Tìm hiểu về chuẩn lưu trữ ảnh DICOM và viết chương trình đọc ảnh DICOM

LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết, em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô giáo ThS.Nguyễn Thị Xuân Hƣơng, ngƣời tận tình hƣớng dẫn tạo điều kiện cho em trình làm tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Công Nghệ Thông Tin Trƣờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng truyền đạt kiến thức quý báu giúp đỡ em suốt bốn năm học trình làm tốt nghiệp vừa qua Em xin trân trọng cảm ơn GS.TS.NGƢT Trần Hữu Nghị - Hiệu trƣởng trƣờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng ủng hộ, động viên, tạo điều kiện tốt cho chúng em thời gian học tập trƣờng Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất ngƣời thân bạn bè động viên, giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến q báu cho tơi q trình học tập nhƣ làm tốt nghiệp Hải Phòng, tháng năm 2010 Sinh viên Nguyễn Mạnh Tuân MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU .1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CHUẨN LƢU TRỮ ẢNH TRONG Y KHOA .3 1.1 Analysis of Functional NeuroImaging – AFNI 1.2 Analyse 1.3 DICOM Chƣơng 2: CHUẨN ẢNH DICOM 2.1 Giới thiệu chung 2.2 Chuẩn ảnh DICOM 2.2.1 File DICOM 2.2.2 Giao thức DICOM 16 2.2.2.1 Tổng quan giao thức 16 2.2.2.2 Dịch vụ DICOM 18 2.2.2.2.1 Dịch vụ DIMSE 19 2.2.2.2.2 Dịch vụ Association 20 2.2.2.2.3 Dịch vụ Upper Layer 21 Chƣơng 3: GIỚI THIỆU VỀ NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH C# 27 3.1 Lịch sử đời ngôn ngữ lập trình C# 27 3.2 Đặc điểm ngơn ngữ lập trình C# 27 3.3 Bảng từ khóa C# 28 3.4 Công nghệ NET 29 3.4.1 Giới thiệu 29 3.4.2 .NET FRAMEWORK 30 Chƣơng 4: CÀI ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM CHƢƠNG TRÌNH 33 4.1 Mơi trƣờng cài đặt 33 4.2 Tập ảnh thử nghiệm 33 4.3 Giao diện chƣơng trình 34 4.3.1 Giao diện chƣơng trình 34 4.3.2 Giao diện hiển thị ảnh DICOM 35 4.3.3 Giao diện hiển thị thông số ảnh DICOM 36 4.3.4 Giao diện lƣu ảnh sang định dạng PNG 37 KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO .39 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, lĩnh vực y tế giữ vai trị vơ quan trọng phát triển ngƣời nhƣ toàn xã hội.Với việc dân số toàn cầu khơng ngừng tăng lên kèm theo xuất nhiều bệnh đòi hỏi ngành y tế cần phải nỗ lực việc chăm sóc sức khỏe cho cộng đồng Để làm đƣợc điều này, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực y tế cần thiết Tuy nhiên thời gian dài, việc ứng dụng công nghệ thông tin ngành y tế dừng lại cơng tác quản lý hành viện phí mà chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu khám chữa bệnh ngƣời dân Thực tế bắt đầu thay đổi, nhiều bệnh viện đặc biệt bệnh viện tƣ đời nhanh chóng thiết đặt hệ thống đại phục vụ cho công tác quản lý đồng thời không ngừng tăng cƣờng đầu tƣ máy móc cơng nghệ đại nhƣ máy chụp cắt lớp, máy chụp Xquang, chụp cộng hƣởng từ để hỗ trợ cho việc chuẩn đoán bệnh Ảnh đƣợc chụp từ loại máy đƣợc lƣu trữ theo chuẩn ảnh để phục vụ lĩnh vực y tế Các ảnh đƣợc bác sỹ sử dụng để đọc thơng tin phục vụ cho việc chẩn đốn bệnh Một chuẩn ảnh đƣợc sử dụng phổ biến chuẩn ảnh DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) Việc tìm hiểu chuẩn lƣu trữ ảnh DICOM đọc để từ áp dụng kỹ thuật xử lý ảnh để xử lý liệu, từ hỗ trợ cho việc chuẩn đốn bệnh cơng việc có ý nghĩa lớn Đó lý em chọn đề tài nghiên cứu” Tìm hiểu chuẩn lƣu trữ ảnh DICOM viết chƣơng trình đọc ảnh DICOM” cho luận văn tốt nghiệp Luận văn gồm chƣơng: - Trang - Chƣơng 1: Tổng quan chuẩn lƣu trữ ảnh y khoa: trình bày kiến thức chuẩn AFNI, Analyze chuẩn DICOM Chƣơng 2: Chuẩn ảnh DICOM: trình bày lịch sử đời, file DICOM, giao thức DICOM dịch vụ DICOM Chƣơng 3: Giới thiệu ngôn ngữ lập trình C#: trình bày lịch sử đời, đặc điểm ngơn ngữ lập trình C# công nghệ NET Chƣơng 4: Cài đặt thử nghiệm chƣơng trình Cuối phần kết luận - Trang - Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CHUẨN LƢU TRỮ ẢNH TRONG Y KHOA 1.1 Analysis of Functional NeuroImaging – AFNI - AFNI (Analysis of Functional NeuroImaging) môi trƣờng xử lý, phân tích hiển thị fMRI data – kĩ thuật mô hoạt động não ngƣời AFNI chạy hệ thống Unix+X11+MOTIF, bao gồm SGI Linux - ANFI đƣợc viết ngôn ngữ C, đƣợc phát triển mạnh đại học y dƣợc Wisconsin vào năm 1994 sau Robert W Cox phát triển thêm Việc phát triển mang lại nhiều điểm nhấn NIH (National Institutes of Health) vào năm 2001 tiếp tục phát triển NIMH Scientific and Statistical Computing Core - AFNI lƣu trữ thông tin vào file:  File BRIK lƣu trữ liệu  File ACII HEAD lƣu trữ thông tin header Hình 1: Chương trình phần mềm AFNI - Trang - 1.2 Analyse - Analyse chƣơng trình phần mềm mạnh BIR (Biomedical Imaging Resource) Mayo Clinic phát triền, dùng hiển thị, xử lí đo đạc ảnh đa chiều y khoa Analyse đƣợc sử dụng để lấy ảnh chụp từ MRI, CT PET - Định dạng file Analyse 7.5 đƣợc sử dụng sâu rộng lĩnh vực xử lí ảnh não thần kinh, chƣơng trình khác nhƣ SPM (Statistical Parametric Mapping), AIR, MRIcro đọc ghi định dạng Những file đƣợc sử dụng để lƣu trữ hình khối đa chiều - Một mục liệu gồm hai file :  Một file chứa liệu kiểu binary với phần mở rộng img  Một file chứa metadata với phần mở rộng hdr Hình 2: Chương trình phần mềm Analyse - Trang - 1.3 DICOM - DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) tập hợp chuẩn dùng xử lý, truyền tải thông tin, lƣu trữ in ấn ảnh y khoa Chuẩn bao gồm định dạng file giao thức truyền tin qua mạng File DICOM đƣợc trao đổi chƣơng trình chƣơng trình nhận ảnh liệu bệnh nhân theo định dạng DICOM - DICOM cho phép tích hợp máy scan, server, trạm làm việc, máy in thiết bị mạng từ nhiều nhà cung cấp vào thành hệ thống truyền tải lƣu trữ ảnh Ngày nay, hầu hết bệnh viện giới áp dụng DICOM vào thiết bị y khoa, máy trạm, server, hệ thống quản lý hoạt động khám chữa bệnh - Các Modality hỗ trợ DICOM Viết tắt Tên đầy đủ Viết tắt Tên đầy đủ AS Angioscopy LS Laser Surface Scan BI Biomagnetic Imaging MA Magnetic Resonance Angiography CD Color Flow Doppler MR Magnetic Resonance CP Culposcopy MS Magnetic Resonance Spectroscopy CR Computed NM Nuclear Medicine PT Positron Emission Radiography CS Cystoscopy Tomography CT Computed RF Radio Fluoroscopy Radiographic Imaging Tomography DD Duplex Doppler RG DG Diaphanography RTDOSE - Trang - Radiotherapy Dose DM Digital Microscopy DS Digital Subtraction RTIMAGE Radiotherapy Image RTPLAN Radiotherapy Plan Angiography DX Digital Radiography RTSTRUC Radiotherapy Structure Set T EC Echocardiography ST Single-photon Emission Computed Tomography ES Endoscopy TG Thermography FA Fluorescein US Ultrasound Angiography FS Fundoscopy XA X-Ray Angiography HC Hard Copy ECG Electrocardiograms LP Laparoscopy - Trang - Chƣơng 2: CHUẨN ẢNH DICOM 2.1 Giới thiệu chung - Vào năm 1970, trƣớc đời phƣơng pháp chụp ảnh CT (Computed Tomography) với phƣơng pháp chụp ảnh số dùng chẩn đoán y khoa khác, gia tăng nhanh chóng ứng dụng tin học lĩnh vực y khoa lâm sàng, hai tổ chức ACR (American College of Radiology) NEMA (National Electrical Manufacturers Association) nhận yêu cầu cần thiết phải có phƣơng pháp chuẩn dùng truyền tải ảnh thông tin liên quan đến ảnh nhà sản xuất thiết bị y khoa, thiết bị lại cho định dạng ảnh khác Trong năm 1983, ACR NEMA thành lập ủy ban chung để phát triển phƣơng pháp chuẩn với mục đích:  Tăng cƣờng khả giao tiếp thông tin ảnh số thiết bị y khoa bất chấp thiết bị nhà sản xuất  Giúp cho việc phát triển mở rộng hệ thống truyển tải lƣu trữ ảnh trở nên dễ dàng hơn, từ hệ thống nơi giao tiếp với hệ thống thông tin bệnh viện khác  Cho phép tạo thơng tin cở sở chẩn đốn, từ nhiều loại thiết bị chẩn bệnh sử dụng tra cứu thông tin - ACR-NEMA công bố "ACR-NEMA Standards Publication" phiên 1.0 vào năm 1985 Và năm 1988, ủy ban công bố tiếp "ACR-NEMA Standards Publication" phiên 2.0 Tài liệu "ACR-NEMA Standards Publication" đặc tả giao tiếp phần cứng, số lƣợng tối thiểu lệnh phần mềm định dạng liệu - Chuẩn DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) đƣa nhiều cải tiến qua trọng so với phiên chuẩn ACR-NEMA trƣớc: - Trang -  Chuẩn DICOM áp dụng đƣợc môi trƣờng mạng chúng dùng giao thức mạng chuẩn TCP/IP Chuẩn ACR-NEMA áp dụng cho mạng point-to-point  Chuẩn DICOM áp dụng cho môi trƣờng lƣu trữ off-line, DICOM dùng thiết bị lƣu trữ chuẩn nhƣ CD-R, MOD filesystem luận lý nhƣ ISO 9660 FAT16 Chuẩn ACR-NEMA không đặc tả định dạng file, thiết bị lƣu trữ vật lý hay filesystem luận lý  Chuẩn DICOM đặc tả thiết bị y khoa cần tuân theo chuẩn DICOM phải đáp ứng lệnh liệu nhƣ Chuẩn ACR-NEMA bị giới hạn truyền tải liệu, DICOM dùng khái niệm Service Classes để mô tả ngữ nghĩa lệnh liệu kèm  DICOM có kèm đặc tả yêu cầu, quy tắc cho nhà sản xuất thiết bị y khoa sản xuất sản phẩm tuân theo chuẩn DICOM Chuẩn ACRNEMA đặc tả điều - Hƣớng phát triển thời: chuẩn DICOM phát triển Procedures of the DICOM Standards Committee quản lý Đề nghị nâng cấp tƣơng lai thành viên ủy ban DICOM dựa thông tin từ ngƣời dùng qua chuẩn DICOM Các ý kiến đƣợc xem xét để đƣa vào phiên DICOM thay đổi DICOM phải đảm bảo tƣơng thích tốt với phiên trƣớc 2.2 Chuẩn ảnh DICOM - Đặc tả DICOM áp dụng cho:  Định dạng file ảnh dùng trong y khoa  Giao thức truyền thông liệu DICOM - Trang - Item Type Item Length Application Context