Chuẩn lưu trữ hình ảnh trong y khoa và ứng dụng

ĐẠI HỌC THÁI NGUN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN & TRUYỀN THƠNG









Trần Văn Tĩnh











CHUẨN LƯU TRỮ HÌNH ẢNH TRONG Y KHOA
VÀ ỨNG DỤNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÁY TÍNH











Thái Ngun – 2013
Số hóa bởi trung tâm học liệu />

ĐẠI HỌC THÁI NGUN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN & TRUYỀN THƠNG






Trần Văn Tĩnh

CHUẨN LƯU TRỮ HÌNH ẢNH TRONG Y KHOA
VÀ ỨNG DỤNG


Chun ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60 48 01






LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÁY TÍNH







NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. Lê Văn Phùng

Thái Ngun – 2013





Số hóa bởi trung tâm học liệu /> i
LỜI CAM ĐOAN

Sau q trình học tập tại Trường Đại học Cơng nghệ Thơng tin & Truyền
thơng, với những kiến thức lý thuyết và thực hành đã tích lũy được, với việc vận
dụng các kiến thức vào thực tế, em đã tự nghiên cứu các tài liệu, các cơng trình
nghiên cứu, đồng thời có sự phân tích, tổng hợp, đúc kết và phát triển để hồn thành
luận văn thạc sĩ của mình.
Em xin cam đoan luận văn này là cơng trình do bản thân em tự tìm hiểu,
nghiên cứu và hồn thành dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Lê Văn Phùng.


Thái Ngun, tháng 9 năm 2013
Học viên



Trần Văn Tĩnh

Số hóa bởi trung tâm học liệu /> ii
LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành tới thầy giáo
hướng dẫn TS. Lê Văn Phùng người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tơi trong suốt
q trình làm luận văn. Sự giúp đỡ q báu của thầy giáo đã tạo điều kiện về mặt
khoa học và là nguồn động viên tinh thần rất lớn giúp tơi hồn thành luận văn này.
Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn đến đồng nghiệp bạn bè đã tạo điều kiện cho tơi
khơng những về thời gian mà còn những đóng góp q báu cho luận văn.
Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cơ giáo đã giảng dạy và
truyền thụ kiến thức cho tơi trong q trình học tập tại trường Đại học Cơng nghệ
Thơng tin và Truyền thơng – Đại học Thái Ngun.
Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến bậc sinh
thành, người đã dưỡng dục và động viên con suốt tháng ngày qua. Tơi xin cảm ơn
vợ và người thân trong gia đình đã là nguồn động viên tinh thần rất lớn đối với tơi.
Thái Ngun, tháng 9 năm 2013
Trần Văn Tĩnh

Số hóa bởi trung tâm học liệu /> iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT v
DANH MỤC CÁC BẢNG vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. KHÁI QT VỀ HỆ THỐNG THƠNG TIN VÀ CHUẨN LƯU
TRỮ HÌNH ẢNH TRONG Y KHOA 3
1.1. Khái qt về hệ thống thơng tin y khoa 4

1.1.1. Hệ thống thơng tin bệnh viện (HIS) 4
1.1.2. Hệ thống thơng tin chẩn đốn hình ảnh (RIS) 5
1.1.3. Hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh (PACS ) 7
1.1.4. Y tế từ xa (Telemedicine) 8
1.2. Chuẩn lưu trữ hình ảnh trong y khoa 11
1.2.1. Khái qt về chuẩn lưu trữ hình ảnh trong y khoa 11
1.2.2. Ứng dụng chuẩn lưu trữ trong hệ thống thơng tin y tế. 13
CHƯƠNG 2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG LƯU TRỮ HÌNH ẢNH Y KHOA 15
2.1. Chuẩn lưu trữ ảnh DICOM 15
2.1.1. Các thành phần của tiêu chuẩn DICOM 15
2.1.2. Khn dạng tập tin DICOM 17
2.1.3. Mã hóa dữ liệu trong DICOM 21
2.1.4. Trao đổi thơng tin trong DICOM 24
2.2. Hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh trong y khoa (PACS) 33
2.2.1. Cấu trúc của hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh trong y khoa 33
2.2.2. Kiến trúc PACS 38
2.2.3. Phân bố và hiển thị ảnh 45
2.2.4. Các u cầu trong thiết kế hệ thống PACS 48
Số hóa bởi trung tâm học liệu /> iv
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG LƯU TRỮ & TRUYỀN HÌNH ẢNH VÀ
HỆ THỐNG HỖ TRỢ CHẨN ĐỐN HÌNH ẢNH TẠI BỆNH VIỆN BẮC
THĂNG LONG 51
3.1. Thực trạng của hệ thống chẩn đốn hình ảnh hiện tại tại bệnh viện 51
3.2. Phân tích, thiết kế hệ thống: 56
3.2.1. Mơ hình hệ thống: 56
3.2.2. Các thành phần chính của hệ thống : 56
3.2.3. Một số chức năng của hệ thống: 56
3.2.4. u cầu khi thiết kế hệ thống: 58
3.3. Cài đặt chương trình: 59
3.4. Một số kết quả đạt được 60

3.5. Nhận xét kết quả 63
KẾT LUẬN 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO 66
PHỤ LỤC 68

Số hóa bởi trung tâm học liệu /> v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DICOM Digital Imaging Communications in
Medicine
Chuẩn hình ảnh số và truyền
thơng trong y tế
RIS Radiology Information System Hệ thống thơng tin chẩn đốn
hình ảnh
HIS Hospital Information System Hệ thống thơng tin bệnh viện
LIS Laboratory information system Hệ thống thơng tin xét nghiệm
PACS Picture Archiving and Communication
Systems
Hệ thống lưu trữ và truyền
hình ảnh
HL7 Health Level 7 Giao thức trao đổi dữ liệu,
thơng tin y tế HL7
CT Computerized Tomagraphy Cắt lớp điện tốn
MRI Magnetic Resonnance Imaging Cộng hưởng từ
PET Positron Comuterized Tomagraphy Cắt lớp phát xạ Positron
SPET Single Photon Emission Comuterized
Tomagraphy
Cắt lớp điện tốn phát xạ đơn
Photon
ACR American College of Radiology Hiệp hội ngành chẩn đốn hình
ảnh Hoa Kỳ

NEMA National Electrical Manufacturers
Association
Hiệp hội các nhà sản xuất điện
– điện tử quốc gia - Hoa Kỳ
SOP Service Object Pair Dịch vụ đối tượng PAIR
OSI Open Systems Interconnection Mơ hình tham chiếu kết nối
các hệ thống mở
TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet
Protocol
Giao thức điều khiển truyền
thơng/Giao thức internet
HTTP HyperText Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản
WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
EPR Electronic Patient Record Bệnh án điện tử
WWW World Wide Web
Số hóa bởi trung tâm học liệu /> vi
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Cấu trúc phần đầu tập tin DICOM 19
Bảng 2.2: Các trường trong Thành phần lệnh 28
Bảng 2.3: Dịch vụ DIMSE 30
Bảng 2.4: Cơng việc của các loại dịch vụ 31
Bảng 3.1: Một số thư viện hỗ trợ 60
Bảng 3.2: So sánh hệ thống cũ với hệ thống mới 64

Số hóa bởi trung tâm học liệu /> vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Hệ thống thơng tin bệnh viện (HIS) 5
Hình 1.2: Hệ thống thơng tin chẩn đốn hình ảnh (RIS) 6
Hình 1.3: Hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh (PACS) 7

Hình 1.4: Y học từ xa 11
Hình 1.5: DICOM trong hệ thống thơng tin y tế 14
Hình 2.1: Cấu trúc tập tin DICOM 17
Hình 2.2: Ví dụ tập tin DICOM 18
Hình 2.3: Cấu tạo Bộ dữ liệu. 20
Hình 2.4: Một lớp hình ảnh 22
Hình 2.5: Mã hố dữ liệu điểm ảnh với VR= OW 22
Hình 2.6: Minh hoạ một dữ liệu điểm ảnh có 16 bit với một Overlay 23
Hình 2.7: Minh họa thiết lập liên kết giữa 2 ứng dụng DICOM 25
Hình 2.8: Minh họa hủy bỏ liên kết giữa 2 ứng dụng DICOM 26
Hình 2.9: Minh họa ngắt đột ngột liên kết giữa 2 ứng dụng DICOM 26
Hình 2.10: Minh họa ngắt liên kết với u cầu ngắt từ Service Provicer 27
Hình 2.11: Minh họa truyền tải dữ liệu dựa trên sự liên kết đã thiết lập giữa 2 ứng dụng.
27
Hình 2.12: Cấu trúc tổng qt của bản tin DICOM 27
Hình 2.13: Dịch vụ ngun thuỷ của DIMSE 29
Hình 2.14: Mơ hình lưu trữ trung gian DICOM 32
Hình 2.15: Mơ hình PACS 34
Hình 2.16: Cấu trúc hệ thống PACS 35
Hình 2.17: Sơ đồ hoạt động của cổng nhận ảnh. 36
Hình 2.18: Luồng dữ liệu khái qt của kiến trúc stand – alone. 39
Hình 2.19: Luồng dữ liệu tổng qt của kiến trúc client-server. 41
Hình 2.20: Máy chủ chứa ảnh dựa vào web 44
Hình 2.21: Tiến trình hiển thị ảnh 46
Hình 2.22: Kiến trúc PACS điển hình cho hiển thị ảnh dựa trên Web 47
Hình 2.23: Kiến trúc Component dùng hiển thị ảnh để chẩn đốn tại các workstation
48
Hình 3.1: Q trình thu nhận ảnh trong y khoa tại khoa Chẩn đốn hình ảnh 52
Hình 3.2: Tiến trình cơng việc hiện thời tại khoa Chẩn đốn hình ảnh 54
Hình 3.3: Tiến trình cơng việc tại khoa Chẩn đốn hình ảnh sau khi triển khai 55

Hình 3.4: Mơ hình hệ thống hỗ trợ chẩn đốn y khoa tại bệnh viện 56
Hình 3.5: Sơ đồ tương thích giữa các hệ thống 59
Hình 3.6: Sơ đồ hệ thống lưu trữ & truyền hình ảnh 60
Hình 3.7: Sơ đồ trạm hiển thị ảnh 60
Hình 3.8: Giao diện chính của chương trình 61
Hình 3.9: Xem ảnh của bệnh nhân 61
Hình 3.10: Xem tồn bộ ảnh của bệnh nhân 62
Hình 3.11: Dựng hình 3D dựa theo các lát cắt 62
Hình 3.12: Dựng hình khn mặt theo lát cắt 63
Số hóa bởi trung tâm học liệu /> 1
MỞ ĐẦU
1. Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài
Ngày nay, lĩnh vực y tế đang giữ một vai trò quan trọng đối với sự phát triển
của con người. Với việc dân số tồn cầu khơng ngừng tăng lên kèm theo đó là sự
xuất hiện của nhiều căn bệnh mới đòi hỏi ngành y tế cần phải nỗ lực hơn nữa trong
việc chăm sóc sức khỏe cho cộng đồng. Việc ứng dụng cơng nghệ thơng tin vào lĩnh
vực y tế là rất cần thiết.
Để hỗ trợ cho việc chẩn đốn và điều trị, nhiều bệnh viện đã khơng ngừng tăng
cường đầu tư máy móc, cơng nghệ hiện đại như máy chụp cắt lớp phát xạ Positron
(PET), máy chụp cộng hưởng từ (MRI), máy chụp cắt lớp vi tính (CT-Scanner),
chụp x-quang kỹ thuật số, Ảnh được chụp từ các loại máy này được lưu trữ theo
các chuẩn ảnh khác nhau để phục vụ trong lĩnh vực y tế. Các ảnh này được các bác
sỹ sử dụng để đọc các thơng tin phục vụ chẩn đốn bệnh.
Một trong những chuẩn ảnh được sử dụng phổ biến trong y khoa hiện nay là
chuẩn ảnh DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine). Vì vậy trên
thực tế việc ứng dụng cơng nghệ thơng tin trong ngành y tế khơng chỉ dừng lại ở
cơng tác quản lý, cải cách hành chính và viện phí mà phải có hệ thống kết nối trao
đổi dữ liệu với các hệ thống chẩn đốn hình ảnh nhằm hỗ trợ cho chẩn đốn của các
bác sỹ, lưu trữ hình ảnh lâu dài và giúp cho việc chẩn đốn từ xa.
Từ những lý do trên và từ u cầu thực tiễn của nơi cơng tác, chúng tơi đã chọn

đề tài: “Chuẩn lưu trữ ảnh trong y khoa và ứng dụng” nhằm tìm hiểu về chuẩn
lưu trữ hình ảnh phổ biến trong y khoa, và các hệ thống thơng tin liên quan từ đó
xây dựng hệ thống lưu trữ & truyền hình ảnh và hệ thống hỗ trợ chẩn đốn hình ảnh
tại bệnh viện.
Nội dung luận văn được trình bày trong 3 chương:
CHƯƠNG 1. KHÁI QT VỀ HỆ THỐNG THƠNG TIN VÀ CHUẨN
LƯU TRỮ HÌNH ẢNH TRONG Y KHOA
Trình bày khái qt về hệ thống thơng tin và chuẩn lưu trữ hình ảnh trong y khoa.

Số hóa bởi trung tâm học liệu /> 2
CHƯƠNG 2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG LƯU TRỮ HÌNH ẢNH Y KHOA
Phân tích chuẩn lưu trữ hình ảnh phổ biến trong y khoa, đó là chuẩn DICOM:
các thành phần tiêu chuẩn, khn dạng tập tin, cách mã hóa dữ liệu, và các giao
thức của DICOM.
Phân tích hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh y khoa: cấu trúc, kiến trúc hệ
thống, và các u cầu khi thiết kế hệ thống.
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG LƯU TRỮ & TRUYỀN HÌNH
ẢNH VÀ HỆ THỐNG HỖ TRỢ CHẨN ĐỐN HÌNH ẢNH TẠI BỆNH VIỆN
BẮC THĂNG LONG
Trình bày bối cảnh, mục tiêu, u cầu của hệ thống. Phân tích thiết kế hệ thống,
chạy thử nghiệm và phân tích kết quả đã đạt được.

Số hóa bởi trung tâm học liệu /> 3
CHƯƠNG 1. KHÁI QT VỀ HỆ THỐNG THƠNG TIN VÀ CHUẨN LƯU
TRỮ HÌNH ẢNH TRONG Y KHOA
Với nhiều quốc gia đang phát triển – trong đó có Việt Nam – vấn đề trao đổi
dữ liệu y tế giữa các bệnh viện trong nước và với các bệnh viện quốc tế là một vấn
đề khá mới mẻ. Khái niệm mạng gần như khơng còn xa lạ với người dân Việt Nam
ngày nay, nhưng người ta dường như vẫn còn mơ hồ với khái niệm “mạng y tế”.
Có thể định nghĩa mạng là một hệ thống kết nối với nhiều thiết bị (hoặc tập

hợp nhiều thiết bị) lại với nhau. Mỗi điểm là một hoặc nhiều máy tính (gọi là mạng
máy tính); một hoặc hệ thống nhiều máy điện thoại (gọi là mạng điện thoại); một
hay nhiều thiết bị video (gọi là mạng truyền hình) … với mục đích là truyền các dữ
liệu máy tính (đối với mạng máy tính); truyền giọng nói, âm thanh (đối với mạng
điện thoại); truyền hình ảnh hoặc phim video (đối với mạng truyền hình) trong
phạm vi một văn phòng, một tòa nhà, một thành phố, một quốc gia hay giữa các
quốc gia với nhau.
Như vậy, “mạng y tế” được hiểu là một hệ thống kết nối với nhiều thiết bị y
tế với nhau nhằm mục đích truyền dữ liệu y tế giữa các hệ thống trong cùng một
bệnh viện, giữa các cơ sở y tế khác nhau, thậm chí giữa các quốc gia trên thế giới.
Ta biết mơi trường thơng tin trong ngành y tế là một mơi trường phức tạp và
đa dạng; ngồi mơi trường thơng tin hành chính (gồm các văn bản, quy chế, quyết
định, thơng báo, hướng dẫn,…) còn có các thơng tin phục vụ khám chữa bệnh cũng
phải được quản lý như: thơng tin về quản lý hành chính (quản lý đội ngũ y bác sỹ,
quản lý vật tư, quản lý tài chính,…); thơng tin bệnh viện (quản lý bệnh nhân, quản
lý hồ sơ bệnh án), ví dụ: để chẩn đốn cho một bệnh nhân, chúng ta cần thơng tin về
bệnh sử, thơng tin kết quả thăm khám như xét nghiệm (huyết học, sinh hóa, vi sinh,
tế bào,…), thơng tin về chẩn đốn chức năng (điện tim, điện não, hơ hấp,…), thơng
tin về chẩn đốn hình ảnh (x-quang, siêu âm, CT, MRI,…) thậm chí cả những ngân
hàng dữ liệu chứa đựng tri thức hỗ trợ cho việc ra quyết định,… Những thơng tin
này đặc biệt quan trọng giúp cho bác sỹ có thể chẩn đốn chính xác và kịp thời đưa
ra các phương pháp điều trị phù hợp cho từng bệnh nhân. Chính vì vậy u cầu về
Số hóa bởi trung tâm học liệu /> 4
lưu trữ, xử lý và trao đổi thơng tin giữa các cơ sở y tế là thực sự cần thiết để phục
vụ chẩn đốn và đối chiếu sau này.
Vì vậy, mạng y tế ra đời, lập tức xuất hiện các mạng đặc thù riêng cho các
bệnh viện, đó là: Hệ thống thơng tin bệnh viện (Hospital Information System –
HIS); hệ thống thơng tin chẩn đốn hình ảnh (Radiology Information System –
RIS); hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh (Picture Archiving and Communication
System – PACS); y tế từ xa (telemedicine),…

1.1. Khái qt về hệ thống thơng tin y khoa
1.1.1. Hệ thống thơng tin bệnh viện (HIS)
Dù quy mơ các bệnh viện là rất khác nhau, trong từng bệnh viện lại có chức
năng cụ thể và trọng tâm chun mơn khác nhau, nhưng dòng thơng tin và u cầu
về thơng tin ở các bệnh viện về cơ bản là giống nhau. Trước hết, đó là dòng thơng
tin quản lý – liên quan đến nhân sự; quản lý tài chính; quản lý cơ sở vật chất; quản
lý bệnh nhân; quản lý dược phẩm, phần cơ bản nhất và đặc trưng nhất trong y tế.
Thứ hai là dòng thơng tin liên quan đến bệnh nhân – trong đó phân ra bệnh nhân nội
trú và bệnh nhân ngoại trú, với khu vực cận lâm sàng là khu vực dùng chung cho cả
hai dòng bệnh nhân này. Tất cả những thơng tin này chứa đựng trong Hệ thống
thơng tin bệnh viện. Theo thống kê, khoảng 60% -70% thơng tin thường được truy
cập trong bệnh viện liên quan đến hệ thống này.[4]
Khi tập cơ sở dữ liệu của Hệ thống thơng tin bệnh viện tn thủ đúng tiêu
chuẩn quốc tế, Hệ thống thơng tin bệnh viện sẽ cho phép trao đổi thơng tin hai chiều
giữa các phòng ban, giữa các khoa phòng trong bệnh viện, và giữa các bệnh viện
với nhau.
Một điển hình trong việc quản lý dữ liệu y tế thành cơng là dự án DIFF của
Luxemburg, dự án này phải mất 4 năm để giải quyết vấn đề phát triển các phần
mềm quản lý, trong đó riêng 18 tháng đầu là xác định nội dung tối thiểu của bệnh án
điện tử (EPR – Electronic Patient Record), 14 tháng tiếp theo là phát triển - tích hợp
– hồn thiện một tập hợp các thành phần phần mềm tạo nên bệnh án. Hiện nay, xuất
hiện các bệnh án dưới dạng đa truyền thơng (MMR – Multi Media Record) rất hay
Số hóa bởi trung tâm học liệu /> 5
được sử dụng phối hợp với hệ thống lưu trữ và truyền hình hảnh trong chẩn đốn
hình ảnh từ xa[4].
Mặc dù chỉ cho phép quản lý các thơng tin y tế dạng văn bản nhưng Hệ
thống thơng tin bệnh viện đã phát huy hiệu quả rất tốt, đặc biệt đối với đặc điểm
ngành y tế Việt Nam, vì vậy hầu hết các bệnh viện quy mơ vừa và lớn đã triển khai
hệ thống này. Tính đến năm 2013 ở nước ta đã có 443 bệnh viện/ tổng số 1.062
bệnh viện (41,7%) đã triển khai phần mềm HIS[9].

Hình 1.1: Hệ thống thơng tin bệnh viện (HIS)
1.1.2. Hệ thống thơng tin chẩn đốn hình ảnh (RIS)
Việc ra đời hệ thống thơng tin chẩn đốn hình ảnh (RIS) là nhằm mục đích
hỗ trợ các cơng việc quản trị cũng như các hoạt động thăm khám bệnh nhân trong
khoa chẩn đốn hình ảnh, tăng khả năng chia sẻ thơng tin phục vụ chẩn đốn và
điều trị vì đây là điểm nút mà hầu như tất cả bệnh nhân đều phải đi qua; đồng thời
do dữ liệu chẩn đốn hình ảnh vừa nhiều lại vừa có tính đặc thù cao, nên các mạng
Số hóa bởi trung tâm học liệu /> 6
thơng tin chẩn đốn hình ảnh ra đời sẽ hỗ trợ cơng tác quản lý dữ liệu bệnh viện một
các đáng kể.
Khác biệt của RIS với HIS đó là RIS cho phép quản lý cả dữ liệu về hình ảnh
và văn bản chứ khơng đơn thuần như quản lý văn bản dạng text như trong HIS. Dữ
liệu ảnh thu nhận được từ các thiết bị như x-quang, CT, MRI, sẽ được lưu trữ lại
dưới dạng tập các ảnh số hóa. Đây chính là cơ sở dữ liệu mà RIS quản lý.
Tuy nhiên, cấu trúc của RIS cũng gần giống với HIS nhưng ở mức độ nhỏ
hơn, với nhiệm vụ chính là:
- Tạo định dạng và lưu trữ các báo cáo về chẩn đốn;
- Thao tác với các bản ghi về bệnh nhân và danh mục phim;
- Giám sát trạng thái từng bệnh nhân, các đợt khám, các thiết bị phục vụ chẩn đốn;
- Thực hiện phân tích sơ bộ và phân tích thống kê; hỗ trợ chẩn đốn và điều trị.

Hình 1.2: Hệ thống thơng tin chẩn đốn hình ảnh (RIS)
Số hóa bởi trung tâm học liệu /> 7
1.1.3. Hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh (PACS )
Lúc đầu RIS giúp cho quản lý điều hành khoa chẩn đốn hình ảnh có hiệu
quả hơn, tuy nhiên, với khoa Chẩn đốn hình hình ảnh thì các dữ liệu dạng văn bản
chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ so với dữ liệu ảnh, do đó cần phải có một hệ thống
PACS nhằm lưu trữ, phân phối và truyền hình ảnh, nâng cao chất lượng chẩn
đốn.Chính nhờ PACS mà có thể truyền hình ảnh để chẩn đốn hình ảnh từ xa

(Teleradiology). Teleradiology là phần phát triển sớm nhất của y học từ xa. Khởi
đầu từ những cơng trình của Jutra & CS (1959) và càng ngày càng đến đỉnh cao mới
theo sự hồn thiện dần của cơng nghệ đường truyền.
Tổng kết ở các nước tiên tiến đều đi đến một kết luận duy nhất: việc ứng
dụng các hệ thống này trong y tế đã tăng cao một cách đáng kể hiệu quả phục vụ, và
giảm thiểu chi phí ở tất cả các bệnh viện nhờ vào việc lưu trữ, xử lý, truyền tải
thơng tin một cách có hệ thống, nhanh chóng, chính xác[4].

Hình 1.3: Hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh (PACS)
Số hóa bởi trung tâm học liệu /> 8
1.1.4. Y tế từ xa (Telemedicine)
Sau khi dã hồn thiện việc quản lý tại các phòng ban, thì bước tất yếu và
logic tiếp theo là kết nối các mạng cục bộ tại từng bệnh viện bằng các đường truyền
viễn thơng. Việc kết nối này đưa đến một sự thay đổi về chất trong phương thức
hoạt động của các bệnh viện. Nếu mạng máy tính cho phép ta sử dụng chung tài
ngun của mỗi máy tính, thì xa hơn nữa, kết nối mạng giữa các bệnh viện tạo điều
kiện cho chúng ta khai thác chung tiềm năng của mỗi bệnh viện về chun gia, tư
liệu, tri thức,
Để từ xa có thể can thiệp, chẩn đốn, ra quyết định về một ca bệnh bất kỳ,
điều trước hết là phải có đủ thơng tin về ca bệnh đó. Những thơng tin này phải được
tổ chức hợp lý, tập hợp lại rồi gửi đi một cách trọn vẹn. Nhiều khi các hình ảnh và
dữ liệu của bệnh nhân phân tán theo thời gian, khơng gian và nằm rải rác, vì thế bài
tốn về y học từ xa phải bắt đầu từ bài tốn về tổ chức và quản lý hệ thống thơng tin
bệnh viện.
Một ví dụ kinh điển và đầy tính thuyết phục cho y học từ xa đó là chẩn đốn
hình ảnh từ xa. Các hình ảnh cần thiết dùng cho chẩn đốn được truyền theo đường
viễn thơng về những trung tâm lớn có các chun gia giỏi. Tại đây, các chun gia
sẽ đưa ra chẩn đốn của mình và kết quả được gửi lại nơi có bệnh nhân. Tồn bộ
quy trình có thể tiến hành trực tuyến hay khơng trực tuyến, tuy nhiên phải đảm bảo
độ trễ về thời gian (nếu có) là có thể chấp nhận được về mặt y học. Nếu bệnh viện

có nhiều máy chẩn đốn hình ảnh thì trước khi truyền hình ảnh đi, việc tổ chức Hệ
thống lưu trữ và truyền hình ảnh tại các bệnh viện là rất cần thiết. Và lúc đó cơng
tác chẩn đốn hình ảnh có thể được thực hiện từ bất cứ nơi nào trong bệnh viện tại
khoa, phòng, phòng hội chẩn – giao ban, tại các khoa điều trị, miễn là ở nơi đó có
cài đặt một trạm làm việc với phần mềm tương ứng. Như vậy, những khoảng cách
vốn là ngăn trở trong từng bệnh viện sẽ được khắc phục.
Để làm được điều này, hình ảnh ở các thiết bị sinh hình ảnh y khoa phải tn
theo đúng chuẩn hình ảnh, ảnh phải được lấy ra theo phương thức số hóa và lưu trữ
lại trên máy chủ lưu trữ. Và hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh cũng phải đòi hỏi
Số hóa bởi trung tâm học liệu /> 9
phần cứng theo tiêu chuẩn nhất định, những phần mềm quản lý hệ thống cũng như
phần mềm chun dụng để xem ảnh, xử lý, lưu trữ và phân phối hình cũng phải có
sự chuẩn hóa; có như vậy giữa các hệ thống khác nhau mới có thể hiểu được thơng
tin và việc trao đổi như vậy mới có ý nghĩa.
Muốn truyền hình ảnh giữa các trung tâm cần phải sử dụng một máy chủ
truyền thơng khác để gửi hình từ PACS cục bộ ở trung tâm này tới PACS cục bộ ở
trung tâm khác (hoặc bệnh viện khác). Với hệ thống mạng y tế như trên, bất cứ nơi
nào có trạm làm việc – khơng phục thuộc vào khoảng cách – chúng ta đều có thể
xem, xử lý, và in hình để hồn thiện một các chẩn đốn bằng hình ảnh, giống như ta
đang ngồi ngay bên thiết bị sinh hình.
Một trong những triển vọng phát triển mạng y tế từ xa là ứng dụng cơng
nghệ truyền thơng khơng đồng bộ (ATM – Asynchronous Transfer Mode), tạo khả
năng đồng thời truyền âm thanh, dữ liệu và hình ảnh video với tốc độ cao.
Tính đến năm 2005, Telemedicine đã được triển khai tại 60 quốc gia trên thế
giới và cũng có được những kết quả khả quan.
Nhật Bản có thể coi là một trong những nước có cơng nghệ viễn thơng rất
phát triển. Việc nghiên cứu về Telemedicine đã được chú trọng từ lâu. Chỉ trong vài
năm, số chương trình ứng dụng Telemedicine đã tăng nhanh, các lĩnh vực ứng dụng
cũng phát triển khơng ngừng. Năm 1997, có khoảng 140 chương trình chẩn đốn,
điều trị từ xa thơng qua mạng dịch vụ tích hợp kỹ thuật số LSDN của ngành viễn

thong. Năm 1998, Nhật Bản có 155 hệ Telemedicine, trong đó có 68 hệ
Teleradiology, 23 hệ chẩn đốn hình ảnh, 20 hệ chăm sóc y tế từ xa (Home Health),
6 hệ Telemedicine trong nhãn khoa, 3 hệ nha khoa và 9 hệ khác.
Ngành y tế Trung Quốc cũng đã quan tâm tới việc ứng dụng cơng nghệ thơng
tin và kỹ thuật cao từ nhiều năm nay. Nhiều cơng ty sản xuất phần mềm của Trung
Quốc và nước ngồi đã nghiên cứu triển khai hàng loạt giải pháp nhằm tổ chức các
mạng cục bộ quản lý bệnh viện (HIS), hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh
(PACS), Những sự phát triển này một mặt tạo cơ sở vật chất kỹ thuật cho việc
Số hóa bởi trung tâm học liệu /> 10
ứng dụng cơng nghệ thơng tin, kỹ thuật cao trong cơng tác y tế, mặt khác có tác
dụng kích thích nguồn đầu tư cho nghiên cứu và triển khai ứng dụng mới, đặc biệt
là Telemedicine trong tương lai.
Ở Việt Nam đến nay đã hình thành một số mạng Telemedicine như các bệnh
viện vệ tinh của Bệnh viện Nhi Trung ương; Bệnh viện vệ tinh của Việt Đức; Bệnh
viện vệ tinh của Bạch Mai. Các bệnh viện trung ương Bạch Mai, Bệnh viện Nhi,
Bệnh viện Chợ Rẫy đã nối mạng trao đổi nghiên cứu khoa học với các bệnh viện
quốc tế. Bộ Y tế đã phê duyệt dự án Telemedicine giữa 11 bệnh viện chun khoa
trung ương với 14 bệnh viện tuyến tỉnh[9].
Vấn đề truyền thơng trong y tế phát triển một cách nhanh chóng tại các nước có
nền y học tiên tiến và có cơ sở kinh tế, kỹ thuật cao với hai hướng phát triển chủ yếu:
Hướng thứ nhất là nghiên cứu tổ chức mạng và đường truyền: các dữ liệu y
tế, y học gồm văn bản, âm thanh, hình ảnh, được tổ chức xử lý và khai thác qua
mạng cục bộ (LAN), mạng diện rộng (WAN), Intranet và Internet.
Hướng thứ hai là phát triển các phần mềm quản lý dữ liệu nhằm xây dựng
các hệ quản lý thơng tin bệnh viện cho phép lưu trữ, xử lý, khai thác cơ sở dữ liệu
để phục vụ việc chẩn đốn và điều trị. Vấn đề đặt ra trong bài tốn quản lý này là
làm sao chuyển được tất cả các thơng tin đó thành dữ liệu có cấu trúc. Đã có một số
tổ chức đưa ra những quy định để thống nhất hóa các dữ liệu y tế về cả cấu trúc và
ngữ nghĩa, điển hình là hai chuẩn: chuẩn lưu trữ và trao đổi dữ liệu dạng văn bản –
HL7- có từ năm 1987. HL7 đã có tới 450 tổ chức thành viên và chiếm 65% lượng

thơng tin trong bệnh viện. Chuẩn này được dùng trong việc xác lập các dữ liệu liên
quan đến bệnh nhân, các kết quả thăm khám lâm sàng, nhập – chuyển – ra viện, các
kết quả xét nghiệm, dùng thuốc, ; và chuẩn hình ảnh – DICOM[4].
Số hóa bởi trung tâm học liệu /> 11

Hình 1.4: Y học từ xa
1.2. Chuẩn lưu trữ hình ảnh trong y khoa
1.2.1. Khái qt về chuẩn lưu trữ hình ảnh trong y khoa
Các thiết bị y tế, thiết bị chẩn đốn hình ảnh đầu tiên khi mới ra đời chỉ là tín
hiệu dạng sóng (Analog) đưa lên màn hình video của máy. Theo thời gian, máy
được chế tạo ngày càng có cấu hình cao hơn và chuyển dần sang tín hiệu số, các
phần mềm xử lý tín hiệu lưu trữ thơng tin số ngay tại các máy đó (ví dụ máy siêu
âm có thể lưu được 5000 ảnh của bệnh nhân trong thời gian gần nhất). Tuy nhiên,
dần từng bước khi có các điều kiện đặt ra và nhu cầu giao tiếp giữa các máy với
nhau và truyền ảnh số giữa các vùng với nhau để trợ giúp chẩn đốn thì các chuẩn
dữ liệu chung về hình ảnh y tế dần ra đời. Vì vậy, các máy y tế ngày nay có gắn
thiết bị tin học thì đã sẵn sàng đưa ra các tín hiệu thơng qua các D-Shell chuẩn như
COM, LPT hoặc cổng USB. Tuy nhiên, phần tín hiệu đưa ra các cổng này tuỳ nhà
cung cấp trang bị phần mềm khi người sử dụng u cầu.
Hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh PACS (Picture Archiving and
Communication System) là hệ thống lưu trữ, xử lý và truyền ảnh động, hoặc mạng
Số hóa bởi trung tâm học liệu /> 12
xử lý và truyền ảnh số hố DICOM (Digital Imaging and Communications in
Medicine). Tất cả các chuẩn này có chung một tiêu chí là nén ảnh ở mức độ tối đa
để giảm kích thước lưu trữ, giảm kích thước khi truyền trên mạng, có các mức độ
phân giải khác nhau khi truyền. Nếu hình ảnh khơng cần chất lượng cao thì có thể
truyền ở độ phân giải thấp và khi cần độ nét để chẩn đốn với chất lượng cao thì
truyền ảnh với các độ phân giải cao hơn, nhưng tốc độ truyền trên mạng sẽ chậm đi
nhiều. Các ảnh truyền thường là các ảnh về X-quang, ảnh siêu âm, ảnh nội soi, ảnh
CT Scanner Việc truyền ảnh này giúp cho hỗ trợ chẩn đốn từ xa, cho các thầy

thuốc, học viên, sinh viên học tập và nghiên cứu.
Năm 1970, trước sự ra đời của phương pháp chụp ảnh CT (Computed
Tomography) cùng với các phương pháp chụp ảnh số dùng trong chẩn đốn y khoa
khác, và sự gia tăng nhanh chóng ứng dụng tin học trong các lĩnh vực y khoa lâm
sàng, hai tổ chức ACR (American College of Radiology) và NEMA (National
Electrical Manufacturers Association) đã nhận ra u cầu cần thiết phải có một
phương pháp chuẩn dùng trong truyền tải ảnh và thơng tin liên quan đến ảnh đó
giữa các nhà sản xuất thiết bị y khoa, mặc dù những thiết bị đó lại cho ra các định
dạng ảnh khác nhau. Trong năm 1983, ACR và NEMA thành lập một ủy ban chung
để phát triển phương pháp chuẩn này với mục đích:
+ Tăng cường khả năng giao tiếp thơng tin ảnh số của thiết bị y khoa bất
chấp thiết bị đó là của nhà sản xuất nào.
+ Giúp cho việc phát triển và mở rộng các hệ thống truyển tải và lưu trữ ảnh
trở nên dễ dàng hơn, từ đó các hệ thống này sẽ là nơi giao tiếp với các hệ thống
thơng tin bệnh viện khác.
+ Cho phép tạo ra thơng tin thơng tin cơ sở chẩn đốn, từ đó nhiều loại thiết
bị chẩn bệnh sẽ sử dụng và tra cứu thơng tin này.
- ACR-NEMA cơng bố "ACR-NEMA Standards Publication" phiên bản 1.0
vào năm 1985. Và năm 1988, ủy ban này cơng bố tiếp "ACR-NEMA Standards
Publication" phiên bản 2.0. Tài liệu "ACR-NEMA Standards Publication" đặc tả
giao tiếp phần cứng, số lượng tối thiểu các lệnh phần mềm và các định dạng dữ liệu.
Năm 1992 phiên bản thứ 3 ra đời được đổi tên thành Chuẩn DICOM (Digital
Số hóa bởi trung tâm học liệu /> 13
Imaging and Communications in Medicine). Chuẩn DICOM đưa ra nhiều cải tiến
qua trọng so với 2 phiên bản của chuẩn ACR-NEMA trước.
Hiện tại việc ứng dụng lưu trữ ảnh theo các chuẩn nhất định ở Việt Nam vẫn
chỉ được lưu trữ trên một máy mà khơng có sự giao lưu giữa các máy với nhau, như
vậy dung lượng lưu trữ khơng cao và khơng có khả năng trợ giúp trong chẩn đốn
và khơng thể là dữ liệu dùng chung trong bệnh viện. Một số nơi có các MINI-PACS
mang tính chất thử nghiệm truyền qua lại trong một mạng LAN hoặc Intranet (mạng

ở Bệnh viện chợ Rẫy, Trung tâm Chấn thương chỉnh hình Thành phố Hồ Chí
Minh). Việc ứng dụng rộng rãi trợ giúp từ xa qua Telemedicine ở Việt Nam còn hầu
như chưa được ứng dụng, trong khi đó các nước đã và đang ứng dụng tương đối
rộng rãi kỹ thuật này nhất là các nước phát triển.
1.2.2. Ứng dụng chuẩn lưu trữ hình ảnh trong hệ thống thơng tin y tế.
Vai trò chủ yếu của DICOM được thể hiện trong hệ thống lưu trữ và truyền
hình ảnh (PACS). Xu thế hiện tại theo hướng “PACS nhỏ” (miniPACS) và “PACS
cục bộ” (partial PACS) khiến cho DICOM có thể thích ứng trong nhiệm vụ là giao
diện của nhiều loại thiết bị khác nhau. Trong một mơi trường thiết bị hình ảnh với
cơng nghệ sản xuất đa dạng, điều này tránh được giao diện tuỳ ý hay độc quyền cho
các thiết bị. Từ đó dẫn tới giảm sự phức tạp và giá thành trong kết nối thiết bị, và
đơn giản hố dịch vụ.
Lợi ích của việc kết nối PACS với các hệ thống thơng tin khác, đặc biệt là
HIS và RIS là rõ ràng. Nhưng cũng dẫn tới nhiều cơng việc hơn cho phân tích và
lập trình tại các thành phần hệ thống, cả phía PACS và HIS/RIS. Chuẩn DICOM,
thơng qua các lớp dịch vụ quản lí khác nhau của mình, đã tối thiểu hố các khó
khăn đó ở phía PACS. Cũng như vậy, khi RIS và HIS chuyển về đúng chuẩn của
chúng (ví dụ như HL7) chẳng hạn, thì cơng việc còn đơn giản hơn nữa, tuy nhiên
bất cứ sự kết nối nào giữa hai hệ thống thơng tin với nhau khơng hề đơn giản. Các
Nhóm Cơng tác DICOM (DICOM Work Group) cũng đã liên lạc với với các nhóm
viết chuẩn giao diện của của HIS và RIS để có thể làm hài hồ vấn đề này.
Số hóa bởi trung tâm học liệu /> 14

Hình 1.5: DICOM trong hệ thống thơng tin y tế

Số hóa bởi trung tâm học liệu /> 15
CHƯƠNG 2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG LƯU TRỮ HÌNH ẢNH Y KHOA
2.1. Chuẩn lưu trữ ảnh DICOM
Chuẩn DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) là chuẩn
định nghĩa ra các quy tắc định dạng và trao đổi hình ảnh y tế cũng như các thơng tin

liên quan, nói cách khác, nó tạo nên một “ngơn ngữ” chung cho phép “giao tiếp”
hình ảnh và các thơng tin y tế liên quan giữa các thiết bị và hệ thống trong mạng
thơng tin y tế.[10]
DICOM cho phép tích hợp máy Scan, Server, trạm làm việc, máy tính và các
thiết bị mạng từ nhiều nhà cung cấp vào thành một hệ thống truyền tải và lưu trữ
hình ảnh. Ngày nay hầu hết các bệnh viện trên khắp thế giới đều áp dụng DICOM
vào các thiết bị y khoa, máy trạm, server, các hệ thống quản lý trong hoạt động
khám chữa bệnh.
Các thiết bị y khoa (Modality) hỗ trợ DICOM: Angioscopy (AS), Computed
Radiography (CR), Computed Tomography (CT), Radiographic Imaging (RG),
Radiotherapy Dose (RD), Hard Copy (HC), X-ray Angiography (XA),
Elictrocardiograms (ECG),…[16]
Vai trò của DICOM được thể hiện trong hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh
trong y tế (PACS). DICOM thích ứng trong nhiệm vụ là giao diện của nhiều loại
thiết bị khác nhau. Trong một mơi trường thiết bị hình ảnh với cơng nghệ sản xuất
đa dạng, điều này tránh giao diện tùy ý hay độc quyền cho các thiết bị. Từ đó dẫn
tới giảm sự phức tạp , giá thành trong kết nối thiết bị, và đơn giản hóa dịch vụ.
2.1.1. Các thành phần của tiêu chuẩn DICOM
- Thích nghi (Conformance): Định nghĩa các ngun tắc thực thi chuẩn gồm
các u cầu thích nghi và báo cáo thích nghi để xác định tính tương thích do nó
cung cấp các thơng tin quan trọng cho người thực hiện và người tích hợp hệ thống
để quyết định sự phối hợp hoạt động của các thiết bị. Nó sẽ cung cấp cho người
thực hiện một mẫu thống nhất để tạo ra bản báo cáo thích nghi.
- Định nghĩa đối tượng thơng tin (Information Object Definitions): Cung cấp
một định nghĩa trừu tượng về các thực thể mà có thể ứng dụng trong truyền thơng
Số hóa bởi trung tâm học liệu /> 16
tin hình ảnh y tế đối với mỗi IOD tài liệu sẽ định rõ các thơng tin cần thiết của IOD
mối quan hệ giữa các thự thể và các thuộc tính mơ tả của IOD.
- Định nghĩa lớp dịch vụ (Service Class Definitions): Định nghĩa một số lớp
dịch vụ, một dịch vụ liên quan đến một hay nhiều đối tượng thơng tin.

- Cấu trúc dữ liệu và mã hóa (Data Structure and Encoding): Quy định cấu
trúc và mã hóa thơng tin bộ dữ liệu thu được từ việc sử dụng đối tượng thơng tin và
dịch vụ, đưa ra quy tắc mã hóa cần thiết cho dòng dữ liệu cho một bản tin. Dòng dữ
liệu được tạo ra từ một bộ dữ liệu, bộ dữ liệu được tạo ra từ các thành phần dữ liệu.
- Từ điển dữ liệu (Data Dictionary): Nhãn tên giá trị thể hiện (VR) – Số giá
trị được mã hóa trong giá trị (VM).
- Giao thức trao đổi bản tin (Message Exchange Protocol): Xác định dịch vụ
và giao thức được sử dụng bởi một ứng dụng trong mơi trường ảnh y tế để trao đổi
bản tin thơng qua dịch vụ hỗ trợ, một bản tin được tạo nên bởi dòng lệnh và theo
sau là một dòng dữ liệu phụ thuộc.
- Hỗ trợ truyền thơng mạng trao đổi bản tin (Network Communication
Support for Message Exchange): Các dịch vụ và giao thức truyền tin được đảm bảo
q trình truyền tin giữa các ứng dụng DICOM được thực hiện một cách có hiệu
quả với phương thức bình đẳng trên mạng.
- Hỗ trợ trao đổi kiểu điểm – điểm (Point to Point Support): Quy định các
dịch vụ và giao thức được sử dụng cho truyền tin điểm - tới - điểm của dịch vụ quản
lý in ấn.
- Khn dạng tập tin và lưu trữ trung gian (Media Storage and File Format):
Chuẩn tạo điều kiện cho trao đổi thơng tin giữa các ứng dụng trong mơi trường y tế
bằng cách xác định cấu trúc mơ tả quan hệ giữa các mơ hình lưu trữ trung gian và
phương tiện vật lý với khn dạng trung gian cụ thể.
- Sơ lược ứng dụng lưu trữ trung gian(Media Storage Application Profiles).
- Chức năng lưu trữ và khn dạng trung gian cho trao đổi dữ liệu (Media
Formats and Physical Media for Data Interchange).
Số hóa bởi trung tâm học liệu />