra thông tin cở sở chẩn đoán, từ đó nhiều loại thiết bị chẩn bệnh sẽ sửdụng và tra cứu thông tin này

ACR-NEMA công bố "ACR-NEMA Standards Publication" phiên bản 1.0 vào năm

1985 Và năm 1988, ủy ban này công bố tiếp "ACR-NEMA Standards Publication" phiênbản 2.0 Tài liệu "ACR-NEMA Standards Publication" đặc tả giao tiếp phần cứng, số lượngtối thiểu các lệnh phần mềm và các định dạng dữ liệu

Chuẩn DICOM đưa ra nhiều cải tiến qua trọng so với 2 phiên bản của chuẩn NEMA trước:

ACR Chuẩn DICOM này áp dụng được trong môi trường mạng vì chúng dùng giao thứcmạng chuẩn là TCP/IP Chuẩn ACR-NEMA chỉ có thể áp dụng cho mạng point-to-point.Chuẩn DICOM áp dụng cho môi trường lưu trữ off-line, DICOM dùng các thiết bị lưu trữchuẩn như CD-R, MOD và filesystem luận lý như ISO 9660 và FAT16 Chuẩn ACR-NEMA không đặc tả định dạng file, thiết bị lưu trữ vật lý hay filesystem luận lý

- Chuẩn DICOM đặc tả các thiết bị y khoa cần tuân theo chuẩn DICOM sẽ phải đápứng lệnh và dữ liệu như thế nào Chuẩn ACR-NEMA bị giới hạn về truyền tải dữ liệu,DICOM dùng khái niệm Service Classes để mô tả ngữ nghĩa lệnh và dữ liệu đi kèm

- DICOM có kèm đặc tả về yêu cầu, quy tắc cho các nhà sản xuất thiết bị y khoa sảnxuất sản phẩm tuân theo chuẩn DICOM Chuẩn ACR-NEMA đặc tả rất ít về điều này

Hướng phát triển hiện thời: chuẩn DICOM luôn phát triển và do Procedures of theDICOM Standards Committee quản lý Đe nghị nâng cấp trong tương lai của các thành viêntrong ủy ban DICOM dựa trên thông tin từ những người đã dùng qua chuẩn DICOM Các ýkiến được xem xét để đưa vào phiên bản tiếp theo của DICOM và các thay đổi của DICOMphải đảm bảo tương thích tốt với phiên bản trước đó

2.1.2 Phạm vỉ và lĩnh vực ứng dụng của DICOM

Chuẩn DICOM gắn liền với thông tin y tế Yới lĩnh vực này, nó định ra sự trao đổithông 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 chồnglên 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 bằngcách định ra:

- Với việc truyền thông tin qua mạng, chuẩn đưa ra một bộ giao thức được tuân theobởi các thiết bị thích nghi chuẩn

- Cú pháp và ngữ nghĩa của lệnh và các thông tin liên quan được trao đổi sử dụngcác giao thức này

- Với việc truyền tin bằng phương tiện trung gian, chuẩn đưa ra một bộ các dịch vụlưu trữ trung gian, cũng như định dạng file và cấu trúc thư mục y tế, tạo điều kiện cho việctruy nhập thông tin lưu trữ trên phương tiện trung gian

- Thông tin được sử dụng trong ứng dụng tuân theo chuẩn

2.1.3 Mục tiêu của ảnh DICOM

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

Định ra ngữ nghĩa của dịch vụ file, định dạng file và các thư mục thông tin cần thiếtcho ữuyền tin ngoại tuyến

Định rõ các yêu cầu thích nghi của ứng dụng thực hiện chuẩn, cụ thể một bản báocáo thích nghi phải định ra đầy đủ thông tin để xác định các chức năng có thể đáp ứng

Tạo thuận lợi cho hoạt động trong môi trường mạng thông tin

Có cấu trúc thuận lợi cho phép đáp ứng với các dịch vụ mới, vì thế có thể hỗ trợ cácứng dụng hình ảnh y tế trong tương lai

2.1.4 Cấu trúc của chuẩn tập tin ảnh DICOM

a Các thành phần của định dạng ảnh DICOM

Cấu trúc của DICOM gồm các thành phần sau:

Thích nghi: Định nghĩa các nguyên tắc thực thi chuẩn gồm các yêu cầu thích nghi và

+ Định nghĩa đối tượng thông tin IOD (Information Object Définition)

+ Định nghĩa lớp dịch vụ sc (Service Classes)

+ Ngữ nghĩa và cấu trúc dữ liệu

+ Từ điển dữ liệu

+ Trao đổi bản tin

+ Hỗ trợ truyền thông mạng cho việc trao đổi bản tin

+ Định dạng file và lưu trữ trung gian

+ Sơ lược ứng dụng lưu trữ trung gian

+ Chức năng lưu trữ và Định dạng trung gian cho trao đổi dữ liệu

APPLICATION PRESENTATION

Uppber

Layers

DICOM

SETION TRANSPORT

Lower

DATA LINK PHYSICAL

DICOM data

+ Chức năng hiển thị chuẩn mức xám + Sơ

l

ược an toàn + Nguồn ánh xạ nội dung

File Transfre, Email, HTTP Data Formatting, Compression, Encryption

Synchronization, Communication, Management.End to End communication Internetw orking

LLC, MAC Ethernet, FDDI, Fiber,

Coax, UTP

b Định dạng file DICOM

DICOM header

Hình 2.2: Cẩu trúc file DICOM

Gồm 2 phần là DICOM Header và DICOM data:

+ DICOM Header:

- Tên và ID của bệnh nhân;

- Loại ảnh y khoa (CT, MR, Audio Recording, )

- Kích thước ảnh, máy sinh ảnh,

MRI* Loại ánh: MRI

Hình 23: Thông tin file Die OM

Hình 2.3 chỉ ra rằng: 794 bytes đầu dùng để định dạng Header DICOM, mô tảkích thước ảnh và các thông tin ảnh Đe biết được kích thước ảnh ta dựa vào thông tín củaFrames, Rows và Columns trong phần Header Hình 2.3 là ví dụ về một ảnh MRI với số

2 = 19838 bytes Như vậy ta sẽ tính được kích thước của ảnh

Thông tin đầu file (Header): Bao gồm các định danh bộ dữ liệu được đưa vào file

Nó bắt đầu bởi 128 byte file Preamble (tất cả được đưa về 00H), sau đó 4 byte kí tự

“DICM”, tiếp theo là các thành phần dữ liệu đầu file Các thành phần dữ liệu đầu file này

Bộ dữ liệu: Mỗi file chỉ chứa một bộ dữ liệu thể hiện một SOP cụ thể và duy nhấtliên quan đển một lớp SOP đơn và IOD tương ứng Một file có thể chứa nhiều hình ảnhkhi các IOD được xác định mang nhiều khung Cú pháp chuyển đổi được sử dụng để mãhổa bộ dữ liệu được xác định duỵ nhất thông qua UID cứ pháp chuyển đổi trong thông tinđầu file DICOM

Thông tin quản lý file: Khuôn dạng file DICOM không bao gồm thông tin quản lýfile để tránh sự trùng lắp với chức năng liên quan ở lớp khuôn dạng trung

Dicom

Heeder Frames: 2 Rows: 109 Columns: 91 Bits stored: 8

Kfch thước cùa ảnh:

109x91x2 =19838 bytes

794 bytes đâu dung đê định dạng Header DICOM

Mô tả kỉch thiróc ảnh và các thông tin ảnh

30gian Nếu cần thiết với một sơ lược ứng dụng DICOM cho trước, các thông tin sau sẽđược đưa ra bởi một lớp khuôn dạng trung gian:

- Định danh sở hữu nội dung file

- Thông tin truy cập (ngày giờ tạo)

- Điều khiển truy cập file ứng dụng

- Điều khiển truy cập phương tiện trung gian vật lý (bảo vệ ghi )

Khuôn dạng file DICOM an toàn: Một file DICOM an toàn là một file DICOM được

mã hóa với một cú pháp bản tin mật mã được định nghĩa trong RFC2630 Phụ thuộc vàothuật toán mật mã sử dụng, một file DICOM an toàn có thể có các thuộc tính an toàn sau:

- Bảo mật dữ liệu

- Xác nhận nguồn gốc dữ liệu

- Tính toàn vẹn dữ liệu

Cấu trúc căn bản của file DATA SET là:

Các khái niệm trong DICOM

Data Set Là tập hợp nhiêu Data Element trong một file

Data Element Là một đơn vị thông tin trong DICOM file Date Element chứa

môt thông tin đầv đủ Các field toong Data Element có nhiệm vụđặc tả đầy đủ một thông tin, đặc tả bao gồm: ý nghĩa, giá trị, chiềudài của tin và định dạng dữ liệu của tin

Data Set -►

Hình 2.4: Cẩu tạo Data Set

xác định ý nghĩa của Data Element như tên bệnh nhân, chiều caocủa ảnh, so bit màu, Một số xác định Group Number và số kiaxác định Element Number Giá trị của Group Number và ElementNumber cho biết Data Element nói lên thông tin nào Các thông tin(Data Element) cùng liên quan đến một nhóm ngữ nghĩa sẽ cóchung số Group Number

YR (Value

Representation)

Đây là field tùy chọn, tùy vào giá trị của Transfer Syntax mà VR

có mặt trong Data Element hay không Giá trị của VR cho biết kiểu

dữ liệu và định dạng giá trị của Data Element

VM (Value

Multiplicity)

Cho biết số lượng Value của Value Field neuValue Field cónhiều giá trị Neu số lượng Value không xác định, VM sẽ có dạng

“a-b” với a số giá trị Value nhỏ nhất và b là số Value lớn nhất có thể

có của Data Element.VD: VM = “6-10”: Value Field có ít nhất là 6giá ừị và nhiều nhất là 10 giá trị Data Element với Value Field cónhiều giá trị sẽ

Value Length Là một sô nguyên không dâu, có độ dài là 16 hay 32 bit Giá trị

của Value Length cho biết độ lớn (tính theo byte) của field ValueField (không phải là độ lớn của toàn bộ Data Element) Giá trị củaValue Length là FFFFFFFFh (32 bit) hàm ý không xác định đượcchiều dài (Undefined Length)

Value Field Là nội dung thông tin (Data Element) Kiểu dữ liệu của field này

do VR quy định và độ lớn (tính theo byte) nằm trong Value Length

Transfer Syntax Transfer Syntax là các quy ước định dạng dữ liệu Giá trị của

Transfer Syntax cho biết cách dữ liệu được định dạng và mã hóatrong DICOM đồng thời cũng cho biết VR sẽ có tồn tại trong DataElement hay không Mặc định ban đầu, Transfer Syntax của file

DICOM là Explicit VR Little Endian Transfer Syntax.

Information

Object

Definition (IOD)

IOD đại diện cho một đối tượng chứa thông tin và đối tượng này

có tồn tại trong thế giới thực Thông tin của đối tượng IOD là thông tin của đối tượng toong thế giới thực Có21oạiIOD: Composite IOD: là IOD đại diện cho những

phần khác nhau của các đối tượng khác nhau trong thế giớithực

Normalized IOD: là IOD cho duy nhất một đối tượng trong thế giới thực

Bảng 2.2: Các trường cẩu tạo trong Data Set

Thứ tự của chuỗi byte: một giá trị sẽ được lưu thành một hay nhiều bytetrong file Có 2 quy ước quy định thứ tự xuất hiện của các byte của một giá trị nào đó trongfile DICOM

Little Endian Đối với số nhị phân gồm nhiều byte thì byte có trọng số thấp

nhất (Least Significant Byte) sẽ nằm trước, những byte còn lại

có trọng số tăng dần nằm tiếp sau đó Đối với chuỗi kí tự, các kí

tự sẽ nằm theo thứ tự xuất hiện toong chuỗi (từ trái sang phải)

Big Endian Đối với số nhị phân gồm nhiều byte thì byte có trọng số lớn

nhất (Most Significant Byte) sẽ nằm trước, những byte còn lại

có trọng số giảm dần nằm tiếp sau đó Đối với chuỗi kí tự, các kí

tự sẽ nằm theo thứ tự xuất hiện từ trái sang phải

Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống tổng quát thu nhận, truyền, hiển thị ảnh DICOM

2.2 Thu nhận ảnh DICOM

Vì thế, máy tính cổng nhận ảnh tích hợp nhiều chương trình phần mềm để thựchiện việc thu nhận ảnh từ các thiết bị tạo ảnh hoặc các module tạo ảnh khác, chuyển đổithành chuẩn DICOM sử dụng trong hệ thống này và gửi đến máy chủ lưu trữ và điềukhiển hệ thống

Các đặc điểm của máy tính cổng nhận ảnh và dữ liệu:

- Duy trì toàn vẹn dữ liệu ảnh từ các thiết bị tạo ảnh truyền đến

- Trong suốt đối với người dùng và tự động hóa việc nhận ảnh và lưu trữảnh

- Phân phối ảnh đến máy chủ lưu trữ

2.2.2 Các bước thực hiện thu nhận ảnh và dữ liệu:

Thông thường, cổng thu nhận ảnh và dữ liệu thực hiện qua 4 bước chính: nhậnảnh, định dạng ảnh, gửi ảnh và xóa ảnh

Hình 2.6: Sơ đồ hoạt động của cổng nhận ảnh C á c

t i ế n t r ì n h t ạ i m á y t í n h c ổ n g n h ậ n ả n h :

Tiến trình 1 : kiểm tea xem có lệnh gửi từ cồng DICOM hay không?

Tiến trình 2: Nếu nhận được lệnh, nố kích hoạt tiến trình 2 là kiểm ưa định dạngDICOM và lưu thông tin vào máy tính cổng nhận ảnh

Tiển trình 3: đua file nhận được vào hàng đợi để đưa tới bộ điều khiển PACS để lưutrữ

2.2.3 Các khó khăn trong việc xây dựng một cổng thu nhận ảnh và dữ liệu:

- Cổng thu nhận ảnh và dữ liệu phải giao tiếp với nhiều thiết bị tạo ảnh và cácmodule PACS khác nhau Do đó, giao thức kết nối rất phức tạp vì các thiết bị, module cóđịnh dạng ảnh, giao thức truyền khác nhau và phụ thuộc nhà sản xuất

- Một cổng thu nhận ảnh và dữ liệu lý tuởng phải tự động hóa hoàn toàn để hệ thốnghoạt động tốt và giảm thiểu lỗi

- Chi phí thiết kế

Lưu đồ dữ liệu cho mô hình stand-alone được thể hiện ở hình 2.7:

34

- Ảnh được gửi một cách tự động đến máy trạm được thiết kế cho việc đọc và hiểnthị lại tù máy server

- Máy trạm có thể cũng truy vấn hay truy xuất ảnh từ máy server

- Máy trạm có bộ nhớ lưu trữ trong một thời gian ngắn

Hình 2.7: Luồng dữ liệu khải quát của kiến trúc stand - aỉone.

Mô tả sơ đồ: đặc điểm chính là ảnh được gửi từ server (2) để đọc tại máy trạm một

cách tự động củng với việc nạp lại ảnh (3,4); ảnh cũng có thể được truy vấnỊ trích xuất (5,6).

Với các bước được giải thích cụ thể âhư sau:

Ảnh từ một cuộc kiểm ưa được yêu cầu gửi bởi các máy tạo ảnh được gửi đến serverPACS

Máy server PACS lưu trữ kiểm tra

Những bản sao của ảnh được phân tán đến một số máy đầu cuối được chọn cho việcđọc và xem xét bệnh án Server thực thi việc này một cách tự động

Selected

Setecteđ

35Những kiểm tra về tiền sử bệnh được nạp lại tù server, và một bản sao ảnh được gửiđến máy trạm của đầu cuối được lựa chọn.

Adhoc yêu cầu là hiển lại những kiểm tra PACS được thực hiện bằng cách truy vấnhay ưích xuất từ máy trạm ở đầu cuối người dùng Thêm vào đó, nếu việc tự động nạp lạisai, máy trạm đầu cuối người dùng có thể truy vấn hay trích xuất kiểm tra từ máy server

36Máy trạm đầu cuối người dùng chứa một bộ nhớ cache lưu trữ cục bộ của một sốkiểm tra PACS đã hoàn thành.

* Thuận lợi:

+ Neu server PACS bị hư, thiết bị tạo ảnh hoặc cổng thu nhận có thể linh động gửitrực tiếp đến máy trạm đầu cuối người dùng để các chuyên gia X-quang có thể tiếp tục đọcnhững trường hợp mới

+ Bởi vì nhiều bản sao của kiểm tra PACS được phân tán thông qua hệ thống, nên có

+ Việc kiểm tra biến đổi tiêu đề DICOM cho việc điều khiển chất lượng có thể đượctạo ra trước

* Khố khăn:

+ Những users cuối cần phải đáp lại đúng sự phân tán và nạp lại kiểm tra PACS màkhông thể đồng thời cùng một lúc

+ Bởi vì ảnh được gửi đến những máy trạm được thiết kế nên mỗi máy trạm có thể

có danh sách công việc khác nhau và điều này có thể tạo nên sự bất tiện khi đọc hay xem lạitất cả những kiểm tra của bất kỳ máy trạm nào trong một lần thiết lập

+ Người dùng đầu cuối dựa vào chức năng truy vấn, trích xuất để lấy những kiểm traadhoc PACS từ máy chiếm giữ Điều này có thể là một chức năng phức tạp so với kiến trúcclient-server

+ Các chuyên gia X-quang có thể đọc những kiểm tra PACS giống nhau tại cùng mộtthời điểm từ các máy trạm khác nhau bởi vì những kiểm tra này có thể được gửi từ nhiềumáy trạm

b Client - Server

Ba yếu tố chính:

+ Ảnh được lấy từ ngay trung tâm của server PACS

37+ Từ một danh sách công việc đơn lẻ tại một máy trạm, một đầu cuối người dùng cóthể chọn những ảnh theo máy server.

+ Bởi vì máy trạm không có cache lưu trữ nên ảnh bị loại bỏ ngay sau khi đọc.Luồng dữ liệu của kiến trúc client/server PACS được thể hiện như hình dưới, theo các bước

ở hình 2.8 như sau:

Đặc điểm chính là hình ảnh được lấy vào trong server, những ảnh được yêu cầu từserver thông qua một danh sách công việc tại máy trạm, máy trạm không có cache lưu trữ, vàảnh bị hủy sau khi đọc Xem kĩ các dòng mô tả các bước trong hình 2.8 ta thấy được nhưsau:

-Ảnh từ các thiết bị tạo ảnh hay một kiểm tra được yêu cầu bởi thiết bị tạo ảnh đượcgửi đến máy server PACS

-Máy server PACS lưu trữ kiểm tra

- Máy trạm đầu cuối người dùng hay máy trạm có thể truy cập toàn bộ cơ sở dữ liệubệnh nhân hay tài liệu của máy server

Một kiểm tra nằm trong danh sách công việc được chọn, các ảnh kiểm tra PACSđược tải từ server một cách trực tiếp vào trong bộ nhớ của máy trạm cho việc hiển thị.Những kiểm tra tiền PACS được tải lại với cùng một thể thức

Hình 2.8: Luồng dữ liệu tổng quát của kiến trúc client-server

38Một đầu cuối người dùng đã hoàn thành việc đọc hay xem lại kiểm tra, dữ liệu ảnhđược loại bỏ từ bộ nhớ, không để lại một dữ liệu ảnh nào trong bộ nhớ lưu trữ cục bộ củamáy trạm.

Thuận lợi:

+ Bất cứ kiểm tra PACS nào cũng đều có sẵn trong máy trạm đầu cuối người dùng tạibất kỳ thời điểm nào Điều này tạo nên sự thuận tiện cho việc đọc và hiển thị dữ liệu

+ Không cần phải phân tán việc nạp lại

+ Không có chức năng truy vấn/ữích xuất Đầu cuối người dùng chỉ chọn nhữngkiểm tra từ danh sách công việc trong máy trạm và các ảnh được tải một cách tự động

+ Bởi vì bản sao chính của kiểm tra PACS được đặt trong server PACS và nó đượcchia sẻ bởi máy trạm, những chuyên gia X-quang có thể gọi khi chúng được đọc những kiểmtra giống nhau tại cùng một thời điểm và vì vậy tránh được việc đọc trùng

Khố khăn:

+ Máy server PACS là một điểm hỏng hóc, nếu nó bị hư, thực thể PACS cũng sẽ gặpvấn đề Trong trường hợp này, đầu cuối người dùng sẽ không thể xem bất cứ kiểm tra nàotrên máy trạm Những kiểm tra yêu cầu mới phải được tổ chức lại cho đến khi server phụchồi

+ Bởi vì không có nhiều thao tác dữ liệu trong kiến trúc client/server, hệ thống sẽ nảysinh nhiều lỗi thao tác, làm cho nó ít an toàn hơn so với kiến trúc stand - alone

+ Kiến trúc thì phụ thuộc rất nhiều vào việc thực thi mạng

+ Những thiết bị kiểm tra tiêu đề DICOM cho việc điều khiển chất lượng thì không

có sẵn trước khi chiếm giữ

c Web - Based

Mô hình dựa vào web thì tương tự như mô hình client/server Tuy nhiên, sự khác biệtchủ yếu là phần mềm ở máy trạm Phần mềm ứng dụng dựa vào Web Thêm một vài thuậnlợi khác so với mô hình client-server là:

Phần cứng máy trạm có thể thực thi độc lập tùy thuộc vào sự hỗ trợ của trình duyệtWeb

Hệ thống là một cổng ứng dụng mà có thể được dùng trên website và sử dụng bất cứđâu có kết nối Internet

39Tuy nhiên cũng tồn tại một khó khăn khác so với kiến trúc client/server là: Hệ thống

có thể giới hạn số chức năng và sự thực thi bằng trình duyệt web

Kỹ thuật Web: Internet được phát triển bởi chính phủ Mỹ bắt nguồn từ những ứngdụng trong quân sự Sau nhiều năm, nó đã được mở rộng cho nhiều ứng dụng khác Mặtkhác, Intranet là một mạng riêng mà chuyển tải thông tin của những thực thể quản lý thôngqua một môi trường mạng bảo mật

World Wide Web là một tập các giao thức Internet mà cung cấp cho ta khả năng truycập dễ dàng đến một lượng lớn dữ liệu thông qua kết nối Internet Web dựa trên giao thứcchuyển tải siêu văn bản (HTTP) mà nó hỗ trợ chuyển tải siêu văn bản từ tất các các máy tínhcho phép truy cập trên thế giới thông qua Internet Hai ngôn ngữ dành cho ứng dụng Webphổ biến nhất mà cho phép hiển thị những văn bản đa phương tiện và đã được định dạng làHTML và ngôn ngữ Java Gần đây, XML cũng được mở rộng sử dụng Hiện tại, các trìnhduyệt như IE hay Netcape Navigator thường hỗ trợ dạng ảnh JPEG và GIF Trong thuật ngữweb, ta thường hay nói đến máy chủ web hay máy khách web Website có thể truy cập thôngtin trên máy chủ web thông qua giao thức HTTP Trong suốt nhiều năm qua, những ứngdụng của kỹ thuật web đã mở rộng cho ứng dụng trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe Một sốwebsite bây giờ đã hỗ trợ truy cập những thông tin dạng văn bản từ hệ thống ePR (một hệthống ghi nhận bệnh nhân) Những hệ thống ePR dựa vào web

có thể phân loại theo nhiều yếu tố của chúng như mức độ hoàn thiện và chi tiết củathông tin, chất lượng của dữ liệu và từ góc độ của khách hàng Việc sử dụng máy chủ webnhư một phương tiện để truy cập đến ảnh và thông tin ở trong PACS đã được thực thi bởi cảnhững trung tâm hàn lâm và các nhà sản xuất

Mô tả máy chủ web trong môi trường PACS: cần xem xét đến một máy chủ chứa ảnhdựa vào web thì nó cần phải có những thành phần như sau:

a

Hình 2.9: Mảy chủ chứa ảnh đựa vào Web

Hình 2.9 là kiến trức cơ bản của máy chủ web mà cho phép trình duyệt web truy vấn

và lấy ảnh, dữ liệu ở trong PACS thông qua máy chủ dựa vào web Trình biên dịch DICOM/HTTP là thành phần chính trong kiến trúc Nhiệm vụ của nó là:

Hỗ trợ ưình duyệt web kết nối Internet

Giải thích những truy vấn từ trình duyệt được viết bằng HTML hoặc Java và chuyểnđổi những truy vấn sang chuẩn HL7, DICOM

Hỗ trợ truy cập đến DICOM SOP để truy vấn và lấy ảnh hoặc dữ liệu từ điều khiển PACS.Cung cấp trình biên dịch để chuyển đổi ảnh DICOM và HL7 thành HTTP Máy chủ web làmột khái niệm mà nó tận dụng tốt những kỹ thuật Internet có sẵn trong bất cứ máy để bànnào để truy cập ảnh và dữ liệu của PACS Nó làm việc rất tốt trong môi trường Intranet bởi

vì Intranet thường được thiết kế với tốc độ cao Tuy nhiên, có nhiều trở ngại khi sử dụngInternet hiện hành cho những ứng dụng WAN vì 2 nguyên nhân Đầu tiên, đáp ứng thời giancho việc truyền ảnh từ Internet thì quá chậm Vì lý do này mà nó chỉ hữu dụng khi ta cần