IV.2.3. Cấu trúc bản tin DICOM
Thông tin đƣợc truyền thông qua giao diện mạng trong một Bản tin DICOM (DICOM Massage). Một Bản tin đƣợc cấu tạo bởi một Bộ lệnh (Command Set), theo sau nó là một Bộ Dữ liệu (Data Set) phụ thuộc.
Hình vẽ IV.1: Cấu trúc Bản tin DICOM IV2.3.1. Bộ Lệnh
Bộ Lệnh đƣợc sử dụng để chỉ ra các thao tác/thông báo đƣợc thực hiện trên hay với Bộ Dữ liệu.
Bộ Lệnh Bộ Dữ liệu
…
Nhãn Chiều dài Giá trị
Một Bộ Lệnh đƣợc cấu tạo bởi các Thành phần Lệnh (Command Element). Thành phần Lệnh bao gồm các giá trị đƣợc mã hóa cho mỗi trƣờng riêng của Bộ Lệnh trên một ngữ nghĩa đƣợc định ra bởi giao thức DIMSE. Mỗi Thành phần lệnh đƣợc cấu tạo bởi một Nhãn (Tag), một Chiều dài Giá trị (Value Lengh), và một Trƣờng Giá trị (Value Field).
IV.2.3.2. Thành phần Lệnh
Một Thành phần Lệnh trong một Bộ lệnh có trình tự nhất định, cụ thể là tăng Nhãn Thành phần Lệnh (Command Tag Element). Một Nhãn Thành phần Lệnh xác định duy nhất một Thành phần Lệnh và xuất hiện nhiều nhất một lần trong Bộ Lệnh. Cách mã hoá của Bộ Lệnh là Little Endian Byte (Mã hoá từ phải sang trái). Các yêu cầu sự tồn tại của một Thành phần Lệnh trong một Bộ lệnh đƣợc xác định trong giao thức DIMSE.
Thành phần Lệnh đƣợc cấu tạo bởi ba trƣờng, cụ thể là:
- Nhãn Thành phần Lệnh: Là một cặp thứ tự số ngun khơng dấu 16-bit thể hiện số Nhóm và số Thành phần.
- Chiều dài Giá trị: Một số nguyên khơng dấu 32-bit thể hiện tồn bộ Chiều dài bằng số Byte (số chẵn) mà tạo ra Giá trị. Nó khơng bao hàm chiều dài của Nhãn Thành phần Lệnh và trƣờng Chiều dài Lệnh.
- Trƣờng Giá trị: Một số chẵn các Byte chứa Giá trị của Thành phần Lệnh.
Loại Lệnh của các Giá trị đƣợc lƣu trữ trong trong trƣờng này đƣợc xác định bởi VR (Value Representation) của Thành phần Lệnh. VR của một Thành phần Lệnh có thể đƣợc định nghĩa sử dụng Từ điển Lệnh (Comand Dictionary).
VM (Value Multiplicity) chỉ ra bao nhiêu Giá trị với VR có thể nằm trong Trƣờng Giá trị. Nếu VM lớn hơn một, các Giá trị này sẽ đƣợc phân định ranh giới.
IV.2.4. Dịch vụ DICOM
DIMSE hỗ trợ sự truyền tin giữa các DIMSE-service-user (Sử dụng dịch vụ DICOM) tƣơng đƣơng. Một DIMSE-service-user đóng một trong hai vai trị:
- DIMSE-service-user Gọi. - DIMSE-service-user Thực hiện.
DIMSE-service-user sử dụng Dịch vụ Nguyên thuỷ (service promitive) đƣợc cung cấp bởi DIMSE-service-provider (Cung cấp dịch vụ DICOM). DIMSE-service-
90
provider là sự trừu tƣợng hoá thực thể cung cấp các dịch vụ DICOM tới các DIMSE- service-user ngang hàng. Một Dịch vụ Nguyên thuỷ là một trong các loại sau:
- Request Promitive (Yêu cầu nguyên thuỷ) - Indication Promitive (Chỉ báo nguyên thuỷ) - Response Primitive (Trả lời nguyên thuỷ) - Confirm Primitive (Xác nhận nguyên thuỷ)
Các dịch vụ nguyên thuỷ này đƣợc sử dụng để hoàn thành một dịch vụ DIMSE. - DIMSE-service-user Gọi đƣa ra một Yêu cầu nguyên thuỷ tới DIMSE-service- provider.
- DIMSE-service-provider nhận Yêu cầu nguyên thuỷ từ DIMSE-service-user và đƣa ra một Chỉ báo Nguyên thuỷ tới DIMSE-service-user Thực hiện.
- DIMSE-service-user Thực hiện nhận Chỉ báo nguyên thuỷ từ DIMSE-service- provider và thực hiện dịch vụ đƣợc yêu cầu.
- DIMSE-service-user Thực hiện đƣa ra một Trả lời nguyên thuỷ tới DIMSE- service-provider.
- DIMSE-service-provider nhận Trả lời nguyên thuỷ từ DIMSE-service-user và đƣa ra một Xác nhận nguyên thuỷ tới DIMSE-service-user gọi.
- DIMSE-service-user nhận Xác nhận nguyên thuỷ từ DIMSE-service-provider đã hoàn thành dịch vụ DIMSE
Bản tin
(Lệnh yêu cầu và Dữ liệu liên quan)
Trả lời nguyên thuỷ
DIMSE-Service Provider
Xác nhận nguyên thuỷ
Chỉ báo nguyên thuỷ Yêu cầu nguyên thuỷ
Bản tin
(Trả lời Lệnh và Thông tin liên
quan)
DIMSE-Service-User Gọi
DIMSE-Service-user Thực hiện
Hình vẽ IV.4.1: Dịch vụ nguyên thuỷ của DIMSE IV.2.4.1. Các loại dịch vụ
DIMSE cung cấp hai loại dịch vụ truyền thông tin - Dịch vụ Thông báo (notification).
- Dịch vụ Thao tác(operation).
Dịch vụ Thông báo dùng cho một Thực thể ứng dụng DICOM thông báo cho thực thể khác biết về một sự kiện xảy ra hay sự thay đổi trạng thái. Định nghĩa của thông báo và cách ứng xử logic của Thực thể ứng dụng phụ thuộc vào Lớp dịch vụ và Định nghĩa Đối tƣợng Thông tin.
Dịch vụ Thao tác dùng cho một Thực thể ứng dụng DICOM yêu cầu một thao tác phải đƣợc thực hiện nhờ một SOP Cụ thể đƣợc quản lí bởi một Thực thể ứng dụng DICOM khác.
IV.2.4.2. Tương tác DIMSE-service-user
DIMSE nhận các yêu cầu thông báo, thao tác và thông tin liên quan từ DIMSE- service-user. Hai Thực thể ứng dụng DICOM đóng vai trị nhƣ là các DIMSE-service- user ngang hàng trao đổi các thông báo và thao tác.
Một thông báo và thao tác đƣợc thi hành chính là tƣơng tác Yêu cầu/Trả lời đƣợc thực hiện trong Giao kết ứng dụng. Điển hình là, một DIMSE-service-user yêu cầu một Thao tác cụ thể đƣợc thực hiện (hay một thông báo đƣợc đƣa ra) và DIMSE-service- user khác cố gắng thực hiện Thao tác (hay đƣa ra Thông báo) rồi báo cáo kết quả.
Hình IV.4.2: Dịng thơng báo và thao tác Thơng báo Thao tác DIMSE-Service-User - Gọi DIMSE-Service-User (SCU) DIMSE-Service-User - Thực hiện DIMSE-Service-User - Thực hiện DIMSE-Service-User (SCP) DIMSE-Service-Use- Gọi
92
IV.2.4.3. Chế độ dịch vụ
Các Thao tác và Thông báo, trong một Giao kết, đƣợc sử dụng dƣới một trong hai chế độ:
-Đồng bộ (Synchronous) -Dị bộ (Asynchronous)
Trong chế độ đồng bộ, DIMSE-service-user Gọi, trong một Liên kết đƣợc thiết lập, đòi hỏi một Trả lời từ DIMSE-service-user Thực hiện trƣớc khi gọi một Thao tác hay Thông báo khác.
Trong chế dị đồng bộ, DIMSE-service-user Gọi, trong một Giao kết đƣợc thiết lập, có thể tiếp tục gọi ra các Thao tác và Thông báo mà không phải chờ Trả lời.
Chế độ đƣợc dùng (đồng bộ hay dị bộ) đƣợc định rõ vào thời điểm thiết lập Liên kết. Chế độ dị bộ là mặc định.
IV.2.3.4. Các dịch vụ Liên kết a. Thiết lập Liên Kết a. Thiết lập Liên Kết
Dịch vụ A-ASSOCIATE đƣợc gọi ra bởi một DIMSE-service-user để thiết lập một Liên kết với một DIMSE-service-user ngang hàng. Sự thiết lập Liên kết luôn là giai đoạn đầu tiên của Trao đổi Bản tin DICOM.
b. Giải phóng Liên kết
Dịch vụ A-RELEASE đƣợc gọi ra bởi một DIMSE-service-user để chấm dứt theo chủ định của một Liên kết giữa các DIMSE-service-user ngang hàng.
Dịch vụ A-ABORT đƣợc gọi ra bởi một DIMSE-service-user để yêu cầu chấm dứt đột ngột Liên kết giữa các DIMSE-service-user ngang hàng.
IV.2.3.5. Các dịch vụ DIMSE
Vì cách các Thao tác cung cấp cho SOP Phức Cụ Thể (Composite SOP Instance) khác so với các Thao tác và Thông báo cung cấp cho SOP Thƣờng Cụ thể (Nomalized SOP Instance) có hai nhóm Dịch vụ DIMSE đƣợc định nghĩa:
-DIMSE-N:Tƣơng thích cho Lớp SOP Thƣờng -DIMSE-C:Tƣơng thích cho Lớp SOP Phức
Tên Nhóm Loại
C-STORE DIMSE-C Thao tác
C-GET DIMSE-C Thao tác
C-MOVE DIMSE-C Thao tác
C-FIND DIMSE-C Thao tác
C-ECHO DIMSE-C Thao tác
N-EVENT-REPORT DIMSE-N Thông báo
N-GET DIMSE-N Thao tác
N-SET DIMSE-N Thao tác
N-ACTION DIMSE-N Thao tác
N-CREAT DIMSE-N Thao tác
N-DELETE DIMSE-N Thao tác
IV.2.3.5.1. Dịch vụ DIMSE-C
Các dịch vụ DIMSE-C cho phép một Thực thể ứng dụng DICOM yêu cầu một Thao tác bởi một Thực thể ứng dụng khác trên SOP Phức Cụ thể. Các Thao tác này tƣơng thích với các các phiên bản trƣớc của Chuẩn. DIMSE-C chỉ cung cấp các dịch vụ Thao tác.
Các dịch vụ Thao tác
- Dịch vụ C-STORE đƣợc gọi ra bởi một DIMSE-service-user để yêu cầu lƣu trữ SOP Phức Cụ với một DIMSE-service-user ngang hàng.
- Dịch vụ C-FIND đƣợc gọi ra bởi một DIMSE-service-user để đối sánh một chuỗi Thuộc tính với các Thuộc tính của bộ SOP Cụ thể đƣợc quản lí bởi một DIMSE- service-user ngang hàng. Dịch vụ C-FIND trả về cho mỗi sự đối sánh một danh sách các Thuộc tính cần tìm và các giá trị của chúng.
- Dịch vụ C-GET đƣợc gọi ra bởi một DIMSE-service-user để tìm thơng tin cho một hay nhiều SOP Phức Cụ thể từ một DIMSE-service-user ngang hàng, dựa vào các Thuộc tính đƣợc cung cấp bởi DIMSE-service-user Gọi
- Dịch vụ C-MOVE đƣợc đƣa ra bởi một DIMSE-service-user để chuyển thông tin cho một hay nhiều SOP Phức Cụ thể từ một DIMSE-service-user ngang hàng, tới DIMSE-service-user thứ ba, dựa trên các Thuộc tính đƣợc cung cấp bởi DIMSE- service-user Gọi.
94
-Dịch vụ C-ECHO đƣợc gọi ra bởi một DIMSE-service-user để xác minh sự truyền tin giữa hai đầu với một DIMSE-service-user ngang hàng.
IV.2.3.5.2. Các dịch vụ DIMSE-N
Các dịch vụ DIMSE-N cung cấp cả dịch vụ Thao tác và Thông báo khả dụng với các SOP Thƣờng Cụ Thể.
Dịch vụ Thông báo
DIMSE-N cung cấp một dịch vụ Thông báo đơn là N-EVENT-REPORT. Dịch vụ N-EVENT-REPORT đƣợc gọi ra bởi một DIMSE-service-user để báo cáo một sự kiện ở SOP Cụ Thể với một DIMSE-service-user ngang hàng. Dịch vụ này là một dịch vụ đƣợc xác nhận và đòi hỏi phải đƣợc trả lời.
Dịch vụ Thao tác
DIMSE-N cung cấp các dịch vụ Thao tác sau, tất cả đều là dịch vụ đƣợc xác nhận và vì thế địi hỏi phải có trả lời:
- Dịch vụ N-GET đƣợc gọi bởi một DIMSE-service-user để yêu cầu truy vấn thông tin bởi một DIMSE-service-user ngang hàng
- Dịch vụ N-SET đƣợc gọi bởi một DIMSE-service-user để yêu cầu sự sửa đổi thông tin từ một DIMSE-service-user ngang hàng
- Dịch vụ N-ACTION đƣợc gọi bởi một DIMSE-service-user để yêu cầu một DIMSE-service-user ngang hàng thực hiện một hành động
- Dịch vụ N-CREATE đƣợc gọi bởi một DIMSE-service-user để yêu cầu một DIMSE-service-user ngang hàng tạo ra một trƣờng hợp cụ thể (instance) của một Lớp SOP.
- Dịch vụ N-DELETE đƣợc gọi bởi một DIMSE-service-user để yêu cầu một DIMSE-service-user ngang hàng xoá một trƣờng hợp cụ thể (instance) trong một Lớp SOP.
IV.3. Trao đổi thông tin thông qua phương tiện trung gian IV.3.1. Mơ hình Lưu trữ Trung gian DICOM IV.3.1. Mơ hình Lưu trữ Trung gian DICOM
Mơ hình Lƣu trữ Trung gian DICOM (DICOM Media Storage Model) tập trung vào các khía cạnh liên quan đến trao đổi dữ liệu thông qua phƣơng tiện trung gian cầm tay. Nó gắn liền với cấu trúc dữ liệu và các qui tắc liên quan ở các tầng khác nhau để
đạt đƣợc khả năng đồng hoạt động thông qua trao đổi trung gian. Các Dịch vụ xác định mơ hình này là các đƣờng biên giới của các tầng chức năng.
Hình IV.3.1: Mơ hình lưu trữ trung gian DICOM
Mơ hình Lƣu trữ Trung gian DICOM chia làm ba thành phần:
IV.3.1.1. Lớp Trung gian Vật Lí
Đặc trƣng Lớp Trung gian Vật lí (Physical Media Layer) bao gồm các thơng số hình thái phƣơng tiện vật lí trung gian, chiều, đặc điểm cơ khí và các thuộc tính ghi. Lớp này cũng định nghĩa cách tổ chức và nhóm gộp các Bit đƣợc ghi .
Một ví dụ của Lớp Trung Gian Vật lí trong mơi trƣờng máy tính là đĩa mềm loại 3 1/2 inch, hai mặt, mật độ cao.
Khuôn dạng Trung gian
ví dụ: Cấu trúc Dữ liệu của một Hệ thống file
Trung gian Vật lý
Lưu trữ đặc tính của phương tiên trung gian
Ví dụ: CD-R, 90mm MOD, 130mm MOD..
Ranh giới Dịch vụ File DICOM
Độc lập Trung gian Vật lý và Khuôn dạng Trung gian
Ranh giới Dịch vụ Truy nhập Trung gian Vật Lý
Tương ứng với Trung gian Vật lý
Thực thể Ứng dụng
Khn dạng file DICOM
LỚP KHN DẠNG DỮ LIỆU
96
IV.3.1.2. Lớp Khuôn dạng Trung gian
Tại Lớp Khn dạng Trung gian (Media Format Layer), dịng Bit Trung gian Vật Lí đƣợc tổ chức theo các cấu trúc riêng biệt. Cấu trúc file và các cấu trúc thƣ mục liên quan đƣợc định nghĩa cho phép truy nhập và quản lí khơng gian Trung gian Vật lí.
Lớp này thƣờng tƣơng ứng với môi trƣờng Hệ điều hành. Lấy ví dụ, một Lớp Khuôn dạng Trung gian định nghĩa với loại đĩa mềm 3 1/2 inch là cấu trúc dữ liệu đƣợc sử dụng bởi hệ điều hành và các hệ thồng file máy tính cá nhân khác nhau.
IV.3.1.3. Lớp Khn dạng Dữ liệu DICOM
Lớp Khuôn dạng Dữ liệu DICOM (DICOM Data Format Layer) chia làm các thành phần định nghĩa:
- Các Lớp SOP Lƣu trữ Trung gian DICOM và các Định nghĩa Đối tƣợng Thông tin liên quan.
- Khuôn dạng file DICOM
- Lớp SOP Thƣ Mục Lƣu Trữ Trung gian DICOM - Sơ lƣợc Ứng dụng Lƣu trữ Trung gian
- Sơ lƣợc Bảo mật cho Lƣu trữ Trung gian
a. Các Lớp SOP Lưu trữ Trung gian
Các Lớp SOP và các Định nghĩa Đối tƣợng Thông tin (IOD) liên quan đƣợc sử dụng để mang thơng tin hình ảnh tại Lớp Khuôn dạng Dữ liệu. Các Lớp SOP và IOD đƣợc sử dụng cho Lƣu trữ Trung gian phải tuân theo các cơ chế đƣợc thiết lập ở PS 3.3 và PS 3.4. Một ví dụ về IOD nhƣ thế là hình ảnh, thơng tin bệnh nhân, kết quả..
Sử dụng các DICOM IOD kết hợp với các Thao tác Lƣu trữ Trung gian tạo lên một số Lớp SOP Lƣu trữ Trung gian. Các Thao tác Trung gian (ví dụ: đọc, ghi, xố,..) đƣợc thực hiện thông qua Dịch vụ file DICOM.
Khái niệm Lớp SOP trong ngữ cảnh Lƣu trữ Trung gian tƣơng đƣơng với khái niệm Lớp SOP trong ngữ cảnh mạng. Cả IOD Thƣờng, Phức và các Lớp SOP đều đƣợc sử dụng trong ngữ cảnh Lƣu trữ Trung gian.
b. Khái niệm Khuôn dạng File DICOM
Các Bộ dữ liệu đƣợc đƣa vào định dạng trong Trung gian vật lý dƣới dạng các file DICOM, dựa vào các Dịch vụ file DICOM.
c. Thư mục Thông tin Y tế DICOM
Để thuận lợi cho cho việc quản lí và truy nhập thơng tin hình ảnh và các thơng tin liên quan, các Lớp SOP đƣợc tạo ra cho lƣu trữ trung gian có thể đƣợc sử dụng để tạo tham chiếu (hay thƣ mục). Các trƣờng hợp cụ thể của các Lớp SOP này là đƣợc mang trong một file với File ID là DICOMDIR
d. Sơ lược ứng dụng Lưu trữ Trung gian DICOM
Một Sơ Lƣợc ứng dụng Lƣu trữ Trung gian định nghĩa sự lựa chọn tại các tầng khác nhau của Mơ hình Lƣu trữ Trung gian khả dụng với các yêu cầu hay ngữ cảnh cụ thể mà trong đó sự trao đổi dữ liệu đƣợc thực hiện. Những lựa chọn nhƣ vậy thƣờng đƣợc xác định nhƣ là một Sơ lƣợc ứng dụng Lƣu trữ Trung gian để đảm bảo chắc chắn khả năng đồng hoạt động giữa các hệ thống cùng tuân theo một Sơ Lƣợc ứng dụng Lƣu trữ Trung gian.
IV.3.2. Khuôn dạng file DICOM
File DICOM là đơn vị dữ liệu lƣu trữ Bộ dữ liệu thể hiện một SOP Cụ thể liên quan đến một DICOM IOD. Trong File DICOM, Bộ Dữ liệu đƣợc đặt sau Thông tin Đầu File (File Meta Information). Mỗi File DICOM chỉ bao hàm một SOP Cụ thể.
Preamble
128 byte đưa về 00H
Prefix
Chuỗi kí tự “DICM”. Dùng để nhận diện file DICOM
Thông tin Đầu
98
Hình IV.3. Khn dạng File DICOM.
a. Thơng tin Đầu File DICOM
Thông tin Đầu File bao gồm bao gồm thơng tin xác định về thuộc tính của Bộ Dữ liệu đƣợc đƣa vào file. Nó bắt đầu bởi 128 byte Mở đầu File (tất cả đƣợc đƣa về 00H). Sau đó là 4 byte kí tự “DICM”. Sau đó là các Thành phần Đầu File. Các thành phần đầu file này là bắt buộc đối với mọi File DICOM. Thành phần Đầu File là các Thành phần Dữ liệu có Nhãn dạng (0002,xxxx), đƣợc mã hố sử dụng Cú pháp Chuyển đổi VR ẩn, Little Endian.
b. Bộ Dữ liệu
Mỗi File chỉ chứa một Bộ Dữ liệu thể hiện một SOP Cụ thể duy nhất liên quan đến một Lớp SOP đơn (và IOD tƣơng ứng).
Một File có thể chứa nhiều hình ảnh khi các IOD đƣợc xác định mang nhiều