Tạo ảnh kỹ thuật số (Digital Imaging)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG
--------

BÁO CÁO CHẨN ĐỐN HÌNH ẢNH I
ĐỀ TÀI: Tạo ảnh kỹ thuật số (Digital Imaging)

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thái Hà
Sinh viên

: Phạm Thế Vinh

MSSV

: 20134623

Lớp

: ĐTTT 02-K58

Hà Nội, 1/2017

Mục lục


Chương 16: Ảnh kỹ thuật số
16.1. Giới thiệu
Ban đầu, ảnh X-quang được thu trên kính ảnh. Ngày nay, các chức năng xử lý ảnh y tế
đều cung cấp những thứ cần thiết cho xử lý số, mặc dù việc ứng dụng của chụp Xquang phim đã rộng rãi trên toàn thế giới.Nhiều chức năng có bản chất xử lý số vì
chúng u cầu tái tạo hình ảnh từ những tín hiệu số được lượng tử hóa, chẳng hạn như
chụp cắt lớp vi tính (CT) và chụp cộng hưởng từ (MRI).

16.2. Hình ảnh mã hóa và hiển thị
16.2.1. Đặc điểm của các dữ liệu kỹ thuật số
16.2.1.1. Pixel và voxels
Mỗi hình ảnh chứa ma trận các điểm được lấy mẫu gọi là điểm ảnh hay ‘pixel’. Khi
nhiều hình ảnh được nhóm lại với nhau vì một lý do nào đó, chẳng hạn như để cung
cấp nhiều mẫu qua thời gian hay khơng gian, sau đó mỗi ảnh có thể được gọi là một
‘frame’(khung) và cả tập ảnh có thể được gọi là ‘multiframe image’ (hình ảnh đa
khung).
Các điểm ảnh thường có dạng hình vng, trong đó hai kích thước vật lý trong không
gian của điểm ảnh đều được lấy mẫu dọc theo trục hồnh và trục tung. Cáckích thước
này thường được biểu diễn như là ‘khoảng cách điểm ảnh’, ví dụ như khoảng cách
giữa các tâm của mỗi điểm ảnh.Ý nghĩa của khoảng cách điểm ảnh phụ thuộc vào quá
trình tạo ảnh.Với những phương thức chiếu từng phần như CT và MRI, pixel spacing
trong bệnh nhân được xác định tại thời điểm tái tạo ảnh.Với chiếu chụp X-quang với
một chùm tia X phân kỳ, khoảng cách điểm ảnh phụ thuộc vào độ rộng chùm tia và
đối tượng cần phóng đại hình học, và do đó chỉ có thể được xác định tại một điểm
tham chiếu đã biết, điển hình là tia trung tâm tại mặt trước của detector. Với những
ảnh chụp và quét, một tham chiếu của kích cỡ xác địnhtrong ảnh có thể được sử dụng
để hiệu chuẩn.
Khi một ảnh hay khung hình gồm có mặt cắt ngang ‘lát cắt’ của cơ thể thì tồn tại một
chiều bổ sung, thơng thường là mặt phẳng của lát cắt. Một điểm ảnh sau đó được coi
như là một yếu tố thể tích hay gọi là ‘voxel’ (điểm ảnh thể tích). Các voxel trong một
lát cắt đơn cùng độ dày và cùng khoảng cách đến các các lát cắt trước và tiếp theo. Độ
dày lát cắt và khoảng cách giữa các lát là khơng cần thiết giống nhau, giữa các lát có
thể có khoảng cách hoặc chồng chéo lên nhau.
16.2.1.2. Mô tả trắc quangvà phạm vi hoạt động: các kênh, bit và độ sâu điểm
ảnh
Trong các ứng dụng thơng thường, hình ảnh từ máy ảnh kỹ thuật số và cho các trang
web thường cần 8 bit cho mỗi kênh và mã hóa với ba kênh màu đỏ, xanh lá cây và
xanh biển, ba màu thơng tin cơ bản, ít nhất là trong trạng thái chưa nén.

2


Các ứng dụng tạo ảnh y tế thường sử dụng các kênh thông tin đơn thể hiện một đại
lượng vật lý nào đó, chẳng hạn như mật độ tia X, và được hiển thị như ảnh grayscale
khơng màu, có thể được mã hóa như là giá trị số thấp hơn được hiển thị sáng hoặc tối.
Nếu những ảnh đơn kênh áp dụng màu sắc, thì sẽ có một bảng màu, để khiến sự khác
biệt tinh vi trong độ sáng trở nên dễ thấy hơn. Màu sắc có thể được áp dụng cho các
ảnh đen trắng trong các ứng dụng hiển thị, bảng màu được áp dụng có thể được kèm
theo ảnh, hoặc ảnh grayscale có thể được chuyển đổi thành một màu đại diện.
Ảnh y tế cũng bao gồm các tín hiệu cường độ được đặt trong phạm vi hoạt động gồm
256 giá trị được mã hóa bằng 8 bit kênh và thông thường là 10 đến 12 hoặc 16 bit mơ
tả chiều sâu. Thơng thường, dữ liệu kích thước trong khoảng 9 đến 16 bit được mã
hóa bằng 16 bit( 2 byte) ở dạng không nén, và những bit cao không sử dụng được để
trống, hoặc sử dụng cho những mục đích khác, như là màu sắc bên ngồi. Ảnh y tế
cũng có thể chứa các tín hiệu dữ liệu với giá trị âm (ví dụ thang điểm đơn vị
hounsfield units (HU) trong CT có thể âm).
16.2.1.3. Dữ liệu hình ảnh so với siêu dữ liệu hình ảnh
Các giá trị điểm ảnh được mã hóa (hay ‘dữ liệu điểm ảnh’) được phân biệt với thông
tin mô tả đặc điểm của dữ liệu điểm ảnh, đôi khi được gọi là ‘siêu dữ liệu’ (dữ liệu về
dữ liệu). Để giải thích các dữ liệu điểm ảnh, người nhận cần siêu dữ liệu mơ tả kích
thước của mảng dữ liệu pixel (các hàng, các cột và các số lượng khung hình), số lượng
các kênh (mẫu) cho mỗi điểm ảnh, khoảng cách vật lý của các điểm ảnh, số bit sử
dụng để lưu trữ mỗi mẫu, số bit trong mỗi từ được lưu trữ chứa những bit quan trọng
và ở nơi nào đó trong vòng từ chúng được định vị, và việc giải thích trắc quang của
mỗi điểm ảnh (cho dù đó là màu xám hay màu sắc, 0 là màu đen, …).
Các siêu dữ liệu có thể được lưu trữ riêng biệt từ các dữ liệu điểm ảnh, hoặc một cách
thông thường hơn là ‘header’ phần đầu dữ liệu điểm ảnh. Header có thể là dạng nhị
phân có chiều dài cố định như độ dài nhị phân cặp biến name-value, hoặc như một số
loại định dạng văn bản có cấu trúc như EML (là một định dạng tập tin rộng lưu trữ tất

cả các dữ liệu liên quan đến e-mail như nội dung của thư điện tử, siêu dữ liệu, file
đính kèm,...).
16.2.2. Hiển thị các hình ảnh kỹ thuật số
Hình ảnh y tế thu nhận được khác nhau điển hình về kích thước và phạm vi hoạt động
từ các thiết bị mà chúng được hiển thị. Một số xử lý là cần thiết để chuyển đổi chúng
thành các ma trận của các giá trị được gửi đến thiết bị hiển thị. Quá trình xử lý này có
thể sử dụng một vài xử lý đơn điểm lặp đi lặp lại cho mỗi pixel, chẳng hạn như sự
chuyển đổi của cường độ điểm ảnh, hoặc các hoạt động đa điểm, chẳng hạn như lấy
mẫu lại và nội suy toàn bộ hoặc một phần của hình ảnh để phù hợp với màn hình hiển
thị, và các hoạt động không gian khác, chẳng hạn như xoay, lật, phóng to và di
chuyển. Các chú thích mơ tả nguồn gốc từ các siêu dữ liệu cũng thường được áp dụng
cho các hình ảnh trong lúc hiển thị.

3


16.2.2.1. Cửa sổ và cấp độ
Số lượng các giá trị mẫu trong một hình ảnh có thể vượt q con số của cường độ có
thể hiển thị. Hệ thống thị giác con người của người quan sát có thể khơng thể phân
biệt được sự khác biệt nhỏ về cường độ tín hiệu hiển thị (độ sáng), và chỉ có một tập
hợp các giá trị mẫu có thể liên quan đến một nhiệm vụ chẩn đốn đặc biệt. Ví dụ,
trong CT, mặc dù giá trị thu nhận và mã hóa thường bao trùm một dãy 4096 giá trị,
chúng được phân bố khơng đồng đều trên tồn bộ dải mật độ tương ứng với khơng
khí, chất béo, mơ mềm, phương tiện truyền thơng tương phản Iodinated và xương.
Theo đó, khi xem mơ mềm, người dùng muốn nhìn thấy hiển thị một phạm vi hẹp của
cường độ được tập trung xung quanh mật độ nước, trong khi đó khi xem xương, một
phạm vi rộng lớn hơn của các cường độ cần phải hiển thị, với các biến thể tinh tế
trong mật độ mô mềm hy sinh. Do đó, người sử dụng chọn một ‘cửa sổ’ của các cường
độ tín hiệu để hiển thị, quy định bởi một cặp trung tâm và các giá trị bề rộng, và cửa
sổ này chọn phạm vi của các giá trị đầu vào ánh xạ tuyến tính đến toàn bộ giới hạn

hoạt động của thiết bị hiển thị. Định vị trước các cặp giá trị cửa sổ và việc điều chỉnh
tương tác phải được tiến hành thường xuyên.
Cho một số ứng dụng, chẳng hạn như chụp chiếu X-quang, một ánh xạ tuyến tính, với
có sự hạn chế với màu trắng hoặc màu đen ở giới hạn trên và dưới của cửa sổ tương
ứng, có thể khơng tạo ra một kết quả khả quan. Ứng dụng của một hàm phi tuyến tính,
chẳng hạn như hàm sigmoid, nó có thể làm giảm một cách hợp lý hơn cường độ ánh
sang và vùng tối, so sánh với chế độ của phim X-quang (đường cong đặc trưng Hurter
and Driffield). Nếu được cung cấp bởi nhà cung cấp thiết bị thì nó có thể được mã hóa
trong các siêu dữ liệu như các thông số của một hàm được xác định, hoặc như một
‘bảng tra cứu’ mã hóa các ánh xạ của mỗi giá trị đầu vào đến mỗi giá trị đầu ra.
16.2.2.2. Độ ổn định hiển thị
Các thiết bị hiển thị chuyển đổi những mức dẫn động số DDL (Digital Driving Level)
sang cường độ ánh sáng (độ sáng), là cảm nhận của hệ thống thị giác của con người
kết hợp với ảnh hưởng của ánh sáng xung quanh. Hệ thống thị giác của con người là
phi tuyến tính trong phản ứng của nó độ sáng, như là thay đổi tối thiểu về độ sáng mà
mắt phát hiện là không giống nhau ở các mức cường độ sáng khác nhau tuyệt đối.
Hiêu ứng rịng nghĩa là những hình ảnh cùng được hiển thị sẽ trông khác nhau với
những mức cường độ sáng khác nhau. Sự thay đổi về độ sáng cần thiết cho bất kỳ mức
cường độ sáng đặc biệt để nhận biết có thể đo được hoặc dự đốn được và được gọi là
một ‘just noticeable difference’ (JND).
Nỗ lực đền bù hiệu ứng này được thực hiện bằng cách áp dụng ‘tuyến tính hóa cảm
giác’. Điều này liên quan đến việc bố trí rằng mỗi thay đổi trong các kết quả mức dẫn
động số trong một thay đổi độ sáng có tác động cảm giác giống nhau (cùng một số
JND). Trong thực tế, điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng các mơ hình barten
của hệ thống thị giác của con người như được mô tả trong tiêu chuẩn về ảnh số và
giao tiếp trong y tế (DICOM) chức năng hiển thị chuẩn mức xám (GSDF) để cung cấp
một chức năng hiệu chỉnh cho hiển thị. Hiệu ứng ròng của hiệu chuẩn như vậy là:
4

(i)
(ii)

Tất cả các ảnh hiển thị với GSDF sẽ xuất hiện giống nhau, giống nhau về độ
tương phản hiển thị với các mức sáng khác nhau;
Ứng dụng hiệu quả nhất sẽ được sử dụng.

Để tránh bị mất JND qua lượng tử hóa, áp dụng hiệu chuẩn này cần được thực hiện sử
dụng các bảng tra cứu độ sâu bit trong phần cứng hiển thị. Đối với việc nhận thức tốt
hơn tính ổn định của hình ảnh đầu ra, nó cũng đã được đề nghị rằng độ sáng tối đa
giống nhau được dùng trên tất cả các thiết bị trong một trang web.
Tái hiệu chỉnh thường xuyên được yêu cầu tính đến việc làm giảm cường độ ánh sáng
lại hoặc các yếu tố kỹ thuật hiển thị khác, cũng như những thay đổi trong điều kiện
ánh sáng môi trường xung quanh, nếu phần cứng hiển thị khơng tự động tính tốn.
16.3. Quản lý hình ảnh kỹ thuật số
16.3.1. Hình ảnh lưu trữ và hệ thống thông tin liên lạc
16.3.1.1. Tổng quan
Một ảnh phim, trong đó chỉ có một ảnh gốc, là thể chất nằm ở một nơi và đòi hỏi tự
tay xử lý, lưu trữ và vận chuyển. Một ảnh kỹ thuật số, trong đó có thể được tái tạo
nhiều lần khi cần thiết với đầy đủ độ chính xác, địi hỏi một phương tiện phân phối,
lưu trữ điện tử và một cách thức hiển thị điện tử. Các thiết bị cá nhân có thể được xây
dựng để thực hiện từng nhiệm vụ. Nhóm các thiết bị như vậy với nhau để tạo một hệ
thống quản lý các nhiệm vụ sản xuất ra hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh trong y
khoa (PACS).
16.3.1.2. Phạm vi
PACS có thể là một hệ thống nhỏ đáp ứng nhu cầu của một bộ phận, có lẽ liên quan
đến một thiết bị đơn, với một số lượng khiêm tốn các trạm làm việc cho một số giới
hạn của người sử dụng chuyên môn, đây là một PACS mini.
Thông thường hơn, giới hạn của PACS đề cập đến một hệ thống phục vụ toàn bộ một
tổ chức, chẳng hạn như một bệnh viện hoặc một cơ sở ngoại trú lớn. Một PACS chịu

trách nhiệm không chỉ cho sự tiếp nhận, lưu trữ và phân phối, mà cịn quản lý các quy
trình làm việc và tích hợp với các hệ thống thơng tin phịng ban hoặc trong doanh
nghiệp khác như là hệ thống thơng tin chẩn đốn hình ảnh, hệ thống thơng tin khoa
tim mạch, hệ thống thơng tin phịng thí nghiệm hoặc hệ thống thơng tin bệnh viện.
Một PACS doanh nghiệp sẽ có cả các người dùng nội vùng, truy cập thông tin từ bên
trong tổ chức, và các người dùng từ xa, truy cập thông tin từ off-site.
Bệnh nhân thường được điều trị và xử lý tại nhiều địa điểm. Hình ảnh và các thơng tin
liên quan cần phải được trao đổi giữa các trang web và các tổ chức khác nhau. Quá
trình trao đổi chéo giữa các doanh nghiệp này có thể liên quan đến việc sử dụng các
phương tiện ghi hình vật lý hoặc các mạng điện tử. Hệ thống cá nhân và một PACS
trọn vẹn có thể liên kết với nhau (nhóm lại với nhau và truy ngập trong một view đơn)

5


để cung cấp cho việc trao đổi như vậy, hoặc dữ liệu có thể được đẩy qua các kết nối
điểm-đến-điểm, hoặc được lưu trữ trong kho lưu trữ cung cấp cho truy cập rộng hơn.
PACS có thể được kết nối với hệ thống hồ sơ y tế điện tử cung cấp sự truy cập đến
một phạm vi rộng lớn hơn của thông tin về một bệnh nhân tại một cơ sở, hoặc đến một
hệ thống hồ sơ y tế ‘longitudinal’ (theo chiều dọc) bệnh nhân cung cấp thông tin để
mở rộng cơ sở.
16.3.1.3. Chức năng, thành phần và quy trình làm việc
Thơng tin bệnh nhân và lên lịch trình khám chữa
Hình ảnh kỹ thuật số có thể được thu nhận để đáp ứng yêu cầu hoặc việc lên lịch trình,
hoặc trong quá trình điều tra hoặc điều trị của bệnh nhân bởi một bác sĩ. Trong cả hai
trường hợp, có một nguồn gốc của thông tin cá nhân về bệnh nhân, trong đó có các nét
nhận diện và đặc tính của họ, cũng như các thơng tin khác về tình trạng của họ và
danh tính của những bệnh nhân. Thơng tin này có thể đến từ các hệ thống nhập viện,
xuất viện và chuyển giao. Thơng tin bệnh nhân có thể đưa vào hệ thống khám chữa
bệnh được vi tính hóa hoặc là một hình thức khác tương tự, như là hệ thống thơng tin

bệnh viện. Việc lên lịch trình khám chữa có thể cho một phịng ban riêng biệt hoặc hệ
thống phụ, như là hệ thống thông tin X-quang.
Việc sử dụng nguồn định danh, đăng ký và sắp xếp thơng tin và cũng tích hợp các
nguồn thơng tin khác nhau, làm giảm khả năng tạo lỗi gây ra bởi việc nhập lại giữ liệu
và các quá trình cho phép các ảnh liên kết với thông tin ở các hệ thống khác.
Thu nhận
Một thiết bị thu kỹ thuật số không chỉ đáp ứng cho việc thu nhận các dữ liệu chưa xử
lý từ đó tái tạo lại một hình ảnh phù hợp cho việc hiển thị những quan sát của con
người, mà cịn cho liên kết hình ảnh đó với bệnh nhân và siêu dữ liệu nhân khẩu học.
Những người điều khiển thiết bị có thể cung cấp thơng tin này thông qua việc nhập
trực tiếp dữ liệu tại bảng điều khiển, hoặc bằng cách quét thông tin mã vạch in trước
đó, hoặc bằng cách lựa chọn từ bản kê khai định trước trên một danh sách hoặc các
nguồn thông tin cá nhân khác được cung cấp điện tử đến thiết bị. Thiết bị chứa siêu dữ
liệu này trong hình ảnh ‘header’.
Thiết bị sau đó truyền tải hình ảnh và thông tin liên quan đến thiết bị khác trong mạng
nội vùng, như là kiểm soát chất lượng (QC) hay máy trạm diễn dịch, một hệ thống
phân tích, một quản lý hình ảnh hoặc lưu trữ, hoặc một máy in phim kỹ thuật số.
Thông thường, một thiết bị sẽ gửi các hình ảnh một lần cho một vị trí đơn định sẵn,
sau đó sẽ có trách nhiệm diễn dịch, lưu trữ và phân phối, sau đó lọc bất kỳ bản sao nội
bộ sau một khoảng thời gian định trước. Cách khác, một số phương thức cung cấp cho
lưu trữ nội bộ, ví dụ, trên phương tiện di động như đĩa CD hoặc đĩa quang từ, các dữ
liệu tái tạo hình ảnh, dữ liệu chưa xử lý hoặc cả hai.
Phương thức cũ tạo ra hình ảnh kỹ thuật số, nhưng mà có trước việc sử dụng rộng rãi
của các phương tiện mạng truyền thơng tiêu chuẩn, có thể u cầu một cổng thu nhận
6


hoặc chuyển đổi ‘hộp’ của một số loại để thực hiện các chức năng này. Tương tự, các
thiết bị phi y tế được sử dụng để lấy được hình ảnh từ các nguồn khác, ví dụ, một máy
ảnh kỹ thuật số hoặc máy quay video kỹ thuật số gắn với một ống nội soi hoặc kính

hiển vi, có thể u cầu một cổng như vậy để chuyển đổi các hình ảnh định dạng bệnh
nhân (ví dụ như JPEG) hoặc đánh dấu định dạng tập tin hình ảnh (TIFF) sang một
định dạng tiêu chuẩn y tế có chứa siêu dữ liệu bổ sung cho sự truyền dẫn.
Thông tin khác, bao gồm hình ảnh từ đợt kiểm tra trước đó, thường rất quan trọng cho
việc giải thích chính xác các cuộc xét nghiệm hiện nay. Các bộ số hóa có thể được sử
dụng để lấy được các dữ liệu vật lý, chẳng hạn như phim X-quang, ảnh in và tài liệu
giấy khác, như là các mẫu yêu cầu và các bảng công việc. Ảnh kỹ thuật số và các báo
cáo trước đây được ghi lại trên phương tiện truyền thông trao đổi như đĩa CD có thể
được nhập khẩu. Những thiết bị này được tích hợp một cách tương tự như bất kỳ thiết
bị thu nhận khác, mặc dù quy trình làm việc có thể chun mơn hóa, ví dụ, để dàn xếp
các định danh trên các tài liệu bên ngoài cung cấp với số bản ghi cục bộ.
Các bộ số hóa phim được thiết kế cho việc quét phim X-quang, hoặc máy in phim
laser y tế, có sự khác biệt đáng kể so với các bản sao. Cơ chế quét có thể truyền được
hơn là phản chiếu, phạm vi của mật độ quang học (OD) của phim là cao, các yêu cầu
về độ phân giải và tương phản không gian được địi hỏi. Q trình xử lý đặc thù về
mặt vật lý trong quá trình vận chuyển phim là cần thiết. Cả hai loại thiết bị: thiết bị
cảm biến CCD và thiết bị laser là có sẵn mà cung cấp ít nhất một độ phân giải không
gian là 2.5 lp/mm, độ phân giải tương phản 10 bit và một OD tối đa là 4.0. Cơ chế của
hiệu chuẩn được cung cấp cho phép dự đoán các giá trị của OD, hoặc một khơng gian
tiêu chuẩn tuyến tính.
QC (Kiểm sốt chất lượng)
Sau khi thu nhận, QC bởi một người điều hành thường được yêu cầu để xác nhận vị
trí, kỹ thuật, sự vắng mặt của chuyển động hay vật phẩm khác, chỉnh sửa dán nhãn và
nhận dạng. Một thiết bị hiển thị có thể có mặt ở bảng điều khiển thiết bị, hoặc một
trạm QC riêng biệt có thể được cung cấp đến các hình ảnh được thiết lập tự động,
hoặc các hình ảnh có thể được cung cấp từ một vị trí trung tâm thơng qua một trạm
PACS bình thường nhưng bị cơ lập cho đến khi QC được hồn thành. Lựa chọn cơ chế
được quyết định bởi cả loại thiết bị và tối ưu hóa địa phương của quy trình làm việc.
Một hệ thống X-quang số trực tiếp có thể có một màn hình tích hợp, trong khi một đầu
đọc băng cassette chụp X-quang có sự hỗ trợ của máy tính có thể u cầu một máy

trạm riêng biệt. Tách tín hiệu thu nhận và trách nhiệm QC đến các nhà điều hành khác
nhau có thể nâng cao hiệu quả. Dẫu sao máy trạm được sử dụng cho QC nên có một
màn hình cân xứng cho mục đích này, về quy mơ, chức năng, hiệu chuẩn và mơi
trường xem.
Phân tích và xử lý ảnh sau khi chụp
Một số loại hình ảnh kỹ thuật số đều tuân theo xử lý hình ảnh tự động và phân tích để
cung cấp cho máy tính hỗ trợ phát hiện (CAD). Phát hiện ung thư trên nhũ ảnh X7


quang là ứng dụng chính của CAD, nhưng CAD cũng được áp dụng để phát hiện ung
thư đến độ tương phản động nâng cao MRI, X-quang ngực và CT ngực, CT soi ruột ảo
tưởng.
Khác với CAD, các kiểu xử lý ảnh sau khi chụp có thể thích hợp cho một số ứng dụng
và thiết bị. Một người điều hành có thể tạo dựng lại bổ sung các dữ liệu hình ảnh thu
được, ví dụ, tạo dựng lại các dữ liệu dạng 3D, hoặc thực hiện các phép đo định lượng
trên các hình ảnh, trước khi truyền đến bác sĩ để giải thích. Một ví dụ điển hình sẽ là
phân tích định lượng động mạch vành trong chụp mạch CT, mà địi hỏi phải phân
đoạn các mạch, trình bày trong phần mềm 3D chuyên dụng và định lượng các chít hẹp
bán tự động. Tùy thuộc vào quy trình làm việc ưa thích, chun mơn hóa và sự giám
định của nhân viên, mơ hình hồn trả và khả năng của PACS, điều này có thể được
thực hiện như một bước quy trình riêng biệt hoặc bởi các bác sĩ trong lúc báo cáo.
CAD và các thiết bị xử lý ảnh sau khi chụp khác nhận hình ảnh kỹ thuật số từ các thiết
bị, hoặc trực tiếp hoặc thông qua PACS, và tạo thơng tin bổ sung được sử dụng trong
việc giải thích con người của cuộc khám nghiệm. Những hình ảnh cần thiết cho xử lý
có thể khác nhau từ những yêu cầu để trình bày theo sự quan sát của con người, và
một thiết bị có thể được yêu cầu gửi dữ liệu chưa xử lý cho hệ thống CAD hơn là xử
lý các hình ảnh.
Đầu ra của bất kỳ bước xử lý hình ảnh sau khi chụp nào thì có thể ở dạng các hình ảnh
nguồn gốc và hình ảnh chú thích, hoặc thơng tin có cấu trúc mà có thể đưa ra và phân
tích bởi một máy trạm của người dùng. CAD hoặc máy trạm truyền thơng phân tích

thơng tin này từ PACS cho các bước quy trình làm việc tiếp theo.
Hiển thị và báo cáo
Sản phẩm cuối cùng của một cuộc kiểm tra phóng xạ bao gồm khơng chỉ các hình ảnh,
mà cịn có báo cáo của bác sỹ X-quang. Hình ảnh kỹ thuật số cần phải được hiển thị
cho bác sỹ X-quang và được lý giải bởi họ (đọc bản mềm).
Một màn hình hiển thị hình ảnh thích hợp cần có thể cung cấp cho người sử dụng hoặc
một worklist các nghiên cứu được báo cáo để giải thích, hoặc một danh sách của tất cả
các nghiên cứu hiện có để cho họ lựa chọn, tốt hơn với những phát biểu gián tiếp của
họ. Trước đây hiệu quả hơn nhưng đòi hỏi phải sát nhập sâu hơn với các hệ thống
thơng tin. Các hình ảnh cần phải được làm sẵn kịp thời, bao gồm cả những ảnh từ các
cuộc khám nghiệm có liên quan trước đó. Những hình ảnh đó có thể thu được theo
u cầu hoặc tìm nạp trước, tùy thuộc vào cấu tạo và hiệu suất của hệ thống.
Khi một nghiên cứu được chọn, một tồn màn hình có sẵn ‘real estate’ sẽ được tự
động gắn các hình ảnh theo cách hiệu quả nhất để giải thích theo sở thích của người sử
dụng, bởi việc áp dụng các giao thức treo (màn hình mặc định) , đó là một loạt các
hành động thực hiện việc sắp xếp hình ảnh hiện tại và trước đó để so sánh với nhau,
có thể lật và xoay vào hướng chính xác khi cần thiết.

8


Phần mềm hiển thị cần hỗ trợ hiển thị đầy đủ các loại hình ảnh khác nhau từ các thiết
bị khác nhau được hỗ trợ, bao gồm hỗ trợ cho:
• Các ảnh chiếu (ví dụ: tia X) và các ảnh mặt cắt ngang (ví dụ: CT, MR);
• Các hình ảnh với màu chính xác (ví dụ: siêu âm) và các hình ảnh giả màu (ví
dụ: y học hạt nhân);
• Các hình ảnh đa khung và các ảnh cine (ví dụ: siêu âm tim và chụp động
mạch).

Hỗ trợ cho kỹ thuật dựng hình tái tạo đa bình diện, tối đa cường độ chiếu (MIP) và kết

xuất thể tích được kỳ vọng cho CT và MR, đặc biệt đối với cơ xương và giải thích sự
chụp tia X mạch và đo kích thước khối u. Sự diễn dịch của bộ ghép lại các cuộc khám
nghiệm : ghi hình cắt lớp positron (PET)-chụp cắt lớp vi tính (CT) địi hỏi khơng chỉ
multiplanar tái thiết hỗ trợ, mà cịn hiển thị các hình ảnh hợp nhất (giả màu PET
chồng trên CT).
Tiêu chí nhận xét hình ảnh cơ bản cần thiết bao gồm:
• Chuyển hướng thị giác của các dịng hình ảnh có sẵn thơng qua việc sử dụng
các hình thu nhỏ hoặc một trình duyệt phân cấp;
• Cạnh-bên-nhau so sánh ít nhất 2 bộ hình ảnh, cho dù chúng là các bộ từ nghiên
cứu tương tự, hoặc các nghiên cứu khác nhau, với di chuyển đồng bộ, di
chuyển và phóng to trong trường hợp các phương thức cắt ngang;
• Chú thích của thuận bên với định hướng cũng như khu trú không gian của các
hình ảnh cắt ngang cho tham chiếu giải phẫu;
• Chú thích của các nhân khẩu học, quản lý và thơng tin kỹ thuật cơ bản để cung
cấp cho việc xác định và sử dụng an tồn;
• Phép đo đơn giản về khoảng cách tuyến tính và góc như được sử dụng để phát
hiện sự thay đổi và lập kế hoạch điều trị.

Hình thức báo cáo khác nhau và một số bác sĩ X-quang sử dụng cách xuất ra kết quả
chuẩn (âm thanh ghi lại dạng số), một số thì lại sử dụng nhận dạng giọng nói và
những người khác điền vào mẫu báo cáo cho trước có cấu trúc trên màn hình. Tích
hợp các báo cáo cơng nghệ hiển thị hình ảnh và hệ thống thơng tin khác cho hiệu quả
sử dụng và quy trình làm việc tối ưu vẫn cịn nhiều thách thức.
Sự quản lý
Khơng có hệ thống nào là hồn hảo và lỗi của con người là có thể ở từng giai đoạn của
q trình. Hình ảnh có thể vơ tình gán cho sai bệnh nhân hoặc sai đơn đăng kí. Nghiên
cứu sai có thể được thực hiện hoặc các hình ảnh có thể có chất lượng kém và cần được
lấy lại, mà có thể yêu cầu gia hạn và triệu hồi bệnh nhân. Mặt sai có thể vơ tình được
ghi lại trong tiêu đề hình ảnh hoặc dữ liệu pixel.
9

Những vấn đề này đòi hỏi các hệ thống cung cấp một chức năng quản lý cho phép các
điều chỉnh được thực hiện bởi người có thẩm quyền và cho một kỷ lục của các điều
chỉnh (hồ sơ kiểm tra truy nguyên) phải được duy trì đáng tin cậy. Các điều chỉnh có
thể liên quan đến các thay đổi cơ sở dữ liệu khác nhau mà cần phải được truy cập bất
cứ nơi nào các hình ảnh có thể được sử dụng.
Ngoài giờ, kho lưu trữ PACS sẽ lấp đầy với những hình ảnh mà có thể khơng cịn cần
phải có ngay lập tức, ví dụ, khi thời hạn lưu giữ theo luật hết hiệu lực. Các cuộc khám
nghiệm trước cho việc báo cáo nhanh chóng, giảm thiểu thời gian ngoài giờ. Khả năng
thanh lọc các nghiên cứu được lựa chọn có thể được kỳ vọng, cả bằng tay và trong
một quy tắc dựa trên cách thức tự động.
Bệnh nhân thường xuyên cần phải được chuyển đến những nơi khác để điều trị them
và hồ sơ của họ phải có sẵn để họ mang theo, vì vậy các khả năng xuất khẩu, cả qua
mạng đến các cơ sở xa xôi và thông qua phương tiện truyền thông trao đổi tiêu chuẩn,
được yêu cầu.
Lưu trữ, duy trì và liên tục giao dịch
Hình ảnh phải được lưu trữ, kể cả trong ngắn hạn để sử dụng ngay lập tức, hoặc sử
dụng như các hình ảnh trước đó có liên quan cho các cuộc khám nghiệm tiếp theo, để
giới thiệu cho xử lý tiếp theo và cho các mục đích duy trì theo luật định.
Nhiều loại công nghệ lưu trữ đã được sử dụng cho các kho lưu trữ PACS, bao gồm các
hệ thống quản lý lưu trữ theo cấp bậc mà cố gắng để cung cấp truy cập nhanh đến các
hình ảnh hiện tại và truy cập chậm hơn đến các hình ảnh cũ hơn, tìm nạp trước chúng
từ lưu trữ chậm hơn (băng hoặc đĩa quang học) trước nhu cầu. Với sự ra đời các mảng
dự phòng của các đĩa rẻ tiền, mạng lưu trữ đính kèm, các mạng lưu trữ, lưu trữ nội
dung cố định và chi phí giảm mạnh của ổ đĩa cứng dung lượng cao, việc sử dụng cái
gọi đó là phương tiện truyền thơng ‘all spinning’(tất cả quay), nghĩa là tất cả các hình
ảnh đang có sẵn trực tuyến trên các ổ đĩa cứng với cùng một mức độ dịch vụ, bây giờ
là thông dụng. Một biến thể về khái niệm quản lý lưu trữ phân cấp liên quan đến việc
sử dụng các ổ đĩa cứng của các thực hiện khác nhau để giảm thiểu chi phí cho nội

dung ít thường xuyên truy cập.
Hiện nay, chi phí lưu trữ có thể khơng bị chi phối bởi các chi phí của các ổ đĩa, nhưng
lại bị chi phối bởi tổng chi phí quyền sở hữu, nghĩa là các cơ sở hạ tầng cần thiết để hỗ
trợ cho chúng, bao gồm chi phí điện năng và làm mát, và băng thơng mạng để nhân
rộng off-site.
Truy cập vào các hình ảnh đã trở thành nhiệm vụ quan trọng, vì vậy bất khả tiếp cận
PACS là không thể chấp nhận được, hoặc vì lý do lịch trình (duy trì) hoặc khơng lịch
trình (thất bại). Yêu cầu này thúc đẩy nhu cầu về tính sẵn sàng cao trong tồn bộ hệ
thống thiết kế, đặc biệt là đối với các cuộc khám nghiệm gần đây của các bệnh nhân
nội trú hiện tại. Đáp ứng yêu cầu sẵn sàng cao có thể yêu cầu sử dụng một bản sao offsite của các kho lưu trữ được duy trì đến trạng thái nhất quán thời gian thực gần với
10


kho lưu trữ nội vùng chính, và một phương tiện các yêu cầu chuyển hướng cho các
hình ảnh trong trường hợp thất bại.
Một yêu cầu riêng biệt từ tính sẵn sàng cao là sự cần thiết để sao lưu trong trường hợp
mất dữ liệu nội vùng quan trọng. Kể từ khi các ảnh được lưu trữ độc quyền một cách
điện tử, sự mất mát các kết quả bản sao đơn trong tổng số thiệt hại, và điều này là
không thể chấp nhận được hoặc cho chăm sóc lâm sàng hoặc cho đáp ứng yêu cầu lưu
giữ theo luật định. Sao lưu phải được thực hiện và phải được lưu trữ off-site, ở một cơ
sở đủ xa và mạnh được thiết kế để bảo vệ chúng. Sẵn sàng cao và các yêu cầu sao lưu
có thể được thỏa mãn với một giải pháp đơn, nhưng những nhu cầu rất khác nhau.
Thiết kế và các thủ tục được kết hợp với tính sẵn sàng cao và các giải pháp sao lưu
được xác định trong một kế hoạch khắc phục tai họa của tổ chức hoặc kế hoạch giao
dịch liên tục, trong đó phân tích các kịch bản thất bại và cung cấp các thủ tục được
xác định trước để làm theo cho các sự cố ngẫu nhiên có khả năng. Các kế hoạch này
phải bao gồm các ước tính thời gian để hồi phục và được kiểm tra thường xuyên.
Triển vọng của việc sử dụng các kho lưu trữ trong khu vực và quốc gia, hoặc ở nơi,
các kho lưu trữ địa phương, đang được xem xét. Các kho lưu trữ này cung cấp một cơ
hội để cung cấp truy cập giữa các doanh nghiệp và các bác sĩ cộng đồng, và có khả

năng có thể được tái sử dụng cho mục đích sao lưu hoặc kho lưu trữ chính. Dịch vụ
thương mại cũng cung cấp lưu trữ off-site, không chỉ để sẵn sàng cao và sao lưu, mà
còn như các kho lưu trữ chính.
Các quy định địa phương, chính sách trang web, tiêu chuẩn chăm sóc, quản lý rủi ro
và chi phí bắt buộc là những loại thơng tin cần phải được lưu trữ cho việc chăm sóc
bệnh nhân và các mục đích pháp-y. Khơng chỉ báo cáo phóng xạ mà cịn là các hình
ảnh kỹ thuật số của bản thân họ có thể tạo thành một thành phần quan trọng của hồ sơ
ý tế. Khi các hình ảnh được nhận theo nhiều hình thức, ví dụ, các lát cắt CT mỏng
dành cho việc xử lý ảnh sau khi chụp và tái tạo dày hơn nhằm phân phối và xem,
chính sách sẽ quyết định liệu những hình ảnh đấy được giữ lại hay không. Giữ dữ liệu
chưa xử lý cho CT và MR là không quy chuẩn, nhưng giữ lại các hình ảnh để gia cơng
cho chụp nhũ ảnh tầm sốt CAD có thể có lợi cho bệnh nhân, như thể việc lưu giữ các
kết quả CAD, để cải thiện độ chính xác ở vịng sàng lọc tiếp theo.
Sự phân phối
Mặc dù một số nhà cung cấp tham chiếu hài lòng với chỉ báo cáo, nhiều địi hỏi các
hình ảnh, cho dù để đưa ra các quyết định lâm sàng và chẩn đoán riêng của họ cho kế
hoạch điều trị phẫu thuật hay việc khác, hoặc cho giáo dục hay giảng dạy bệnh nhân.
Các hình ảnh kỹ thuật số có lợi thế hơn phim trong việc đó, tùy thuộc vào các kiểm
sốt ủy quyền và truy cập thích hợp, chúng có thể được thực hiện tại nhiều địa điểm
cùng một lúc, cả bên trong lẫn bên ngồi một bộ phận, thơng qua một mạng lưới an
tồn hoặc thơng qua phương tiện truyền thơng trao đổi. Nếu cần thiết, cho mục đích
giảng dạy hoặc nghiên cứu, những hình ảnh kỹ thuật số có thể được nhận diện lại để
bảo vệ bí mật của bệnh nhân.
11


Nhiều hệ thống PACS cung cấp cho truy cập mạng nội bộ và từ xa bởi những người
dùng có thẩm quyền khác với bác sỹ X-quang giải thích chính, thường sử dụng một
thành phần trình duyệt web hoặc một ứng dụng phần mềm mà đã hạn chế đáng kể
chức năng hoặc với hình ảnh chất lượng hạn chế, và trên màn hình mà có thể khơng

được hiệu chỉnh hay phân cấp. Cho nhiều người sử dụng giả mạo, điều này có thể
khơng đạt u cầu, và một bộ hồn chỉnh các hình ảnh chất lượng chẩn đốn phải
được làm sẵn, tốt nhất là thường xuyên, nhưng chắc chắn nếu có yêu cầu. Nếu cần
thiết, các nhà cung cấp chăm sóc lâm sàng phải có khả năng nhập các hình ảnh vào hệ
thống của mình.
Những người sử dụng khác nhau địi hỏi những chức năng khác nhau trong phần mềm
hiển thị hình ảnh của họ. Mặc dù một giả định thường được ra rằng chỉ các công cụ xử
lý ảnh thô sơ được yêu cầu, máy đếm các ví dụ bao gồm các phần mềm chuyên dụng
cần thiết cho ứng dụng chỉnh hình mẫu răng giả, lập kế hoạch phẫu thuật thần kinh
bằng rô bốt và lập kế hoạch xạ trị.
Truy cập bệnh nhân thường bị bỏ quên. Mặc dù các vấn đề ủy quyền và kiểm soát truy
cập về cung cấp mạng bên ngoài đến các bệnh nhân là rất cần thiết, các tổ chức triển
khai các hệ thống hồ sơ y tế điện tử đang ngày càng cung cấp các cổng thông tin bệnh
nhân. Thông thường hơn, một tập hợp các hình ảnh trên các phương tiện trao đổi được
thường xuyên cung cấp cho tất cả các bệnh nhân, hoặc ngay sau khi kiểm tra, sau khi
báo cáo cuối cùng được đưa ra.
16.3.2. DICOM
16.3.2.1. Khái quát
Các thiết bị hình ảnh y tế kỹ thuật số đầu tiên đề thuộc quyền sở hữu trong tự nhiên và
cung cấp đầu ra dưới hình thức phim đã in; người sử dụng khơng có kỳ vọng rằng các
hình ảnh kỹ thuật số sẽ được trích xuất từ các thiết bị như vậy, cũng khơng phải là
chúng có thể được trao đổi giữa các thiết bị hoặc phần mềm từ các nhà sản xuất khác
nhau. Như các trường hợp-sử dụng được phát triển để chuyển, lưu trữ và hiển thị hình
ảnh từ xa bằng điện tử, các nhà sản xuất ban đầu cung cấp các giải pháp độc quyền,
việc làm đó là khơng tương thích. Người ta có thể, ví dụ, trang bị cho một bệnh viện
đầy đủ với X-quang, các thiết bị thu nhập CT và MR cũng như một PACS và các máy
trạm phê duyệt, nhưng chỉ khi tất cả mọi thứ được mua từ một nhà cung cấp, hoặc nếu
các giao diện tùy chỉnh được xây dựng cho từng thiết bị thu thập. Phương pháp tiếp
cận này vừa khơng có khả năng mở rộng vừa không giá cả phải chăng, và sự cần thiết
để phát triển các tiêu chuẩn mở để thúc đẩy khả năng tương tác giữa các thiết bị từ các

nhà sản xuất khác nhau nhanh chóng trở nên rõ ràng.
Tiêu chuẩn mở đầu tiên nỗ lực cho hình ảnh y tế là tiêu chuẩn ACR-NEMA ra mắt vào
năm 1985, đồng tài trợ bởi trường đại học Mỹ về X-quang, đại diện cho người sử
dụng, và hiệp hội các nhà sản xuất điện quốc gia, đại diện cho các nhà sản xuất. Tiêu
chuẩn này xác định một cơ chế cho việc mã hóa dữ liệu pixel của hình ảnh bản thân,
cùng với thơng tin về những hình ảnh dưới hình thức một danh sách các yếu tố dữ
liệu, và một tập hợp các lệnh và một phương tiện trao đổi các dữ liệu đấy qua kết nối
12


điểm-đến-điểm giữa hai thiết bị sử dụng một giao diện song song 50 chân. Rất ít khi
áp dụng tiêu chuẩn này vào thời điểm đó, và nó đã khơng được sử dụng cho đến năm
1993, một phiên bản sửa đổi bao quát của tiêu chuẩn được sản xuất, đổi tên thành
DICOM, với nhiều sự cải tiến, DICOM đã được thực hiện. Một tính năng quan trọng
của DICOM mà phân biệt nó với phiên bản cũ là việc sử dụng các mạng máy tính phát
triển, cơng nghệ internet và các giao thức. Ngày nay việc sử dụng DICOM rất phổ
biến và nếu khơng có các nhà sản xuất thì sẽ có thể trở thành một thiết bị thị trường
không phù hợp với các tiêu chuẩn. Tiêu chuẩn dễ thay đổi, nhưng thay vì phát triển
thơng qua mở rộng với các tính năng bổ sung, thì sự tạo ảnh mới và cơng nghệ thông
tin liên lạc được phát triển.
Mặc dù ban đầu nhắm mục tiêu hướng tới các ứng dụng X-quang, hiện nay, các tiêu
chuẩn DICOM không nên giới hạn phạm vi và bao gồm hỗ trợ cho nhiều chuyên khoa
khác, chẳng hạn như tim mạch, nha khoa, nội soi, da liễu và bệnh lý học. DICOM
cũng được mở rộng ra ngoài phạm vi của y học bao gồm kiểm tra mà khơng cần phải
phá hủy các bộ phận máy bay (hình ảnh kỹ thuật số và các phương tiện truyền thông
trong đánh giá không phá hủy – DICONDE) cũng như sàng lọc hành lý và các ứng
dụng bảo mật khác (hình ảnh kỹ thuật số và các phương tiện truyền thông trong bảo
mật – DICOS).
16.3.2.2. Tổng hợp mơ hình thơng tin và các đối tượng thơng tin
Một mục đích chính của DICOM là việc trao đổi hình ảnh và thơng tin đi kèm của

chúng. Tiêu chuẩn mô tả các lớp đối tượng thơng tin (các IOD), mỗi trong đó là cụ thể
cho một loại hình ảnh được tạo ra bởi một thiết bị cụ thể, nhưng có chung một cấu
trúc chung. Ví dụ, có một IOD cho CT và một IOD khác cho siêu âm. Những định
nghĩa đó chia sẻ thơng tin chung về các bệnh nhân và việc quản lý nghiên cứu, nhưng
lại chia sẻ thông tin khác nhau về kỹ thuật thu nhận, các mối quan hệ không gian và
thời gian, và mã hóa các dữ liệu pixel. DICOM mơ tả những thơng tin đó trong các
modun, đó là hoặc chung hoặc chỉ riêng thiết bị. Modun bệnh nhân, ví dụ, bao gồm
tên của bệnh nhân, ngày sinh và danh tính của họ, nghĩa là các đặc điểm của bệnh
nhân. Ngồi các thơng tin về bệnh nhân, thơng tin bổ sung là cần thiết để quản lý
nghiên cứu, ví dụ như ngày và thời gian mà nghiên cứu được bắt đầu, các định danh
của các yêu cầu và nghiên cứu của chính nó, và các mơ tả của các loại thủ tục; những
thơng tin này có thể được tìm thấy trong modun nghiên cứu chung.
Các ảnh CT sẽ chứa các modun bổ sung được áp dụng cho tất cả các hình thức tạo
hình ảnh cắt ngang, hoặc có thể chỉ riêng cho CT. Ví dụ, các hình ảnh CT, MR và
PET, tất cả chia sẻ khái niệm về một hình ảnh như một lát cắt trong một khơng gian
3D được xác định rõ. Modun hệ quy chiếu định nghĩa hệ thống điều phối bệnh nhân
tương đối được chia sẻ bởi một tập hợp các lát có được trong cùng một thủ tục, và
modun mặt phẳng ảnh xác định vị trí và hướng của một lát cắt riêng. Các hình ảnh
siêu âm, mặt khác, theo truyền thống được nhận với một bộ chuyển đổi bằng tay và
khơng có một hình Đề-các-tơ, không chứa các modun này.

13


Từ khi các ảnh CT được nhận sử dụng một chùm tia X, chúng chứa các thuộc tính cụ
thể mơ tả các đặc điểm của chùm tia đó và tạo ra nó, bao gồm cả điện áp, ống tia, thời
gian phát tia và bộ lọc. Các hình ảnh siêu âm, mặt khác, bao gồm thơng tin về các loại
đầu dị được sử dụng, tần số đầu dò, … Cho nên, các modun hình ảnh CT và modun
hình ảnh siêu âm được xác định để ghi lại thông tin cụ thể của thiết bị này.
Các modun không chỉ mô tả thông tin hoặc chung hoặc chỉ riêng thiết bị, mà cũng

được chia sẻ giữa nhiều hình ảnh trong các thủ tục tương tự nhau. Sự tương đồng này
được định nghĩa trong một mơ hình thơng tin DICOM, trong đó mơ tả các thực thể,
chẳng hạn như bệnh nhân, nghiên cứu, thiết bị, series và các hình ảnh, và các mối
quan hệ giữa chúng. Vì vậy, tất cả các hình ảnh mà được nhận như một phần của các
thủ tục tương tự nhau sẽ chứa chính xác cùng một thơng tin về bệnh nhân và nghiên
cứu. Nếu các thủ tục được thực hiện trên cùng một thiết bị, thì thơng tin về các trang
bị sẽ giống hệt nhau trong tất cả các hình ảnh như vậy.
Nhiều hình ảnh có thể được nhóm lại thành các chuỗi giống nhau nếu chúng có một
đặc điểm chung, ví dụ, nếu chúng được nhận trong một lần chạy đơn của CT gantry
(Gantry là một bộ phận trong đó có chứa ống tia X các detector, đặt đối diện nhau trên
một vịng trịn, vịng trịn này có thể quay quanh tâm để quét một lớp trên cơ thể bệnh
nhân). Khi các hình ảnh được mã hóa, tuy nhiên, tất cả các thông tin chung này được
tái bản vào mỗi trường hợp cụ thể, đó là, mọi hình ảnh chứa một bộ đầy đủ các thơng
tin, và vì lý do này, chúng được gọi là các trường hợp phức cụ thể (trái ngược với các
trường hợp cụ thể bình thường, trong đó thơng tin về mỗi thực thể sẽ được quản lý và
truyền tải riêng). Mục đích là một hình ảnh đơn có thể được tách ra từ các hình ảnh
khác hoặc hệ thống mà trong đó nó được sản xuất và lưu trữ, nhưng vẫn có một bộ
đầy đủ các thông tin cần thiết để xác định và giải thích nó.
16.3.2.3. Thuộc tính, các thành phần dữ liệu, mã hóa và cú pháp truyền
Các modun được định nghĩa như một danh sách các thuộc tính, mỗi trong số đó mã
hóa một phần cụ thể các thơng tin như là tên hoặc một giá trị bằng số. Với truyền tải
và lưu trữ, các thuộc tính này được mã hóa như các thành phần dữ liệu trong một tập
dữ liệu nhị phân đơn. Mỗi thành phần dữ liệu theo tiêu chuẩn được gán một thẻ số 32
bit độc nhất, thường được mơ tả như một cặp gồm nhóm thập lục phân 16 bit và các
số thành phần. Ví dụ, thuộc tính tên của bệnh nhân được gán một thẻ thành phần dữ
liệu (0010,0010). Một mô tả nguyên bản về tên của mỗi thành phần dữ liệu không
được bao gồm trong mã hóa, do đó, định dạng khơng phải là ‘tự mơ tả’ và người nhận
cần phải có kiến thức về các ý nghĩa của mỗi thành phần.
Mỗi thành phần dữ liệu là của một loại được xác định trước, hoặc đại diện giá trị và
tiêu chuẩn định nghĩa một loạt các loại như vậy. Có những loại nhị phân cho các số

ngun có dấu và khơng có dấu 16 và 32 bít độ dài, các loại nhị phân dấu phẩy động
IEEE 32 và 64 bít độ dài, cũng như các loại chuỗi chung và riêng, chẳng hạn như đối
với tên, các số nguyên và các giá trị thập phân, số ngày và số lần, và các mã số, trái
ngược với các mô tả văn bản tự do. Các giá trị thể hiện hoặc có thể được mã hóa rõ
ràng hoặc được ngụ ý và nhìn lên từ điển bởi người nhận.
14


Chiều dài giá trị của mỗi thành phần dữ liệu thường được mã hóa rõ ràng. Các chiều
dài giá trị luôn luôn chẵn và, khi cần thiết, các chuỗi sẽ được đệm để chiều dài chẵn.
Dữ liệu pixel tự được mã hóa như chính thành phần dữ liệu khác (7FE0, 0010), mặc
dù chỉ là một cái rất lớn với một vài quy tắc mã hóa cụ thể. Sau đó, một tập dữ liệu
DICOM không bao gồm một chiều dài cố định ‘header’ mà có thể được bỏ qua để đạt
dữ liệu pixel, cũng không phải dữ liệu pixel cần thiết vào cuối tập dữ liệu. Phân tích
đầy đủ các thành phần dữ liệu liên tiếp, trong đó có đệ quy vào các chuỗi chiều dài
biến bất kỳ, là cần thiết để khôi phục lại các dữ liệu pixel đáng tin cậy.
Cú pháp truyền xác định mã hóa thực tế. Nó cũng được sử dụng để phân biệt các bức
ảnh có tồn bộ dữ liệu hoặc dữ liệu pixel có thể được nén, như được bàn luận sau.
Ngoài các cú pháp truyền tiêu chuẩn được quy định bởi DICOM, một nhà sản xuất có
thể định nghĩa cú pháp truyền riêng của mình, có thể được sử dụng miễn là cả người
gửi và người nhận đều đồng ý.
16.3.2.4. Các lớp dịch vụ, các lớp cặp dịch vụ-đối tượng, các sự thiết lập liên kết
và các báo cáo thích nghi
Một khi một trường hợp riêng của một đối tượng thơng tin hình ảnh được thu thập và
mã hóa trong một cú pháp truyền đặc biệt, nó được truyền trên mạng sử dụng một
trong nhiều dịch vụ mạng mà DICOM quy định, các lớp dịch vụ lưu trữ.
Không phải tất cả các thiết bị hỗ trợ tất cả các loại hình ảnh từ các thiết bị khác nhau.
Cho phù hợp, DICOM định nghĩa sự kết hợp của một lớp dịch vụ và một IOD như
một như một lớp cặp dịch vụ-đối tượng (lớp SOP). Ví dụ, sự kết hợp của lớp dịch vụ
lưu trữ và IOD ảnh CT là lớp SOP lưu trữ ảnh CT.

Mục đích của việc định nghĩa các lớp SOP là để cho phép người gửi và người nhận
trao đổi khả năng tương hỗ của họ khi thiết lập một kết nối vào mạng, hoặc những gì
DICOM đề cập tới như một ‘sự thiết lập liên kết’. Cơ chế đàm phán này cho phép
người gửi cung cấp, ví dụ, các hình ảnh CT và MR từng ở dạng nén hoặc không nén,
và người nhận chấp nhận hoặc là những cái mà nó hỗ trợ, hoặc thích hơn, và với
người gửi sau đó chọn trong số những lựa chọn được chấp nhận một cái để sử dụng.
Trong một số trường hợp, một người gửi có thể có các hình ảnh để gửi nhiều hơn một
lớp SOP, chọn CT và siêu âm, nhưng người nhận, ví dụ với một trạm làm việc 3D, có
thể khơng hỗ trợ các hình ảnh siêu âm và sau đó sẽ từ chối các lớp SOP tương ứng.
Nói chung, những hạn chế đó được biết đến trước đó, khi mua và trong thời gian cài
đặt, và được xác định bằng cách so sánh với các báo cáo thích nghi DICOM. Mỗi nhà
sản xuất được yêu cầu bằng tiêu chuẩn để ghi lại các khả năng của sản phẩm của họ
trong một bản báo cáo thích nghi. Trong số các thứ khác, các báo cáo này chứa một
bảng về những lớp SOP và các cú pháp truyền được hỗ trợ. Một báo cáo đơn giản bởi
một nhà cung cấp rằng một thiế bị là ‘tương thích DICOM’ là khơng đủ để mô tả khả
năng tương tác; đúng hơn, xem xét cụ thể mỗi cặp các thiết bị, các báo cáo thích nghi
bởi một người mua ‘có học thức’ với một tầm nhìn thẳng là cần thiết để đảm bảo khả
năng tương thích.
15


Các thiết bị tại cùng điểm cuối của sự thiết lập liên kết được gọi là các thực thể ứng
dụng. Thuật ngữ này được sử dụng kể từ khi không có yêu cầu rằng là một sự tương
ứng một đến một giữa các thiết bị vật lý hoặc các ứng dụng phần mềm và các thực thể
ứng dụng.
16.3.2.5. Phương tiện truyền thơng trao đổi và bộ nhớ lưu trữ
Ngồi việc cung cấp cho việc chuyển của các trường hợp cụ thể DICOM trên mạng,
các tiêu chuẩn cũng bao gồm các quy tắc cho việc sử dụng các phương tiện truyền
thông trao đổi, chẳng hạn như các đĩa CD, DVD, các thiết bị MOD và USB. Chúng
được coi là đủ mạnh để cho phép thông tin được lưu giữ cho chuyển giao vật lý từ một

địa điểm đến nơi khác, chẳng hạn như là bằng mail hoặc chuyển phát nhanh. DICOM
đã chọn phương tiện truyền thông định dạng cổ điển của người tiêu dùng và các hệ
thống tập tin bất cứ khi nào có thể, để tối đa hóa việc tái sử dụng các công nghệ giá cả
phải chăng và đảm bảo rằng chúng có thể đọc được với các hệ thống điều hành cổ
điển trên các máy tính thơng thường mà không cần phần cứng hoặc phần mềm đặc
biệt.
Cho các định dạng tập tin, một tiêu đề thông tin ‘siêu’ ngắn là cần thiết, trước bộ dữ
liệu DICOM được mã hóa, mà cung cấp một chuỗi cơng nhận (‘magic number’), do
đó các tập tin DICOM có thể được phân biệt với các tập tin khác, cũng như mô tả của
cú pháp truyền thực tế được sử dụng để mã hóa các tập dữ liệu theo sau.
Tất cả các phương tiện truyền thơng DICOM cũng cần phải có, trong thư mục gốc,
một tập tin DICOMDIR, mã hóa một bản tóm tắt về nội dung của các phương tiện
truyền thông, liệt kê các bệnh nhân, nghiên cứu, series, và cũng với một bản tóm tắt
các đặc điểm của mỗi các thực thể. Một ứng dụng có thể đọc tập tin này và nhanh
chóng tóm tắt các nội dung trong một trình duyệt cho người sử dụng, mà không cần
đọc tất cả các tập tin trên các phương tiện truyền thông.
16.3.2.6. Các trường hợp phức khác khác với hình ảnh
Tập trung ban đầu của DICOM là việc trao đổi hình ảnh bản thân. Tuy nhiên, có nhiều
loại khác của khối dữ liệu có thể được xử lý một cách tương tự như các hình ảnh,
chẳng hạn như các dạng sóng theo thời gian (ví dụ như điện tâm đồ), dữ liệu quang
phổ (ví dụ như quang phổ MR), các tài liệu của những loại khác nhau (ví dụ như các
PDF) và thậm chí cả các dữ liệu chưa xử lý được nhận trước khi xây dựung lại hình
ảnh. Các loại khác nhau của dữ liệu cần mô tả một cách tương tự như mơ hình thơng
tin cho các hình ảnh, và do đó có thể chia sẻ các mơ hình thơng tin phức được sử dụng
cho các hình ảnh. Mỗi cái có thể được mô tả như một IOD phức với việc bổ sung các
modun thích hợp, các thuộc tính, các thành phần dữ liệu và các cơ chế mã hóa. Các
lớp dịch vụ lưu trữ giống nhau có thể được sử dụng cho việc chuyển các đối tượng
này trên mạng và chúng có thể được mã hóa trên các phương tiện truyền thơng trao
đổi theo cách tương tự như các hình ảnh.
Thêm vào đó, các loại khác của thơng tin có thể được thu nhận mà không bao gồm

khối dữ liệu mà cần phải được mơ tả, nhưng có thể được mơ tả đầy đủ như một tập
hợp các thuộc tính cá nhân. Ví dụ, một kế hoạch xạ trị có thể được mô tả theo cách
16


như vậy, khác với hình ảnh xạ trị hoặc một bản đồ liều xạ trị, được mã hóa như hình
ảnh. Có một hệ thống trọn vẹn hoặc các đối tượng liên quan đến xạ trị để hỗ trợ cả
liệu pháp xạ trị và liệu pháp phóng xạ.
Sự cần thiết để mã hóa dữ liệu trong một dạng cấu trúc mở rộng là chung cho nhiều
trường hợp sử dụng, bao gồm cả việc ghi lại dữ liệu định lượng và phạm trù từ các
thiết bị thu nhận (chẳng hạn như đo siêu âm tim hoặc sản khoa), các bất thường của
CAD trong các hình ảnh như chụp X-quang vú, cũng như mã hóa các báo cáo được
tạo ra bởi con người. Đó là phạm vi hệ thống báo cáo theo cấu trúc DICOM của các
đối tượng, trong đó sử dụng các thuộc tính chuỗi đệ quy lồng nhau để mã hóa một cây
mở rộng của phạm trù, mã hóa, số và thơng tin văn bản miễn phí sử dụng các mẫu
được xác định cho các ứng dụng cụ thể.
Một đặc tính phân biệt của báo cáo có cấu trúc DICOM, được đối chiếu với các định
dạng tài liệu có cấu trúc khác, là một cơ chế cho việc làm tham chiếu khơng những
cho các hình ảnh DICOM (và các dạng sóng), mà còn cho các địa điểm tham chiếu tọa
độ cụ thể trong không gian (hoặc thời gian). Chúng được sử dụng, ví dụ, để minh họa
cho các phát hiện hoặc để xác định những vị trí mà tại đó các phép đo được thực hiện.
Các đối tượng báo cáo có cấu trúc DICOM cũng được sử dụng để mã hóa các báo cáo
liều bức xạ có cấu trúc, cũng như các danh sách các hình ảnh có liên quan cho một số
mục đích (các ghi chú hình ảnh khóa hoặc các văn bản lựa chọn đối tượng khóa).
Khi hiển thị, các hình ảnh y tế thường được điều khiển bởi người sử dụng để phóng to
hoặc di chuyển đến một vị trí cụ thể, hoặc điều chỉnh độ tương phản và độ sáng (trung
tâm và chiều rộng cửa sổ) và có thể được chú thích với văn bản hoặc tranh đồ họa.
Các thao tác có thể được thu thập như một trạng thái hiển thị, và các trạng thái như
vậy có thể được lưu trữ như các trường hợp phức cụ thể cho việc phục hồi và áp dụng
cho các hình ảnh tương tự tại thời gian sau đó. Các tham chiếu cho các hình ảnh trong

các báo cáo có cấu trúc cũng có thể chứa một tham chiếu đi kèm đến một trạng thái
hiển thị, ví dụ, để nắm bắt được dạng hiển thị của một khu vực riêng biệt khi một phép
đo được thực hiện.
Như với các trường hợp phức khối dữ liệu phi hình ảnh cụ thể, các trường hợp báo cáo
có cấu trúc và trạng thái hiển thị được trao đổi sử dụng lớp dịch vụ lưu trữ thông
thường và các biên dạng phương tiện truyền thông trao đổi.
16.3.2.7. Các lớp dịch vụ khác khác với lưu trữ
Mặc dù việc sử dụng chủ yếu của các dịch vụ mạng DICOM là để chuyển giao các
ảnh và các trường hợp phức cụ thể khác từ một thực thể ứng dụng đến cái khác, có
nhiều lớp dịch vụ khác được xác định. Một số tồn tại chủ yếu để hỗ trợ hoạt động lưu
trữ. Dịch vụ giao lưu trữ cho phép người gửi một tập các trường hợp cụ thể để yêu cầu
người nhận nếu nó sẽ chịu trách nhiệm cho sự tồn tại của các đối tượng được lưu trữ.
Dịch vụ này được sử dụng bởi một thiết bị thu nhận trước khi xóa các bản sao cục bộ
của hình ảnh.

17


Lớp dịch vụ truy vấn/chất vấn cho phép một người truy vấn một thiết bị từ xa cho
bệnh nhân, các nghiên cứu, series và các trường hợp cụ thể, sử dụng định danh và các
thuộc tính tương xứng khác, và sau đó chọn một mục tin để phục hồi.
Các lớp dịch vụ khác được xác định đối với trường hợp sử dụng mà không liên quan
trực tiếp đến lưu trữ. Lớp dịch vụ quản lý danh sách công việc cung cấp thông tin các
nhân, thông tin yêu cầu và thông tin lịch trình thơng qua một danh mục làm việc cho
phòng chức năng. Các câu trả lời thu được và các bước thủ tục lên lịch trình cung cấp
các phương thức với các thông tin cần thiết để lựa chọn bệnh nhân chính xác, thực
hiện cơng việc thu nhận hình ảnh và gắn các thuộc tính trong các hình ảnh kết quả.
Khi thu nhận hình ảnh hồn tất, thơng tin phản hồi được cung cấp cho hệ thống quản
lý trong một bước thủ tục được thực hiện theo phương thức.
16.3.3. Sự khớp nối thông tin hệ thống-bệnh viện thông tin ngành X-quang,

Health Level 7
16.3.3.1. Khái quát
Chỉ như DICOM là phổ biến và không bị thách thức như tiêu chuẩn đơn để trao đổi
các ảnh y tế, các hệ thống thông tin khác trong một doanh nghiệp chăm sóc sức khỏe
phụ thuộc vào tiêu chuẩn 7 mức độ sức khỏe (HL7) cho truyền thông. Phiên bản đầu
tiên vào năm 1987, nhưng các phiên bản 2.x là phổ biến nhất được sử dụng hiện nay,
đặc biệt là kể từ phiên bản 2.3 (1997). Một tiêu chuẩn gần như hoàn toàn khác và
phức tạp hơn nhiều, HL7 phiên bản 3, đã được xác định, nhưng vẫn chưa thể thay thế
sự thống trị của các phiên bản 2.x trong lĩnh vực này.
HL7 xác định một kiến trúc tài liệu lâm sàng, một phương pháp mã hóa và quản lý tài
liệu có cấu trúc với siêu dữ liệu phù hợp. Các tài liệu kiến trúc lâm sàng có thể được
trao đổi sử dụng phiên bản 2.x hoặc 3.x hoặc các cơ chế khác và tồn tại độc lập với cơ
chế truyền thơng. Chúng thậm chí cịn có thể được trao đổi và lưu trữ sử dụng các dịch
vụ DICOM.
Tổ chức HL7 cũng được phát triển để hấp thu, bao quát hoặc xác định một số tiêu
chuẩn khác. Tổ chức này bao gồm các nhóm làm việc đối tượng ngữ cảnh, trong đó
xác định các ứng dụng văn phịng có liên kết lỏng lẻo khác để chia sẻ cùng một ngữ
cảnh.
16.3.3.2. Phiên bản 2.x
Không giống như DICOM, các thông điệp HL7 phiên bản 2.x đã được mã hóa dưới
dạng tin nhắn văn bản, chứ khơng phải nhị phân. Định dạng và ý nghĩa của các thông
điệp được xác định chi tiết, như là hoàn cảnh mà chúng sẽ được gửi (khởi tạo sự kiện).
Thông thường nhất, các thiết bị HL7 giao tiếp qua mạng sử dụng bộ truyền giao thức
kiểm soát/giao thức internet, sử dụng giao thức cấp thấp hơn mức tối thiểu. Ngoài ra,
bên thứ 3 ‘động cơ giao diện’ có thể được sử dụng để tập trung các thông điệp được
sản xuất bởi các nguồn cá nhân, chuyển đổi chúng và truyền chúng ra các thiết bị khác
cần thông tin.
18

Các thông điệp HL7 được soạn thảo chia ra ‘từng đoạn’ bởi dấu xuống dịng. Phân
đoạn đầu ln ln là đoạn tiêu đề thông điệp, mà trong số những thứ khác, gán một
ID vào thông điệp, quy định cụ thể các ký tự phân cách được sử dụng và xác định
‘khởi tạo sự kiện’ kích thích thơng điệp để được gửi. Đoạn tiếp theo mang trọng tải
của một thông điệp. Nhiều phân đoạn được phổ biến một vài loại khác nhau của thông
điệp. Các phân đoạn HL7 được soạn thảo ‘các trường’ có một ‘kiểu dữ liệu’ được liên
kết với chúng. Khơng có các nhãn truyền đạt rõ ràng để xác định một trường trong
một phân đoạn và không rõ ràng kiểu dữ liệu được truyền đạt. Ý nghĩa của một trường
được truyền tải bằng vị thế của nó trong chỉ một phân đoạn.
Phạm vi của các loại thông điệp HL7 phiên bản 2.x và khởi tạo các sự kiện là rộng và
chỉ một ít là có liên quan đến ứng dụng hình ảnh. Quan tâm cụ thể là những cái liên
quan đến việc quản lý nhận dạng bệnh nhân, trong đó bao gồm các thơng điệp thu
nhận, lưu lượng và chuyển giao, và những cái liên quan đến sự nhập lệnh, chẳng hạn
như thông điệp thông báo đưa hàng hóa vào kho hải quan. Cả hai thơng thường được
sử dụng để xây dụng bộ thông tin cần thiết để đáp ứng như một nhà cung cấp truy vấn
danh sách công việc theo phương thức DICOM. Các trường hợp sử dụng phức tạp
hơn, chẳng hạn như quản lý các thay đổi của danh tính bệnh nhân, cũng được hỗ trợ
bởi các thông điệp HL7, nhưng được đề cập dưới chủ đề tích hợp các hệ thống y tế
(IHE).
16.3.4. IHE
16.3.4.1. Khái quát
Các tiêu chuẩn DICOM và HL7 xác định các quy định cho các dịch vụ hoặc các thông
điệp rất cụ thể, nhưng không phải xác định một kiến trúc tổng thể cho việc xây dựng
một hệ thống hoàn chỉnh để hỗ trợ tồn bộ doanh nghiệp. Lợi ích đáng kể trong khả
năng tương tác đã đạt được sử dụng cả hai tiêu chuẩn, và các hệ thống lớn và phức tạp
được xây dựng mà không phụ thuộc vào giao diện độc quyền. Tuy nhiên, tiến bộ hơn
nữa theo hướng sản xuất các thiết bị chìa khóa trao tay mà có thể ‘cắm là chạy’ cần sự
xác định các trường hợp sử dụng cụ thể và các cấu trúc cụ thể để hỗ trợ chúng. Vào
năm 1997, hội X-quang Bắc Mỹ (RSNA), một tổ chức đã trở thành công cụ trong việc
quảng bá và áp dụng DICOM, bắt đầu liên hợp với các bên liên quan chủ chốt để gây

dựng động lực và phương hướng, và vào năm 1998, liên minh với hội hệ thống quản
lý và thông tin y tế (HIMSS), để bắt đầu nỗ lực IHE.
Tiền đề là rằng một chu kỳ hàng năm phát hành các đặc tính kỹ thuật và thử nghiệm
các thực thi tại ‘connectathons’, tiếp sau đó là các cuộc biểu tình cơng cộng, sẽ nhanh
chóng chứng tỏ giá trị của sản phẩm đến nhà buôn và khách hàng. Một năm tập trung
vào một vấn đề; đó là lên lịch trình dang sách cơng việc chụp X-quang từ sự đăng ký
bệnh nhân; thông qua đăng ký và lên lịch trình để thu nhận hình ảnh, chuyển giao, lưu
trữ và phân phối. Vấn đề này liên quan đến hai tiêu chuẩn (DICOM và HL7) và nhiều
loại sản xuất thiết bị (hệ thống thông tin y tế, hệ thống thông tin X-quang và PACS),
và kết quả là 24 nhà cung cấp thể hiện 47 hệ thống tại connectathon đầu tiên, tiếp theo
là một cuộc biểu tình cơng cộng tại hội nghị thường niên RSNA vào năm 1999. Ban
19


đầu hình thành như là một dự án 3-5 năm, dự án đang diễn ra và đang trong năm thứ
15, và IHE bây giờ là một tổ chức toàn cầu mở rộng với nhiều lĩnh vực vượt ra ngoài
X-quang.
16.3.4.2. Profile, actor (người hành động) và giao dịch
Cách tiếp cận IHE là xác định một tập hợp các trường hợp sử dụng mà đòi hỏi một cơ
sở hạ tầng chung và sau đó xác định một profile cá nhân tích hợp gồm các actor và các
giao dịch đủ để hỗ trợ những trường hợp sử dụng đấy. Profile kết quả không phải là
cách duy nhất để giải quyết vấn đề, nhưng nó được thiết kế để có đủ cũng như phù
hợp với các profile tích hợp khác và, nếu có thể, các cơ sở lắp đặt các thiết bị trong
trường này.
Với mỗi profile, một gia đình các actor được xác định, mà các thiết bị trừu tượng đó,
trong ‘thế giới thực’, phục vụ các mục đích khác nhau và là thường xuyên, nhưng
không nhất thiết phải, được cung cấp bởi các nhà sản xuất khác nhau. Ví dụ, đó là một
phần của một hệ thống thông tin bệnh viện hoặc hệ thống thông tin X-quang mà thực
hiện chức năng lên lịch trình được gọi là một hệ thống bộ phận lên lịch trình và đăng
ký filler actor, và khác biệt với các actor là thực hiện chức năng đăng ký. Nhưng trong

thực tế, chúng có thể được nhóm lại với nhau trong một hệ thỗng xử lý đơn. Tương tự
như vậy, các chức năng quản lý và lưu trữ của một PACS được nhóm lại như actor
quản lý ảnh/actor lưu trữ ảnh, phân biệt với các chức năng trình chiếu hình ảnh của
một máy trạm PACS, actor hiển thị hình ảnh.
Hành vi của một actor không được định nghĩa khái quát nhưng, đúng hơn, được quy
định trong ngữ cảnh các giao dịch giữa các actor trong ngữ cảnh một profile. Các
profile IHE không xác định các tiêu chuẩn mới để thực hiện các giao dịch nếu có thể,
nhưng sử dụng các tiêu chuẩn thông điệp hiện hành như là DICOM hoặc HL7, nếu
cần thiết chun mơn hóa hoặc ràng buộc các thông điệp HL7 đặc biệt hoặc các lớp
SOP DICOM để đạt được mục tiêu.
Ví dụ, trong profile danh sách cơng việc theo lịch trình, các thơng điệp HL7 được quy
định cho việc đăng ký bệnh nhân và nhập lệnh, và các giao thức được sử dụng, các
phiên bản của HL7 và nội dung của các phân đoạn nhất định và các trường được xác
định rõ ràng. Hơn nữa, kể từ khi các giao dịch khác trong cùng một profile sử dụng
các lớp SOP DICOM, chẳng hạn như việc cung cấp danh mục làm việc cho phòng
chức năng, các phép ánh xạ từ các thông điệp HL7, các phân đoạn và các trường đến
các thuộc tính truy vấn trở lại DICOM được xác định, cung cấp một cầu nối xác định
giữa hai cái đồng dạng nhau, nhưng không giống nhau, các tiêu chuẩn. Mức độ đặc
hiệu trong sự xác định của các profile phục vụ để loại bỏ sự không chắc chắn về một
phần của những người thực hiện và những người mua.
Các profile là, nói chung, một đề xuất tất cả hoặc khơng có gì, thay vì phải phù hợp
với khả năng cụ thể trong các báo cáo thích nghi DICOM của hai thiết bị khác nhau,
ví dụ, người mua có thể so sánh các báo cáo tích hợp IHE của hai thiết bị. Ví dụ, một
máy quét CT tự xưng là một actor chức năng thu nhận hỗ trợ IHE lên lịch trình
profile cơng việc và hệ thống thơng tin X-quang tự cho là một hệ thống doanh nghiệp
20


lên lịch trình và order filler actor cho cùng một profile nên tương thích, mà khơng cần
phải đánh giá các chi tiết cụ thể của việc thực hiện danh mục làm việc cho phịng chức

năng DICOM.
Các profile tích hợp IHE khơng liên quan độc quyền đến tiến trình cơng việc. Một loại
profile khác giải quyết các vấn đề liên quan đến phương tiện truyền thông trao đổi.
Các profile dữ liệu di động cho hình ảnh (PDI) IHE yêu cầu sử dụng các tiêu chuẩn
DICOM cho phương tiện truyền thông, nhưng chọn lựa và giới hạn của sự lựa chọn
cung cấp cho những người sử dụng phổ biến, đặc biệt là sử dụng các hình ảnh khơng
nén trên CD. Các mở rộng theo sau để các profile PDI thông qua nhiều các tính năng
DICOM hơn và cho phép sử dụng phương tiện truyền thông DVD và USB, cũng như
việc sử dụng có chọn lọc các tập tin nén, và mã hóa cho việc bảo vệ riêng tư. Phương
tiện truyền thông được mã hóa được yêu cầu trong PDI IHE để cung cấp kèm theo
phần mềm giải mã trên phương tiện truyền thơng.
Một loại khác của profile tích hợp giải quyết các hành vi của các actor đơn về các tính
năng có sẵn cho người dùng. Actor hiển thị hình ảnh, trong đó mơ tả các chức năng
mong đợi của ở một máy trạm hoặc người xem, được chứa trong một số profile mà
xác định chi tiết ứng dụng hành vi cụ thể. Profile hình ảnh chụp nhũ ảnh mơ tả một
danh sách các yêu cầu chi tiết mà một màn hình hiển thị phải thực hiện, chẳng hạn
như việc đạt được định hướng chính xác, so sánh kích thước của các hình ảnh hiện
nay và trước đó, sự căn chỉnh thành ngực, tính nhất quán của các cài đặt tương phải tỷ
lệ xám, đầy đủ các chú thích và hiển thị của CAD. Profile này địi hỏi cụ thể các thuộc
tính DICOM được sử dụng để thực hiện hành vi cụ thể, chứ không phải để lại profile
này theo ý của người thực hiện, và cũng phụ tải thiết bị thu nhận với các yêu cầu để
gắn các thuộc tính này vào. Profile hình ảnh chụp nhũ ảnh và sự trình bày phù hợp
tổng quát hơn về profile hình ảnh, cũng đòi hỏi hiển thị để thực hiện và phù hợp với
các GSDF DICOM, để tạo điều kiện thống nhất tương phản nhận thức của các hình
ảnh hiển thị.
Profile khác liên quan đến hiển thị hình ảnh là các profile xem xét hình ảnh cơ bản,
trong đó liệt kê các tính năng tối thiểu mà một người sử dụng kiểm tra lâm sàng đòi
hỏi, xuống đến mức độ chi tiết mà sẽ cung cấp một kinh nghiệm người dùng tương tự,
không quan tâm nhà sản xuất, đi xa như vậy để xác định các biểu tượng tiêu chuẩn và
yêu cầu về hiệu suất tối thiểu. mục tiêu của hồ sơ này là cải thiện tính nhất quán của

người xem bao gồm trên phương tiện truyền thơng PDI, mặc dù nó khơng được giới
hạn để ứng dụng.
Profile theo dõi tiếp xúc bức xạ mô tả việc sản xuất các báo cáo liều bức xạ theo cấu
trúc và chuyển giao cho PACS và sử dụng chúng để theo dõi nội bộ cũng như xác định
ngược trở lại và đệ trình các sổ đăng ký mức tham chiếu chỉ số liều.
16.3.4.3. Cross-Enterprise Document Sharing (XDS)
(Cross-Enterprise Document Sharing (XDS) là một profile tương tác tạo điều kiện cho
việc đăng ký, phân phối và truy cập giữa các doanh nghiệp sức khỏe của các hồ sơ y tế
điện
tử
của
bệnh
nhân)
21


Mặc dù IHE ban đầu được hiểu là để giải quyết các vấn đề trong phạm vi một doanh
nghiệp đơn, sự phổ biến của các hồ sơ điện tử và sự cần thiết cho khả năng tương tác
giữa các doanh nghiệp đã thúc đẩy sự phát triển của một gia đình mới các profile mà
có thể được mơ tả dưới thể loại XDS. Đầu tiên của các profile này là XDS cho sự tạo
ảnh, trong đó cung cấp cho một actor đăng ký tài liệu trung tâm mà theo dõi siêu dữ
liệu về các tài liệu (bao gồm các hình ảnh), mà thực sự cư trú tại nhiều kho tài liệu,
ban đầu dự định được đặt vào cùng với các trang web có nguồn gốc các tài liệu, có lẽ
thực hiện như một cổng vào PACS cục bộ. Chuỗi các hoạt động là để truy vấn đăng
ký, xác định các tài liệu cần thiết, sau đó lấy chúng từ kho lưu trữ thích hợp. Với sự
tạo ảnh, các tài liệu được lấy ra là một biểu hiện được mã hóa như một SR DICOM,
và mức bổ sung phục hồi sau đó được sử dụng để trả lại hình ảnh bản thân.
Các cơ chế được liên tục phát triển để giải quyết các rắc rối thêm vào gặp phải với
ghép đôi lỏng, hệ thống truy cập bên ngoài, bao gồm cả an ninh và sự riêng tư và kiểm
soát truy cập, sự hợp nhất quy về một chỗ (khu vực hoặc quốc gia) chứ không phải

các kho chứa địa phương, và hỗ trợ cho sự thống nhất phân phối sau khi chỉnh sửa và
cập nhật.
16.4. Liên kết mạng
Các ứng dụng hình ảnh y tế liên kết mạng đều dựa trên quy ước có dây cơ bản, cơng
nghệ mạng quang và khơng dây sử dụng các giao thức Internet tiêu chuẩn chẳng hạn
như giao thức điều khiển truyền dẫn / giao thức Internet (TCP / IP) cho thông tin liên
lạc. Phần cứng mạng thông thường (chẳng hạn như bộ định tuyến, bộ ngắt mạch, cáp)
và phần mềm (như bức tường lửa, ngăn xếp giao thức mạng trong các hệ thống điều
hành và các tiện ích quản lý mạng) được sử dụng. Cả hai mạng cục bộ trong một trang
web đơn cũng như các mạng diện rộng được lắp ráp từ các công nghệ thơng thường
này.
Mặc dù các bộ truyền dữ liệu hình ảnh là rất lớn, chuẩn ethernet chuyển mạch tốc độ
cao được sử dụng cho việc này thường xuyên trong mạng cục bộ, và các mạng thường
được chia sẻ với người khác, lưu lượng giao thông thấp. nếu cần thiết, chất lượng của
các xí nghiệp dịch vụ có thể được giải quyết với các mạng ảo khu vực địa phương,
thông qua cấu hình hơn là các lưới điện cách ly theo luật tự nhiên.
Khi các trang web được kết nối sử dụng các phương tiện công cộng chẳng hạn như
internet, các quan hệ riêng tư và hiệu suất phải được giải quyết. Việc sử dụng các phần
cứng hay phần mềm mã hóa thơng thường để thiết lập một trong hai mạng riêng ảo
hoặc các kết nối an toàn dựa trên phiên (sử dụng bảo mật lớp truyền tải như được sử
dụng cho thương mại điện tử) là điển hình. Độ trễ lớn hơn trên các mạng diện rộng tốc
độ cao dẫn đến sự báo nhận chậm có thể ảnh hưởng đến hiệu suất nếu không được giải
quyết một cách cụ thể trong việc lựa chọn giao thức hay cấu hình của ngăn xếp giao
thức hoặc ứng dụng, hoặc thông qua việc sử dụng các thiết bị bổ sung như các máy
gia tốc mạng diện rộng.

22


Sự gia tăng sử dụng các thiết bị điện toán di động cho phép thêm các kênh phân phối

của bộ đầy đủ hoặc một phần dữ liệu hình ảnh, đặc biệt là nếu các hình thức nén có
thể được lựa chọn thích hợp với nhiệm vụ.
16.5. Nén ảnh
16.5.1. Mục đích
Khi lưu trữ hoặc truyền đi dưới dạng khơng nén, hình ảnh kỹ thuật số chiếm một
lượng không gian tỉ lệ với kích thước ma trận của hình ảnh, ví dụ mỗi pixel chiếm một
số lượng cố định các byte. Tuy nhiên, hình ảnh thường chứa một lượng đáng kể các
thơng tin dư thừa có thể được diễn tả gọn hơn. Ví dụ, thường có một lượng lớn khơng
gian màu đen xung quanh những phần 'quan trọng' của hình ảnh. Giảm lượng khơng
gian bị chiếm bởi một hình ảnh là một ưu tiên, kể từ khi các chi phí lưu trữ và băng
thơng là quan trọng, và đơi khi khơng có đủ thời gian để truyền một tập lớn các hình
ảnh trên một kết nối chậm để đáp ứng các nhu cầu lâm sàng.
16.5.2. Chuyển đổi và mã hóa
Chương trình nén thông thường bao gồm một loạt các bước mà đầu tiên chuyển đổi
các dữ liệu ban đầu thành một đại diện khác cho thấy nhiều khả năng dự phòng và sau
đó mã hóa các thơng tin trong một hình thức nhỏ gọn hơn.
Nếu là nén một loạt các biểu tượng, chẳng hạn như văn bản gốc biểu diễn như là các
ký tự liên tiếp, một byte cho mỗi ký tự, nó có thể được mã hóa trực tiếp sử dụng một
cơ chế thay thế một mã ngắn cho các ký tự thường xuyên xuất hiện hơn, và một mã
hóa dài cho các ký tự ít thường xuyên xuất hiện hơn. Ví dụ, chữ "e" có thể được mã
hóa với một chút đơn, trong khi chữ 'z' có thể được mã hóa với một số lượng lớn các
bit. Việc này được gọi là mã hóa 'chiều dài biến', trái ngược với một byte cho mỗi ký
tự mã hóa 'chiều dài cố định'.
Một phương pháp rất phổ biến để mã hóa dữ liệu theo cách này là mã hóa Huffman .
Phân tích phức tạp hơn văn bản gốc có thể bao gồm việc lưu trữ các chuỗi ký tự trong
một từ điển, tính tốn tần số của chúng và đại diện cho toàn bộ chuỗi với các ký hiệu
chiều dài đơn biến, một cách tiếp cận gọi là mã hóa 'từ điển'.
Cách tiếp cận khác là để mã hóa tồn bộ thơng điệp như một phần nhị phân rất dài, mà
có thể sản xuất gần đầu ra tối ưu cho một tập hợp các biểu tượng và xác suất, đưa ra
một mô hình chính xác tần số của mỗi biểu tượng. Một trường hợp đặc biệt, thường

được xem xét riêng biệt là của cùng một biểu tượng xuất hiện nhiều lần, trong trường
hợp nó có thể được mã hóa như các biểu tượng và số lần xuất hiện, chứ không phải
lặp đi lặp lại các biểu tượng, được gọi là mã hóa'chạy dài'.
Các cách trên đều ứng dụng ngang nhau đối với mã hóa hình ảnh, ngoại trừ việc
chúng khơng tính tốn cho các dự phịng bổ sung mà có mặt trong hai (hoặc nhiều
hơn) kích thước trong một hình ảnh.

23


Các bước chuyển đổi có thể được sử dụng trước khi mã hóa, để lộ sự dư thừa như vậy
trong một hình ảnh. Ví dụ, nơi mà các điểm ảnh kế tiếp chỉ khác chút ít từ phiên bản
tiền nhiệm của chúng hầu hết thời gian, mã hóa sự khác biệt giữa các điểm ảnh hiện
tại và trước đó có thể dẫn đến một giá trị nhỏ gọn hơn để mã hóa, hoặc một phân phối
tần số nhỏ gọn hơn. Đối với một số loại hình ảnh, nhiều khu vực 'ngữ cảnh' hơn có thể
được xem xét, ví dụ, sự khác biệt giữa các điểm ảnh trên cũng như các điểm ảnh bên
trái có thể được bao gồm trong các tín hiệu khác biệt, hoặc chưa phải các mơ hình
phức tạp hơn mà xem xét tỷ lệ thay đổi trong khu vực địa phương có thể được xây
dựng.
Loại chuyển đổi mà cụ thể cho hình ảnh có thể phơi bày sự dư thừa trong nhiều kênh
màu. Ví dụ, các hình ảnh màu sắc thường được mã hóa khơng nén như các kênh màu
đỏ, xanh lá cây và xanh lam, nhưng tất cả ba kênh mang thông tin độ sáng tương tự
nhau. Chuyển đổi không gian màu sắc vào một độ sáng và một cặp kênh thành phần
màu có thể phơi bày sự dư thừa này. Tương tự, chuyển đổi từ khơng gian với tần số
hoặc phạm vi sóng nhỏ cũng có thể cho phép một sự diễn tả ngắn gọn hơn.
16.5.3. Nén ‘lossless’ (nén khơng hao hụt)
Một số hình thức nén cho phép phục hồi đầy đủ và chính xác của dữ liệu gốc từ các dữ
liệu nén, và chúng được gọi là lossless hoặc các chương trình nén 'đảo ngược'. Các
chương trình thường được sử dụng trong các ứng dụng của người tiêu dùng để nén các
tài liệu văn bản, ví dụ, sẽ là khơng thể chấp nhận được nếu các ký tự thay đổi khi giải

nén. Cũng như vậy, các ứng dụng hình ảnh y tế có thể yêu cầu tái sản xuất hoàn hảo
của đầu vào, và do đó nén lossless được sử dụng rộng rãi.
Các chương trình nén lossless cho hình ảnh có thể tận dụng các bước chuyển đổi như
mô tả trước đây, với điều kiện là việc chuyển đổi được thực hiện trong một hình thức
tốn học thuận nghịch. Các biến đổi khác biệt phải có đủ độ sâu để giữ gìn các giá trị
chênh lệch tối đa có thể và hướng của nó (dấu hiệu) với độ trung thực đầy đủ; điều
này đòi hỏi thêm một bit để mã hóa hơn so với giá trị ban đầu. Tương tự, miền tần số
hoặc các biến đổi không gian màu yêu cầu sử dụng của các phương trình và triển khai
mà sử dụng cố định, khơng dấu phẩy động, thuật tốn độ chính xác vừa đủ.
Trong thực tế, nén lossless của các hình ảnh y tế tạo ra các tỷ lệ nén (tương đối so với
số lượng ban đầu các byte chiếm bởi một hình ảnh không nén) chạy từ khoảng 2,5: 1
đến 5: 1, tùy thuộc vào phương thức và loại hình ảnh. Thơng thường, các hình ảnh y tế
có chứa một số lượng đáng kể nhiễu, kết cấu và nội dung tần số cao khác, và điều này
cản trở khả năng để đạt được nén lossless cao hơn. Thậm chí khơng khí nền hoặc các
khu vực chuẩn trực có nhiễu. Mặc dù vậy, chi phí và thời gian truyền tiết kiệm lệnh
này thường đủ để đáp ứng các trường hợp sử dụng. Ví dụ, nén lossless 512 bởi 512
bằng 8 bit chụp mạch vành tim sử dụng một chương trình tương đối đơn giản, thường
được sử dụng để phù hợp với một cuộc kiểm tra toàn bộ trên một CD đơn.
16.5.4. Nén ‘lossy’ (nén tổn hao)
Lossy, hoặc không thể đảo ngược, nén xảy ra khi kết quả giải nén là không giống với
bản gốc, mặc dù số lượng và loại mất là chấp nhận được cho với một số mục đích. Ví
24


dụ, nén lossy được thường xuyên áp dụng cho các hình ảnh chụp ảnh màu nhận được
từ các máy ảnh kỹ thuật số của người tiêu dùng và được sử dụng rộng rãi trong các
trang trình duyệt web internet của người tiêu dùng.
Quá trình tham gia là tương tự như sử dụng nén lossless, với các bước chuyển đổi và
mã hóa, ngoại trừ rằng kể từ khi một số lượng hữu hạn và loại mất mát là được phép,
không phải của các bước được yêu cầu để hoàn toàn phục hồi. Ví dụ, khơng gian màu

sắc và tần số hoặc các biến đổi _ phạm vi sóng nhỏ có thể liên quan đến một số lượng
mất mát nhất định, và sử dụng các chức năng liên tục với độ chính xác hữu hạn có thể
lộ ra nhiều dư thừa hơn. Bổ sung thêm, các bước suy xét có thể được áp dụng để loại
bỏ các loại thông tin cụ thể. Ví dụ, các hệ số tần số cao hơn có thể được biểu diễn với
các các bit ít chính xác hơn so với các hệ số thấp hơn tần số quan trọng hơn, và điều
này có thể được kiểm sốt trong một 'bước 'lượng tử' áp dụng sau khi chuyển đổi và
trước khi mã hóa. Trong một số chương trình nén, đó là bước mà chất lượng của kết
quả được kiểm soát một cách rõ ràng.
Các kết quả nén lossy trong các hình giả tạo trở thành có thể nhìn thấy trong hình ảnh
được xây dựng lại. Đối với các hình ảnh được nén tồn bộ khung hình, những hình giả
tạo có thể liên quan đến việc làm mịn tinh tế của tồn bộ hình ảnh, thay đổi trong cấu
trúc nhận thức của các khu vực phức tạp, hoặc giới thiệu các cấu trúc nhỏ riêng biệt
mà khơng có mặt trong bản gốc (ví dụ, trong trường hợp chuyển đổi sóng nhỏ, các
phản chiếu của các hàm cơ sở sóng nhỏ có thể xuất hiện, và trong trường hợp của các
hệ số tần số cao cắt ngắn, dao động ringing có thể xuất hiện các mép sắc nét xung
quanh chẳng hạn như văn bản). Đối với các chương trình mà liên quan đến việc phân
chia hình ảnh thành các lát nhỏ trước khi nén, các hình giả tạo khối có thể xuất hiện
nơi ranh giới của các lát như vậy trở thành nhìn thấy được rõ ràng.
Bất chấp những hình giả tạo, các hình ảnh nén lossy có thể là đủ cho nhiều mục đích
lâm sàng. Hai cấp độ nén có thể được định nghĩa cho hình ảnh y tế: 'visually lossless'
và 'diagnostically lossless. Nén visually lossless là loại hình và mức độ nén tại đó một
người quan sát khơng thể phân biệt bằng mắt thường bản gốc từ hình ảnh được tái tạo,
mặc dù mất mát toán học đã xảy ra. Điều này có thể được xác định bởi các thí nghiệm
tương đối đơn giản và được biết là khác nhau đáng kể tùy thuộc vào phương thức và
phần thân của hình ảnh. Tuy nhiên, cho dù các hình ảnh như vậy, hoặc các hình ảnh
được nén nhiều hơn hoặc có thể ít hơn, đủ cho việc giải thích chính, ví dụ là
diagnostically lossless, phụ thuộc vào cơng việc chẩn đốn. Như một ví dụ cực đoan,
một tia X ngực với mục đích định vị chóp ống thơng có thể trải qua suy thoái cùng
cực và vẫn là đủ, nhưng phát hiện của tràn khí màng phổi gây ra bởi sự chèn ống
thơng có thể u cầu một hình ảnh với ít nhiều sự ép.

Thiết lập các mức độ thích hợp của nén cho mỗi phương thức như vậy, một phần cơ
thể và nhiệm vụ chẩn đốn có thể đòi hỏi ở các nghiên cứu quan sát với đủ độ mạnh
để phát hiện bất kỳ chỗ thiếu sai lệch được tìm thấy là do một sự vắng mặt đích thực
của một sự khác biệt đáng kể về mặt lâm sàng gây ra bởi sự nén, như trái ngược với
một nghiên cứu đó là quá nhỏ để phát hiện bất kỳ sự sai lệch. Các nghiên cứu như vậy
25