Phát triển hệ thống thông tin hình ảnh ba chiều hỗ trợ chẩn đoán từ xa

Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G IA H À NỘI

TÀI LIỆU KỸ THUẬT
K É T Q U Ả TH Ụ C H IỆ N Đ È TÀI K H & C N
C Ấ P Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G IA

T ên đ ề tài: P h át triển hệ th ố n g th ô n g tin hình ảnh ba ch iều hỗ trợ
ch ẩ n đ oá n từ xa
M ã số đề tài: Q G . 1 6 . 8 0 ..................................................................
C h ủ n h iệm đ ề tài: P G S .T S Đ ỗ N ă n g T oà n

Hà Nội, Ngày 10 tháng 06 năm 2017


MỤC LỤC
ĐẶT VÂN ĐỀ........................................................................................................... 9
C h ư ơn g 1:

T ổng quan về ứ n g d ụn g c ô n g n g h ệ th ôn g tin tron g y tế và ch ẩn đoán

hình ảnh trong y tế ............................................................................................................................................... 13

1.1.

Giới thiệu.................................................................................................. 13

1.2.

T ình hình ứ n g d ụ n g C N T T trong quản lý và khai th ác dữ liệu ch ẩn đoán

h ìn h ảnh trong và n goài n ư ớ c ...................................................................................................................... 13

1.2.1. Tình hình ngoài nước.......................................................................... 14
1 .2 .2 .
1.3.

Tình hìn h trong n ư ớ c ..................................................................................................... 14

C ác thành phần cần c ó củ a m ột h ệ thống q uản lý v à k h ai thác d ữ liệu

th ôn g tin h ìn h ảnh tại bệnh v i ệ n ............................................................................................................... 16
1.3.1.

Phân nhân củ a h ệ th ôn g quản lý và khai th ác dữ liệu h ìn h ả n h ............... 16

1.3.2.

Phần quản lý h ìn h ảnh b ện h á n ................................................................................ 17

1.3.3.

Phần quản lý hình ảnh ch iếu c h ụ p ......................................................................... 17

1.3.4.

Phần quản lý cá c d ạng hìn h ảnh k h á c .................................................................. 17

1.4.

Kết luận..................................................................................................... 18

C hư ơng 2:

2.1.

D IC O M và C ơ sở dữ liệu D I C O M ........................................................................ 19

Cấu trúc dữ liệu ảnh DICOM................................................................... 19

2 .1 .1 .

G iớ i th iệu c h u n g .............................................................................................................. 19

2.1.2.

Phạm vi và lĩnh vực ứng dụng của DICOM ..........................................20

2.1.3.

Cấu trúc của chuẩn ảnh DICOM ........................................................... 20

2 .2 .

T ích hợp dữ liệu D IC O M v ớ i cá c th ô n g t i n ...............................................................33

2 .2 .1 .

T h ô n g tin đính k èm ảnh Y tế D ic o m .......................................................................33

2 .2 .2 .

T ích hợp th ôn tin đính k è m ...........................................................................................35

2 .2 .3 .

T ích họp th ô n g tin đa p h ư ơ n g t i ệ n ........................................................................... 36

2.3.

M ô h ìn h truyền, n hận dừ liệu th eo m ô hình C lie n t/S e r v e r ................................. 39

2 .3 .1 .

C l i e n t ......................................................................................................................................40

2 .3 .2 .

S e r v e r ...................................................................................................................................... 41

Chương 3:
3.1.

Hiển thị anh y tế D IC O M ....................................................................42

K ỹ thuật V o lu m e R e n d e r in g ............................................................................................ 42

3 .1 .1 .

V o lu m e R e n d e r in g ........................................................................................................... 4 2

3 .1 .2 .

T e x tu r e -B a se d V o lu m e R e n d e r in g ............................................................................. 4 4


3 .1 .3 .

Chi tiết thực h iệ n ................................................................................................................. 47

3 .1 .4 .

K ỹ thuật nâng c a o ................................................................................................................54

3 .2 . K ỹ thuật n ội su y trong x â y d ự ng lát cắt ả n h ................................................................. 61
3 .2 .1 . K ỹ thuật n ội suy cá c đ iểm ảnh lán g g iề n g gần

n h ấ t....................................... 61

3 .2 .2 . K ỳ thuật n ộ i su y tu y ến tín h ............................................................................................64
3 .2 .3 . K ỹ thuật n ội su y so n g k h ố i ............................................................................................67
3 .2 .4 . K ỹ thuật n ội su y L a g r a n g e ............................................................................................. 69
3 .2 .5 . K ỹ thuật n ộ i suy G a u s s ia n .............................................................................................72
3 .2 .6 . K ỹ thuật n ộ i suy lát cắt dựa trên cải tiến phép hợp nhất b iến d ạng c o n g 74
3 .3 . M ột số k ỹ thuật tính toán h iệu n ăn g cao v ớ i card đ ồ h ọ a .......................................... 77
3 .3 .1 .

G iớ i th iệu G P U .............................................................................................................. 77

3 .3 .2 .

L ịch sử phát triển G P U ............................................................................................... 77

3 .3 .3 .

K iế n trúc G P U ................................................................................................................. 80

3 .3 .4 .

T ín h toán trên G P U ...................................................................................................... 84

3 .3 .5 .

G iải thuật và ứ n g d ụ n g ............................................................................................... 89

3 .3 .6 .

T ổ n g k ế t ................................................................................................................................... 91

C h ư ơ n g 4: G ián n hãn h iển thị Ả N H

D I C O M ............................................................................. 92

4 .1 . G iới th iệ u ............................................................................................................................................ 92
4 .2 . M ột số k ỹ thuật gián n h ã n ..........................................................................................................95
C h ư ơ n g 5: P H Â N T ÍC H T H IẾ T K Ế H Ệ T H Ố N G ................................................................. 105
5 .1 . m od u l h ệ th ố n g d ịch v ụ ch o S e r v e r .................................................................................105

5.1.1. Mô tả yêu cầu....................................................................................... 105
5 .1 .2 . Phân t íc h ................................................................................................................................109

5.1.3. Thiết k ế .............................................................................................. 112
5 .2 .

M od u l quản trị ch o S e r v e r ............................................................................................. 113

5 .2 .1 . M ô tả y ê u c ầ u .................................................................................................................... 113
5 .2 .2 . Phân t íc h ............................................................................................................................... 119
5 .2 .3 .T h iết k ế .................................................................................................................................. 125
5.3 . M o d u l g ia o d iện ch o C lie n t................................................................................................. 126
5 .3 .1 . M ô tả y ê u c ầ u ..................................................................................................................... 126
5 .3 .2 . P hân t íc h ................................................................................................................................ 133

5.3.3.Thiết k ế ................................................................................................. 138


5.4.

M odul tổ ch ứ c dữ liệu ch o hệ t h ố n g ..................................................................... 140

5 .4 .1 . M ô tả y êu c ầ u ................................................................................................................. 140
5 .4 .2 . Phân tíc h ............................................................................................................................ 142
5 .4 .3 .T hiết k ế ...............................................................................................................................144
5.5.

M od u l truyền nhận dữ l i ệ u ........................................................................................ 145

5 .5 .1 . M ô tả yêu c ầ u ................................................................................................................. 145
5 .5 .2 .

Phân t í c h ...................................................................................................................... 151

5 .5 .3 .

T hiết k ế ...........................................................................................................................153

5 .6 .

M od u l h iển thị hình ảnh C lie n t................................................................................. 155

5 .6 .1 . M ô tả y êu c ầ u ................................................................................................................. 155
5 .6 .2 . Phân tíc h ............................................................................................................................ 158
5 .6 .3 .

T hiết k ế ...........................................................................................................................160

5.7 .

M od u l hiển thị th ôn g tin C lie n t................................................................................. 161

5 .7 .1 . M ô tả y êu c ầ u ................................................................................................................. 161
5 .7 .2 .

Phân t í c h ........................................................................................................................165

5 .7 .3 .

T h iết k ế ...........................................................................................................................167

5.8.

M odul thao tác hìn h ảnh C lie n t................................................................................. 168

5 .8 .1 .

M ô tả y êu c ầ u .............................................................................................................. 168

5 .8 .2 . Phân tíc h ............................................................................................................................ 173
5.8 .3 .

T hiết k ế ........................................................................................................................... 177

5 .9 .

M odul soạn

5 .9 .1 .

th ảo dữ liệu C lie n t........................................................................... 178

M ô t ả y ê u c ầ u .............................................................................................................. 178

5 .9 .2 . Phân tíc h ............................................................................................................................ 182
5 .9 .3 .T h iết k ế ............................................................................................................................... 185
5 .1 0 .

M od u l gián nhãn C lie n t ...............................................................................................186

5 .1 0 .1 .

M ô tả y ê u c ầ u ........................................................................................................... 186

5 .1 0 .2 . Phân tíc h .............................................................................................................................189
5 .1 0 .3 .
5 .1 1 .

T hiết k ế ............................................................................................................................191

M od u l tìm k iếm trên C l i e n t ........................................................................................ 192

5 .1 1 .1 . M ô tả y êu c ầ u ................................................................................................................. 192
5 .1 1 .2 . Phân tíc h .......................................................................................................................... 195
5 .1 1 .3 .

T h iết k ế ........................................................................................................................... 198


5 .12.

M od u l quản trị n gư ời d ù n g .......................................................................................... 199

5 .1 2 .1 .

M ô tả yêu c ầ u ...............................................................................................................199

5 .1 2 .2 . Phân tíc h ........................................................................................................................... 203
5 .1 2 .3 .T hiết k ế .............................................................................................................................. 207
5.13.

M od u l tích hợp hệ th ốn g.................................................................................................208

5 .1 3 .1 . M ô tả y êu c ầ u ................................................................................................................ 208
5 .1 3 .2 . Phân tíc h ........................................................................................................................... 211
5 .1 3 .3 .T hiết k ế .............................................................................................................................. 213
C hư ơng 6: T H Ừ N G H IỆ M V À Đ Á N H G I Á ........................................................................... 214
6.1.

T ình hình tại B ện h viện đa khoa Đ ô n g A n h ..........................................................214

6.2.

K ịch bản thử n g h iệ m .......................................................................................................216

6 .2 .1 .

C hức n ăng của phần m ềm V R H O S P I T A L ......................................................216

6 .2 .2 .

Q uy trình triển khai thử n g h iệ m ............................................................................ 217

6.3.

Đ án h g i á ...............................................................................................................................220

P H Ầ N K Ế T L U Ậ N .............................................................................................................................. 221
T À I L IỆ U T H A M K H Ả O ................................................................................................................ 222

5

DANH MỤC HINH ANH
•

Hình 1: L ọc nhiễu ảnh y tể D IC O M .................................................................................................9
H ình 2: H iển thị 3 D hình ảnh y tế bằng kỳ thuật R ender V o lu m e ........................................9
H ình 3: V ù n g được gắn chú thích và nhúng xác th ự c ......................................................... 10
H ình 4: Chuẩn đoán bằng cách gõ W ord thường gặp ở các bệnh viện V iệt N a m ... 11
H ình 5: H iển thị ảnh D IC O M bằng cô n g nghệ hiển thị 2 D , 3 D ......................................11
H ình 6: C ác dạng hình ảnh cần

xử lý trong hệ thống th ôn g tin quản lý hình ả n h ... 16

H ình 7: H ình ảnh siêu â m ................................................................................................................ 16
H ình 8: H ình ảnh thu nhận từ các thiết bị chiếu chụp y t ế ................................................ 17
H ình 9: T h ôn g tin hình ảnh từ các thiết bị đo y t ế ................................................................. 18
H ình 10: Đ ịn h dạng file D ic o m ......................................................................................................... 21
H ình 11: T h ôn g tin đính kèm file D ic o m ...................................................................................... 22
H ình 12: c ấ u tạo D ata S e t................................................................................................................... 23
H ình 13: K iến trúc của giao thức D IC O M ................................................................................... 26
H ình 14: c ấ u trúc D IC O M M e s s a g e ..............................................................................................26
H ình 15: M ô h ìn h dịch vụ D I C O M .................................................................................................27
H ình 16: M inh họa thiết lập association giữa 2 ứng dụng D I C O M .................................. 31

Hình 17: Minh họa ngắt đột ngột association giữa 2 ứng dụng DICOM ................. 31
H ình 18: M inh họa ngắt association với y êu cầu ngắt từ S ervice P ro v icer....................31
H ình 19: M inh họa truyền tải dữ liệu dựa trên association đã thiết lập giữa 2 ứng
d ụ n g ........................................................................................................................................... 32
H ình 20: T h ôn g tin trong ảnh D i c o m .............................................................................................33
H ìn h 21: D ữ liệu đính kèm trên ảnh D ic o m ................................................................................ 34
H ình 22: T hôníí tin hành chính của bệnh n h â n ..........................................................................34

H ình 23: T h ôn g tin vù n g R O I ...........................................................................................................35
H ìn h 24: S ơ đồ m ô tả quá trình tích hợp thông tin hành chính củ a bệnh n h â n ........36
H ìn h 25: D ữ liệu v ù n g R O I................................................................................................................ 37
H ìn h 26: c ấ u trúc dữ liệu vù ng R O I ............................................................................................. 38
H ình 27: B iểu d iễn vù ng R O I............................................................................................................ 38
H ìn h 28: M ô hình C lien t-S erv er.......................................................................................................39
H ìn h 29: Các h iệu ứ n g dạng V o lu m e tr ic ..................................................................................... 42
H ình 30: Q uá trình V o lu m e R en d erin g......................................................................................... 43


Hình 31: K hối m ẫu và kết h ợ p .......................................................................................................... 44
Hình 32: C ác bước của m ột quá trình T extu re-B ased V o lu m e R en d erin g ..................... 45
Hình 33: kết quả thực hiện của ứng dụng hiến thị hình ảnh sử dụng k h ố i..................... 47
H ình 34: Lát cắt hai đa g i á c ................................................................................................................49
H ình 35: Sự khác biệt giữ a các hàm truyền 1D và 2 D ........................................................ 51
H ình 36: S o sánh giữa h iệu ứng ánh sán g đơn giản và phức t ạ p .................................... 53
H ình 37: c ắ t H a lf-A n g le S lic in g ch o tính toán chiếu s á n g ...................................................55
H ình 38: cài đặt b ón g cho T w o-P ass V o lu m etric...................................................................... 56
H ình 39: C ác ví dụ của kết quả với b ó n g ...................................................................................57
H ình 40: T hiết lập ch o các xấp xỉ m ờ ......................................................................................... 58
H ình 41: V í dụ về V o lu m e rendering vớ i bề mặt m ờ ...........................................................59
Hình 42: K ỹ thuật đảo ch o V o lu m e ............................................................................................. 60
H ình 43: V í dụ n ội su y đ iểm trên k h ôn g gian 1 c h iề u .............................................................62
H ình 44: K et quả nội su y láng g iền g gần nhất trong k hôn g gian 1 c h i ề u ......................62
H ình 45: P h ón g to ảnh kích thước 2x2 thành ảnh 9 x 9 ............................................................63
H ình 46: N ộ i su y đ iểm Y (J,K ) dựa trên các điểm ảnh lân c ậ n ........................................63
H ình 47: ứ n g dụn g nội suy láng g iền g gần nhất trong thay đ ổi tỷ lệ ảnh C C D ........ 64
H ình 48: M ô tả k ỹ thuật nội suy so n g tuyến trong ứng dụng làm tăng độ phân giải
của

ảnh...................................................................................................................................... 65

H ình 49: ứ n g d ụng n ội suy tuyến tính trong xo a y ảnh M R 1 ............................................... 66
H ình 50: ứ n g d ụng nội suy tuyến tính sinh lát cắt trung g ia n ............................................ 66
H ình 51: M ô tả kỹ thuật nội suy so n g k h ố i..................................................................................67
H ình 52: K ết quả nội suy son g k hối trong trường hợp b iến đổi tỷ lệ ảnh C C D ......... 69
H ình 53: S o sánh 3 kỹ thuật nội s u y ............................................................................................... 69
H ình 54: Đ ồ thị biểu diễn hàm nội suy L agrange với N = 4 .................................................71
H ình 55: Đ ồ thị b iểu diễn hàm nội suy L agrange với N = 5 ............................................... 71
H ình 56: K ết quả n ộ i suy L agrange trong trường hợp thay đổi tỷ lệ ảnh C C D .......... 72
H ình 57: K ết quả n ộ i suy G aussian trong trường họp thay đổi tỷ

lệ ảnh C C D ..........73

H ình 58: K iến trúc G P U của N V ID IA và A M D có m ột lư ợng đồ sộ các đơn vị lập
trình đ ư ợc tổ chức son g so n g thống n h ấ t................................................................. 84
H ình 59: (a) D án nhãn điểm , (b) D án nhãn cạnh, (c) D án nhãn v ù n g ............................93
H ình 60: C ác v ị trí dán nhãn tiềm năng cho m ột đ iế m .......................................................... 96

7


H ình 61: Đ ồ thị với các vị trí nhãn đư ợc dán cho m ỗi c ạ n h ............................................. 96
H ình 62: X á c định cá c vị trí nhãn ch o c ạ n h ............................................................................. 99
H ình 63: (a) C ác vị trí nhãn ch o m ỗi cạnh, (b) Đ ồ thị kết hợp tương ứ n g ................. 99
H ình 64: M ột kết quả dán nhãn củ a thuật toán Fast ELP (H ình được lấy trong [19])

................................................................................. ...................................... 101
H ình 65: K ết quả dán nhãn cạn h ch o m ột bản vẽ trực giao có nhiều cạnh nằm
n gan g, áp d ụng Fast ELP. H ình được lấy trong [ 4 1 ] ..................................... 102

H ình 66: K êt quả cài đặt v ớ i đ iểm 3 D ...................................................................................... 104
H ình 67: M ô hình liên kết g iữ a H IS, RJS, P A C S trong hệ th ốn g th ô n e tin quản lv
bệnh v iện . M ũi tên đứt là chưa có sự tư ơn g tác giữ a các h ệ thống đó với
n h a u ...................................................................................................................................... 215

8


ĐẬT VẤN ĐỀ
Kể từ khi ra đời vào năm 1993 ch o đến nay, chu ẩn D IC O M đã đ ư ợ c đầu tư n gh iên
cứu v à được ứ ng dụng rất rộng rãi trong n gành y tế trên toàn thế g iớ i. C ó thể nói đây là
chuẩn ảnh phổ b iến nhất h iện nay. Khi n gh iên cứ u v ề D IC O M , vấn đ ề đ ang được quan
tâm nhất h iện n ay đó là các k ỹ thuật nhằm nâng cao chất lư ợ n g hình ảnh, cũ n g như các
ứng d ụng củ a D IC O M trên n gh iên cứu lâm sàng. N h ằ m đưa chu ẩn ảnh này đến m ột tầm
cao m ới củ a sự phát triển, k h ôn g ch ỉ là ứ n g d ụn g trong ch ẩn đoán b ện h , m à cò n ứng d ụng
ch o v iệc n g h iên cứ u các loại bệnh cũ n g như trong đào tạo y khoa.
Khi n g h iên cứu về chu ẩn D IC O M , n gư ời ta quan tâm tới hai k h ía cạn h ch ủ yếu: thứ
nhất là nâng ca o chất lư ợ n g hiển thị ảnh D IC O M , thứ hai là h iển thị các th ôn g tin đi kèm
m ột cách đ ầy đủ và k hoa h ọ c giú p quá trình ch ẩn đoán đ ư ợ c thuận lợi, ch ín h xác và
khách quan hơn.
L iên quan đ ến các kỹ thuật nhằm n âng cao chất lư ợ n g ảnh y tế, đã có n h iều c ô n g
trình n g h iên cứ u của n h iều nhà khoa h ọ c trên thế g iớ i được c ô n g b ố. T ron g n g h iên cửu
của m ình năm 2011 [ 1] U m a m a h esw a ri, J. và R ad h am ani, G. đã sử d ụ n g bộ lọc dựa trên
w a v elet nhằm làm giảm n h iễu trên hình ảnh thu nhận đư ợc từ m áy CT. Q uá trình lọc
nhiễu của n h ó m tác giả đ ư ợc m ô tả trong hìn h 1.

Hình 1: Lọc nhiễu ảnh y tế DICOM
H ình ảnh phân tích y tế dòi h ỏ i độ ch ín h x á c ca o , các thuật toán d ự n g hình h iệu suất
cao. T rong n g h iên cứu của nhóm năm 2 0 0 9 [2] M ik h ail S m e ly a n sk iy v à các c ộ n g sự đã
đề xuất cá c kỹ thuật tính toán so n g so n g dựa trên G P U kết hợp v ớ i cá c kỹ thuật h iên thị

hình ảnh 3 D n hư render v o lu m e, nhằm làm tăng độ ch ính x á c , chất lư ợ n g cũ n g như tốc
độ h iển thị hình ảnh y tế.

Hình 2: Hiển thị 3D hình ảnh y tế bằng kỹ thuật Render Volume
9


T ron g chẩn đoán bệnh dựa trên hình ảnh Y tế thì ngoài v iệ c quan đếm đến các
th ôn g tin v ề hình ảnh, các bác sỳ còn m on g m uốn ghi lại các chú thích ch o các vù n g quan
tâm . C hú thích cá c v ù n g quan tâm , hay h iển thị các th ôn g tin đi k èm làm sao ch o lo g ic,
hợp lý cũ n g là n hữ n g vấn đề hết sức quan trọng góp phần xây dự ng m ột hệ thống hỗ trợ
ch o chân đoán hìn h ảnh hoàn chỉnh. B ác sỳ giải đoán ảnh y tế bằng cách quan sát vù ng
ROI (R e g io n o f Interest). M ột vù n g RO I của ảnh y tế là m ột vù n g chứa các thông tin
quan trọng và phải đ ư ợc lưu trữ m à không có bất kỳ m ột biến dạng nào. N e u m ột ảnh y tế
sau khi nén, truyền dữ liệu m à vù n g ROI bị thay đổi thì có thể dẫn đến giải đoán hình
ảnh sai.
V iệc chú th ích hay ch ẩn đoán dựa vào các vù n g ROI được thực h iện trên c ơ sở các
v iệ c gắn trực tiếp h oặc trong phần kết luận chung. D o v iệc phân tích và nhận xét vùng
R O I có thể thực hiện bởi nhiều bác sỹ khác nhau, nên v iệc gắn chú thích và x á c thực với
từ n g bác sĩ là cần thiết. T ron g [3] các tác giả đã sử dụng kỹ thuật L S B (L east S ign ifican t
B it Sub stitu tion ) để ch e dữ liệu và đánh dấu sự xác thực trong ảnh y tế áp dụng trên ảnh
D IC O M sau khi phân loại ảnh thành 2 bộ phận là vù n g ROI và các vù n g còn lại. V iệc
chú th ích các v ù n g quan tâm , ch ú ng ta c ó thể hình dung như trong hình 3.

Chấn đoán cúa Bs. A

Chán đoán cúa Bs. B

>
Chán đoán cỏa Bs. c

Hình 3: Vùng được gắn chú thích và nhúng xác thực

Ở V iệt N am . các p h ò n g chẩn đoán hình ảnh thường được bác sỹ x em và chuân đoán
bện h trực tiếp thông quan m ột m áy tính bên cạnh (H ình 4). Các hệ th ốn g P A C S tại V iệt
Na.m h iệ n nay ch ủ y ếu là do các nhà phân p hối nhập từ nước n goài. D o đó kinh phí
th ư ờ n g rất cao, k hó triển khai tiếp cận và làm chủ cô n g nghệ.

10


Hình 4: Chuẩn đoán bằng cách gõ Word thuừng gặp ở các bệnh viện
Việt Nam
M ột số hệ th on g quản lý y tế có sử dụng ảnh D IC O M đã và đang được các cô n g ty
phát triển phần m ềm , các nhóm n ghiên cứu tại các V iện v à các trường Đ ại h ọc triển khai,
nghiên cứu và phát triển như:
•

H ệ th ốn g IM C

•

Phân h ệ n ội soi và h ìn h ảnh N on -D IC O M của c ô n g ty M E D S O F T

•

1ÌK PACS củ a Đ ạ i h ọ c B ách khoa T p.H C M

•

H ệ th ốn g phần m ềm quản lý bệnh viện IT I.H ospital phát triển bởi nhóm tác giả
V iện C ô n g n gh ệ th ôn g tin - Đ H Q G Hà N ộ i.

a) H ình anh h iển thị sử d ụng th ôn g tin

b) H ình ảnh hiển thị sử dụng thông tin

2D

3D

Hình 5: Hit'll thị ảnh D1COM bằng công nghệ hiển thị 2D, 3D

11


T u y nhiên các kết quả đạt đ ư ợ c m ới ch ỉ d ừ n g lại ở m ứ c độ h iển thị 2 D , chư a tích
hợp cá c kỳ thuật xử lý ảnh liên quan đến ch ú giải các v ù n g ảnh v à c ô n g n gh ệ hiển thị
hình ánh 3 D . T rong khi, dữ liệu ánh D IC O M bán chất là dừ liệu hình ảnh ba ch iều , trong
khi đó lâu nay ch ú ng ta vẫn chỉ sừ d ụng nó như là các ảnh hai c h iề u rời rạc, ch ư a tận
d ụng đư ợc cá c thông tin từ dữ liệu hình ảnh này m ột cách tối đa. V ớ i sự phát triến vượt
bậc củ a cá c kỹ thuật cũ n g như c ô n g n gh ệ h iể n thị, ch o phép ch ú n g ta c ó thể h iển thị dữ
liệu ảnh DI C O M dưới dạng ảnh ba ch iều , m an g lại ch o cá c bác sỹ cái nhìn đa ch iều , đầy
đủ th ôn a tin v ề các g ó c độ của hình ảnh. T h êm vào đ ó, v iệ c h iể n thị cá c th ôn g tin liên
quan, g iả i thích cụ thể và ch i tiết ch o cá c v ù n g tổn th ư ơ n g, v ù n g quan tâm cũ n g là m ột
bài toán cần đ ư ợc giải q uyết nhằm làm tăng chất lư ợng chẩn đoán cũ n g như hỗ trợ đào
tạo và n ghiên cứu Y h ọc thông qua hình ảnh D IC O M từ xa (H ìn h 5 ). N ó i m ột cách khác,
n g h iên cứ u nâng cao chất lư ợn g hình ảnh trong Y tế sử d ụn g c ô n g n gh ệ 3 D ở V iệ t N am
hiện nay vẫn chưa được quan tâm và phát triển.

12


CHƯƠNG 1: TỎNG

QUAN VỀ

ỨNG

DỤNG

CÔNG

NGHỆ THÔNG TIN TRONG Y TÉ VÀ
CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH TRONG Y TÉ
1.1. Giói thiệu
H ình ảnh đ ó n g vai trò quan trọng trong cu ộ c sốn g thường n gày, hơn 80% th ôn g tin
được con n g ư ờ i thu nhận thông qua hình ảnh. S ự phát triển của c ô n g nghệ thông tin, đặc
biệt là lĩnh v ự c phần cứ n g đã tạo tiền đề ch o nhiều lĩnh vự c của c ô n g n ghệ thông tin phát
triển. T rong đ ó, phải kể đ ến lĩnh vự c x ử lý thông tin, hình ảnh.
T rong n hữ n g năm qua, vớ i sự phát triển m ạnh m ẽ, C ô n g n ghệ th ôn g tin (C N T T ) đã
thâm nhập v à o m ọi mặt của đời sốn g xã hội và đem lại n hiều lợi ích to lớn. T rong lĩnh
vực y tế, có thể thấy rằng, C N T T cũng đã và đang tạo ra những thay đổi m ới m ẻ, thúc
đẩy sự phát triển, h iện đại hóa nền Y h ọc nước nhà. Tầm quan trọng này đã đư ợc khẳng
định tại H ội nghị q uốc gia ứng dụng cô n g n ghệ thông tin ngành y tế lần thứ V diễn ra tại
H à N ộ i v ào n gày 1 6 /5 /2 0 1 2 , vớ i sự tham dự của PG S. T S. N g u y ễ n Thị K im T iến - B ộ
trưởng B ộ Y tế, PG S. T S. N g u y ễn Thanh L on g - T hứ trường B ộ Y tế, TS. Chu N g ọ c Anh
- Thứ trưởng Bộ K hoa h ọc và C ôn g nghệ, Ô ng Phan H oàn g Đ ứ c - Phó T ổn g giám đốc
Tập đoàn V N P T , cù n g cá c lãnh dạo V ụ, C ục, B ện h v iệ n ...
T hấy đ ư ợ c tầm quan trọng đó, hầu hết các bệnh viện đã c ó k hoa chẩn đoán hình ảnh

riêng biệt và trong y tế cũ n g dã hình thành nên m ột chuẩn trao đổi dữ liệu hình ảnh
D IC O M (D ig ita l Im agin g and C om m u n ication s in M ed icin e). V iệ c quản lý hệ thống
thông tin hình ảnh cũ n g như v iệc khai thác nó trong các hệ th ốn g thông tin bệnh viện trở
thành m ột v iệ c làm cần thiết và không thể thiếu, nhất là trong đ iều kiện c ơ sở hạ tầng
m ạng phát triển và ch ú n g ta cũ n g quen dần v ớ i các khái niệm : B ện h v iện số, bệnh viện di
động,

chẩn đoán b ện h từ xa

V .V..

1.2. Tình hình ứng dụng C N T T trong quản lý và khai thác dữ liệu
chân đoán hình ảnh trong và ngoài nước
Ý tư ở n g ch ính củ a m ột hệ th ốn g quản lý thông tin hình ảnh P A C S (Picture
A rch iv in g and C om m u n ication s S y stem ) đó là v iệ c tập hợp tất cả cá c khuôn dạng thông
tin hình ảnh vào m ột n ơ i c ó sức chứa lớn. T ừ nơi nàv có thể ch u yển giao hình ảnh đến
cá c m áy tính trong cù n g hệ thống th ôn g qua hệ thống m ạng. K hái n iệm v ề m ột hệ thống
quản lý th ôn g tin hình ảnh có từ những năm 80 của thế kỷ 20 , nhưng nó ch ỉ có ý nghĩa
thực sự vào n hữ ng năm cu ối của thế kỷ 2 0 và cho đến bây giờ.
T rong những năm 80 củ a thế kỷ trước, hầu hết các hình ảnh thu đư ợc từ các thiết bị
y tế đều ở dạng tín h iệu tư ơn g tự và các thiết bị y tế này hầu như chưa có được sự ghép
n ố i chặt ch ẽ vớ i m áy tính. H ơn nữa, cấu hình và tốc độ x ử lý của các m áy tính và đường

13


truyền m ạn g ch ậm , k h ôn g ch o phép thực hiện tốt những yêu cầu tối thiểu của m ột hệ
quản lý th ô n g tin hình ảnh.
N g à y nay, v ớ i sự phát triển của Internet vớ i tố c độ cao, các hình ảnh đều được thu
nhận dưới d ạng s ố v à các thiết bị y tế liên quan đến hình ảnh đều có thể ghép nối trực tiếp

với các m áy tính, tạo tiền đề ch o sự phát triển các hệ thống quản lý và khai thác thông tin
hình ảnh tại cá c bệnh viện .

1.2.1. T ìn h h ìn h n g o à i n ư ớ c
H ệ th ố n g quản lý th ôn g tin hình ảnh đầu tiên có thể tính đến đó là hệ thống được
x â y dựng năm 1991 bởi m ột nhóm các nhà n gh iên cửu tại T rieste, Italy. H ệ thống thông
tin hình ảnh n ày đã thự c h iện kết nối giữ a các bệnh viện của T rieste thông qua m ạng
U n ix giữ a cá c m áy trạm v ớ i nhau. H ệ thống cũ n g có thể sử dụng trình duyệt W eb lúc bấy
g iờ . T uy n h iên , hệ th ốn g thự c hiện rất chậm và thực h iện những cô n g v iệ c thường khó
chấp nhận v ề m ặt thời gian.
V à o n h ữ n g năm sau này, tại châu  u có thể kể đến những hệ th on g như hospitalw id e P A C S đ ư ợ c phát triển tại bệnh viện H am m ersm ith tại Luân Đ ôn , A nh và hệ thống
S M Z O đ ư ợc phát triển tại bệnh viện S o zia lm ed izin isch es Zentrum O st taij V ienna, Á o.
C ác hệ th ốn g này đã thể h iện rõ được vai trò nâng cao chất lư ợng chữa bệnh của các
bệnh viện .
N g à y nay, sự phát triển của chuẩn giao tiếp hình ảnh D IC O M (the Standard protocol
D ig ita l Im a g in g and C om m u n ication s in M ed icin e) được sử dụng ch ính thức trong lĩnh
v ự c y tế. T ron g k h oản g ba đ ến bốn năm trở lại đây v iệ c phát triển các h ệ thống quản lý
th ô n g tin hình ảnh đã đ ư ợc ch ú trọng hên ngoài sự nghiên cứu trong các trường đại học.
N h ờ đó, đã có tính thời sự v à đáp ứng được những y êu cầu đòi h ỏi thực tế tại các bệnh
v iện . C hẳng hạn như, cập nhật được sự thay đổi của các thiết bị y tế, v ố n là sự thay đổi có
tín h chất c ô n g n gh ệ, và do đó thiết kế hệ th ốn g ngày nay phải luôn chú trọng đến vấn đề,
c ô n g n gh ệ, tính n ăng, kinh tế V.V..
Chỉ tính riên g v ề m ặt c ô n g nghệ thu nhận hình ảnh, các m áy quét ảnh scanner đã
tiế n từ quét đơn trang m ột đ ến có thể quét cả m ột xấp theo cơ chế k éo trang tự động, hay
c á c m áy chụp cắt lớp có thể ch o ta từ 70 0 đến 800 ảnh trong v ò n g vài phút. Các siêu âm
có thế ch o ta hìn h ảnh ở d ạn g hai hay ba ch iều V.V..

1.2.2.

T ìn h h ìn h t r o n g n ư ớ c

K h ô n g kể đ ến m ột vài hệ th ốn g quản lý hình ảnh được thiết kế ch u n g ch u ng và đem
áp dụng v à o trong y tế, có thể n ói ch o đến h iện nay, trong nước vẫn chưa có m ột hệ thống
quản lý th ôn g tin hình ảnh riêng nào ch o các bệnh v iện được phát triển. N h ư n g, thấy
đ ư ợ c v a i trò quan trọng củ a chẩn đoán hình ảnh trong khám chữa bệnh. H ầu hết các bệnh
v iệ n trong n ư ớc đã có k h oa chẩn đoán hình ảnh vớ i tổ chức các ch ứ c năng được chỉ rõ,
đó là đ iều kiện tốt để thực h iệ n tốt bước tiếp th eo là xây dựng các hệ thống quản lý thông
tin hình ảnh.

14


N h ữ n g năm gần đây, m ột số bệnh viện đã tập trung đầu tư ứng dụng C N T T vào cơ
sở của m inh và ch o thấy:
- V ớ i h ệ thống th ôn g tin bệnh viện (H IS - H ospital Inform ation S y stem ) có thể quản
lý tổn g thể từ quản lý bệnh nhân từ đầu vào đến đầu ra, quản lý nhân sự, tài sản, đến
thuốc, vật tư tiêu h a o ... T h ôn g tin của bệnh nhân sẽ được nhập m ột lần duy nhất tại bộ
phận tiếp nhận n goài khu khám và được sử dụng xu yên suốt ch o tới khi bệnh nhân xuất
viện. T hu ôc vật tư tiêu hao sẽ d ễ dàng đối ch iếu khớp giữ a dược vớ i khoa sử d ụ n g ...
Đ iêu đó sẽ giúp nâng cao h iệu quả quản lý bệnh viện , tránh lãng phí về thời gian, nhân
lực và ch ố n g thất thoát, quá tải, đem lại cu ộ c cách m ạng đơn giản hóa thủ tục hành chính,
giảm th iểu phiền hà ch o bệnh nhân, giảm thời gian khám chữa bệnh và làm thống kê dễ
dàng, tạo báo cáo th ốn g nhất.
- V iệ c x â y d ự n g bệnh án đ iện tử (E M R s: E lectronic M ed ical R ecord s) giúp tự đ ộng
hóa v iệ c lưu trữ các th ôn g tin lâm sàng, cận lâm sàn g, chẩn đoán, cách điều trị, đơn
th u ố c ... của bệnh nhân, qua đó ch o phép các bác sỹ truy vấn và truy xuất th ôn g tin nhanh
ch ó n g và ch ín h xác, đem lại chất lượng ch u yên m ôn tốt hơn đi kèm th eo là nhiều tiện ích,
q uyền lợi ch o bệnh nhân.
- N g o à i ra cò n có n hữ n g ứng dụng hữu ích thiết thực khác như: giải pháp hội nghị
truyền hình trong lĩnh vự c y tế (T e lem ed icin e ) giúp tiết k iệm chi phí tổ chứ c H ội nghị, rút

ngắn thời gian, kết nối đ ư ợ c đ ồn g thời tới nhiều đ iểm cầu tại các vù n g địa lý khác nhau,
thông tin h ội n ghị đ ư ợ c lưu trữ, bảo mật; m ạng cam era giúp giám sát an ninh chặt chẽ
m ọi nơi, m ọi lúc từ đó có thể báo động, hồ trợ kịp thời khi xảy ra sự cố , đ ồng thời có thể
lưu g iữ bằng c h ứ n g ...

- Trong lĩnh vực Chẩn đoán Hình ảnh, việc phát triển như vũ bão của các thiết bị y
tế k ĩ thuật ca o như X q uan g k ĩ thuật số, CT Scan đa dãy đầu dò, M R1. D S A ... đã giúp
đem lại chẩn đoán sớ m v à ch ín h xác. Các m áy này đều có chu ẩn D IC O M (D igital
Im agin g and C o m m u n ica tio n s in M ed icin e) là m ột hệ th ốn g tiêu chuẩn cô n g n gh iệp được
phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu của các nhà sản xuất cũ n g như n gư ời sử dụng trong v iệc
kết n ối, lưu trữ, trao đ ổi, in ấn ảnh y tế m à k hôn g phụ thuộc vào nhà sản xuất. V iệ c trang
bị tại bệnh v iện hệ th ốn g RJS (R a d io lo g y Inform ation System : H ệ th ốn g thông tin chẩn
đoán hìn h ảnh), P A C S (P icture A rch iv in g and C om m u n ication S ystem : H ệ thong lưu trữ
và truyền hình ảnh) sẽ giú p quản lý tốt th ôn g tin chẩn đoán hình ảnh của bệnh nhân và
lư ợng dữ liệu số h óa n gày cà n g đồ sộ m à các thiết bị này tạo ra. Từ đó ch ia sẻ thông tin,
phục vụ ch o hội chân, chẩn đoán từ xa và g iả n g dạy. T ư ơ n g tự trong ngành X ét nghiệm
có hệ th ô n g LIS (L aboratory Inform ation S y stem ) là phần m ềm phục vụ cô n g tác quản lý
b ao g ồ m thu thập, x ử lý và lưu trữ các thông tin tạo ra trong quá trình thực hiện xét
n g h iệm , có thể kết n ối các m áy x ét n ghiệm , v ớ i h ệ thống H IS của bệnh viện .
T u y n h iên C N T T đ ư ợ c ứ ng dụng trong bệnh viện m ột cách sâu rộng, đầy đủ chỉ tập
trung ở nhữ ng c ơ s ở y tế tu yến trung ương. Phần lớn là cò n m ang tính chất đơn lẻ, không
đ ồ n g bộ.

15


1.3.

Các thành phân cân có của một hệ thống quản lý và khai thác
d ữ liệu thông tin hình ảnh tại bệnh viện

H ệ th o n g quản lý th ôn g tin hình ảnh nhằm quản lý dữ liệu hình ảnh chất lượng từ

nhiều

n g u ồn

hình

ảnh

khác

nhau

như:

C ardiology,

pulm onary,

gastrointestinal,

p ath ology, rad iology, h em atology V.V.. thậm chí CÓ the là hình ảnh đ ư ợ c thu nhận từ máy
quét của b ện h án. C ác th ôn g tin hình ảnh này được liên kết vớ i các bản ghi là các bệnh án
của bệnh nhân trong cơ sở dữ liệu quản lý bệnh nhân của các bệnh viện.
H ệ th ố n g cần phải thao tác được vớ i hình ảnh có dạng chuẩn D IC O M thường được
dùng trong y tế.
H ệ th ố n g cần cho phép cập nhật, tra cứu trực tiếp hoặc từ xa th ôn g quan m ạng cục
bộ, m ạng d iệ n rộng hay Internet thông qua giao thức W eb.

Hình 6: Các dạng hình ảnh cần xử lý trong hệ thống thông tin quản lý hình ảnh

1.3.1.

P h â n n h â n củ a hệ th ôn g q u ả n lý và khai th ác dũ liệu h ình ảnh

Đ â y là phần thể h iện cá c tính năng liên quan đến thu nhận ảnh từ các thiết bị y tế,
lưu trữ và h iển thị các d ạn g hình ảnh. C ác khuôn dạng hình ảnh đ ư ợ c thể hiện từ các thu
nhận, có th ể là m áy q uay v id e o , m áy ảnh số, m áy quét văn bản ch o b ệnh án, x-q u ang hay
cá c dạng p him ảnh k hác, m áy chụp cắt lớp, m áy chụp cộ n g hưởng từ.

Hình 7: Hình ảnh siêu âm

16


1.3.2.

P h ầ n q u ả n lý hình ả n h bệnh án

Q uản lý ảnh bệnh án ch o phép ta quét dược bệnh án bệnh nhân và được quản lý và
hiện thị tư ơ n g ứ n g v ớ i các bệnh nhân là các bản ghi trên m áy tính trực tiếp hay các m áy
tính trên m ạng. N g u y ê n do là, các bệnh án thường có hình ảnh và ch ữ v iế t tay hay chữ ký
của bện h nhận v à bác sỹ, nêm v iệ c quản lý bệnh án phải để dưới dạng các ảnh văn bản
của b ện h án. M ột y êu cầu khác là có thể in được ra m áy in bệnh án bệnh nhận khi có
y ê u cầ u .

1.3.3.

P h ần q u ả n lý hình ả n h chiếu ch ụ p

Cell (contains
sta ck of cnosssectional images)

C e ll (co rta in s
scout im age)

Hình 8: Hình ảnh thu nhận từ các thiết bị chiếu chụp y tế

C ác hìn h ảnh ch iếu ch ụ p từ các thiết bị y tế có thể là các hình ảnh từ phim , hình ảnh
ch iếu chụp, đ ư ợc thu nhận qua các thiết bị: Chụp x-q u ang, m áy chụp cắt lớp (C T ), chụp
c ộ n g h ư ởn g từ (M R I) V.V..

1.3.4.

P h ầ n q u ả n lý các d ạ n g hình ản h khác

Các dạng th ôn g tin hìn h ảnh khác, có thể là các th ôn g tin thể h iện dưới dạng hình
ảnh củ a cá c th iết bị y tế v à m áy ảnh kỹ thuật số. H ình 4 m ô tả dạng th ôn g tin hình ảnh từ
cá c thiết bị đo y tế.

ĐAI HỌC Q U Ổ C G IA HÀ NỘI
TRUNG TAM 1'HÒNG TIN THƯ VIỆN

Vẩ M

âm ũ ễM

—
17

£ íẹ

Q ^ U r f iL

ỵ*w

W
g g 3Ị gầ l

E x to rts

ÍL ỵ íJ ( s Y i W y * > } iH

taịgiH ialaKỈ

t íc íp

*_pocc'D^r FpB-oriT.jjRr

3 1 *1 1 1

ZL \

0 lfTÚ!>«

y s -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------y — - ••• ••• •■••• MSH^VEIERAN (O ĩkER )

1

0 | ; : -•

7 : Sealcfwna MUSE ÒalàbồMi far EKGVo,..

foXOggLJn).*]I
L ^ -j o

. . . * . : - . '. ; i

I™

rp

07«2 M « ?
ữt<2ti-\9iỉ

1 llU1WH IIWHXTinwuntw.ogB

coc
A IJU A IK IF U lỉt e iíU E
<1E H . M I D .

1 V ÍV

^

1

COI.OII rs ra n r
A D V A N C E I lM t f C T l U E

1

XHAV

(.

i» T > w .r> AKr-Ji'i v t c r r o à i

1

C H E S I S W G L t ự lP r y

it


IzftcibJUl -a-tJrissf -Ol-.&tO

1:HC«1»IU| - a u f is a r •

^ -S J a ! K l^ lê ìa l '

rv, b|P in 11:. _ ...

;

I J|_

i: ;

I <3i

= ^ = jT j|

ị _ Uf«7 i . i a a /
U t a t A V iỉ

11:iitCMWU)-Í'1MVil ■Oíti^CÚ TỊ 16 ị

01*1

11-AUt

T il r r i f t s V t i

PHtllll-Al
0ÍH c ir it.r
0 ifO T t

),

'- "Ịpv'”_Ị|r^~

•J'w---J*-"'.—A——|L-—JL-k,—I1*——i p —“

— V— - ì —

r

•'
*vr

• .'

••■

J

\|>

V ■--I,-,..- 1 ". -V
I

Iw

••

L

-

r^r—ir—p-~r-y-~p~r"v—1MÍ—T^r--~v—r ~ ~ T ' ~ r
uJiraiLra zs 1 1
*

Sta<11 ^

I

,1A^/ , fc.-'V----L
i,
Ằ

. £ ',y .s m r W i I ■[ « á If t w^y-j Ocfrlay

_________ L.
^ f « « w e « ■ V 'd LmKaoo...

i - A ~ st^
^ C Ỉ Í S ^ B h ‘ l í : * / AW

Hình 9: Thông tin hình ảnh từ các thiết bị đo y tế

1.4.

Kết luận
ứ n g dụng c ô n g n gh ệ th ô n g tin trong ngành y tế nói ch u ng và trong quản lý bệnh

viện n ói riêng dang là m ột nhu cầu cấp bách, đ ể ngành y tế k hôn g bị tụt hậu, phát triên

ngang tầm với các ngành khoa học khác và cập nhật với các nước trung bình tiên tiến
trong khu vực.
T ron g quản lý bệnh v iệ n , v iệ c quản lý và khai thác hệ th ốn g th ôn g tin hình ảnh là
m ột nhân tố quan trọng trong các đầu m ục cần quản lý của m ột bệnh viện. V iệc nghiên
cứu, khảo sát, phân tích c ô n g n g h ệ quản lý h ệ th ốn g th ôn g tin hình ảnh nhằm xây dựng
m ột hệ th ốn g quản lý và khai thác th ôn g tin h ình ảnh trong bệnh v iện nói ch u ng và
B V Đ K Đ ỏ n g A n h nói riên g c ó vai trò quan trọng trong quản lý b ệnh v iện , đáp ứng y êu
cầu của sự phát triển và h iện đại hoá b ệnh viện .

18


CHƯƠNG 2: DICOM VÀ c o SỎ DŨ LIỆU DICOM
2.1.

C ấu trúc dữ liêu ảnh D IC O M

2.1.1.

G iớ i th iệu c h u n g

V à o năm

1970, trước sự ra đời của phương pháp chụp ảnh CT (C om puted

T o m ograp h y) cù n g với các phương pháp chụp ảnh số d ùng trong chẩn đoán y khoa
khác, và sự gia tăng nhanh ch ó n g ứng dụng tin h ọc trong các lĩnh vự c y khoa lâm sàng,
hai tổ ch ứ c A C R (A m erican C o lleg e o f R ad iology) và N E M A (N ation al E lectrical
M anufacturers A sso c ia tio n ) đã nhận ra y êu cầu cần thiết phải có m ột phương pháp chuẩn
dùng trong truyền tải ảnh và thông tin liên quan đến ảnh đó giữa các nhà sản xuất thiết bị
y khoa, m ặc dù những thiết bị đó lại ch o ra các định dạng ảnh khác nhau. T rong năm
1983, A C R v à N E M A thành lập m ột ủy ban ch u ng để phát triển p hư ơ ng pháp chuẩn này
với m ụ c đích:
T ăn g cư ờ n g khả năng giao tiếp thông tin ảnh số củ a thiết bị y khoa bất chấp thiết
bị đó là củ a nhà sản xuất nào.
G iúp ch o v iệc phát triển và m ở rộng các hệ th ốn g truyền tải và lưu trữ ảnh trở
nôn dễ d àng hơn, từ đó các hệ thống này sẽ là nơi g ia o tiếp vớ i các hệ thống
th ôn g tin bệnh v iện khác.
-

C h o phép tạo ra th ôn g tin c ở sở chẩn đoán, từ đó n h iều loại thiết bị chẩn bệnh sẽ
sử d ụng và tra cứu th ôn g tin này.

A C R -N E M A cô n g bố "A C R -N E M A Standards Publication" phiên bản 1.0 vào
năm

1985.

Và

năm

1988,

ủy

ban

này

cô n g

bố

tiếp

"A C R -N E M A

Standards

Publication" p hiên bản 2.0 . Tài liệu "A C R -N E M A Standards Publication" đặc tả giao
tiếp phần cú n g , sổ lư ợn g tối thiểu các lệnh phần m ềm và các định dạng dữ liệu.
Chuẩn D IC O M (D ig ita l Im agin g and C om m u n ication s in M e d icin e) đưa ra nhiều
cải tiến qua trọng so với 2 p hiên bàn của chuẩn A C R -N E M A trước:
-

C huẩn D IC O M này áp dụng được trong m ôi trường m ạng vì ch ú ng dùng giao
thức m ạn g chuẩn là T CP/IP. Chuẩn A C R -N E M A chỉ có thể áp dụng ch o mạng
p oin t-to-p oin t.

-

C huẩn D IC O M áp dụng ch o m ôi trường lưu trữ o ff-lin e , D IC O M dùng các thiết
bị lưu trữ chuẩn như C D -R , M O D và filesy ste m iuận lý như ISO 9 6 6 0 và
F A T 1 6 . Chuẩn A C R -N E M A k hôn g đặc tả định dạng file, th iết bị lưu trữ vật lý
h a v filesy stem luận lý.

-

C huẩn D IC O M đặc tả các thiết bị y khoa cần tuân theo chuẩn D IC O M sẽ phải
đáp ứng lệnh và dừ liệu như thế nào. Chuẩn A C R -N E M A bị giớ i hạn về truyền
tải dừ liệu , D IC O M dùng khái n iệm S ervice C la sses để m ô tả ngữ nghĩa lệnh và
dữ liệu đi kèm .

19


-

D IC O M có kèm đặc tả v ề yêu cầu, quy tắc ch o các nhà sản xuất thiết bịy khoa
sản xuất sản phẩm tuân theo chuẩn D IC O M . Chuẩn A C R -N E M A đặc tả rất ít về
điều này.

H ư ớ n g phát triển h iện thời: chuẩn D IC O M luôn phát triển và do Procedures o f
the D IC O M Standards C om m ittee quản lý. Đ ề nghị nâng cấp trong tư ơn g lai của các
thành v iên trong ủy ban D 1C O M dựa trên thông tin từ những n gư ời đã dùng qua chuẩn
D IC O M . C ác ý k iến được x em x ét để đưa vào phiên bản tiếp th eo của D IC O M và các
thay đổi củ a D IC O M phải đảm bảo tương thích tốt vớ i p h iên bản trước.

2.1.2.

P h ạ m vi và lĩnh v ự c ứ n g d ụ n g của D IC O M

Chuẩn D IC O M gắn liền v ớ i thông tin y tế. V ớ i lĩnh v ự c này, nó định ra sự trao
đổi th ôn g tin số giữ a các thiết bị tạo ảnh và hệ thống m ạng th ôn g tin. D o các thiết bị
tạo ảnh c ó thể hoạt đ ộng tư ơn g tác với các thiết bị y tế khác, phạm vi của chuẩn cần
thiết phải c h ồ n g lên các khu vự c khác trong thông tin y tế.
Chuẩn tăng cư ờ n g khả n ăng hoạt đ ộn g tương tác củ a các thiết bị tạo ảnh y tế bằng
cá ch định ra :
V ớ i v iệ c truyền th ôn g tin qua m ạng, chuẩn dưa ra m ột bộ giao thức được tuân
th eo bởi các thiết bị thích nghi chuẩn.
-

Cú pháp và n gữ nghĩa của lệnh và các thông tin liên quan được trao đổi sử dụng
cá c giao thức này.

-

V ớ i v iệ c truyền tin b ằng phương tiện trung gian, chuẩn đưa ra m ột bộ các dịch

vụ lưu trữ trung gian, cũ n g như Đ ịn h dạng file và cấu trú thư m ục y tế, tạo điều
k iện ch o v iệ c truy nhập thông tin lưu trữ trên phương tiện trung gian.

T h ô n g tin đ ư ợc sử d ụng trong ứng dụng tuân theo chuẩn.

2.1.3 .

C ấ u trú c của c h u ẩ n ả n h D I C O M
* C á c t h à n h p h â n c ủ a đ ịn h d ạ n g ả n h D I C O M

C ấu trúc của D IC O M gồm các thành phần sau:
-

T h ích nghi: Đ ịn h n gh ĩa các n guyên tắc thực thi chuẩn gồm các y êu cầu thích
nghi và báo cáo th ích nghi c s (C on form an ce Statem ent)

-

Đ ịn h nghĩa đối tư ợ n g thông tin IO D (Inform ation O bject D e fin itio n )
Đ ịn h n gh ĩa lớp d ịch vụ s c (S erv ice C lasses)

-

N g ữ n gh ĩa và cấu trúc dữ liệu

-

T ừ điển dữ liệu

-

Trao đổi bản tin

-

H ỗ trợ truyền th ô n g m ạn g ch o v iệ c trao đổi bản tin

-

Đ ịn h dạng file và lưu trữ trung gian

-

S ơ lư ợc ứng d ụn g lưu trữ trung gian

-

C hứ c năng lưu trữ và Đ ịnh dạng trung gian ch o trao đổi dữ liệu

-

C hức năng h iển thị chuẩn m ức xám

-

S ơ lược an toàn
20


N g u ồ n ánh xạ nội dung.

A P P L IC A T IO N

File Transire, Email, HTTP

PRESENTA T1

Data Formatting, Com pression, Encryption

SE SSIO N

synchronization,Com m unication,

TRANSPORT

End to End com m unication

Low er

NETW ORK

Internetworking

Layers

D A T A LINK

LLC, MAC Ethernet, FDDI,...

P H Y S IC A L

Fiber, Coax, U TP

U pp er Layers (D IC O M )

Bảng 1: DICOiM và IĨ1 Ô hình tham chiêu OSI
* Đ ịn h d ạ n g f i l e D I C O M
Gồir. 2 phan là header và dừ liệu ảnh:
♦> H eader

và ID của bệnh nhân,

o

T ên

o

L oại ảnh y khoa (C T , M R , A u d io R e c o r d in g ,...),

o

K ích thước

ảnh, m áy sinh ảnh, ...

V í dụ:

Frames 2

794 bytes đáu dùng đê định dạng Header DICO M

Columns'll MÔ tả kích thư ớ c ảnh vả các thông ỉin ảnh
Brts stored: 8 ___________

Kích Ihu ỏc cùa ảnh:
109x91x2 =10838 bytes

MRI *

Loai ánh: MRI
Hình 10: Định dạng file Dicom

H ình 1 chỉ ra rằng: 7 9 4 b y tes đầu dùng để định dạng H eader D IC O M , m ô tả
k ích thước ảnh và cá c th ôn g tin ảnh. Đ ể biết đư ợc kích thước ảnh ta dựa vào thông
tin của Fram es, R o w s và C o lu m n s trong phần H eader. H ình 2 .2 là ví dụ về m ột
ảnh M R I v ớ i số Fram es, R o w s, C olu m n s tương ứng được chụp: 109 X 91 X 2 =
1 9838 b ytes. N h ư v ậ y ta sẽ tính đ ư ợ c k ích thước của ảnh.

21


OOỮ2.CiŨOO,File Meta Elements Group Len: 132
0002,0001,File Meta Info Version: 256
0002,0010.Transfer Syntax UID: 1.2.840.10008.1.2.1.
0008.0000.1 dentifying Group Length: 152
0008,0060,Modality: MR
0008,D070.Manufactu[er: MRIcro
0018,0000Acquisition Group Length: 28
0018,0050,Slice Thickness: 2.00
0018,1020,Software Version: 4G\64\37

0028.0000.1 mage Presentation Group Length: 148
0028,0002,Samples Per Pixel: 1
0028,0004,Photome([ic Interpretation: MŨNŨCHRQME2.
0028,0003,N umber of Frames: 2
0028.001 o’Rows: 109
0028,0011 .Columns: 91
0028,0030.Pixel Spacing: 2.00\2.00
0028.0100,B its Allocated: 8
0028.0101,Bits Stored: 8
0028.0102,High Bit: 7
002 8 .0 1 D3,Pixel R e p re se n ta tio n : 0

0028.1052,Rescale Intercept: 0.00
0023.1053.Rescale Slope: 0.00392157
7FE0,0000,Pixel Data Group Length: 19850
7FE0,001 OPixel Data: 19838

Hình 11: Thông tin đính kèm file Dicom
**** D ữ liệu ảnh
o

Ả n h nén (bitm ap) hoặc ảnh chưa nén từ 0peg> g if, • ••)•

o

Đ ịn h n ghĩa đối tượng thông tin IO D (Inform ation O bject D efin ition ),

o

Đ ịnh n ghĩa lớp dịch vụ s c (S erv ice C la sses),

o

N g ữ n ghĩa và cấu trúc dữ liệu,

o

T ừ đ iển dữ liệu,

o

Trao đ ổi bản tin.

o

H ỗ trợ truyền thông m ạng ch o v iệ c trao đổi bản tin.

o

K huôn dạng file và lưu trữ trung gian,

o

S ơ lược ứng dụng lưu trữ trung gian.

o

C hứ c năng lưu trữ và khuôn dạng trung gian ch o trao đổi dữ liệu,

o

C hứ c năng hiển thị chuẩn m ức xám .

o

S ơ lược an toàn,

o

N g u ồ n ánh xạ nội dung.

* K h u ô n (lạ n g f i l e D I C O M
T h ôn g tin đầu file (H eader): B ao gồm các định danh bộ dữ liệu được đưa vào file.
N ó bắt đầu bởi 128 b yte file Pream ble (tất cả được đưa về 0 0 H ), sau đó 4 byte kí tự
“D IC M ”, tiếp theo là các thành phần dữ liệu đầu file. Các thành phần dữ liệu đầu file này
là bắt buộc đ ổi v ớ i m ọ i file D IC O M . Các thành phần dữ liệu này có nhãn dạng (0 0 0 2 ,
x x x x ), đư ợc m ã h óa th eo cú pháp ch u yển đổi V R ẩn và L ittle Endian.

22


B ộ dữ liệu: M ỗi file ch ỉ chứa m ột bộ dữ liệu thể
Preamble

hiện m ột SO P cụ thể và duy nhất liên quan đến m ột lớp

Header

Prefix

SO P đơn và IO D tương ứng. M ột file có thể chứa nhiều
hình ảnh khi các IO D được x ác định m ang nhiều khung.
Cú pháp ch u y ển đ ổi đ ư ợc sử dụng để m ã hóa bộ dữ liệu

Data Element

được xác định duy nhất th ôn g qua U ID cú pháp ch u yến

Data Element

đổi trong th ôn g tin đầu file D IC O M .

Data Element
D ata S e t

T hông tin quản lý file : K huôn dạng file D IC O M

Data Element

k hông bao g ồ m th ôn g tin quản lý file để tránh sự trùng
Data Elem ent

lắp với chứ c n ăng liên quan ở lớp khuôn dạng trung
gian. N ếu cần thiết vớ i m ột sơ lược ứng dụng D IC O M
cho trước, cá c th ôn g tin sau sẽ được đưa ra bởi m ột lóp

Data Element

khuôn dạng trung gian :
-

Đ ịn h danh sở hữu n ội dung file.

-

T h ô n g tin truy cập (n gày g iờ tạo).

-

Đ iều k h iển truy cập file ứng dụng.

-

Đ iều k hiển truy cập phương tiện trung gian vật lý (bảo v ệ ghi . .. )

K huôn d ạng file D IC O M an toàn:

M ột file D1CO M an toàn là m ột file D IC O M

đư ợc mã h óa vớ i m ột cú pháp bản tin mật mã được định nghĩa trong R F C 2 6 3 0 . Phụ thuộc
vào thuật toán m ật m ã sử dụng, m ột file D IC O M an toàn có thể có các thuộc tính an
toàn sau :
-

B ảo mật dữ liệu.

- Xác nhận nguồn gốc dữ liệu.
-

T ính toàn vẹn dữ liệu.

Cấu trúc căn bản củ a file D IC O M là D ata Set.

Data Element

\

~

\ Data Element
\

Data Element

Data Element

\

s’ss

4

\

Data Element
'
Tag

VR

Value Length

■*s

*
Value Field

o p tio n a l fie ld

Hình 12: c ấ u tạo Data Set

23


Các khái n iệm tron g D IC O M :
K h á i n iệ m

Y n g h ĩa

Data Set

L à tập hợp n h iêu D ata E lem en t trong m ột file D IC O M .

Data E lem en t

Là m ột đơn v ị thòng tin trong D IC O M file. D ate E lem en t chứa một
thông tin đầy đủ. Các field trong D ata E lem en t có n hiệm vụ đặc tả
đầy đủ m ột th ôn g tin, đặc tả bao gồm : ý nghĩa, giá trị, ch iêu dài của
tin và định dạng dữ liệu của tin.

Tag

Là 2 số n gu yên không dấu, m ỗi số 16 bit. Cặp số n gu yên này xác
định ý nghĩa của D ata E lem en t như tên bệnh nhân, ch iêu cao của
ảnh, so bit m àu, ... M ột số xác định G roup N u m b er và số kia xác
định E lem en t N um ber.
G iá trị củ a Group N um ber và E lem en t N u m b er ch o biết Data
E lem en t nói lên thông tin nào. Các th ôn g tin (D ata E lem en t) cùng
liên quan đến m ột nhóm ngữ nghĩa sẽ có ch u n g số G roup Num ber.

V R ( V a lu e

Đ ây là field tù y chọn, tùy vào giá trị củ a T ransfer S yn tax m à V R có

R epresen tation )

mặt trong D ata E lem en t hay không.
G iá trị củ a V R cho b iết k iểu dữ liệu và định dạng giá trị của Data
E lem en t.

VM

(V a lu e

M u ltip licity )

Cho biết số lư ợn g V alu e của V alu e F ield nếu V alu e F ield có nhiêu
giá trị.
N êu sô lư ợn g V alue không xác định, V M sẽ có dạng “ a-b” v ớ i a sô
giá trị V a lu e nhỏ nhất và b là sổ V alu e lớn nhất có thể có của Data

E lem en t.
V D : V M = “6 -1 0 ” : V alu e F ield có ít nhất là 6 giá trị và n hiêu nhất
là 10 giá trị.
Data E lem en t vớ i V alu e F ield có nhiêu giá trị sẽ
V ớ i ch u ỗi kí tự, dùng kí tự 5C h ( ‘V) làm kí tự phân cách.
V ớ i giá trị nhị phân, k hôn g có kí tự phân cách.

V a lu e L ength

Là m ột số n gu yên k hôn g dâu, có độ dài là 16 hay 32 bit. G iá trị của
V a lu e L en gth ch o biết độ lớn (tính th eo b yte) của field V alu e Field
(k h ôn g phải là độ lớn của toàn bộ Data E lem en t).
G iá trị củ a V alu e L ength là FFFFFFFFh (3 2 bit) hàm ý không xác
định đ ư ợc ch iều dài (U n d efin ed L ength).

V a lu e F ield

Là n ội d un g thông tin (D ata E lem ent). K iêu dữ liệu của field này do
V R quy định và độ lớn (tính theo byte) nằm trong V a lu e Length.

T ransfer S y n tax

T ransfer S yn tax là các q uy ước định dạng dữ liệu. G iá trị của

24