4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2
2.2.2 Kiến trúc của hệ thống PACS 35
Hệ thống PACS lưu trữ hình ảnh và dữ liệu thu thập được và tương tác với hệ thống con trong cùng mạng. PACS có thể chỉ đơn giản là một máy lấy ảnh với cơ sở dữ liệu 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 tiếp chính cho việc truy cập hình ảnh trên hệ thống PACS. Từ các máy trạm hiển thị hình ảnh đó, người sử dụng có thể chẩn đoán, xem xét, phân tích. Các chuyên gia về ngành X- Quang sử dụng các máy trạm chuẩn đoán như là một công cụ chính, máy trạm chuẩn đoán có phần cứng mạnh trong việc xử lí như cần phải có màn hình với độ phân giải cao, máy tính mạnh với bộ nhớ lớn và tốc độ CPU nhanh... các phần mềm được thiết kế cho việc quản lí nhiều các máy máy lấy ảnh (như máy chụp x-quang, chụp cắt lớp), giao tiếp hình ảnh giữa chúng với nhau (thường là sử dung dịch vụ DICOM), xem xét ảnh, hiển thị ảnh động, xử lí ảnh và quản lí luồng công việc của bệnh nhân và những thông tin có liên quan.
Trong PACS điều trị bệnh, ảnh được thu thập từ các máy lấy ảnh dùng trong y khoa (modality) rồi gửi tới máy chủ PACS thông qua DICOM gateway sau đó được đưa tới máy trạm chẩn đoán với dịch vụ truyền thông DICOM.
Hình 2.17: Mô hình PACS
Hệ thống lưu trữ và truyền thông ảnh PACS gồm có các thành phần chính:
¾ Cổng nhận ảnh và dữ liệu.
¾ Máy chủ lưu trữ và điều khiển PACS.
¾ Máy chủ ứng dụng, máy chủ web.
¾ Máy trạm hiển thị.
Hình 2.18: Cấu trúc hệ thống PACS 2.2.2.1 Cổng nhận ảnh và dữ liệu
Đây là bộ phận rất quan trọng vì:
¾ Các thiết bị tạo ảnh không thuộc về hệ thống PACS. Các nhà sản xuất cung cấp các thiết bị khác nhau, tuy phải tuân theo chuẩn DICOM, nhưng có thể sẽ có những phần khác biệt nhau.
¾ Cổng nhận ảnh luôn hoạt động chậm hơn so với các bộ phận khác trong hệ thống.
¾ Ảnh và dữ liệu bệnh nhân lấy từ thiết bị thỉnh thoảng có chứa những định dạng không được hệ thống PACS hỗ trợ.
Vì thế, máy tính cổng nhận ảnh tích hợp nhiều chương trình phần mềm để thực hiện việc thu nhận ảnh từ các thiết bị tạo ảnh hoặc các module PACS khác, chuyển đổi thành chuẩn DICOM sử dụng trong hệ thống PACS và gởi đến máy chủ lưu trữ và điều khiển PACS.
Các đặc điểm của máy tính cổng nhận ảnh và dữ liệu:
¾ Duy trì toàn vẹn dữ liệu ảnh từ các thiết bị tạo ảnh truyền đến
¾ Trong suốt đối với người dùng và tự động hóa việc nhận ảnh và lưu trữ ảnh.
¾ Phân phối ảnh đến máy chủ lưu trữ.
Các khó khăn trong việc xây dựng một cổng thu nhận ảnh và dữ liệu:
module PACS khác nhau. Do đó, giao thức kết nối là rất phức tạp vì các thiết bị, module có định dạng ảnh, giao thức truyền khác nhau và phụ thuộc vào nhà sản xuất.
¾ Một cổng thu nhận ảnh và dữ liệu lý tưởng phải tự động hóa hoàn toàn để hệ thống hoạt động tốt và giảm thiểu lỗi.
¾ Chi phí thiết kế.
Thông thường, cổng thu nhận ảnh và dữ liệu thực hiện qua 4 bước chính: nhận ảnh, định dạng ảnh, gửi ảnh và xóa ảnh.
Hình 2.19: Sơđồ hoạt động của cổng nhận ảnh
Các tiến trình tại máy tính cổng nhận ảnh:
¾ Tiến trình 1: kiểm tra xem có lệnh gởi từ cổng DICOM PACS hay không?
¾ Tiến trình 2: Nếu nhận được lệnh, nó kích hoạt tiến trình 2 là kiểm tra định dạng DICOM và lưu thông tin vào máy tính cổng nhận ảnh.
¾ Tiến trình 3: đưa file nhận được vào hàng đợi để đưa tới bộ điều khiển PACS để lưu trữ.
2.2.2.2 Máy chủ lưu trữ và điều khiển PACS
Máy chủ lưu trữ và điều khiển PACS là trung tâm của hệ thống PACS.
Bộ phận điều khiển (PACS Controller) bao gồm kiến trúc phần cứng và phần mềm thực hiện quá trình trao đổi thông tin với các bộ phận khác, cụ thể là nhận ảnh từ máy tính cổng nhận ảnh và truyền đến trạm hiển thị ảnh.
Còn hệ thống lưu trữ ảnh thực hiện việc lưu trữ thông tin hình ảnh với các mức độ về thời gian (ngắn hạn, trung bình, hay dài hạn).
Ảnh và dữ liệu nhận được từ các cổng nhận ảnh và dữ liệu khác nhau sẽ được xếp vào trong đĩa từ của server lưu trữ và được xóa đi khi đã hết mục đích sử dụng (bệnh nhân đã xuất viện hoặc chuyển qua khoa khác) hay ảnh được lưu trữ quá lâu so với khi thực hiện việc chẩn đoán, điều trị.
2.2.2.3 Trạm hiển thị
Trạm hiển thị là thành phần cuối cùng trong một hệ thống PACS. Tại đây, các ảnh của bệnh nhân và thông tin liên quan sẽ được hiển thị để thực hiện công việc chẩn đoán và gởi kết quả đến hệ thống HIS/RIS để lưu trữ.
Các thành phần cơ bản của trạm hiển thị gồm: máy chủ, bảng mạch video, màn hình hiển thị, và bộ nhớ cục bộ.
Ảnh khi được gởi đến sẽ được lưu trong bảng mạch video. Nếu bộ nhớ trong bảng mạch không lưu trữ hết sẽ lưu tạm sang bộ nhớ cục bộ. Sau đó, máy chủ sẽ điều khiển quá trình truyền dữ liệu từ bảng mạch video đến màn hình để hiền thị ảnh.
2.2.2.4 Hệ thống mạng
Giao thức truyền tải trong mạng nên theo đúng chuẩn, ví dụ như TCP/IP hay giao thức truyền thông DICOM (mức cao hơn của TCP/IP). Việc phân bố đường truyền và băng thông trong hệ thống mạng cần được tính toán kỹ lưỡng. Ví dụ như đường truyền kết nối từ cổng nhận ảnh và dữ liệu đến máy chủ lưu trữ không cần tốc độ cao, vì tiến trình thu nhận ảnh không đòi hỏi thời gian truy xuất dữ liệu nhanh. Ngược lại, kết nối từ máy trạm hiển thị đến máy chủ lưu trữ cần phải được ưu tiên tốc độ cao.