Xây dựng mô hình quản lý dữ liệu bệnh nhân dựa trên mô hình mạng y tế1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
~~~~~~~o0o~~~~~~~

Nguyễn Viết Giang

XÂY DỰNG MÔ HÌNH QUẢN LÝ DỮ LIỆU BỆNH NHÂN
DỰA TRÊN MÔ HÌNH MẠNG Y TẾ

Chuyên ngành: Kỹ thuật y sinh
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
KỸ THUẬT Y SINH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Nguyễn Phan Kiên

Hà Nội - 2012


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................................ 4
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................................. 5
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................................. 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ......................................................................................................... 7
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................................... 8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN Y TẾ ............................................... 9
1.1 KHÁI NIỆM CHUNG .........................................................................................................................9

1.2 HỆ THỐNG THÔNG TIN BỆNH VIỆN HIS ...................................................................................10
1.3 HỆ THỐNG THÔNG TIN PHÒNG XÉT NGHIỆM LIS..................................................................11
1.4 HỆ THỐNG THÔNG TIN CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH RIS ............................................................12
1.5 HỆ THỐNG LƯU TRỮ VÀ TRUYỀN ẢNH PACS ........................................................................13
1.6 CHUẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH TỪ XA- TELERADIOLOGY ...........................................................15
1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG I ...................................................................................................................16

CHƯƠNG 2: CHUẨN DICOM .................................................................................................... 17
2.1. GIỚI THIỆU CHUẨN DICOM ........................................................................................................17
2.1.1 Các Phiên bản trước DICOM ......................................................................................................17
2.1.2 Nhu cầu cho sự ra đời của DICOM .............................................................................................18
2.1.3 Chuẩn DICOM ............................................................................................................................18
2.1.4 Phạm vi và trường ứng dụng .......................................................................................................19
2.1.5 Mục tiêu ......................................................................................................................................20
2.1.6 Xu hướng hiện tại ........................................................................................................................20
2.2. CÁC THÀNH PHẦN DICOM .........................................................................................................22
2.3. ĐỊNH NGHĨA THÔNG TIN VÀ CÁC DỊCH VỤ TRONG DICOM ..............................................23
2.3.1 Định nghĩa thông tin ....................................................................................................................23
2.3.2 Dịch vụ ........................................................................................................................................24
2.3.3 Các lớp dịch vụ DICOM .............................................................................................................25
2.4 MÃ HOÁ VÀ CẤU TRÚC DỮ LIỆU DICOM.................................................................................27
2.4.1. Mã hoá giá trị .............................................................................................................................27

Trang 2


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 
2.4.2. Bộ Dữ liệu ..................................................................................................................................32
2.4.3. Mã hoá dữ liệu Điểm ảnh, Overlay, và Dạng sóng ...................................................................38

2.4.4. Định danh Duy nhất (UID).........................................................................................................42
2.4.5. Cú pháp Chuyển đổi ...................................................................................................................43
2.5 TRAO ĐỔI THÔNG TIN TRONG DICOM .....................................................................................44
2.5.1. Mô hình tổng quát truyền tin DICOM........................................................................................44
2.5.2. Trao đổi thông tin thông qua mạng vật lý ..................................................................................45
2.5.3. Trao đổi thông tin thông qua phương tiện trung gian.................................................................55
2.6. QUAN HỆ DICOM VỚI CÁC CHUẨN THÔNG TIN KHÁC .......................................................63
2.7. DICOM TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN Y TẾ .........................................................................64
2.7.1. DICOM với PACS, HIS, RIS:....................................................................................................64
2.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG II ..................................................................................................................65

CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG MÃ NGUỒN MỞ XÂY DỰNG MỘT HỆ THỐNG PACS HOÀN
CHỈNH .......................................................................................................................................... 66
3.1. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM NGUỒN MỞ ........................................................................................66
3.2. HỆ THỐNG PACS............................................................................................................................67
3.2.1 Giới thiệu Hệ thống PACS ..........................................................................................................67
3.2.2 Vai trò của PACS trong bệnh viện ..............................................................................................67
3.2.3 Các thành phần của PACS ..........................................................................................................69
3.2.4 Lợi ích của PACS ........................................................................................................................71
3.2.5 Chọn mã nguồn mở xây dựng hệ thống PACS ...........................................................................73
3.3. XÂY DỰNG MỘT HỆ THỐNG PACS HOÀN CHỈNH ỨNG DỤNG MÃ NGUỒN MỞ.............73
3.3.1 Bài toán thực tế: ..........................................................................................................................73
3.3.2 Các bước xây dựng hệ thống PACS ............................................................................................74

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................................................................. 80
KẾT QUẢ ................................................................................................................................................80
BÀN LUẬN .............................................................................................................................................81

KẾT LUẬN ................................................................................................................................... 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................. 83

TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................................ 84

Trang 3


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là luận văn của riêng tôi. Những kết quả thiết kế trong luận
văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một bản luận văn nào khác.
Hà Nội, tháng 3 năm 2012
Tác giả luận văn

Nguyễn Viết Giang

Trang 4


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TT

Ký hiệu, chữ tiếng anh Định nghĩa

1

HIS

Hệ thống thông tin bệnh viện

2

RIS

Hệ thống thông tin chẩn đoán hình ảnh

3

PACS

Hệ thống lưu trữ và truyền ảnh

4

LIS

Hệ thống thông tin phòng xét nghiệm

5

HL7

Chuẩn trao đổi dữ liệu văn bản trong y tế

6

CT

Máy chụp cắt lớp điện toán

7

ECG

Điện não

8

EEG

Điện tim

9

MRT

Cộng hưởng từ

10

DICOM

Chuẩn trao đổi dữ liệu hình ảnh trong y tế

Trang 5

ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Minh hoạ đối tượng thông tin hình ảnh .............................................................. 24
Bảng 2.2 Các Kí tự Điều khiển DICOM ............................................................................ 28
Bảng 2.4 Các giá trị thể hiện .............................................................................................. 32
Bảng 2.5 Thành phần Dữ liệu với VR hiện ........................................................................ 35
Bảng 2.6 Các giá trị thể hiện khác ...................................................................................... 36
Bảng 2.7 Các thành phần dữ liệu với VR ẩn ...................................................................... 36
Bảng 2.8 Minh hoạ khái niệm thứ tự Byte Little và Big Endian........................................ 37
Bảng 2.9 Các Cú pháp Chuyển đổi DICOM ...................................................................... 44
Bảng 2.10 Các dịch vụ DIMSE .......................................................................................... 54
Bảng 2.11 Thao tác trung gian ........................................................................................... 62

Trang 6


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1. 1: Hệ thống thông tin bệnh viện HIS ..................................................................... 11
Hình 1. 2: Hệ thống lưu trữ và truyền ảnh PACS .............................................................. 14
Hình 2. 1 Phạm vi ứng dụng của DICOM .......................................................................... 19
Hình 2. 2 Mô hình truyền tin cơ sở DICOM ...................................................................... 21
Hình 2. 3 định nghĩa thông tin và các dịch vụ trong dicom ............................................... 23
Hình 2.4 Minh hoạ một Dữ liệu Điểm ảnh 16 bit .............................................................. 38
Hình 2.5 Một lớp hình ảnh ................................................................................................. 39
Hình 2. 6 Mã hoá dữ liệu điểm ảnh với VR= OW ............................................................ 40

Hình 2. 7 Minh hoạ một Dữ liệu Điểm ảnh (pixel data) có 16 Bit (2 Byte) với một
Overlay: .............................................................................................................................. 41
Hình 2.8. DICOM và mô hình OSI ................................................................................... 46
Hình 2.9 Cấu trúc tầng ứng dụng DICOM ......................................................................... 47
Hình 2.10 Cấu trúc Bản tin DICOM .................................................................................. 48
Hình 2.11 Dịch vụ nguyên thuỷ của DIMSE ..................................................................... 50
Hình 2.12 Dòng thông báo và thao tác ............................................................................... 51
Hình 2.13 Mô hình lưu trữ trung gian DICOM .................................................................. 56
Hình 2.14 Khuôn dạng File DICOM .................................................................................. 59
Hình 2.15 Bộ File ............................................................................................................... 60
Hình 2.17 DICOM trong hệ thống thông tin y tế ............................................................... 64
Hình 3.1 Vai trò của PACS trong bệnh viện ...................................................................... 68
Hình 3.2 PACS trong quan hệ với các hệ thống thông tin bệnh viện khác ........................ 69
Hình 3.3 Sơ đồ kết nối PACS đơn giản nhất ...................................................................... 70
Hình 3.5 Sơ đồ kết nối hệ thống PACS đã thực hiện ......................................................... 74
Hình 3.6 Giao diện PACS server ........................................................................................ 75
Hình 3.7 Giao diện -K-PACS DICOM WORKSTATION ................................................ 77
Hình 3.8 Giao diện -K-PACS DICOM VIEW- ảnh CT_SCAN ........................................ 78
Hình 3.9 Giao diện -K-PACS DICOM VIEW- ảnh DR .................................................... 79

Trang 7


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

MỞ ĐẦU
Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ điện tử hiện đại đã được ứng dụng rất thành
công trong lĩnh vực y tế nhằm chăm sóc sức khỏe con người.
Hiện nay các bệnh viện đã và đang được trang bị những thiết bị điện tử hiện đại,

phục vụ cho việc chẩn đoán và điều trị như: máy siêu âm, X – quang, cộng hưởng từ, cắt
lớp điện toán… Do đó, xuất hiện những hệ thống quản lý bằng kỹ thuật số như: Hệ thống
thông tin về chẩn đoán hình ảnh (Radiology Information System), hệ thống lưu trữ và
truyền ảnh PACS (Picture Archiving and Communication System), hệ thống thông tin
trong phòng xét nghiệm (Laboratory Information System). Các hệ thống này phục vụ rất
đắc lực cho công việc lưu trữ, chẩn đoán và nhất là khả năng ứng dụng trong hệ thống y tế
từ xa, chia sẻ tài nguyên trong công tác nghiên cứu, đào tạo…
Trong khuôn khổ của luận văn này tác giả xin đi sâu vào tìm hiểu hệ thống lưu trữ
và truyền ảnh PACS (Picture Archiving and Communication System). Trên cơ sở nghiên
cứu thực tế tác giả đã xây dựng mô hình MiniPACS trên cơ sở mã nguồn mở và chuẩn
chuẩn dữ liệu và hình ảnh y tế DICOM.
Tác giả xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Phan Kiên đã quan tâm hướng dẫn và
tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành luận văn này.
Do trình độ còn hạn chế, và điều kiện nghiên cứu thực tế lĩnh vực này ở Việt Nam
còn ít và khó khăn nên trong luận văn này của tác giả không tránh khỏi những thiếu sót.
Trong thời gian tới tác giả rất mong nhận được sự quan tâm của các thầy để có thể phát
triển và hoàn thiện chương trình để chương trình có thể ứng dụng được trong khuôn khổ
hệ thống thông tin y tế ở Việt Nam.
Hà Nội, tháng 3 năm 2012
Tác giả luận văn

Nguyễn Viết Giang
Trang 8


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN Y TẾ
1.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Có thể định nghĩa mạng là một hệ thống kết nối 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 nhiều hệ thống 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 có thể được hiểu là
một hệ thống kết nối 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 hay thậm chí giữa
các quốc gia trên thế giới.
Căn cứ vào hệ thống mẫu hồ sơ bệnh án dùng trong các bệnh viện, chúng ta có thể
thấy được tính phức tạp của việc quản lý các thông tin, các hoạt động trong từng bệnh
viện nói riêng và mạng các bệnh viện nói chung. Có rất nhiều các thông tin cần được quản
lý như:
‐

Thông tin về bệnh viện: Quản lý hồ sơ, quản lý trang thiết bị

‐

Thông tin quản lý hành chính: Quản lý đội ngũ y bác sĩ, quản lý vật tư kho
tàng, quản lý tài chính….

‐

Thông tin về chẩn đoán chức năng: Điện tim ECG, điện não EEG, hô hấp ...

‐

Thông tin về hình ảnh: X-quang, siêu âm, CT, MRI ...

Để lưu trữ, quản lý các thông tin như đã nêu ở trên theo phương pháp thông thường
như là việc lưu trữ trên giấy tờ, film, trong thời gian dài và số lượng lớn là rất khó khăn
và tốn kém nhiều công sức.

Trang 9


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

Để quản lý một cách hiệu quả các thông tin nêu trên, cần phải có các hệ thống lưu
trữ hiện đại hơn như việc chuyển đổi sang tín hiệu điện tử để lưu trữ. Từ những yêu cầu
thực tế đó, các hệ thống thông tin lưu trữ hiện đại đã được nghiên cứu và xây dựng lên:
Hệ thống thông tin bệnh viện HIS (Hospital Information System), hệ thống thông tin chẩn
đoán hình ảnh RIS (Radiology Information System), hệ thống lưu trữ và truyền ảnh PACS
(Picture Archiving and Communication System), hệ thống thông tin y tế trong phòng xét
nghiệm LIS (Laboratory Information System).
1.2 HỆ THỐNG THÔNG TIN BỆNH VIỆN HIS
Mặc dù quy mô các bệnh viện, chức năng cụ thể và trọng tâm về chuyên môn khác
nhau nhưng dòng thông tin và yêu cầu về thông tin ở các bệnh viện về cơ bản là giống
nhau. Trước hết đó là dòng thông tin quản lý – liên quan tới quản lý nhân sự, quản lý tài
chính, quản lý cơ sở vật chất, quản lý bệnh nhân, phần cơ bản nhất, đặc trưng nhất trong y
tế. Thứ hai là dòng thông 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 thông tin này sẽ chứa đựng trong hệ thống thông tin
bệnh viện HIS (Hospital Information System).
Hệ thống thông tin bệnh viện HIS là hệ thống quản lý bằng máy tính các công việc
trong môi trường chăm sóc sức khỏe bệnh nhân với mục đích:
‐

Quản lý hồ sơ bệnh nhân, bệnh án, trang thiết bị, thuốc, quản lý vật tư, tài
chính, đội ngũ y bác sỹ.

‐

Cho phép trao đổi thông tin, dữ liệu thống kê hai chiều giữa các phòng ban, các
khoa nhằm phục vụ cho người bệnh một cách tốt hơn.

‐

Giúp Ban giám đốc của bệnh viện theo dõi kịp thời tình hình của bệnh viện về
công tác chữa bệnh, quản lý bệnh nhân.

‐

Hỗ trợ cho công tác đào tạo cũng như nghiên cứu khoa học tại các bệnh viện.

‐

Có khả năng liên kết với hệ thống thông tin của các cơ sở y tế khác như các
bệnh viện trong bộ Y tế, các cơ sở y tế bên ngoài.
Trang 10


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

‐

Xây dựng các cơ sở dữ liệu về thông tin chuyên ngành y tế.

‐

Đánh giá hiệu quả và chi phí của bệnh viện để từ đó đề ra kế hoạch phát triển
lâu dài cho bệnh viện.

Mặc dù chỉ cho phép quản lý các thông tin y tế dạng text nhưng HIS 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 mô vừa và lớn đã triển khai hệ thống này.

Hình 1. 1: Hệ thống thông tin bệnh viện HIS
1.3 HỆ THỐNG THÔNG TIN PHÒNG XÉT NGHIỆM LIS
Hệ thống thông tin y tế trong phòng xét nghiệm LIS (Laboratory Information
System) được thiết kế nhằm mục đích hỗ trợ cho công việc quản trị cũng như các công tác
thăm khám bệnh nhân, giảm thiểu chi phí trong khoa xét nghiệm.
Cấu hình của mạng LIS gần giống với HIS nhưng ở mức độ nhỏ hơn Mạng LIS
bao gồm một hệ thống máy tính với các máy xét nghiệm được coi như là các thiết bị đầu

Trang 11


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

cuối, máy in và các máy đọc mã vạch. Trong đa số trường hợp, LIS là mạng độc lập với
khả năng truy cập hạn chế tới mạng HIS.
Hệ thống LIS được thiết kế nhằm một số mục đích sau:
‐

Xử lý các bản ghi về bệnh nhân và danh mục các xét nghiệm

‐

Giám sát trạng thái của các bệnh nhân, các đợt xét nghiệm của bệnh nhân và
các thiết bị xét nghiệm.

‐

Lập kế hoạch xét nghiệm.

‐

Tạo, định dạng và lưu trữ các báo cáo về xét ngiệm

‐

Tăng độ chính xác, giảm thiểu thời gian

‐

Nâng cao chất lượng phục vụ bệnh nhân.

1.4 HỆ THỐNG THÔNG TIN CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH RIS
Các kết quả chẩn đoán sử dụng các thiết bị X – quang, chụp cắt lớp điện toán, cộng
hưởng từ, siêu âm chẩn đoán, gamma camera, mammography… được gọi là chẩn đoán
bằng hình ảnh. Sau khi chiếu chụp, thiết bị sẽ tạo ra ảnh số hóa để đưa đi chẩn đoán và
lưu trữ.
RIS (Radiology Information System) được thiết kế nhằm mục đích hỗ trợ cho các
công việc quản trị cũng như các hoạt động thăm khám bệnh nhân trong khoa chẩn đoán

hình ảnh, để giảm chi phí quản trị và tăng khả năng chia sẻ thông tin. Do đó, mạng RIS
quản lý hồ sơ và các thông tin quan trọng của các bệnh nhân trong khoa chẩn đoán hình
ảnh, tạo các báo cáo chẩn đoán, tạo danh mục bệnh nhân mới, nơi chứa phim, chuyển
phim, danh mục phòng khám.
Cấu hình của mạng RIS gần giống với mạng HIS nhưng ở mức độ nhỏ hơn. Mạng
RIS bao gồm một hệ thống máy tính với các thiết bị ngoại vi như các đầu cuối, máy in và
các máy đọc mã vạch. Trong đa số trường hợp, RIS là mạng độc lập với khả năng truy
cập hạn chế tới mạng HIS.
Các nhiệm vụ chính của mạng RIS thực hiện:
Trang 12


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

‐

Xử lý các bản ghi về bệnh nhân và danh mục phim.

‐

Giám sát trạng thái của các bệnh nhân, các đợt thăm khám chẩn đoán của bệnh
nhân và các thiết bị chẩn đoán.

‐

Lập kế hoạch chẩn đoán.

‐

Tạo, định dạng và lưu trữ các báo cáo về chẩn đoán.

‐

Sắp xếp các danh mục phim.

‐

Thực hiện phân tích thanh toán một cách đúng lúc.

‐

Thực hiện phân tích sơ bộ và phân tích thống kê.

Cả hai hệ thống thông tin HIS và RIS được điều khiển theo sự kiện, tức là khi có
sự kiện xảy ra. HIS tự động gửi một bản tin HL7 tới RIS. Đồng thời, RIS phân tích bản
tin này rồi cập nhật, tổ chức lại dữ liệu bệnh nhân trong cơ sở dữ liệu theo sự kiện.
1.5 HỆ THỐNG LƯU TRỮ VÀ TRUYỀN ẢNH PACS
Hệ thống lưu trữ và truyền ảnh PACS (Picture Archiving and Communication
System) ra đời nhằm đáp ứng việc xử lý, lưu trữ và phân phối, hiển thị các dữ liệu hình
ảnh trong thông tin y tế.
Hệ thống lưu trữ và truyền ảnh PACS như tên gọi của nó là thực hiện nhiệm vụ thu
nhận và lưu trữ ảnh (Picture Archiving) từ những thiết bị tạo ảnh gồm X – quang, ảnh
huỳnh quang số, ảnh số C – Arm, ảnh MR, ảnh siêu âm, ảnh hạt nhân… Thực hiện việc
chia sẻ phân phối ảnh thông qua hệ thống truyền thông linh động để phục vụ cho việc
chẩn đoán, điều trị và chăm sóc bệnh nhân.
PACS bao gồm ít nhất bốn thành phần chính:
+Các thiết bị chuẩn đoán hình ảnh y khoa như CT, MRI, X-quang số, siêu âm...
+Một mạng máy tính an toàn cho việc truyền tải thông tin bệnh nhân.
+Các máy tính trạm để xem, tối ưu hình ảnh, báo cáo.

+Trung tâm dữ liệu để lưu trữ và cho phép truy cập với tính năng bảo mật
Trang 13


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

Hình 1. 2: Hệ thống lưu trữ và truyền ảnh PACS
Trang 14


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

1.6 CHUẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH TỪ XA- TELERADIOLOGY
Nếu mạng máy tính cho phép chúng ta sử dụng tài nguyên riêng của các máy tính
thì xa hơn nữa việc kết nối giữa các bệnh viện cho phép chúng ta khai thác các tài nguyên
tiềm năng của mỗi bệnh viện như chuyên gia, tư liệu và tri thức.
Để từ xa có thể can thiệp, chần đoán, ra quyết định về một ca bất kỳ, trước hết phải
có đầy đủ thông tin về ca đó. Những thông 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, không gian và nằm rải rác vì thế bài toán y học từ xa phải bắt đầu từ bài toán
quản lý thông tin trong bệnh viện.
Một ví dụ kinh điển và đầy tính thuyết phục cho y học từ xa đó là chẩn đoán hình
ảnh từ xa. Các hình ảnh cần thiết được dùng cho chẩn đoán được truyền theo đường viễn
thông về những trung tâm lớn có những chuyên gia giỏi. Tại đây, các chuyên gia sẽ đưa
lời chẩn đoán của mình và gửi kết quả về nơi có bệnh nhân. Toàn bộ quy trình như vậy sẽ
được tiến hành trực tuyến (online) hay không trực tuyến (offline), tuy nhiên phải đảm bảo
độ trễ về thời gian (nếu có) là có thể chấp nhận về mặt y học. Nếu bệnh viện có nhiều
máy chẩn đoán hình ảnh thì trước khi truyền đi việc tổ chức các PACS tại các bệnh viện

là rất cần thiết. Khi đó công tác chẩn đoán hình ảnh có thể được thực hiện ở bất kỳ nơi
nào trong bệnh viện: tại văn phòng khoa, phòng hội chẩn – giao ban, tại các khoa điều trị,
miễn là nơi đó cài đặt một trạm làm việc với các phần mềm tương ứng. Như vậy những
khoảng cách vốn là ngăn trở trong từng bệnh viện sẽ được khắc phục.
Vấn đề truyền thông 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:
(1) 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
các mạng cục bộ (LAN – Local Area Network), mạng diện rộng (WAN – Wide
Area Network), Intranet và Internet.

Trang 15


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

(2) Hướng thứ hai là phát triển các phần mềm quản lý dữ liệu nhằm xây dựng các
hệ quản lý thông tin bệnh viện cho phép lưu trữ, xử lý, khai thác cơ sở dữ liệu
để phục vụ việc chẩn đoán và điều trị. Vấn đề bài toán quản lý này là làm sao
truyền thông được tất cả các thông 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 nghĩ, điển hình là hai chuẩn: chuẩn dữ liệu và trao đổi dạng văn bản
– HL7 và chuẩn trao đổi dữ liệu hình ảnh – DICOM.
1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG I
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và truyền thông, để đáp
ứng ngày nhu cầu ngày càng cao của các dịnh vụ chăm sóc y tế các dịnh vụ chăm sóc sức
khỏe mới đã ra đời để đáp ứng xu thế của thời đại. Y tế từ xa, một khái niệm còn khá mới
mẻ ở Việt Nam là một trong những ví dụ điển hình. Trong khuôn khổ của chương này tác
giả đã trình bày sơ bộ về hệ thống thông tin y tế nói chung và các hệ thống thông tin y tế

thành phần nói riêng như hệ thống thông tin bệnh viện HIS, hệ thống thông tin chẩn đoán
hình ảnh RIS, hệ thống lưu trữ và truyền ảnh PACS cũng như hệ thống thông tin phòng
xét nghiệm LIS. Qua đó cho người đọc hiểu thêm về hai hướng phát triển của công nghệ
thông tin trong y tế một là nghiên cứu tổ chức mạng, đường truyền, hai là phát triển các
phần mềm quản lý dữ liệu nhằm xây dựng các hệ thống thông tin bệnh viện cho phép lưu
trữ, xử lý, khai thác cơ sở dữ liệu để phục vụ việc chẩn đoán và điều trị. Trên cơ sở đó tạo
tiền đề để đi sâu vào nghiên cứu các chuẩn được dùng trong y tế và xây dựng các mô hình
phù hợp trong các chương tiếp theo.

Trang 16


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

CHƯƠNG 2: CHUẨN DICOM
2.1. GIỚI THIỆU CHUẨN DICOM
DICOM (The Digital Image and Communication in Medicine) là Chuẩn định ra các qui
tắc định dạng và trao đổi hình ảnh y tế cũng như các thông tin liên quan.
2.1.1 Các Phiên bản trước DICOM
Với sự ra đời của máy CT (Computer Tomography) vào những năm 70, cũng như việc sử
dụng ngày càng nhiều máy tính và thiết bị tạo ảnh số trong công tác y tế, các thiết bị này
tạo ra ảnh với các định dạng khác nhau, thì nhu cầu có một chuẩn chung cho truyền ảnh
số và các thông tin có liên quan ngày càng lớn.
Trước nhu cầu đó, The American College of Radiology (ACR) và The National Electrical
Manufacturers Association (NEMA) đã thiết lập thành một uỷ ban chung vào năm 1983,
để phát triển một Chuẩn nhằm mục đích :
- Phát triển trao đổi thông tin hình ảnh số, không quan tâm đến nhà sản xuất thiết bị.
- Làm thuận tiện sự hoá sự phát triển và mở rộng của của hệ thống thu nhận và truyền ảnh
(PACS), có thể giao tiếp với các thành phần khác trong hệ thống thông tin bệnh viện

(RIS).
- Cho phép tạo ra các cơ sở dữ liệu chẩn đoán mà có thể được chất vấn bởi một phạm vi
lớn các thiết bị phân tán về mặt địa lí.
ACR-NEMA Standards Publication No. 300-1985, được công bố năm 1985 là phiên bản
1 (ACR-NEMA Verson 1.0). Phiên bản này tiếp tục được hoàn thiện: No1-tháng 10/1986,
No2-tháng 1/1988.
ACR-NEMA Standards Publication No. 300-1988, công bố năm 1988 được coi là phiên
bản 2 (ACR-NEMA Verson 2.0).

Trang 17


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

Các phiên bản này định rõ kết nối phần cứng, có một bộ tối thiểu các lệnh phần mềm, và
một bộ khuôn dạng dữ liệu. Vấn đề kết nối mạng chưa rõ ràng qua hai phiên bản này.
2.1.2 Nhu cầu cho sự ra đời của DICOM
Vấn đề nảy sinh vào năm 1988 khi nhiều người sử dụng thấy nhu cầu của việc giao diện
giữa các thiết bị hình ảnh và mạng. Mặc dầu điều này vẫn có thể thực hiện được với
Version 2.0, nhưng Chuẩn vẫn thiếu các phần cần thiết cho giao tiếp mạng mạnh mẽ. Do
ACR-NEMA Verson 2.0 không được thiết kế để kết nối trực tiếp thiết bị hình ảnh với
mạng, giải quyết vấn đề này đòi hỏi phải có thay đổi lớn của chuẩn. Uỷ ban chung sớm
nhận thấy rằng một phiên bản mới phải được ra đời và phiên bản sau đòi hỏi phải duy trì
tính tương thích với các phiên bản trước.
2.1.3 Chuẩn DICOM
DICOM (Verson 3.0) ra đời có những ưu điểm hơn hẳn các phiên bản trước. Thể hiện ở
chỗ:
a. Khả dụng với môi trường mạng. Các phiên bản trước chỉ thích nghi với môi trường
truyền điểm-tới-điểm (point-to-point). Để có thể hoạt động trong môi trường mạng cần có

Khối Giao diện Mạng NIU (Network Interface Unit). DICOM 3.0 hỗ trợ hoạt động trong
môi trường mạng sử dụng giao thức mạng chuẩn công nghiệp như OSI và TCP/IP.
b. Khả dụng với môi trường trung gian ngoại tuyến (off-line). Các phiên bản trước không
định ra khuôn dạng file DICOM. DICOM hỗ trợ hoạt động trong môi trường ngoại tuyến
sử dụng các trung gian theo chuẩn công nghiệp như CD-R và MOD, hệ thống file logic
như ISO 9660 và Hệ thống File PC (FAT 16).
c. Định rõ sự tác động của việc thiết bị tuân theo chuẩn đối với việc trao đổi các Lệnh
(command) và Dữ liệu (data). Các phiên bản trước bị hạn chế trong truyền dữ liệu, nhưng
DICOM 3.0, thông qua khái niệm Lớp dịch vụ (Service Class), đã định ra ngữ nghĩa
(sematic) của các Lệnh và các Dữ liệu liên quan.
d. Định rõ mức thích nghi. Các phiên bản trước chỉ định rõ mức tuân thủ thấp nhất. Phiên
bản DICOM 3.0 qui định rõ ràng đối tượng thực hiện (implementor) phải cấu trúc một
Trang 18


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

Bản Báo cáo Thích nghi (Comformance Statement) lựa chọn cụ thể các mục đáp ứng như
thế nào.
e. Được cấu trúc là một tài liệu đa thành phần. Do đó tạo thuận lợi cho sự phát triển của
Chuẩn trong môi trường phát triển nhanh chóng bằng việc thêm vào các đặc tính mới.
DICOM được thiết kế dạng tài liệu đa phần tuân theo cách thức của ISO.
f. Đưa ra các Đối tượng thông tin (Information Object) một cách rõ ràng không chỉ hình
ảnh và đồ hoạ mà còn cả báo cáo, in ấn..
g. Định rõ cách xác định duy nhất Đối tượng Thông tin (Information Object). Điều này
tạo thuận lợi khi sử dụng các khái niệm trừu tượng trong quan hệ của các Đối tượng
Thông tin hoạt động trong mạng.
2.1.4 Phạm vi và trường ứng dụng
Chuẩn DICOM gắn với lĩnh vực thông tin y tế. Với lĩnh vực này, nó định ra sự trao đổi

thông tin số giữa các thiết bị hình ảnh và các hệ thống khác. Do các thiết bị hình ảnh đó
có thể hoạt động tương tác (interoperate) với các thiết bị y tế khác, phạm vi của Chuẩn
cần thiết phải chồng lên các khu vực khác trong hệ thống thông tin y tế.

Hình 2. 1 Phạm vi ứng dụng của DICOM

Trang 19


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

Chuẩn tăng cường khả năng hoạt động tương tác của các thiết bị hình ảnh y tế bằng cách
định ra:
- Với truyền tin qua mạng, một bộ Giao thức (protocol) được tuân theo bởi các thiết bị
tuân theo chuẩn.
- Cú pháp (syntax) và Ngữ nghĩa (semantic) của Lệnh (command) và các thông tin liên
quan được trao đổi sử dụng các Giao thức.
- Với truyền tin bằng phương tiện trung gian, đưa ra một bộ các dịch vụ lưu trữ trung
gian, cũng như Khuôn dạng File và cấu trúc thư mục y tế
- Thông tin sử dụng trong ứng dụng cũng được đòi hỏi tuân theo Chuẩn.
2.1.5 Mục tiêu
Chuẩn DICOM tạo thuận lợi cho khả năng hoạt động tương tác (interoperability) của các
thiết bị thích nghi. Cụ thể là:
- Định ra ngữ nghĩa của Lệnh và các Dữ liệu liên quan.
- Định ra ngữ nghĩa của dịch vụ file, khuôn dạng file và các thư mục thông tin cần thiết
cho truyền tin ngoại tuyến.
- Định rõ yêu cầu thích nghi của trong thực hiện Chuẩn. Cụ thể, một Bản Báo cáo Thích
nghi phải định ra đầy đủ thông tin để xác định các chức năng, nhờ đó có thể phối hợp hoạt
động một thiết bị tuân theo Chuẩn khác.

- Tạo thuận lợi cho hoạt động trong môi trường mạng.
- Được cấu trúc thuận lợi cho việc đưa vào các dịch vụ mới, vì thế tạo thuận lợi hỗ trợ các
ứng dụng hình ảnh y tế trong tương lai.
- Sử dụng các chuẩn quốc tế hiện tại khả dụng.
2.1.6 Xu hướng hiện tại
DICOM là một chuẩn mở và nó tồn tại thông qua các Thủ tục của Uỷ ban Chuẩn DICOM.
Các kế hoạch phát triển sắp tới từ các tổ chức thành viên của Chuẩn dựa trên phản hồi từ
Trang 20


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

phía người sử dụng Chuẩn. Các kế hoạch này sẽ được đưa vào Chuẩn ở các phiên bản tiếp
theo. Mặt khác, việc cập nhật cần được tiến hành để duy trì tính tương thích với các phiên
bản trước.

Hình 2. 2 Mô hình truyền tin cơ sở DICOM
Trang 21


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

2.2. CÁC THÀNH PHẦN DICOM
DICOM là một tài liệu đa phần (multi-part). Các phần liên quan với nhau nhưng lại
nằm trên các tập độc lập. Theo tài liệu mới nhất, DICOM bao gồm các thành phần sau
đây:
PS 3.1. Giới thiệu và Tổng quan (Introduction and Overview)
PS 3.2. Thích nghi (Conformance)

PS 3.3. Định nghĩa Đối tượng Thông tin (Information Object Definition)
PS 3.4. Định nghĩa Lớp Dịch vụ ( Service Class Specification)
PS 3.5. Cấu trúc và Mã hoá Dữ liệu (Data Structrure and Encoding)
PS 3.6. Từ điển dữ liệu (Data Dictionary)
PS 3.7. Trao đổi bản tin (Message Exchange)
PS 3.8. Hỗ trợ Truyền thông mạng cho Trao đổi Bản tin (Network Communication
Support for Massage Exchange)
PS 3.9. Hỗ trợ Truyền điểm-tới-điểm cho Trao đổi Bản tin (Point-to-point
Communication Support for Message Exchange). Phần này đã được bỏ
PS 3.10. Lưu trữ Trung gian và Khuôn dạng File cho Trao đổi Dữ liệu (Media
Storage and File Format for Data Interchange)
PS 3.11. Sơ lược Ứng dụng Lưu trữ Bản tin
PS 3.12. Khuôn dạng Trung gian và Trung gian Vật lý cho Trao đổi Dữ liệu (Media
Formats and Physical Media for Data Interchange)
PS 3.13. Hỗ trợ Truyền tin Điểm-tới-Điểm Quản lí In (Print Management Point-toPoint Communication Support). Phần này hiện đã bỏ
PS 3.14. Chức năng Hiển thị Chuẩn Mức xám (Grayscale Standard Display
Function)
PS 3.15. Sơ lược An toàn (Security Profiles)
Trang 22


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

PS 3.16. Nguồn Ánh xạ Nội dung (Content Mapping Resource).
2.3. ĐỊNH NGHĨA THÔNG TIN VÀ CÁC DỊCH VỤ TRONG DICOM

Hình 2. 3 định nghĩa thông tin và các dịch vụ trong dicom
2.3.1 Định nghĩa thông tin
DICOM dựa vào mô hình hiện (explicit model) và chi tiết của những thứ như :bệnh

nhân, hình ảnh, báo cáo .. trong hoạt động chiếu chụp và mối quan hệ của chúng với nhau.
Những mô hình này được gọi là mô hình Quan hệ Thực thể (E-R).
Sự tiếp cận phát triển cấu trúc dữ liệu dựa trên mô hình và phân tích trừu tượng các
thực thể thực trong mô hình gọi là thiết kế hướng đối tượng (Object-orient design). Các
Đối tượng (Object) là các Thực thể (Entity) được định nghĩa bằng mô hình. Miêu tả đặc
trưng của mỗi thực thể là các Thuộc tính (Attribute). DICOM gọi các Đối tượng dựa trên
mô hình là các Đối tượng Thông tin (Information Object), các mô hình và bảng các Thuộc
tính định nghĩa chúng là các Định nghĩa Đối tượng Thông tin (Information Object
Definition-IOD). Các Thực thể trong mô hình là trừu tượng. Nếu một giá trị thực thay thế
cho Thuộc tính, Thực thể được gọi là một Trường hợp cụ thể (Instance).
Minh hoạ: Xét Đối tượng thông tin Hình ảnh. Nó bao gồm các Thuộc tính. Thuộc
tính là các đặc điểm xác định thông tin của Đối tượng Thông tin, nó được đưa ra trong
quan sát thực thể thông tin và ghi nhận với mục đích nào đó. Modun là tập hợp các Thuộc
Trang 23


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

tính có quan hệ ngữ nghĩa nào đó với nhau. Các Modun có thể được chứa bởi một Modun
lớn hơn. Khi các Thuộc tính được mang một giá trị cụ thể, ta có một Trường hợp cụ thể
(Instance)
Định nghĩa Đối tượng Thông tin (IOD) Hình ảnh
Thực thể

Modun

Thuộc tính

Tên bệnh nhân

Giới tính
Ngày sinh
ID
Ngày nghiên cứu
Giờ nghiên cứu
Nghiên cứu Nghiên cứu
Bác sĩ
…
Nhà sản xuất
Thiết bị
Thiết bị
…
Thông tin chung Số hiệu ảnh
Loại hình ảnh
Hàng
Hình ảnh
Cột
Điểm ảnh
Số mẫu/pixel
Dữ liệu điểm ảnh
…
Bảng 2.1 Minh hoạ đối tượng thông tin hình ảnh
Bệnh nhân

Bệnh nhân

Anonymized
M
1970.09.11
5957346

1999.02.7
11:32:05
Tommy
PUJI PHOTO FILM
02421
CR
440
440
1
OW[193600*2byte

at

2.3.2 Dịch vụ
DICOM được xây dựng trên mô hình hướng đối tượng, với bản chất cơ bản: phương
thức luôn gắn liền với những đối tượng. DICOM không chỉ định nghĩa ra đối tượng thông
tin mà còn là các dịch vụ thao thực hiện trên các đối tượng thông tin đó. Tương ứng với
các IOD Thường và Phức, có hai loại Dịch vụ loại Thường và Phức. Các dịch vụ này
được thực hiện trong DICOM sử dụng cả phương thức thao tác lẫn thông báo. DICOM
định nghĩa một bộ các thao tác và thông báo và gọi chúng là các Thành phần Dịch vụ Bản
tin DICOM (DIMSE).
Sự kết hợp của một đối tượng thông tin và các dịch vụ như vậy được gọi là Cặp Đối
tượng- Dịch vụ (SOP). Một thiết bị, trong một Lớp SOP cụ thể, có thể đóng vai trò Cung
cấp Dịch vụ (SCP) hay Sử dụng Dịch vụ (SCU)
Trang 24


ọc viên: Nguyễn Viết Giang
 

2.3.3 Các lớp dịch vụ DICOM
Khái niệm
Với DICOM, thiết kế hướng đối tượng đưa ra các mô tả không chỉ là thông tin mà
còn là làm gì với thông tin đó, và bằng cách nào máy tính có thể truy nhập được thông tin
của các Đối tượng.
DICOM đưa ra các Dịch vụ xử lí thông tin bằng một bộ các thành phần dịch vụ gọi
là Thành phần Dịch vụ Bản tin DICOM (DIMSE).
Các DIMSE-N được sử dụng đối với Đối tượng Thông tin Thường. Các DIMSE-C
được sử dụng cho các Đối tượng Thông tin Phức. Các DIMSE rơi vào một trong hai dạng:
-Dạng Thao tác (operation) (ví dụ: “STORE” sẽ lưu trữ dữ liệu )
-Dạng Thông báo (notification) (ví dụ:”EVENT REPORT” sẽ thông báo với thiết bị
những gì đã diễn ra).
Các DIMSE cơ sở này được dùng để để tạo lên các dịch vụ yêu cầu trong hệ thống
thu nhận và truyền hình ảnh. Một số dịch vụ, như Lưu trữ chỉ cần một DIMSE tương ứng
là STORE. Trong khi đó, một số dịch vụ khác, như Truy vấn-Chất vấn lại đòi hỏi nhiều
hơn một DIMSE để thực hiện, đó là FIND, GET, MOVE.
Do tính chất hướng đối tượng của DICOM, các dịch vụ thuộc vào các Lớp (class).
Đó là do một dịch vụ có thể được sử dụng bởi nhiều Đối tượng Thông tin khác nhau. Một
điều rất quan trọng là phải biết được thiết bị là cung cấp dịch vụ (ví dụ: hệ thống file đĩa ở
trạm làm việc cung cấp dịch vụ Lưu trữ hình ảnh) hay là sử dụng dịch vụ (ví dụ: máy Siêu
âm sử dụng dịch vụ Lưu trữ ở trạm làm việc để lưu trữ và hiển thị hình ảnh. DICOM gọi
đó là Vai trò (role) dịch vụ. Thiết bị có thể là Cung cấp Dịch vụ (service provider) hay sử
dụng dịch vụ (service user), hoặc cả hai.

Trang 25