Truyền tin trong DICOM

Ch¬ng I

Tæng quan DICOM

I.1. Giíi thiÖu ChuÈn DICOM........................................................................................6

I.1.1. Qu¸ tr×nh h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn.................................................................6

I.1.2. Ph¹m vi vµ trêng øng dông .............................................................................8

I.1.3. Môc tiªu .........................................................................................................9

I.1.4. Xu híng hiÖn t¹i ..............................................................................................9

I.2. C¸c thµnh phÇn DICOM........................................................................................11

I.2.1. CÊu tróc tµi liÖu:...........................................................................................11

I.2.2. Tæng quan néi dung c¸c phÇn DICOM..........................................................11

I.3. ThÝch nghi DICOM: ...............................................................................................21

I.4. DICOM trong hÖ thèng th«ng tin y tÕ:.................................................................23

I.4.1. DICOM víi PACS, HIS, RIS:.........................................................................23

I.4.2. Quan hÖ DICOM víi c¸c ChuÈn th«ng tin kh¸c:...........................................24

II.1. Tæng quan:..............................................................................................................26

II.2. §Þnh nghÜa th«ng tin DICOM:.............................................................................28

II.2.1. M« h×nh E-R:...............................................................................................28

II.2.2. M« h×nh DICOM ThÕ giíi Thùc:..................................................................29

II.2.3. M« h×nh th«ng tin DICOM...........................................................................30

II2.3.1. Thuéc tÝnh ............................................................................................32

II.2.3.2. DÞch vô truyÒn tin trùc tuyÕn vµ lu tr÷ trung gian ................................33

II.2.3.3. Nhãm DÞch vô DIMSE.........................................................................33

II.2.3.4. Líp CÆp §èi tîng-DÞch vô (SOP).........................................................33

II.2.3.5. Tho¶ thuËn Liªn kÕt .............................................................................34

II.2.3.6. §Þnh nghÜa Líp DÞch vô ......................................................................34

II.2.3.7. §Þnh nghÜa §èi tîng Th«ng tin ............................................................35

II.2.3.7.1. §Þnh nghÜa §èi tîng Th«ng tin Thêng..............................................35

II.2.3.7.2. §Þnh nghÜa §èi tîng Th«ng tin Phøc ...............................................39

II.2.4. Sù më réng M« h×nh DICOM ThÕ giíi thùc..................................................45

II.3. C¸c líp dÞch vô DICOM........................................................................................48

II.3.1. Líp DÞch vô X¸c minh .................................................................................50

1

II.3.2. Líp DÞch vô Lu tr÷ ......................................................................................50

II.3.3. Líp DÞch vô ChÊt vÊn/Truy vÊn....................................................................51

II.3.4. Líp DÞch vô Th«ng b¸o Néi dung Nghiªn cøu .............................................54

II.3.5. Líp DÞch vô Qu¶n lÝ BÖnh nh©n ..................................................................54

II.3.6. Líp DÞch vô Qu¶n lÝ Nghiªn cøu .................................................................55

II.3.7. Líp DÞch vô Qu¶n lÝ KÕt qu¶ .......................................................................56

II.3.8. Líp DÞch vô Qu¶n lÝ In ................................................................................57

II.3.9. Líp DÞch vô Lu tr÷ Trung gian.....................................................................58

II.3.10. Líp DÞch vô Giao Lu tr÷ ............................................................................59

II.3.11. Líp DÞch vô Qu¶n lÝ Danh s¸ch C«ng viÖc C¨n b¶n ..................................60

II.3.12. Líp DÞch vô Qu¶n lÝ Hµng ®îi ...................................................................61

II.3.13 Líp SOP Lu tr÷ Tr¹ng th¸i HiÓn thÞ Softcopy Møc X¸m ..............................61

III.1. M· ho¸ gi¸ trÞ........................................................................................................64

III.1.1. C¸c Bé KÝ tù...............................................................................................64

III.1.2. Gi¸ trÞ ThÓ hiÖn VR.....................................................................................65

III.2. Bé D÷ liÖu...............................................................................................................68

III.2.1. Kh¸i niÖm...................................................................................................68

III.2.2. Thµnh phÇn D÷ liÖu....................................................................................68

III.2.3. Thø tù byte kiÓu Little Endian vµ Big Edian................................................71

III.2.4. C¸c lo¹i thµnh phÇn d÷ liÖu........................................................................72

III.2.5. C¸ch s¾p xÕp c¸c Bé D÷ liÖu.......................................................................73

III.2.6. Thµnh phÇn D÷ liÖu Riªng...........................................................................76

III.3. M· ho¸ d÷ liÖu §iÓm ¶nh, Overlay, vµ D¹ng sãng.........................................76

III.3.1. D÷ liÖu §iÓm ¶nh, Overlay, vµ c¸c Thµnh phÇn d÷ liÖu liªn quan...............76

III.3.1.1. M· ho¸ d÷ liÖu §iÓm ¶nh ................................................................76

III.3.1.2. M· ho¸ D÷ liÖu Overlay .....................................................................78

III.3.2. M· ho¸ d¹ng nguyªn gèc vµ nÐn.................................................................79

III.3.3. D÷ liÖu D¹ng sãng .....................................................................................80

III.4. §Þnh danh Duy nhÊt (UID).................................................................................80

III.4.1. Kh¸i niÖm UID...........................................................................................80

2

III.4.2. UID do DICOM ®Þnh nghÜa .......................................................................80

III.4.3. UID ®Þnh nghÜa riªng..................................................................................81

III.5. Có ph¸p ChuyÓn ®æi.............................................................................................81

IV.1. M« h×nh tæng qu¸t truyÒn tin DICOM..............................................................82

IV.2. Trao ®æi th«ng tin th«ng qua m¹ng vËt lý .......................................................83

IV.2.1. DICOM vµ M« h×nh tham chiÕu c¬ b¶n OSI ...............................................83

IV.2.2 CÊu tróc TÇng øng dông DICOM.................................................................84

IV.2.3. CÊu tróc b¶n tin DICOM............................................................................85

IV2.3.1. Bé LÖnh...............................................................................................86

IV.2.3.2. Thµnh phÇn LÖnh................................................................................86

IV.2.4. DÞch vô DICOM..........................................................................................87

IV.2.4.1. C¸c lo¹i dÞch vô..................................................................................88

IV.2.4.2. T¬ng t¸c DIMSE-service-user.............................................................88

IV.2.4.3. ChÕ ®é dÞch vô....................................................................................89

IV.2.3.4. C¸c dÞch vô Liªn kÕt...........................................................................89

IV.2.3.5. C¸c dÞch vô DIMSE............................................................................90

IV.2.3.5.1. DÞch vô DIMSE-C...........................................................................90

IV.2.3.5.2. C¸c dÞch vô DIMSE-N....................................................................91

IV.3. Trao ®æi th«ng tin th«ng qua ph¬ng tiÖn trung gian......................................92

IV.3.1. M« h×nh Lu tr÷ Trung gian DICOM............................................................92

IV.3.1.1. Líp Trung gian VËt LÝ .......................................................................92

IV.3.1.2. Líp Khu«n d¹ng Trung gian...............................................................93

IV.3.1.3. Líp Khu«n d¹ng D÷ liÖu DICOM.......................................................93

IV.3.2. Khu«n d¹ng file DICOM.............................................................................94

a. Th«ng tin §Çu File DICOM...........................................................................95

b. Bé D÷ liÖu......................................................................................................95

c. Hç trî Th«ng tin Qu¶n lÝ File.........................................................................95

d. Khu«n d¹ng File DICOM An toµn.................................................................96

IV.3.3. C¸c DÞch vô File DICOM...........................................................................96

IV.3.3.1. Bé File ...............................................................................................96

IV.3.3.2. C¸c ChØ sè File....................................................................................97

IV.2.3.3. C¸c DÞch vô vµ Chøc n¨ng Qu¶n lÝ File..............................................97

3

IV.2.3.4. Truy nhËp Néi dung File.....................................................................98

IV.3.3.5. Bé KÝ tù..............................................................................................98

IV.3.3.6. ChØ sè File DICOMDIR......................................................................98

4

Ch¬ng I

Tæng quan vÒ ChuÈn DICOM

5

I.1. Giíi thiÖu ChuÈn DICOM

DICOM (The Digital Image and Communication in Medicine) lµ ChuÈn ®Þnh ra

c¸c qui t¾c ®Þnh d¹ng vµ trao ®æi h×nh ¶nh y tÕ còng nh c¸c th«ng tin liªn quan. H×nh

¶nh y tÕ thu nhËn tõ c¸c thiÕt bÞ kh¸c nhau nh m¸y CT, céng hëng tõ, siªu ©m, y häc

h¹t nh©n..Nã t¹o lªn mét “ng«n ng÷” chung cho phÐp “giao tiÕp” h×nh ¶nh vµ c¸c th«ng

tin y tÕ liªn quan gi÷a c¸c øng dông hay hÖ thèng kh¸c nhau.

I.1.1. Qu¸ tr×nh h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn

C¸c Phiªn b¶n tríc DICOM

Víi sù ra ®êi cña m¸y CT (Computer Tomography) vµo nh÷ng n¨m 70, còng nh

viÖc sö dông ngµy cµng nhiÒu m¸y tÝnh vµ thiÕt bÞ t¹o ¶nh sè trong c«ng t¸c y tÕ, c¸c

thiÕt bÞ nµy t¹o ra ¶nh víi c¸c ®Þnh d¹ng kh¸c nhau, th× nhu cÉu cã mét chuÈn chung

cho truyÒn ¶nh sè vµ c¸c th«ng tin cã liªn quan ngµy cµng lín.

Tríc nhu cÇu ®ã, The American College of Radiology (ACR) vµ The National

Electrical Manufacturers Association (NEMA) ®· thiÕt lËp thµnh mét uû ban chung vµo

n¨m 1983, ®Ó ph¸t triÓn mét ChuÈn nh»m môc ®Ých :

- Ph¸t triÓn trao ®æi th«ng tin h×nh ¶nh sè, kh«ng quan t©m ®Õn nhµ s¶n xuÊt thiÕt

bÞ.

- Lµm thuËn tiÖn sù ho¸ sù ph¸t triÓn vµ më réng cña cña hÖ thèng thu nhËn vµ

truyÒn ¶nh (PACS), cã thÓ giao tiÕp víi c¸c thµnh phÇn kh¸c trong hÖ thèng th«ng tin

bÖnh viÖn (RIS).

- Cho phÐp t¹o ra c¸c c¬ së d÷ liÖu chÈn ®o¸n mµ cã thÓ ®îc chÊt vÊn bëi mét

ph¹m vi lín c¸c thiÕt bÞ ph©n t¸n vÒ mÆt ®Þa lÝ.

ACR-NEMA Standards Publication No. 300-1985, ®îc c«ng bè n¨m 1985 lµ

phiªn b¶n 1 (ACR-NEMA Verson 1.0). Phiªn b¶n nµy tiÕp tôc ®îc hoµn thiÖn: No1-

th¸ng 10/1986, No2-th¸ng 1/1988.

ACR-NEMA Standards Publication No. 300-1988, c«ng bè n¨m 1988 ®îc coi lµ

phiªn b¶n 2 (ACR-NEMA Verson 2.0).

C¸c phiªn b¶n nµy ®Þnh râ kÕt nèi phÇn cøng, cã mét bé tèi thiÓu c¸c lÖnh phÇn

mÒm, vµ mét bé khu«n d¹ng d÷ liÖu. VÊn ®Ò kÕt nèi m¹ng cha râ rµng qua hai phiªn

b¶n nµy.

Nhu cÇu cho sù ra ®êi cña DICOM

6

VÊn ®Ò n¶y sinh vµo n¨m 1988 khi nhiÒu ngêi sö dông thÊy nhu cÇu cña viÖc giao

diÖn gi÷a c¸c thiÕt bÞ h×nh ¶nh vµ m¹ng. MÆc dÇu ®iÒu nµy vÉn cã thÓ thùc hiÖn ®îc víi

Version 2.0, nhng ChuÈn vÉn thiÕu c¸c phÇn cÇn thiÕt cho giao tiÕp m¹ng m¹nh mÏ. Do

ACR-NEMA Verson 2.0 kh«ng ®îc thiÕt kÕ ®Ó kÕt nèi trùc tiÕp thiÕt bÞ h×nh ¶nh víi

m¹ng, gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy ®ßi hái ph¶i cã thay ®æi lín cña chuÈn. Uû ban chung sím

nhËn thÊy r»ng mét phiªn b¶n míi ph¶i ®îc ra ®êi vµ phiªn b¶n sau ®ßi hái ph¶i duy tr×

tÝnh t¬ng thÝch víi c¸c phiªn b¶n tríc.

ChuÈn DICOM

DICOM (Verson 3.0) ra ®êi cã nh÷ng u ®iÓm h¬n h¼n c¸c phiªn b¶n tríc. ThÓ

hiÖn ë chç:

a. Kh¶ dông víi m«i trêng m¹ng. C¸c phiªn b¶n tríc chØ thÝch nghi víi m«i trêng

truyÒn ®iÓm-tíi-®iÓm (point-to-point). §Ó cã thÓ ho¹t ®éng trong m«i trêng m¹ng cÇn

cã Khèi Giao diÖn M¹ng NIU (Network Interface Unit). DICOM 3.0 hç trî ho¹t ®éng

trong m«i trêng m¹ng sö dông giao thøc m¹ng chuÈn c«ng nghiÖp nh OSI vµ TCP/IP.

b. Kh¶ dông víi m«i trêng trung gian ngo¹i tuyÕn (off-line). C¸c phiªn b¶n tríc

kh«ng ®Þnh ra khu«n d¹ng file DICOM. DICOM hç trî ho¹t ®éng trong m«i trêng

ngo¹i tuyÕn sö dông c¸c trung gian theo chuÈn c«ng nghiÖp nh CD-R vµ MOD, hÖ

thèng file logic nh ISO 9660 vµ HÖ thèng File PC (FAT 16).

c. §Þnh râ sù t¸c ®éng cña viÖc thiÕt bÞ tu©n theo chuÈn ®èi víi viÖc trao ®æi c¸c

LÖnh (command) vµ D÷ liÖu (data). C¸c phiªn b¶n tríc bÞ h¹n chÕ trong truyÒn d÷ liÖu,

nhng DICOM 3.0, th«ng qua kh¸i niÖm Líp dÞch vô (Service Class), ®· ®Þnh ra ng÷

nghÜa (sematic) cña c¸c LÖnh vµ c¸c D÷ liÖu liªn quan.

d. §Þnh râ møc thÝch nghi. C¸c phiªn b¶n tríc chØ ®Þnh râ møc tu©n thñ thÊp nhÊt.

Phiªn b¶n DICOM 3.0 qui ®Þnh râ rµng ®èi tîng thùc hiÖn (implementor) ph¶i cÊu tróc

mét B¶n B¸o c¸o ThÝch nghi (Comformance Statement) lùa chän cô thÓ c¸c môc ®¸p

øng nh thÕ nµo.

e. §îc cÊu tróc lµ mét tµi liÖu ®a thµnh phÇn. Do ®ã t¹o thuËn lîi cho sù ph¸t triÓn

cña ChuÈn trong m«i trêng ph¸t triÓn nhanh chãng b»ng viÖc thªm vµo c¸c ®Æc tÝnh

míi. DICOM ®îc thiÕt kÕ d¹ng tµi liÖu ®a phÇn tu©n theo c¸ch thøc cña ISO.

f. §a ra c¸c §èi tîng th«ng tin (Information Object) mét c¸ch râ rµng kh«ng chØ

h×nh ¶nh vµ ®å ho¹ mµ cßn c¶ b¸o c¸o, in Ên..

7

g. §Þnh râ c¸ch x¸c ®Þnh duy nhÊt §èi tîng Th«ng tin (Information Object). §iÒu

nµy t¹o thuËn lîi khi sö dông c¸c kh¸i niÖm trõu tîng trong quan hÖ cña c¸c §èi tîng

Th«ng tin ho¹t ®éng trong m¹ng.

I.1.2. Ph¹m vi vµ trêng øng dông

ChuÈn DICOM g¾n víi lÜnh vùc th«ng tin y tÕ. Víi lÜnh vùc nµy, nã ®Þnh ra sù

trao ®æi th«ng tin sè gi÷a c¸c thiÕt bÞ h×nh ¶nh vµ c¸c hÖ thèng kh¸c. Do c¸c thiÕt bÞ

h×nh ¶nh ®ã cã thÓ ho¹t ®éng t¬ng t¸c (interoperate) víi c¸c thiÕt bÞ y tÕ kh¸c, ph¹m vi

cña ChuÈn cÇn thiÕt ph¶i chång lªn c¸c khu vùc kh¸c trong hÖ thèng th«ng tin y tÕ.

H×nh I.1.3: Ph¹m vi øng dông cña DICOM

ChuÈn t¨ng cêng kh¶ n¨ng ho¹t ®éng t¬ng t¸c cña c¸c thiÕt bÞ h×nh ¶nh y tÕ b»ng

c¸ch ®Þnh ra:

- Víi truyÒn tin qua m¹ng, mét bé Giao thøc (protocol) ®îc tu©n theo bëi c¸c thiÕt

bÞ tu©n theo chuÈn.

- Có ph¸p (syntax) vµ Ng÷ nghÜa (semantic) cña LÖnh (command) vµ c¸c th«ng

tin liªn quan ®îc trao ®æi sö dông c¸c Giao thøc.

- Víi truyÒn tin b»ng ph¬ng tiÖn trung gian, ®a ra mét bé c¸c dÞch vô lu tr÷ trung

gian, còng nh Khu«n d¹ng File vµ cÊu tróc th môc y tÕ

- Th«ng tin sö dông trong øng dông còng ®îc ®ßi hái tu©n theo ChuÈn.

ChuÈn kh«ng qui ®Þnh:

- C¸c chi tiÕt thùc thi víi mäi ®Æc tÝnh cña ChuÈn trªn mét thiÕt bÞ.

8

Ph¹m vi cña

DICOM

D÷ liÖu thÝ

nghiÖm

Hµnh

chÝnh

HIS/RIS

H×nh ¶nh

chÈn

®o¸n

Theo dâi

BÖnh

nh©n

- Bé tæng thÓ c¸c ®Æc tÝnh vµ chøc n¨ng ®îc yªu cÇu tõ mét hÖ thèng t¹o bëi mét

nhãm c¸c thiÕt bÞ tu©n theo ChuÈn.

- Mét thñ tôc KiÓm tra/Th«ng qua ®Ó ®¸nh gi¸ møc ®é thÝch nghi ChuÈn.

I.1.3. Môc tiªu

ChuÈn DICOM t¹o thuËn lîi cho kh¶ n¨ng ho¹t ®éng t¬ng t¸c (interoperability)

cña c¸c thiÕt bÞ thÝch nghi. Cô thÓ lµ:

- §Þnh ra ng÷ nghÜa cña LÖnh vµ c¸c D÷ liÖu liªn quan.

- §Þnh ra ng÷ nghÜa cña dÞch vô file, khu«n d¹ng file vµ c¸c th môc th«ng tin cÇn

thiÕt cho truyÒn tin ngo¹i tuyÕn.

- §Þnh râ yªu cÇu thÝch nghi cña trong thùc hiÖn ChuÈn. Cô thÓ, mét B¶n B¸o c¸o

ThÝch nghi ph¶i ®Þnh ra ®Çy ®ñ th«ng tin ®Ó x¸c ®Þnh c¸c chøc n¨ng, nhê ®ã cã thÓ phèi

hîp ho¹t ®éng mét thiÕt bÞ tu©n theo ChuÈn kh¸c.

- T¹o thuËn lîi cho ho¹t ®éng trong m«i trêng m¹ng.

- §îc cÊu tróc thuËn lîi cho viÖc ®a vµo c¸c dÞch vô míi, v× thÕ t¹o thuËn lîi hç

trî c¸c øng dông h×nh ¶nh y tÕ trong t¬ng lai.

- Sö dông c¸c chuÈn quèc tÕ hiÖn t¹i kh¶ dông.

MÆc dÇu DICOM mang l¹i nhiÒu u ®iÓm trong thùc hiÖn hÖ thèng PACS, tuy

nhiªn, sö dông DICOM mét m×nh kh«ng thÓ ®¶m b¶o ch¾c ch¾n mäi môc tiªu cña

PACS cã thÓ ®¹t ®îc. ChuÈn DICOM chØ t¹o ®iÒu kiÖn cho kh¶ n¨ng phèi hîp ho¹t

®éng cña hÖ thèng trong mét m«i trêng nhiÒu thiÕt bÞ, chø b¶n th©n nã kh«ng thÓ ®¶m

b¶o ch¾c ch¾n kh¶ n¨ng phèi hîp ho¹t ®éng.

ChuÈn ®îc x©y dùng chó träng vµo viÖc thu nhËn h×nh ¶nh chÈn ®o¸n trong chôp

quang tuyÕn, tim m¹ch vµ thµnh phÇn liªn quan. Tuy nhiªn, nã còng ®îc øng dông

trong réng r·i trong ®æi h×nh ¶nh vµ c¸c th«ng tin kh«ng ph¶i h×nh ¶nh liªn quan kh¸c,

vµ c¶ víi m«i trêng y tÕ kh¸c.

I.1.4. Xu híng hiÖn t¹i

DICOM lµ mét chuÈn më vµ nã tån t¹i th«ng qua c¸c Thñ tôc cña Uû ban ChuÈn

DICOM. C¸c kÕ ho¹ch ph¸t triÓn s¾p tíi tõ c¸c tæ chøc thµnh viªn cña ChuÈn dùa trªn

ph¶n håi tõ phÝa ngêi sö dông ChuÈn. C¸c kÕ ho¹ch nµy sÏ ®îc ®a vµo ChuÈn ë c¸c

phiªn b¶n tiÕp theo. MÆt kh¸c, viÖc cËp nhËt cÇn ®îc tiÕn hµnh ®Ó duy tr× tÝnh t¬ng thÝch

víi c¸c phiªn b¶n tríc.

9