Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lữu trữ, in ấn và truyền tải thông tin trong hình ảnh y tế

Minh họa đối tượng thông tin hình ảnh Bảng 2: Các lớp đối tượng của DICOM Bảng 3: Các dịch vụ của DICOM Bảng 4: Các dịch vụ DIMSEs tổ hợp Bảng 5: Các dich vụ DIMSEs tiêu chuẩn Bảng 6 : M

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là Nguyễn Ngọc Sơn, học viên lớp cao học Mạng máy tính và truyền thông 11BMTTT-2011B, Viện Công nghệ thông tin - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, xin cam đoan:

Bản luận văn "Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn và

truyền tải thông tin trong hình ảnh Y tế" là do chính tôi viết với sự hướng dẫn

khoa học của PG S.TS Đặng Văn Chuyết Nội dung của luận văn có tham khảo nhưng không sao chép toàn bộ từ các tài liệu đã được công bố Các chương trình và kết quả trong bản luận văn là kết quả của quá trình chạy chương trình do bản thân tôi tìm hiểu và xây dựng

Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2013

Học viên

Nguyễn Ngọc Sơn

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DICOM Digital Image and Communication in Medicine IOD Information Object Definition

AE Application Entity

PACS Picture Archive and Communication System

ACR American College of Radiology

NEMA National Electric Manufacturer’s Association

SCU Service Class User

SCP Service Class Provider

SOP Service-Object Pair

UID Unique IDentification

DIMSE DICOM Message Service Element

TCP/IP Transmission Control Procotol/Internet Protocol OSI Open System Interconnection

HIS Hospital Information System

RIS Radiology Information System

RAID Redundant Array of Inexpensive Disks

WAN Wide Area Network

LAN Local Area Network

ATM Asynchoronous Transfer Mode

CT Computed Tomography

MRI Magnetic Resonance Imaging

HL7 Health Level 7

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 Minh họa đối tượng thông tin hình ảnh

Bảng 2: Các lớp đối tượng của DICOM

Bảng 3: Các dịch vụ của DICOM

Bảng 4: Các dịch vụ DIMSEs tổ hợp

Bảng 5: Các dich vụ DIMSEs tiêu chuẩn

Bảng 6 : Mã hóa bộ kí tự đặc biệt của DICOM

Bảng 7: Một số giá trị tiêu biểu của VR

Bảng 8:Khuôn dạng thành phần dữ liệu với VR là OB, SQ, UN

Bảng 9: Thành phần dữ liệu với VR ẩn

Bảng 10: Thành phần dữ liệu với VR ẩn

Bảng 11: Minh họa khái niệm thứ tự byte theo Little và Big Endian

Bảng 12: Khuôn dạng của một Thành phần Dữ liệu với VR ẩn được định nghĩa là một Chuỗi các Mục (VR=SQ) với ba Mục có chiều dài hiện

Bảng 13: Khuôn dạng của một Thành phần Dữ liệu với VR hiện được định nghĩa là

một Chuỗi các Mục (VR=SQ) có chiều dài không xác định, có chứa hai Mục có chiều dài hiện

Bảng 14: Khuôn dạng của một Thành phần Dữ liệu với VR ẩn được định nghĩa là

một Chuỗi các Mục (VR=SQ) có chiều dài không xác định, chứa hai Mục: một Mục

có chiều dài hiện và một Mục có chiều dài không xác định

Bảng 15: Các Cú pháp Chuyển đổi DICOM

Bảng 16: Các dịch vụ DIMSE

Bảng 17: Các thao tác trung gian dịch vụ file dicom hỗ trợ

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1 Mô hình thiết bị tạo và lưu trữ DICOM

Hình 2: Phạm vi ứng dụng của DICOM

Hình 3: Minh họa khái niệm IOD và mô đun

Hình 4: Minh hoạ khái niệm Lớp SOP

Hình 5: Cấu trúc của bộ dữ liệu và thành phần dữ liệu

Hình 6: Một Dữ liệu Điểm ảnh 16 bit

Hình 7: Một Lớp hình ảnh

Hình 8: Mã hoá dữ liệu điểm ảnh với VR= OW

Hình 9: Một Dữ liệu Điểm ảnh (pixel data) có 16 Bit (2 Byte) với một Overlay Hình 10: DICOM và mô hình OSI

Hình 11: Cấu trúc tầng ứng dụng DICOM

Hình 12 : Cấu trúc Bản tin DICOM

Hình 13: Dịch vụ nguyên thuỷ của DIMSE

Hình 14: Dòng thông báo và thao tác

Hình 15: Mô hình lưu trữ trung gian DICOM

Hình 16: Khuôn dạng file DICOM

Hình 17: Bộ File

Hình 18: Thành phần của hệ thống PACS

Hình 19: Các thành phần trong hệ thống nhận ảnh

Hình 20: Sơ đồ khối quá trình thực hiện trong máy tính cổng nhận ảnh

Hình 21: Sơ đồ giao diện cho thiết bị tạo ảnh sử dụng chuẩn DICOM bằng mô hình

cặp SCU và SCP của dịch vụ DICOM C-STORE

Hình 22: Cấu trúc mô hình tuần tự IDNET-1

Hình 23: Sơ đồ mô hình giao diện trực tiếp

Hình 24: Sơ đồ mô hình truy cập bộ nhớ

Hình 25: Sơ đồ mô hình dùng chung ổ đĩa

Hình 26: Sơ đồ mô hình mạng kết nối của GE

Hình 27: Giao diện của mô đun US (Ultra Sound) trong PACS với máy tính cổng nhận ảnh

Hình 29: Kiểm tra kết nối giữa client và server image

Hình 30: Ảnh chụp từ kính hiển vi được import vào phần mềm SanteDICOM

Hình 31: Chỉnh sửa các thông tin file DICOM bằng phần mềm SanteDICOM

Hình 32: Truy cập vào Image Server để lấy ảnh DICOM

Hình 33: Phần mềm ClearCanvas hỗ trợ xem ảnh DICOM với nhiều chức năng

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 2

DANH MỤC BẢNG BIỂU 3

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 4

Mục lục 6

LỜI CẢM ƠN 10

TỔNG QUAN VỀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CHUẨN DICOM 12

1 Giới thiệu chuẩn DICOM: 12

2 Mục tiêu của chuẩn 15

3 Phạm vi và trường ứng dụng của DICOM 15

3.1 Thích nghi DICOM: 16

3.2 Cấu trúc của chuẩn DICOM 17

CHƯƠNG 2: ĐỊNH NGHĨA THÔNG TIN VÀ CÁC DỊCH VỤ TRONG DICOM 21

1 Định nghĩa thông tin 21

2 Lớp đối tượng của DICOM 22

3 Lớp dịch vụ của DICOM 23

4 Mã hóa và cấu trúc dữ liệu dùng trong DICOM 25

4.1 Mã hóa giá trị: 25

4.1.1 Bộ ký tự 25

4.1.2 Giá trị thể hiện VR 26

4.1.3 Giá trị quy định và thuật ngữ tự quy định 30

4.1.4 Số giá trị VM và phân giới 31

5 Bộ dữ liệu 31

5.1 Khái niệm 31

5.2 Thứ tự Byte kiểu Little Endian và Big Endian 35

5.3 Các loại thành phần dữ liệu 36

5.4 Cách sắp xếp các Bộ Dữ liệu 37

6 Thành phần Dữ liệu Riêng 40

7 Mã hoá dữ liệu Điểm ảnh, Overlay, và Dạng sóng 40

7.1 Dữ liệu Điểm ảnh, Overlay, và các Thành phần dữ liệu liên quan 40

7.1.1 Mã hoá dữ liệu Điểm ảnh 40

7.1.2 Mã hoá Dữ liệu Overlay 42

7.2 Mã hoá dạng nguyên gốc và nén 43

7.3 Dữ liệu Dạng sóng 44

8 Định danh Duy nhất (UID) 44

8.1 Khái niệm UID 44

8.2 UID do DICOM định nghĩa 45

8.3 UID định nghĩa riêng 45

8.4 Cú pháp Chuyển đổi 45

9 Mô hình tổng quát truyền tin DICOM 46

10 Trao đổi thông tin thông qua mạng vật lý 46

10.1 DICOM và Mô hình tham chiếu cơ bản OSI 46

10.2 Cấu trúc Tầng ứng dụng DICOM 47

10.3 Cấu trúc bản tin DICOM 49

10.3.1 Bộ Lệnh 49

10.3.2 Thành phần Lệnh 49

11 Dịch vụ DICOM 50

11.1 Các loại dịch vụ 51

11.2 Tương tác DIMSE-service-user 52

11.3 Chế độ dịch vụ 52

11.4 Các dịch vụ Liên kết 53

11.5 Các dịch vụ DIMSE 53

11.5.1 Dịch vụ DIMSE-C 54

11.5.2 Các dịch vụ DIMSE-N 54

12 Trao đổi thông tin thông qua phương tiện trung gian 55

12.1 Mô hình Lưu trữ Trung gian DICOM 55

12.1.1 Lớp Trung gian Vật Lí 56

12.1.2 Lớp Khuôn dạng Trung gian 56

12.1.3 Lớp Khuôn dạng Dữ liệu DICOM 57

12.2 Khuôn dạng file DICOM 58

13.3 Các Dịch vụ File DICOM 60

13.3.1 Bộ File 60

13.3.2 Các Chỉ số File 60

13.3.3 Các Dịch vụ và Chức năng Quản lí File 61

13.3.4 Truy nhập Nội dung File 62

13.3.5 Bộ Kí tự 62

13.3.6 Chỉ số File DICOMDIR 63

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG LƯU TRỮ VÀ TRUYỀN ẢNH PACS 64

1 Khái niệm 64

2 Máy tính cổng nhận ảnh 65

3 Giao diện cho các thiết bị tạo ảnh tuân theo chuẩn DICOM 67

3.1 Mô hình giao diện tuần tự 67

3.2 Mô hình giao diện trực tiếp 68

3.3 Mô hình truy cập bộ nhớ 69

3.4 Mô hình ổ đĩa dùng chung 69

3.5 Mô hình mạng kết nối 70

4 Giao diện với các mô đun khác của PACS 70

5 Phương pháp chống lỗi cho quá trình nhận ảnh 71

6 PACS Controller và hệ thống cơ sở dữ liệu 72

6.1 Cấu trúc của PACS Controller và hệ thống lưu trữ ảnh 72

6.1.1 Máy chủ lưu trữ 72

6.1.2 Hệ thống cơ sở dữ liệu 73

6.2 Nhiệm vụ của PACS Controller 73

6.2.1Nhận ảnh 73

6.2.2 Sắp xếp ảnh 73

6.2.3 Định tuyến ảnh 73

6.2.4 Lưu trữ ảnh 73

6.2.5 Giao diện với HIS và RIS 74

6.2.6 Cập nhật cơ sở dữ liệu 74

6.2.7 Truy xuất ảnh 74

6.3 Thiết bị lưu trữ 75

6.3.1 Các yêu cầu đối với thiết bị lưu trữ: 75

6.3.2 Các phương tiện lưu trữ 75

CHƯƠNG 4: CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN ẢNH Y KHOA DỰA TRÊN CHUẨN DICOM 77

1 Mục tiêu của hệ thống 77

2 Yêu cầu về hệ thống 77

2.1 Phần mềm 77

2.2 Máy chủ lưu trữ (ImageServer) 77

2.3 Máy trạm (Workstation) 78

KẾT LUẬN 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tôi xin tỏ lòng kính trọng, sự biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đặng Văn Chuyết đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình viết luận văn tốt nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn và kính trọng tới Quý thầy, cô Viện Công nghệ thông tin & Truyền thông - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt là các Thầy (Cô) trong bộ môn Truyền thông & Mạng máy tính đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức cho Tôi trong thời gian Tôi học tập và nghiên cứu tại đây

Kiến thức và sự hiểu biết chung của con người là vô hạn, nhận thức của Tôi là hữu hạn, tuy nhiên những gì Tôi tiếp thu được trong quá trình học tập tại Viện Công nghệ thông tin và truyền thông vô cùng bổ ích, nó không chỉ làm nền tảng cho quá trình nghiên cứu khóa luận mà còn là hành trang quí báu để tôi

tự tin, vững bước trong cuộc sống và công tác

Tôi xin gửi lời cảm ơn sự ủng hộ của của gia đình, đồng nghiệp và bạn bè những người thân yêu đã luôn động viên, giúp đỡ và cũng là là chỗ dựa vững chắc cho tôi trong suốt khoá học

Cuối cùng, tôi xin kính chúc Quý thầy cô, đồng nghiệp, gia đình dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp cao quý

Xin trân trọng cảm ơn!

Học viên

Nguyễn Ngọc Sơn

TỔNG QUAN VỀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN

Công nghệ thông tin ngày càng phát triển mạnh mẽ và đạt được nhiều thành tựu to lớn phục vụ mọi mặt trong cuộc sống cho con người Trong đó lĩnh vực y tế ngày càng được quan tâm Việc lưu trữ và trao đổi lượng thông tin trong và giữa các bệnh viện là rất lớn; vì vậy yêu cầu về chuẩn hóa các giao tiếp (các dữ liệu trao đổi) đã được đề xuất và bước đầu triển khai, đây là cuộc cách mạng trong Y tế giúp rút ngắn thời gian khám chữa bệnh cho bệnh nhân và chẩn đoán nhanh, chính xác, hiệu quả cho các chuyên gia DICOM là một trong những chuẩn đó, nó tạo nên một “ngôn ngữ” chung cho phép “giao tiếp” hình ảnh

và các thông tin y tế liên quan giữa các thiết bị và hệ thống trong mạng thông tin y

tế Việc phát triển chuẩn này đang là vấn đề được quan tâm của nhiều nước trên thế giới Việt Nam cũng theo đà phát triển đó, hiểu và nắm bắt chuẩn DICOM là vấn đề không thể thiếu để hòa mình vào thế giới công nghệ trong lĩnh vực y tế Dựa trên cơ sở đó luận văn tập trung vào ba vấn đề chính:

1 Nghiên cứu chuẩn DICOM

2 Nghiên cứu các hệ thống PACS để xử lý, lưu trữ, và trao đổi thông tin DICOM

3 Cài đặt thử nghiệm hệ thống PACS bằng phần mềm mã nguồn mở Clear Canvas

Bố cục của luận văn

Luận văn được chia làm 4 chương:

+ Chương 1 Tổng quan về chuẩn DICOM

+ Chương 2 Định nghĩa thông tin và các dịch vụ trong DICOM

+ Chương 3 Hệ thống lưu trữ và truyền ảnh PACS

+ Chương 4 Thực hành

+ Kết luận

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CHUẨN DICOM

1 Giới thiệu chuẩn DICOM:

Lượng bệnh nhân tới các cơ sở Y tế ở Hoa Kỳ hàng năm ngày một tăng Theo Trung tâm thống kê Y tế quốc gia thuộc CDC – Hoa Kỳ, năm 1980 có 68.556.000 lượt khám chữa bệnh trong đó có 23.000 ca chụp X-quang Việc lưu trữ hồ sơ bệnh

án là một khối lượng công việc khổng lồ Công nghệ thông tin đã giúp được phần nào bằng cách số hóa lượng hồ sơ trên Tuy nhiên có rất nhiều hãng sản xuất cũng như chủng loại máy móc chẩn đoán hình ảnh nên việc trao đổi thông tin giữa các hệ thống gặp nhiều khó khăn

Trước nhu cầu đó, trường Đại học Chẩn đoán hình ảnh của Hoa Kỳ (ACR)

và Hiệp hội các nhà sản xuất thiết bị điện tử Quốc gia (NEMA) đã thiết lập thành một uỷ ban chung vào năm 1983, để phát triển một Chuẩn gọi là chuẩn ARC-NEMA nhằm mục đích :

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

- Làm thuận tiện 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 được truy cập bởi một phạm vi lớn các thiết bị phân tán về mặt địa lí

Phiên bản DICOM đầu tiên (Version 1.0) công bố năm 1985 xác định việc truyền bản tin khuôn dạng dữ liệu và các lệnh ứng dụng Phiên bản thứ hai (Version 2.0) công bố năm 1988 định nghĩa thêm về phần cứng giao thức phần mềm và từ điển dữ liệu chuẩn Tuy nhiên, vấn đề kết nối mạng chưa rõ ràng qua hai phiên bản này

- DICOM (Version 3.0) ra đời có những ưu điểm hơn hẳn các phiên bản trước Thể hiện ở chỗ:

a Khả dụng với môi trường mạng Các phiên bản trước chỉ thích nghi với môi trường truyền điểm-tới-điểm (point-to-point) Để có thể hoạt động trong môi

trường mạng cần có Khối Giao diện Mạng NIU (Network Interface Unit) DICOM 3.0 hỗ trợ hoạt động trong môi trường mạng sử dụng giao thức mạng chuẩn công nghiệp như OSI và TCP/IP

b Khả dụng với môi trường trung gian ngoại tuyến (off-line) Các phiên bản trước không định ra khuôn dạng file DICOM DICOM hỗ trợ hoạt động trong môi trường ngoại tuyến sử dụng các trung gian theo chuẩn công nghiệp như CD-R và MOD, hệ thống file logic như 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 trước bị hạn chế trong truyền

dữ liệu, nhưng 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 trước chỉ định rõ mức tuân thủ thấp nhất Phiên bản DICOM 3.0 qui định rõ ràng đối tượng thực hiện (implementor) phải cấu trúc một Bản Báo cáo Thích nghi (Comformance Statement) lựa chọn cụ thể các mục đáp ứng như thế nào

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

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

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

- DICOM là một chuẩn mở và nó tồn tại thông qua các Thủ tục của Ủy ban

Chuẩn DICOM Các kế hoạch phát triển sắp tới từ các tổ chức thành viên của Chuẩn dựa trên phản hồi từ người dùng Chuẩn Các kế hoạch này sẽ được đưa vào chuẩn ở các phiên bản tiếp theo

Như vậy : DICOM là chuẩn định nghĩa ra các quy tắc định dạng và trao đổi hình

ảnh y tế cũng như các thông tin liên quan, nói cách khác, nó tạo nên một “ngôn ngữ” chung cho phép “giao tiếp” hình ảnh và các thông tin y tế liên quan giữa các thiết bị và hệ thống trong mạng thông tin y tế.

- Tuy nhiên để thích ứng với chuẩn ARC-NEMA trước đó hoặc tiêu chuẩn riêng của nhà sản xuất, cần phải có một chuyển đổi từ ARC-NEMA sang DICOM và chuyển đổi đặc tính riêng của nhà sản xuất sang ARC-NEMA hoặc DICOM Để giải quyết yêu cầu này cần tập hợp các modun phần mềm tạo nên thư viện mã hóa Thư viện mã hóa cần có những đặc tính sau:

+ Sử dụng chung cho các thiết bị tạo ảnh của các nhà sản xuất khác nhau

+ Tương thích với các nền phần cứng khác nhau

+ Kiến trúc phần mềm dựa theo hướng tiếp cận top-down

+ Ngôn ngữ lập trình chuẩn

Hình 1 Mô hình thiết bị tạo và lưu trữ DICOM

2 Mục tiêu của chuẩn

- DICOM tạo thuận lợi cho khả năng hoạt động tương tác của các thiết bị thích nghi, cụ thể là:

- Định ra ngữ nghĩa của lệnh và các dữ liệu liên quan, đưa ra chuẩn cho các thiết bị tương tác lệnh và dữ liệu với nhau

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

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

có thể đáp ứng, nhờ đó có thể phối hợp hoạt động với các thiết bị khác nhau tuân theo chuẩn

- DICOM được xây dựng chú trọng vào việc thu nhận ảnh chẩn đoán trong

chụp quang tuyến, tim mạch và thành phần liên quan Tuy nhiên nó cũng được ứng dụng rộng rãi trong trao đổi hình ảnh và các thông tin hình ảnh liên quan khác và cả với các môi trường y tế khác

3 Phạm vi và trường ứng dụng của DICOM

- 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 tương 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 2: Phạm vi ứng dụng của DICOM

Phạm vi của DICOM

Dữ liệu thí nghiệm

Hành chính HIS/RIS

Hình ảnh chẩn đoán

Theo dõi Bệnh nhân

Chuẩn tăng cường khả năng hoạt động tương tác của các thiết bị hình ảnh y

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

- Bộ tổng thể các đặc tính và chức năng được 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 của một ứng dụng với Chuẩn

- Các nhà sản xuất muốn chứng minh thiết bị hay phần mềm của họ thích nghi với chuẩn đều phải đưa ra một Báo cáo thích nghi (Comformance Statement) miêu tả một cách cụ thể sản phẩm của họ thích nghi với chuẩn như thế nào Một báo cáo thích nghi được tham khảo với một khuôn dạng chuẩn do DICOM đề ra,

do vậy mà việc đối chiếu các trình bày về thích nghi trở nên đơn giản và khoa học Người 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 chiều bản báo cáo thích nghi của hai thiết bị với nhau

- Các nội dung cơ bản trong báo cáo thích nghi DICOM:

- Mô hình thực thi của ứng dụng: Mô hình thực thi (Implementation Model) của ứng dụng là một lược đồ đơn giản thể hiện cách mà một ứng dụng liên kết với cả phạm vi cục bộ trong một thiết bị được đưa ra và từ xa thông qua giao diện DICOM

VD: Hoạt động, cục bộ có thể tạo ra một đối tượng thông tin hình ảnh DICOM, còn hoạt động từ xa là hiển thị đối tượng đó

- Ngữ cảnh thể hiện được sử dụng: Bao gồ 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 chuẩn quốc tế khác mà DICOM tham chiếu đến Một bản báo cáo thích nghi DICOM sẽ liệt kê cả ngữ cảnh thể hiện mà ứng dụng đưa ra trong thỏa thuận cũng như khi đã được chấp nhận

- Cách liên kết được thực hiện: Báo cáo thích nghi phải miêu tả sự thực hiện liên kết (ví dụ như khi nào tạo các liên kết và chấp nhận nhiều liên kết) cho từng hoạt

động trong mô hình

3.2 Cấu trúc của chuẩn DICOM

Cấu trúc của DICOM gồm những phần sau:

- Thích nghi: 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 Definion):

Định rõ một số lớp đối tượng thông tin IOC (Information Object Classes), cung cấp các định nghĩa trừu tượng về các thực thể thế giới thực được sử dụng trong truyền hình ảnh y tế và các thông tin liên quan như đồ thị dạng sóng, báo cáo liều chiếu xạ … Mỗi định nghĩa đối tượng thông tin bao gồm một sự mô tả mục đích của nó và các thuộc tính định nghĩa của nó

Hình 3: Minh họa khái niệm IOD và mô đun

- Định nghĩa các lớp dịch vụ SC (Service Classes):Định nghĩa một số lớp dịch vụ liên quan đến một hay nhiều đối tượng thông tin với một hay nhiều lệnh được thực hiện trên những đối tượng đó Định nghĩa lớp dịch vụ đưa ra các yêu cầu cho các thành phần lệnh và cách tọa lệnh tác động tới đối tượng thông tin Nó cũng định ra những yêu cầu cho đối tượng cung cấp và sử dụng dịch vụ truyền tin Một

số lớp dịch vụ điển hình là: Lớp dịch vụ lưu trữ, lớp dịch vụ truy vấn, lớp dịch vụ quản lý

- Ngữ nghĩa và cấu trúc dữ liệu: Định rõ cách DICOM có cấu trúc và mã hóa thông tin bộ dữ liệu là kết quả thu được của việc sử dụng đối tượng thông tin

và lớp dịch vụ Nó cũng xác định một số công nghệ nén hình ảnh Đồng thời đưa

ra qui tắc mã hóa cần thiết để đặt cấu trúc cho một dòng dữ liệu DS (Data Set) Bộ

dữ liệu được tạo ra bởi các thành phần dữ liệu DE (Data Element) Ngoài ranos định ra ngữ nghĩa của một số chức năng chung đối vói nhiều đối tượng thông tin

Nó cũng xác định quy tắt mã hóa cho các bộ ký tự quốc tế được sử dụng

- Từ điển dữ liệu: Là danh sách định nghĩa duy nhất cho mọi thành phần dữ liệu của DICOM để thể hiện thông tin Cùng với các thành phần được sử dụng cho

mã hóa trung gian và danh sách các định danh duy nhất được đưa ra bởi DICOM Với mỗi thành phần dữ liệu nó quy định: Nhãn, tê, giá trị thể hiện (Value

IOD HÌNH ẢNH

Modun Bệnh nhân

Modun Series Chung

Modun Nghiên cứu Chung

Modun Hình ảnh chung

Modun

Dữ liệu Điểm ảnh

Modun Thiết bị Chung

- Tên

- ID

- Ngày sinh

- Giới tính

Representation), số giá trị VM (Value Multiplicity)…

- Trao đổi bản tin: Định rõ cả dịch vụ và giao thức được sử dụng bởi một ứng dụng trong môi trường hình ảnh y tế để trao đổi bản tin thông qua các dịch vụ

hỗ trợ truyền tin Một bản tin được tạo nên bởi dòng lệnh theo sau là một dòng dữ liệu phụ thuộc

- Hỗ trợ truyền thông mạng cho việc trao đổi bản tin: Định rõ các dịch vụ truyền tin và các giao thức tần trên cần thiết để hỗ trợ việc truyền tin giữa các DICOM như được định nghĩa ở trên Những dịch vụ và giao thức truyền tin này đảm bảo quá trình truyền tin giữa các ứng dụng DICOM được thực thiện một cách

có hiệu quả và với phương thức bình đẳng trên mạng

- Khuôn dạng file và lưu trữ trung gian: Khuôn dạng file và lưu trữ trung gian quy định mô hình cơ bản cho việc lưu trữ thông tin hình ảnh phương tiện 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 phương tiện trung gian vật lý

Sơ lược ứng dụng lưu trữ trung gian: Phần này định ra việc áp dụng ứng với các phần của chuẩn DICOM mà quá trình thực hiện tuân thủ Các áp dụng ứng với các thành phần của chuẩn này được gọi là sơ lược ứng dụng Một báo cáo thích nghi như vậy áp dụng khả năng trao đổi tương tác của hình ảnh và các thông tin liên quan trên phương tiện lưu trữ cho ứng dụng y tế cụ thể Nó tuân theo cơ chế cho việc trao đổi nhiều loại thông tin khác nhau trên phương tiện lưu trữ trung gian

- Chức năng lưu trữ và khuôn dạng trung gian cho trao đổi dữ liệu: Phần này của chuẩn tạo điều kiện cho việc trao đổi thông tin giữa các ứng dụng trong môi trường thông tin y tế bằng cách xác định một cấu trúc mô tả mối quan hệ giữa các

mô hình lưu trữ trung gian và một phương tiện trung gian vật lý với khuôn dạng phương tiện trung gian cụ thể

- Chức năng hiển thị chuẩn mức xám: Xác định chức năng hiển thị được chuẩn hóa để hiển thị nhất quán các hình ảnh đa mức xám Chức năng này cung cấp phương pháp cho việc hiệu chuẩn một hệ thống hiển thị cụ thể với mục đích

thể hiện hình ảnh một cách thống nhất trên các phương tiện hiển thị khác nhau

- Sơ lược an toàn: Xác định các sơ lược an toàn mà sự thực thi cho là tuân thủ Sơ lược an toàn được định nghĩa bằng cách tham chiếu đến các chuẩn an toàn bên ngoài sử dụng công nghệ an toàn như Public Keys hay Smart Card Mạt mã dữ liệu có thể sử dụng các phương án mã hóa chuẩn khác nhau Phần này không đưa

ra chính sách an toàn mà chuẩn chỉ cung cấp cơ chế có thể được sử dụng để thực hiện các chính sách an toàn chú trọng vào trao đổi các đối tượng của DICOM Đây là phần việc quản lý của từng áp dụng cục bộ với các chính sách an toàn phù hợp

- Nguồn ánh xạ nội dung: Phần này của chuẩn quy định khuôn mẫu cho cấu trúc tài liệu là các đối tượng thông tin DICOM Bộ các thuật ngữ sử dụng trong các đối tượng thông tin Từ điển các thuật ngữ được định nghĩa và duy trì bởi DICOM Sự chuyển đổi thuật ngữ giữa các quốc gia

CHƯƠNG 2: ĐỊNH NGHĨA THÔNG TIN VÀ CÁC DỊCH VỤ

TRONG DICOM

1 Định nghĩa thông tin

DICOM khác với ARC-NEMA phiên bản 1.0 và 2.0 trên nhiều phương diện Quan trọng nhất là cơ chết thiết kế của chuẩn đã thay đổi Nếu như ở phiên bản 1.0, 2.0 dựa vào mô hình “ẩn” (implicit) của thông tin được sử dụng trong các phòng chiếu chụp, các thành phần dữ liệu được tập hợp dựa trên kinh nghiệm của người thiết kế Ngược lại, DICOM dựa vào mô hình “hiện” (explicit model) và chi tiết của những thứ như: bệnh nhân, hình ảnh, báo cáo … trong hoạt động chiếu chụp và mối quan hệ giữa chúng với nhau Những hình ảnh này được 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 tượng các thực thể trong mô hình gọi là thiết kế hướng đối tượng (Object – orient design) Các đối tượng (Object) là các Thực thể (Enity) được định nghĩa bằng mô hình Miêu tả đặc trưng của mỗi thực thể là các thuộc tính (Attribute) DICOM gọi các đối tượng dựa trên mô hình là các Đối tượng Thông tin (Information Object), các mô hình và bảng các thuộc tính định nghĩa chúng là các Định nghĩa Đối tượng Thông tin (Information Object Definition – IOD) Các thực thể trong mô hình là trừu tượng, Nếu một giá trị thực thay thế cho thuộc tính, Thực thể được gọi là một trường hợp cụ thể (Instance)

Định nghĩa Đối tƣợng Thông tin (IOD)

Ngày nghiên cứu 1999.02.7 Giờ nghiên cứu 11:32:05

Bảng 1 Minh họa đối tượng thông tin hình ảnh

2 Lớp đối tƣợng của DICOM

DICOM có 2 lớp thông tin là lớp đối tượng và lớp dịch vụ SOP (Service Object Pair) Lớp đối tượng định nghĩa các đối tượng như bệnh nhân, thiết bị tạo ảnh, thông tin xét nghiệm… trong lớp đối tượng này, DICOM định ra 2 lớp nhỏ là lớp tiêu chuẩn và lớp tổ hợp Mỗi lớp tiêu chuẩn bao gồm các đặc tín vốn có của thực thể hiện diện trong thế giới thực Lớp tổ hợp là do ACR-NEMA định nghĩa từ các thông tin tổ hợp của các thiết bị tạo ảnh khác nhau

Bảng2: Các lớp đối tượng của DICOM

3 Lớp dịch vụ của DICOM

- Lớp dịch vụ của DICOM định nghĩa các dịch vụ như lưu trữ, in, chất vấn

và truy vấn …Mỗi lớp đều có một từ điển định nghĩa các thuộc tính để mã hóa dữ liệu một cách chính xác

Bảng 3: Các dịch vụ của DICOM

Các dịch vụ của DICOM được sử dụng để truyền đối tượng bên trong các thiết bị và cho 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 phẩn tử

dịch vụ truyền thông DICOM được gọi là DIMSE (Dicom Message Service Elements) Các DIMSEs là các chương trình phần mềm để thực hiện những chức năng xác định Có 2 loại DIMSEs là 1cho đối tượng tổ hợp và 1 cho đối tượng tiêu chuẩn Mỗi DIMSE tổ hợp được một cặp thiết bị gồm 1 thiết bị đưa ra theo yêu cầu và 1 thiết bị nhận đáp ứng yêu cầu đó Vì trong môi trường hướng đối tượng nên các dịch vụ của DICOM được coi là một lớp dịch vụ Nếu 1 thiết bị cung cấp dịch vụ thì nó được gọi là SCP (Service Class Provider), còn thiết bị sử dụng dịch

vụ thì được gọi là SCU (Service Class User) Chẳng hạn như đĩa từ là SCP để cho PACS controller lưu trữ dữ liệu còn CT scanner là Scu để cho đĩa từ trong PACS controller lưu trữ ảnh Tuy nhiên, có thể 1 thiết bị vừa là SCP vừa là SCU nhưu PACS controller, nó gửi ảnh tới trạm hiển thị bằng cách đưa ra 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

Bảng 4: Các dịch vụ DIMSEs tổ hợp

Bảng 5: Các dich vụ DIMSEs tiêu chuẩn

Hình 4: Minh hoạ khái niệm Lớp SOP

4 Mã hóa và cấu trúc dữ liệu dùng trong DICOM

4.1 Mã hóa giá trị:

4.1.1 Bộ ký tự

- Bộ ký tự CR (Character Repertorie) là một bộ xác định các kí tự khác nhau được đưa ra cho một mục đích nào đó và được xác định độc lập với cách mã hóa của chúng Các giá trị là văn bản hay chuỗi kí tự được tạo bởi các kí tự điều khiển (Control Character) và kí tự đồ họa (Graphic Character) Phụ thuộc vào môi trường ngôn ngữ địa phuơng, các DICOM AE (Application Entity) thực thể ứng dụng sẽ trao đổi thông tin với nhau qua các bộ kí tự phù hợp được sử dụng Các bộ kí tự DICOM hỗ trợ được định nghĩa trong ISO 8859

Lớp SOP SOP Cụ thể

Bảng 6 : Mã hóa bộ kí tự đặc biệt của DICOM

4.1.2 Giá trị thể hiện VR

- Giá trị thể hiện VR (Value Representation) của một thành phần dữ liệu DE (Data Element) miêu tả loại và khuôn dạng dữ liệu của trường giá trị trong thành phần dữ liệu Giá trị của VR được tạo bởi các chuỗi ký tự, trừ trường hợp VR=UI (Unique Identifier), còn lại đều được thêm vào các kí tự trắng Space (20H trong bộ

kí tự mặc định của DICOM) Khi cần thiết để đạt được số byte chẵn trong trường giá trị Với VR=UI thì phải thêm vào đằng sau một kí tự NULL (00H) nếu cần Với các giá trị VR=OB (Other Byte String) được thêm vào đằng sau một giá trị byte NULL (00H) khi cần thiết để đạt được số byte chẵn

Tên VR Định nghĩa Bộ Kí tự Chiều dài

Cố định 4 byte

kí tự SPACE,

“_” trong Bộ

kí tự mặc định

DA

(Date)

Chuỗi kí tự theo khuôn dạng yyymmdd Trong đó yyy, mmm, ddd tương ứng chứa giá trị Năm, Tháng, Ngày

VD: “1980097” thể hiện Ngày 7 tháng 9 năm 1980

“0”-“9”

trong Lựa chọn Kí tự mặc định Có thể hỗ trợ “.”

Cố định 8 byte

DS

(Decimal

String)

Chuỗi kí tự thể hiện số có dấu cố định hay không cố định

Số có dấu cố định được tạo bởi các kí tự “0”-“9”, “+”, “-“ và

Lớn nhất

16 byte

“.” để thể hiện dấu thập phân

“0”-“9”,

“+”, “-“ của

bộ kí tự mặc định

“\” không được sử dụng

Bộ kí tự mặc định và/

hoặc theo định nghĩa bởi

Không Xem định

nghĩa Cú pháp Chuyển

OB là một VR không tuân theo luật mã hoá thứ tự byte

Little/Big Edian Có thể thêm một byte NULL (00H) nếu cần

OW cần thiết phải chuyển đổi byte của mỗi từ khi thay đổi thứ

tự mã hoá byte giữa kiểu Little Edian và Big Endian

Không Xem định

nghĩa Cú Pháp Chuyển đổi

“^”

VD:”Adams^John RobertQincy^^Rev.^B.A.M.Div

Bộ Kí tự mặc định không bao gồm các

Kí tự Điều khiển LF,

FF, và CR (trừ ESC)

Nhiều nhất

64 kí tự trên một nhóm thành phần (component group)

Không Không

“0”-“9”,

“.” Trong Bộ

Kí tự mặc định

UT

(Unlimited

Text)

Một chuỗi kí tự có thể chứa một hay nhiều đoạn Nó có thể chứa bộ Kí tự Đồ hoạ và các Kí

tự Điều khiển

Bộ Kí tự mặc định

232-2

Bảng 7: Một số giá trị tiêu biểu của VR

4.1.3 Giá trị quy định và thuật ngữ tự quy định

Giá trị của một thành phần dữ liệu có thể rơi vào một trong hai dạng:

Giá trị quy định EV (Enumerated Value) hoặc thuật ngữ tự quy định DT (Denfined Tern)

Giá trị quy định: là các giá trị được dùng với sự quy định của thành phần dữ liệu đó Ví dụ: thành phần dữ liệu giới tính bệnh nhân (0010,0040) có giá trị quy định phải là một trong các giá trị “M”,”F” hay “O” Không có một giá trị nào khác được thay cho chúng với thành phần dữ liệu này

- Thuật ngữ tự quy định: Được sử dụng cho trường giá trị bởi sự mở rộng của người thực hiện để thêm vào các giá trị mới Các giá trị mới này được định nghĩa trong báo cáo thích nghi và không có cùng ý nghĩa với bất cứ giá trị nào

đã được quy định trong chuẩn Ví dụ: thành phần dữ liệu ID loại thông dịch

(4008,0210) có thể có giá trị là một trong các giá trị sau được chuẩn định nghĩa:

“REPORT” hoặc “AMENDMENT”, hay do người thực hiện tự định nghĩa

4.1.4 Số giá trị VM và phân giới

- Số giá trị VM (Value Multiplicity) xác định số giá trị được mã hóa cùng trong một trường giá trị của thành phần dữ liệu VM ứng với mỗi thành phần dữ liệu

cụ thể được quy định rõ ràng trong từ điển dữ liệu Nếu số giá trị được mã hóa trong thành phần dữ liệu có thể được thay đổi thì được thể hiện bởi một cặp số đứng giữa bởi dấu “-“ ví dụ: “1-10” cho biết có thể có từ 1 đến 10 giá trị được

mã hóa trong thành phần dữ liệu

- Khi thành phần dữ liệu có nhiều giá trị, các giá trị này sẽ được phân giới như sau:

o Trường hợp là các chuỗi kí tự thì kí tự: ”\” (BLACKSLASH-5CH) được

sử dụng để phân giới các giá trị

o Trường hợp là các giá trị nhị phân có chiều dài cố định thì sẽ sắp xếp liên tiếp nhau mà không cần phân giới

o Các thành phần dữ liệu với VR=SQ, OW, OB hay UN luôn luôn có VM=1

5 Bộ dữ liệu

5.1 Khái niệm

Bộ dữ liệu DS (Data Set) thể hiện một trường hợp cụ thể của đối tượng thông tin thế giới thực Một bộ dữ liệu được cấu tạo bởi các thành phần dữ liệu chứa các giá trị được mã hóa của đối tượng đó

3…… Thành phần dữ liệu;

A Khái niệm: Thành phần dữ liệu DE (Data Element) được xác định duy nhất bởi một nhãn (Tag) Các thành phần dữ liệu trong một bộ dữ liệu được xếp theo thứ tự bởi việc tăng số nhãn hiệu của thành phần dữ liệu và chúng chỉ xuất hiện nhiều nhất là một lần trong bộ dữ liệu

Có 2 loại thành phần dữ liệu gồm

 Thành phần dữ liệu chuẩn có số nhóm là số chẵn và không phải là

(0000,EEEE), (0002,EEEE), (0004,EEEE), (0006,EEEE)

 Thành phần dữ liệu riêng có số nhóm là số lẻ và không phải là (0001,EEEE), (0003,EEEE), (0005,EEEE), (0007,EEEE) và (FFFF,EEEE)

 Với EEEE là số thành phần bất kỳ

Hình 5: Cấu trúc của bộ dữ liệu và thành phần dữ liệu

Một thành phần dữ liệu rơi vào một trong 3 cấu trúc sau: Hai cấu trúc đầu có chứa VR hiện (Explicit VR) Chúng chỉ khác nhau về chiều dài và cách thể hiện Cấu trúc thứ 3 không chứa VR hay VR ẩn (Implicit VR) Cả ba cấu trúc đều bắt buộc phải chứa nhãn, chiều dài giá trị và giá trị Các thành phần dữ liệu với VR ẩn

và VR hiện không cùng tồn tại trong một bộ dữ liệu

B Các trường của thành phần dữ liệu:

Thành phần dữ liệu được cấu tạo bởi các trường Có ba trường bắt buộc cho mọi cấu trúc là Thành phần dữ liệu Nhãn, Chiều dài giá trị và Trường giá trị Trường VR chỉ xuất hiện trong cấu trúc Thành phần dữ liệu VR hiện

Nhãn thành phần dữ liệu: Là một cặp thứ tự số nguyên không dấu 16-bit thể hiện số Nhóm và số Thành phần

Trường tuỳ chọn-Phụ thuộc vào

Cú pháp Chuyển đổi được thoả

thuận

-VR: Chuỗi kí tự hai byte chứa VR (giá trị thể hiện) của thành phần Dữ liệu VR ứng với một Nhãn Thành phần dữ liệu cụ thể được định nghĩa trong Từ điển Dữ liệu Hai kí tự VR mã hóa được sử dụng các kí tự từ bộ kí tự mặc định DICOM

- Chiều dài Giá trị: Có hai trường hợp:

Một số nguyên không dấu 16 hay 32 bit (phụ thuộc vào VR và khi VR là

ẩn hay hiện) chứa chiều dài hiện của Trường giá trị với ý nghĩa là số byte (chẵn) tạo nên Giá trị Nó không bao hàm chiều dài của Nhãn Thành phần Lệnh và trường Chiều dài Lệnh

Một số 32 bit tương ứng với Chiều dài Bất định (FFFFFFFFH) Chiều dài Bất định được sử dụng cho các thành phần Dữ liệu có dạng VR dạng SQ (Chuỗi Mục) hay UN (Không xác định) Hoặc có thể sử dụng cho các Thành phần Dữ liệu

có VR dạng OW, OB phụ thuộc vào Cú pháp Chuyển đổi được thỏa thuận

- Trường giá trị: Một số chẵn các byte chứa Giá trị (các Giá trị) của thành phần

dữ liệu

- Loại dữ liệu của các Giá trị được lưu trữ trong trường hợp này được xác định bởi VR của thành phần dữ liệu VR ứng với một Nhãn thành phần dữ liệu cụ thể được xác định sử dụng Từ điển dữ liệu, hoặc chứa ngay trong trường VR của thành phần dữ liệu hiện

- VM (Value Multiplicity) chỉ ra bao nhiêu giá trị với cùng một VR có thể nằm trong trường giá trị Nếu VM lớn hơn một, các giá trị này sẽ được phân định ranh giới Trường giá trị với chiều dài bất định được phân định thông qua việc

sử dụng các mục giới hạn chuỗi SDI (Sequence Deliminitation Item) và các thành phần dữ liệu giới hạn DDE (Deliminitation Data Element)

- Thành phần dữ liệu với VR hiện:

Các thành phần dữ liệu sử dụng VR hiện sẽ có đủ bốn trường như đã trình bày ở phần trên Phụ thuộc vào VR, nó lại được chia ra làm các loại sau:

Với VR là OB, OW, SQ hoặc UN thì khuôn dạng của thành phần dữ liệu như hình vẽ sau:

VR (chuỗi kí

Đưa về 000H

Số nguyên không dấu

32 bit

Số chẵn byte chứa Giá trị Thành phần

Dữ liệu được mã hoá theo VR và Cú pháp Chuyển đổi Được phân giới nếu chiều dài không xác định

2 byte 2 byte 2 byte 2 byte 4 byte “Chiều dài Giá

trị” byte nếu là Chiều dài hiện

Bảng 8:Khuôn dạng thành phần dữ liệu với VR là OB, SQ, UN

Với VR là UT thì thành phần dữ liệu có cấu trúc tương tự như đối với VR là

OB, OW, SQ, UN Tuy nhiên, trường giá trị phải có chiều dài hiện, tức là trường chiều dài phải mang giá trị bằng với chiều dài (số byte) của trường giá trị

Với VR là các giá trị còn lại, khuôn dạng của thành phần dữ liệu sẽ như nhình

VR (chuỗi kí

tự hai byte)

Số nguyên không dấu

16 bit

Số chẵn byte chứa Giá trị Thành phần Dữ liệu được mã hoá theo VR

và Cú pháp Chuyển đổi

2 byte 2 byte 2byte 2 byte “Chiều dài Giá trị” byte

Bảng 9: Thành phần dữ liệu với VR ẩn

Khi sử dụng cấu trúc VR ẩn, thành phần dữ liệu sẽ được cấu trúc thành 3 trường Khuôn dạng của nó như sau:

Số nguyên không dấu 32 bit

Số chẵn byte chứa Giá trị Thành phần Dữ liệu được mã hoá theo VR

và Cú pháp Chuyển đổi Được phân giới nếu chiều dài không xác định

2 byte 2 byte 4 byte “Chiều dài Giá trị”

byte nếu là Chiều dài

hiện

Bảng 10: Thành phần dữ liệu với VR ẩn

5.2 Thứ tự Byte kiểu Little Endian và Big Endian

Thứ tự Byte (Byte odering) mã hóa là một đặc điểm quan trọng phải được sự đồng thuận trong giao tiếp giữa các thực thể ứng dụng

Thứ tự Byte kiểu Little Endian được định nghĩa như sau:

Trong một số nhị phân bao gồm nhiều byte, byte nằm cuối cùng (phía bên phải) được coi là có trọng số lớn nhất Các byte còn lại có trọng số tăng dần theo chiều từ phải sang trái

Thứ tự byte kiểu Big Endian được định nghĩa như sau:

Trong một số nhị phân bao gồm nhiều byte, thì byte đầu tiên bên trái sẽ có trọng số lớn nhất Các byte còn lại có trọng số giảm dần theo thứ tự từ trái sang phải

Tuy nhiên, đối với cả 2 kiểu trên thì:

Trong một byte (8-bit) thì trọng số từ cao tới thấp vẫn theo chiều bình

thường là từ trái sang phải

Trong một chuỗi kí tự bao gồm cá mã byte (8-bit) thì các kí tự vẫn được mã hóa theo thứ tự từ trái sang phải

Bảng 11: Minh họa khái niệm thứ tự byte theo Little và Big Endian

Thứ tự byte phải được sự đồng thuận của cả hai bên trao đổi thông tin dựa trên cú pháp chuyển đổi Nếu cách thực hiện thứ tự byte của hai hệ thống khác nhau thì cần phải đổi lại cho phù hợp trước khi biên dịch hay thao tác với các thành phần dữ liệu Cú pháp chuyển đổi mặc định được mọi thực thể thông tin chấp nhận

là Little Endian

5.3 Các loại thành phần dữ liệu

Một thuộc tính được mã hóa bằng một thành phần dữ liệu có thể hay không

bị yêu cầu có trong bộ dữ liệu, nó phụ thuộc vào loại thành phần dữ liệu của thuộc tính đó,

Loại thành phần dữ liệu được dùng cho một thuộc tính của một định nghĩa đối tượng IOD hoặc một định nghĩa lớp đối tượng dịch vụ SOP là bắt buộc hay tùy chọn Loại thành phần dữ liệu cũng chỉ ra rằng liệu thuộc tính đó có điều kiện hay không (chỉ bắt buộc dưới một điều kiện nào đó)

Trong DICOM, có các loại thành phần dữ liệu sau

- Thành phần dữ liệu yêu cầu loại 1: Là loại thành phần dữ liệu bắt buộc

Trường giá trị phải chứa giá trị hợp lệ, được xác định bởi các thành phần VR hay VM Chiều dài của trường giá trị không bằng 0, sự vắng mặt của giá trị hợp lệ là vi phạm

- Thành phần dữ liệu điều kiện loại 1C: Xuất hiện trong các điều kiện cụ thể

nào đó Dưới các điều kiện đó, nó có cùng các yêu cầu như loại 1

- Thành phần dữ liệu yêu cầu loại 2: Là thành phần dữ liệu bắt buộc Tuy

nhiên, nếu giá trị của thành phần dữ liệu này là chưa biết thì có thể mã hóa với chiều dài giá trị bằng 0 và không có giá trị Sự vắng mặt của thành phần

dữ liệu này trong bộ dữ liệu là không hợp lệ

- Thành phần Dữ liệu Điều kiện Loại 2C: Có các yêu cầu giống với Loại 2 dưới

một số điều kiện cụ thể Nếu có các điều kiện đó mà không có Thành phần Dữ liệu này thì đó là không hợp lệ

- Thành phần Dữ liêu Tuỳ chọn Loại 3: Là thành phần tuỳ chọn Sự vắng mặt

của Thành phần Dữ liệu loại này không hề gây ra một dấu hiệu gì và không phải là vi phạm qui ước Nó có thể được mã hoá với chiều dài bằng không và không có giá trị

5.4 Cách sắp xếp các Bộ Dữ liệu

- Khi các Thành phần Dữ liệu có VR= SQ, Giá trị được chứa trong nó là một Chuỗi (Sequence) các Mục (Item) (có thể là 0 hay nhiều mục), mà mỗi Mục lại chứa một bộ các Thành phần Dữ liệu SQ đưa ra phương pháp mã hoá linh hoạt bằng cách “lặp lại“ các bộ Thành phần Dữ liệu Nó cũng được sử dụng một cách đệ qui để chứa các cấu trúc đa lớp

- Các Mục trong một Thành phần Dữ liệu SQ được sắp xếp theo một bộ có trật

tự, mỗi Mục được tham chiếu bởi số thứ tự của nó Mục ở vị trí đầu Chuỗi có

số thứ tự là 1, số thứ tự này của các Mục tiếp theo được tăng dần cho tới cuối Chuỗi

- a Qui tắc mã hoá các Mục

- Mỗi Mục trong một Thành phần Dữ liệu được được mã hoá là một Thành phần Dữ liệu với Nhãn có giá trị (FFFE,E000) Theo sau là 4 byte trường Chiều dài Mục xác định việc mã hoá Trường Giá trị Mục theo một trong hai cách:

- Chiều dài hiện: Là một số chẵn byte chứa Giá trị Chuỗi Mục (không kể

Trường Chiều dài Mục), được mã hoá là số nguyên không dấu 32-bit Đây chính là tổng chiều dài của các Thành phần Dữ liệu được mang bởi Mục

- Chiều dài không xác định: Trường Chiều dài Mục chứa giá trị FFFFFFFFH

để chỉ rằng Mục có chiều dài không xác định Nó được sử dụng kết hợp với với Thành phần Dữ liệu Giới hạn (Delimitation Data Element) Thành phần

Dữ liệu Giới hạn có Nhãn là (FFFE, E00D) và được theo sau các Thành phần

Dữ liệu trong mục Không có giá trị nào trong Thành phần Dữ liệu Giới hạn

và Chiều dài Gía trị bằng 00000000H

- Mỗi Giá trị Mục được cấu tạo bởi các Thành phần Dữ liệu Trong một Mục, các Thành phần Dữ liệu này được thứ tự hoá bằng cách tăng dần giá trị Nhãn Thành phần Dữ liệu và chỉ xuất hiện một lần Các Thành phần Dữ liệu trong một Mục có thể cũng có VR = SQ do có tính đệ qui

- b Phân giới trong Chuỗi Mục

- Trong một Thành phần Dữ liệu có VR= SQ, sự Phân giới (delimitation) các mục trong một Chuỗi các Mục theo một trong hai cách sau:

- Chiều dài hiện: Số chẵn các byte được chứa trong Giá trị Thành phần Dữ liệu (không kể Trường Chiều Dài Thành phần Dữ liệu), được mã hoá là một số nguyên khôn dấu 32-bit

- Chiều dài không xác định: Trường Chiều dài Thành phần Dữ liệu chứa giá trị FFFFFFFFH Khi đó, phải sử dụng Mục Giới hạn Chuỗi Mục Giới hạn chuỗi được đứng sau Mục cuối cùng trong chuỗi các Mục Nó có nhãn là (FFFE, E00D) với Chiều dài Mục bằng 00000000H (không có giá trị nào trong Mục này)

- Mục Giới hạn Chuỗi (FFFE,E00D) khác với Thành phần Dữ liệu Giới hạn (FFFE,E00D) Mục Giới hạn Chuỗi dùng để phân giới các Chuỗi các Mục có chiều dài không xác định Còn Giới hạn chuỗi để phân biệt các Thành phần

Dữ liệu trong Mục có chiều dài không xác định Khi một Mục có chiều dài không xác định là Mục cuối cùng trong một Chuỗi các Mục có chiều dài không xác định, thì Giới hạn Mục được theo sau bởi Mục Giới hạn Chuỗi

Bảng 12: Khuôn dạng của một Thành phần Dữ liệu với VR ẩn được định

nghĩa là một Chuỗi các Mục (VR=SQ) với ba Mục có chiều dài hiện

Nhãn

Chiều dài TPDL

Nhãn Mục (FFFE,E00 0)

Chiều dài Mục

0000 04F8H

Giá trị Mục

Bộ Dữ liệu

Nhãn Mục (FFFE,E0 00)

Chiều dài Mục

0000 04F8H

Giá trị Mục

Bộ Dữ liệu

Nhãn Mục (FFFE,E0 00)

Chiều dài Mục

0000 0000H

4 byte 2

byte

2 byte 4 byte 4 byte 4 byte

04F8H byte 4 byte 4 byte

04F8H byte 4 byte

4 byte

Bảng 13: Khuôn dạng của một Thành phần Dữ liệu với VR hiện được định nghĩa là

một Chuỗi các Mục (VR=SQ) có chiều dài không xác định, có chứa hai Mục có

chiều dài hiện

Nhãn

TPDL

Chiều

dài TPDL

Không

xác định

Nhãn Mục (FFFE, E000)

Chiều dài Mục

0000 17B6H

Giá trị Mục

Bộ Dữ liệu

Nhãn Mục (FFFE, E000)

Chiều dài Mục

0000

Giá trị Mục

Bộ

Dữ liệu

Nhãn Giới hạn Mục Chiều dài

Nhãn Giới Hạn (FFFE,E0 00)

Chiều dài Mục

0000 0000H

4 byte 4 byte 4 byte 4 byte 17B6H

byte 4 byte 4 byte 4 byte

Không xác định 4 byte 4 byte

4 byte

Bảng 14: Khuôn dạng của một Thành phần Dữ liệu với VR ẩn được định nghĩa là

một Chuỗi các Mục (VR=SQ) có chiều dài không xác định, chứa hai Mục: một Mục

6 Thành phần Dữ liệu Riêng

Một quá trình có thể yêu cầu truyền các thông tin không thể được được chứa trong Thành phần Dữ liệu Chuẩn Vì thế, các Thành phần Dữ liệu Riêng (Private Data Element) được đưa ra để sử dụng cho mục đích này

Thành phần Dữ liệu Riêng có cấu trúc giống như Thành phần Dữ liệu Chuẩn (gồm có bốn trường: Nhãn, VR, Chiều dài, Giá trị) Tuy nhiên, Số Nhóm trong Nhãn của Thành phần Dữ liệu Riêng là số lẻ

Thành phần Dữ liệu không được dùng trong các trường hợp đòi hỏi Thành phần Dữ liệu Chuẩn

7 Mã hoá dữ liệu Điểm ảnh, Overlay, và Dạng sóng

7.1 Dữ liệu Điểm ảnh, Overlay, và các Thành phần dữ liệu liên quan

Thành phần Dữ liệu Điểm ảnh (Pixel Data Element) (7FE0, 0010) và Thành phần Dữ liệu Overlay (60xx, 3000) được sử dụng cho trao đổi dữ liệu hình ảnh Chúng miêu tả cách các Dữ liệu Điểm ảnh và Overlay được mã hoá và thông dịch Các Thành phần dữ liệu này có VR là OW hoặc OB phụ thuộc vào Cú pháp Chuyển đổi được thoả thuận Sự khác biệt cơ bản giữa OW và OB là ở chỗ: OB là một chuỗi các Byte và nó không phụ thuộc vào thứ tự Byte mã hoá (Little/Big Endian)

7.1.1 Mã hoá dữ liệu Điểm ảnh

sử dụng cho các lớp Overlay