Nghiên cứu xây dựng hệ thống lưu trữ và truyền thông ảnh y tế dicom trong môi trường web

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VÕ BẢO TRUNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG LƯU TRỮ VÀ TRUYỀN THÔNG ẢNH Y TẾ DICOM TRONG MÔI TRƯỜNG WEB Chuyên ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã ngành: 60480101 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Huỳnh Trung Hiếu Người phản biện 1: TS Nguyễn Thành Sách Người phản biện 2: TS Lê Nhật Duy Luận văn thạc sĩ bảo vệ Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 21 tháng 10 năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS TS Phạm Thế Bảo - Chủ tịch hội đồng TS Nguyễn Thành Sách - Phản biện TS Lê Nhật Duy - Phản biện PGS TS Nguyễn Hoà - Ủy viên TS Đặng Thị Phúc - Thư ký CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Võ Bảo Trung MSHV: 15001291 Ngày, tháng, năm sinh: 02/07/1989 Nơi sinh: Long An Chuyên ngành: Khoa học Máy tính Mã chuyên ngành: 60480101 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên xây dựng hệ thống lưu trữ truyền thông ảnh y tế Dicom môi trường web NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tìm hiểu ảnh Dicom Tìm hiểu Hệ thống PACS Cài đặt thực nghiệm hệ thống lưu trữ truyền thông ảnh y tế DICOM môi trường Web phục vụ cho việc hội chẩn từ xa II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ngày 29 tháng 12 năm 2016 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày tháng năm IV NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Huỳnh Trung Hiếu Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2019 NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LỜI CẢM ƠN Trước hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc chân thành tới thầy hướng dẫn PGS TS Huỳnh Trung Hiếu người tận tình bảo, hướng dẫn tơi suốt q trình làm luận văn Sự giúp đỡ quý báu thầy tạo điều kiện mặt khoa học nguồn động viên tinh thần rất lớn giúp tơi hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy cô giáo giảng dạy truyền thụ kiến thức cho tơi q trình học tập Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến đồng nghiệp, bạn bè tạo điều kiện cho khơng thời gian mà cịn đóng góp quý báu cho luận văn Mặc dù cố gắng hoàn thành luận văn với tất cả nỗ lực bản thân, luận văn thiếu sót Kính mong nhận ý kiến đóng góp q Thầy, Cơ bạn bè đồng nghiệp Tơi xin chân thành cảm ơn! i TĨM TẮT LUẬN VĂN Trong đề tài này, nghiên cứu thiết kế hệ thống phần mềm PACS (sử dụng mã nguồn mở Orthanc), khai thác liệu ảnh DICOM phục vụ hội chẩn y tế từ xa dựa web Kết quả nghiên cứu đề tài giúp giải vấn đề tồn đọng việc chăm sóc sức khỏe Việt Nam, giúp giảm tải bệnh viện tuyến trên, nâng cao kỹ cho đội ngũ Y, Bác sĩ tuyến Sản phẩm đề tài, giúp nâng cao hiệu quả điều trị cho bệnh nhân, tiết kiệm chi phí thời gian chờ, xử lý Ngồi ra, thơng qua đề tài hội tốt để đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao ứng dụng CNTT Y tế nói chung Xử lý ảnh Y khoa nói riêng ii ABSTRACT In this project, I studied the design of PACS software system (using Orthanc open source), exploited DICOM image data for Web-based remote medical conference The research results of this project will help to solve the current problem of health care in Vietnam, reduce the number of patients in higher-level hospitals, improve skills for medical teams, Doctors Products of the project, will help to improve the effectiveness of treatment for patients, saving costs and waiting time and processing In addition, the project will be a good opportunity to train high quality human resources in IT applications in Health in general and Medical Imaging Processing in particular iii LỜI CAM ĐOAN Sau trình học tập Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, với kiến thức tích lũy được, với việc vận dụng kiến thức vào thực tế, tự nghiên cứu tài liệu, cơng trình nghiên cứu, đồng thời có phân tích, tổng hợp, đúc kết phát triển để hoàn thành luận văn thạc sĩ Tơi xin cam đoan luận văn cơng trình bản thân tơi tự tìm hiểu, nghiên cứu hoàn thành hướng dẫn thầy PGS TS Huỳnh Trung Hiếu Học viên Võ Bảo Trung iv MỤC LỤC MỤC LỤC V DANH MỤC HÌNH ẢNH VIII DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT X MỞ ĐẦU .1 Đặt vấn đề Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung, phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa thực tiễn đề tài CHƯƠNG CHUẨN ẢNH DICOM 1.1 Chuẩn DICOM 1.2 Giới thiệu chung 1.3 Phạm vi lĩnh vực ứng dụng chuẩn DICOM 1.4 Sự thích nghi chuẩn DICOM 1.5 Mục tiêu ảnh DICOM .8 1.6 Cấu trúc chuẩn ảnh DICOM .8 1.6.1 Các thành phần định dạng ảnh DICOM 1.6.2 Định dạng file DICOM v 1.6.3 1.7 Khuôn dạng file DICOM .11 Giao thức DICOM 12 CHƯƠNG HỆ THỐNG PACS 13 2.1 Giới thiệu 13 2.2 Kiến trúc hệ thống PACS 13 2.2.1 Cổng nhận ảnh liệu 15 2.2.2 Máy chủ lưu trữ điều khiển PACS 16 2.2.3 Trạm hiển thị .17 2.2.4 Hệ thống mạng 17 2.3 Các yêu cầu hệ thống PACS 17 2.3.1 Tiêu chuẩn hóa hệ thống 18 2.3.2 Kiến trúc mở hệ thống 18 2.3.3 Độ tin cậy 19 2.3.4 Bảo mật 19 2.4 Orthanc 20 CHƯƠNG TRUY XUẤT CÁC ĐỐI TƯỢNG DICOM LIÊN TỤC THÔNG QUA WEB (WADO) 21 3.1 WADO 21 3.2 Truy xuất Metadata 24 3.2.1 Access Patients API .25 vi 3.2.2 Access Studies API 25 3.2.3 Access Series .25 3.2.4 Access Instances API 25 3.3 Access Wado Image API 25 CHƯƠNG 4.1 HIỆN THỰC 28 Hiện thực 28 4.1.1 Mơ hình tổng quan truyền ảnh Dicom môi trường web 29 4.1.2 Xây dựng server PACS Orthanc 30 4.1.3 Mơ hình MVC .32 4.1.4 Thư viện Cornerstone 35 4.2 Vấn đề bảo mật .36 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 PHỤ LỤC 44 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN 54 vii Ngồi ra, tích hợp hệ thống Video conference (trên Web) cho phép hội chẩn y tế từ xa Đánh giá hệ thống từ nhóm tác giả đề tài, với tập ảnh hạn chế Trong tương lai hệ thống đánh giá từ chuyên gia y khoa, với tập ảnh liệu lớn 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] OECD Health Policy Studies (2010) Improving Healtơh Sector Efficiency: The Role of Information and Communication Technologies [Online] Available: https://ec.europa.eu/health//sites/health/files/eu_world/docs/oecd_ict_en.pdf [2] Pare G and Trudel M-C “Knowledge barriers to PACS adoption and implementation in hospitals,” International Journal of Medical Informatics Vol 76, no 1, pp 22-33 10.1016/j.ijmedinf.2006.01.004, 2007 [3] Black AD et al “The impact of eHealth on the quality and safety of health care: a systematic overview,” PloS Medicine Vol 8, no 1, e100038710.1371/journal.pmed, 2011 [4] Ayal M and Seidmann A “An empirical investigation of the value of integrating enterprise information systems: the case of medical imaging informatics,” Journal of Management Information Systems Vol 26, no 02, pp 43-68 10.2753/MIS0742-1222260203, 2009 [5] Duyck P et al “Monitoring the PACS implementation process in a large university hospital – discrepancies between radiologists and physicians,” Journal of Digital Imaging Vol 23 no.1 , pp 73-80 10.1007/s10278-0089163-7,2010 [6] Dr James Coffin “Simplified Healthcare technology from Dell and Emageon.” Internet: http://www.dell.com/downloads/global/solutions/industry_apps/Emageon_D ell_PACS.pdf, Oct 25, 2018 [7] Robert Casella “Healthcare Information Solutions _ Philips Healthcare.html.” Internet: http://www.carestream.com/vue-healthIT.html, Nov 10, 2018 [8] Fujilim “Synapse (pacs).” Internet: http://www.fujifilmusa.com/products/medical/radiology/pacs/, Jan 20, 2019 42 [9] Change Heathcare “PACS System _ Enterprise Radiology Software _ Change Healthcare.html.” Internet: http://www.mckesson.com/providers/health- systems/department-solutions/radiology/mckesson-radiology/, Feb 20, 2018 [10] H.K.Huang PACS and Imaging Informatics JohnWiley & Son, Inc., Hoboken, NewJersey, 2004 [11] DICOM Standards Committee “DICOM PS3.18 2019e - Web Services.” Internet: http://dicom.nema.org/medical/dicom/current/output/pdf/part18.pdf, Aug 15, 2018 [12] University Hospital of Liège and Osimis S.A “How can I run Orthanc behind nginx?” Internet: https://book.orthanc-server.com/faq/nginx.html, Feb 22, 2018 [13] Dragos-Paul Pop and Admam Altar “Designing and MVC Model for Rapid Web Application Deverlopment,” presented at The 24th DAAAM International Symposium on Intelligent Manufacturing and Automation, RomanianAmerican University, 1b Expozitiei Blvd., Bucharest, 012101, Romania, 2013 [14] Chris Hafey “Image Loaders.” Internet: https://docs.cornerstonejs.org/concepts/image-loaders.html, Mar 10, 2018 43 PHỤ LỤC A Sử dụng API Access Patients API ➢ Url API lấy tồn bợ patients: http://220.231.93.26:8042/Patients, Id bên tương ứng một patient [ "16738bc3-e47ed42a-43ce044c-a3414a45-cb069bd0", "0ec09ef9-836da03f-1add21e3-ef607627-e687e790", ……………………………………………………… ] ➢ Url API lấy một patient: http://220.231.93.26:8042/Patients/16738bc3e47ed42a-43ce044c-a3414a45-cb069bd0 { "ID" : "16738bc3-e47ed42a-43ce044c-a3414a45-cb069bd0", "IsStable" : true, "LastUpdate" : "20170919T155935", "MainDicomTags" : { "PatientBirthDate" : "19490301", "PatientID" : "5Yp0E", "PatientName" : "BRAINIX", "PatientSex" : "0000" }, 44 "Studies" : [ "27f7126f-4f66fb14-03f4081b-f9341db2-53925988" ], "Type" : "Patient" } Access Studies API ➢ Url API lấy tồn bợ Study: http://220.231.93.26:8042/studies [ "27f7126f-4f66fb14-03f4081b-f9341db2-53925988", "bd8a8168-873316b6-60ba7f58-a12af1d3-3a36af28", ……………………………………………………… ] ➢ Url API xem một study: http://220.231.93.26:8042/studies/27f7126f-4f66fb1403f4081b-f9341db2-53925988 { "ID" : "27f7126f-4f66fb14-03f4081b-f9341db2-53925988", "IsStable" : true, "LastUpdate" : "20170919T155935", "MainDicomTags" : { "AccessionNumber" : "0", "InstitutionName" : "7GEFF0GbzqCNo43Yd0,Ibu,zQSSX", "ReferringPhysicianName" : "dAEvNTxZJO0E", "RequestedProcedureDescription" : "IRM cérébrale, neuro-crâne", "StudyDate" : "20061201", 45 "StudyDescription" : "IRM cérébrale, neuro-crâne", "StudyID" : "218211405", "StudyInstanceUID" : "2.16.840.1.113669.632.20.1211.10000357775", "StudyTime" : "141645.000000" }, "ParentPatient" : "16738bc3-e47ed42a-43ce044c-a3414a45-cb069bd0", "PatientMainDicomTags" : { "PatientBirthDate" : "19490301", "PatientID" : "5Yp0E", "PatientName" : "BRAINIX", "PatientSex" : "0000" }, "Series" : [ "635faa23-fd8378ee-d03bce29-ee47c2fb-a65c5509", "3ca69615-fcd4a4fb-e5f2cc9d-9c7a49a5-add98bbf", …………………………………………………… ], "Type" : "Study" } 46 Access Series API ➢ Url API lấy tồn bợ series: http://220.231.93.26:8042/series [ "635faa23-fd8378ee-d03bce29-ee47c2fb-a65c5509", "3ca69615-fcd4a4fb-e5f2cc9d-9c7a49a5-add98bbf", ……………… ] ➢ Url API lấy một seri: http://220.231.93.26:8042/series/635faa23-fd8378eed03bce29-ee47c2fb-a65c5509 { "ExpectedNumberOfInstances" : null, "ID" : "635faa23-fd8378ee-d03bce29-ee47c2fb-a65c5509", "Instances" : [ "c9fcb81d-9644e671-54069338-6b3f01bf-1251713a", "ca69bc1a-a4fcc0a8-9e6828b0-c816dbaa-240fdc45", …………………… ], "IsStable" : true, "LastUpdate" : "20170919T155821", "MainDicomTags" : { 47 "ImageOrientationPatient" : "0.99971222877502\\7.8810308973E- 12\\0.02398800104856\\0.0017278126906\\0.99740260839462\\0.07200747728347", "Manufacturer" : "Philips Medical Systems", "Modality" : "MR", "NumberOfTemporalPositions" : "1", "PerformedProcedureStepDescription" : "IRM cérébrale, neuro-crâne", "ProtocolName" : "SOUS", "SeriesDate" : "20061201", "SeriesDescription" : "SOUS", "SeriesInstanceUID" : "1.3.46.670589.11.0.0.11.4.2.0.8743.5.3800.2006120117110979000", "SeriesNumber" : "702", "SeriesTime" : "143958.890000", "StationName" : "intera" }, "ParentStudy" : "27f7126f-4f66fb14-03f4081b-f9341db2-53925988", "Status" : "Unknown", "Type" : "Series" } 48 Access Instances API ➢ Url API lấy tồn bợ instances: http://220.231.93.26:8042/instances [ "c9fcb81d-9644e671-54069338-6b3f01bf-1251713a", "ca69bc1a-a4fcc0a8-9e6828b0-c816dbaa-240fdc45", ………… ] ➢ Url API xem một instance: http://220.231.93.26:8042/instances/c9fcb81d9644e671-54069338-6b3f01bf-1251713a { "FileSize" : 527820, "FileUuid" : "3f6b4a87-1a6f-463e-95ec-924cfd920cb3", "ID" : "c9fcb81d-9644e671-54069338-6b3f01bf-1251713a", "IndexInSeries" : 7, "MainDicomTags" : { "AcquisitionNumber" : "7", "ImagePositionPatient" : 121.26596737002\\47.3409819006919", "InstanceCreationDate" : "20061201", "InstanceCreationTime" : "171242.000000", "InstanceNumber" : "7", 49 "-122.62369451485\\- "SOPInstanceUID" : "1.3.46.670589.11.0.0.11.4.2.0.8743.5.3800.2006120117111253016", "TemporalPositionIdentifier" : "1" }, "ParentSeries" : "635faa23-fd8378ee-d03bce29-ee47c2fb-a65c5509", "Type" : "Instance" } B Thư viện Cornerstone Khai báo thư viện Cornerstone @section Scripts { 50 } Tải ảnh xem trình duyệt function loadAndViewImage(imageId) { const element = document.getElementById('dicomImage'); try { const start = new Date().getTime(); cornerstone.loadAndCacheImage(imageId, { usePDFJS: true }).then(function (image) { loadedImage = image; const viewport = cornerstone.getDefaultViewportForImage(element, image); cornerstone.displayImage(element, image, viewport); if (loaded === false) { cornerstoneTools.mouseInput.enable(element); cornerstoneTools.mouseWheelInput.enable(element); cornerstoneTools.wwwc.activate(element, 1); // ww/wc is the default tool for left mouse button cornerstoneTools.pan.activate(element, 2); // pan is the default tool for middle mouse button cornerstoneTools.zoom.activate(element, 4); // zoom is the default tool for right mouse button 51 cornerstoneTools.zoomWheel.activate(element); // zoom is the default tool for middle mouse wheel loaded = true; } }, function (err) { alert(err); }); } catch (err) { alert(err); } } function downloadAndView() { let studyId = document.getElementById('studyId').value; let serieId = document.getElementById('serieId').value; let instanceId = document.getElementById('instanceId').value; let url = `http://220.231.93.26:8080/wado?requestType=WADO&studyUID=${studyId}&se riesUID=${serieId}&objectUID=${instanceId}&contentType=application%2Fdico m&transferSyntax=1.2.840.10008.1.2.4.50`; 52 // prefix the url with wadouri: so cornerstone can find the image loader url = "wadouri:" + url; // image enable the dicomImage element and activate a few tools loadAndViewImage(url); } 53 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: VÕ BẢO TRUNG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 02/07/1989 Email: trung.vobao@gmail.com Nơi sinh: Long An Điện thoại: 0979105592 II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 2007 – 2010: Học cao đẳng chuyên ngành Công nghệ Thông tin trường Đại học Công nghiệp TP HCM 2011 - 2013: Học đại học chuyên ngành Khoa học Máy tính trường Đại học Công nghiệp TP.HCM 2015 - 2018: Học cao học chuyên ngành Khoa học Máy tính trường Đại học Cơng Nghiệp TP.HCM III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN: Thời gian Nơi cơng tác Cơng việc đảm nhiệm 2013-2014 Công ty Cổ phần Mắt Bão Quản lý hosting domain 2014-2016 Khoa CNTT Trường ĐHCN TP Quản trị mạng, phòng thực HCM 2016 - 2018 hành Phòng TC-HC Trường ĐHCN TP Quản trị hệ thống system network toàn trường HCM 2018 – 2019 Tổ Quản trị Hệ thống Trường ĐHCN Quản trị hệ thống system network toàn trường TP HCM 54 2019 – Trung tâm Quản trị Hệ thống Trường Quản trị hệ thống system ĐHCN TP HCM network toàn trường Tp HCM, ngày tháng Năm 20 Người khai Võ Bảo Trung 55 ... Vì v? ?y, tơi định chọn đề tài ? ?Nghiên cứu x? ?y dựng hệ thống lưu trữ truyền thông ảnh y tế DICOM môi trường Web? ?? Trong đề tài n? ?y, nghiên cứu thiết kế hệ thống phần mềm PACS, khai thác liệu DICOM. .. 2.1 Mục tiêu nghiên cứu tổng quát X? ?y dựng hệ thống lưu trữ truyền thông ảnh y tế DICOM môi trường Web phục vụ cho việc hội chẩn từ xa thơng qua m? ?y tính cá nhân 2.2 Mục tiêu nghiên cứu cụ thể... Ng? ?y, tháng, năm sinh: 02/07/1989 Nơi sinh: Long An Chuyên ngành: Khoa học M? ?y tính Mã chuyên ngành: 60480101 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên x? ?y dựng hệ thống lưu trữ truyền thông ảnh y tế Dicom môi trường