Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế LỜI CAM ĐOAN Tên Nguyễn Ngọc Sơn, học viên lớp cao học Mạng máy tính truyền thông 11BMTTT-2011B, Viện Công nghệ thông tin - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, xin cam đoan: Bản luận văn "Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế" viết với hướng dẫn khoa học PGS.TS Đặng Văn Chuyết Nội dung luận văn có tham khảo không chép toàn từ tài liệu công bố Các chương trình kết luận văn kết trình chạy chương trình thân tìm hiểu xây dựng Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2013 Học viên Nguyễn Ngọc Sơn Nguyễn Ngọc Sơn KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DICOM Digital Image and Communication in Medicine IOD Information Object Definition AE Application Entity PACS Picture Archive and Communication System ACR American College of Radiology NEMA National Electric Manufacturer’s Association SCU Service Class User SCP Service Class Provider SOP Service-Object Pair UID Unique IDentification DIMSE DICOM Message Service Element TCP/IP Transmission Control Procotol/Internet Protocol OSI Open System Interconnection HIS Hospital Information System RIS Radiology Information System RAID Redundant Array of Inexpensive Disks WAN Wide Area Network LAN Local Area Network ATM Asynchoronous Transfer Mode CT Computed Tomography MRI Magnetic Resonance Imaging HL7 Health Level Nguyễn Ngọc Sơn KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Minh họa đối tượng thông tin hình ảnh Bảng 2: Các lớp đối tượng DICOM Bảng 3: Các dịch vụ DICOM Bảng 4: Các dịch vụ DIMSEs tổ hợp Bảng 5: Các dich vụ DIMSEs tiêu chuẩn Bảng : Mã hóa kí tự đặc biệt DICOM Bảng 7: Một số giá trị tiêu biểu VR Bảng 8:Khuôn dạng thành phần liệu với VR OB, SQ, UN Bảng 9: Thành phần liệu với VR ẩn Bảng 10: Thành phần liệu với VR ẩn Bảng 11: Minh họa khái niệm thứ tự byte theo Little Big Endian Bảng 12: Khuôn dạng Thành phần Dữ liệu với VR ẩn định nghĩa Chuỗi Mục (VR=SQ) với ba Mục có chiều dài Bảng 13: Khuôn dạng Thành phần Dữ liệu với VR định nghĩa Chuỗi Mục (VR=SQ) có chiều dài không xác định, có chứa hai Mục có chiều dài Bảng 14: Khuôn dạng Thành phần Dữ liệu với VR ẩn định nghĩa Chuỗi Mục (VR=SQ) có chiều dài không xác định, chứa hai Mục: Mục có chiều dài Mục có chiều dài không xác định Bảng 15: Các Cú pháp Chuyển đổi DICOM Bảng 16: Các dịch vụ DIMSE Bảng 17: Các thao tác trung gian dịch vụ file dicom hỗ trợ Nguyễn Ngọc Sơn KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình Mô hình thiết bị tạo lưu trữ DICOM Hình 2: Phạm vi ứng dụng DICOM Hình 3: Minh họa khái niệm IOD mô đun Hình 4: Minh hoạ khái niệm Lớp SOP Hình 5: Cấu trúc liệu thành phần liệu Hình 6: Một Dữ liệu Điểm ảnh 16 bit Hình 7: Một Lớp hình ảnh Hình 8: Mã hoá liệu điểm ảnh với VR= OW Hình 9: Một Dữ liệu Điểm ảnh (pixel data) có 16 Bit (2 Byte) với Overlay Hình 10: DICOM mô hình OSI Hình 11: Cấu trúc tầng ứng dụng DICOM Hình 12 : Cấu trúc Bản tin DICOM Hình 13: Dịch vụ nguyên thuỷ DIMSE Hình 14: Dòng thông báo thao tác Hình 15: Mô hình lưu trữ trung gian DICOM Hình 16: Khuôn dạng file DICOM Hình 17: Bộ File Hình 18: Thành phần hệ thống PACS Hình 19: Các thành phần hệ thống nhận ảnh Hình 20: Sơ đồ khối trình thực máy tính cổng nhận ảnh Hình 21: Sơ đồ giao diện cho thiết bị tạo ảnh sử dụng chuẩn DICOM mô hình cặp SCU SCP dịch vụ DICOM C-STORE Hình 22: Cấu trúc mô hình IDNET-1 Hình 23: Sơ đồ mô hình giao diện trực tiếp Hình 24: Sơ đồ mô hình truy cập nhớ Hình 25: Sơ đồ mô hình dùng chung ổ đĩa Hình 26: Sơ đồ mô hình mạng kết nối GE Nguyễn Ngọc Sơn KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế Hình 27: Giao diện mô đun US (Ultra Sound) PACS với máy tính cổng nhận ảnh Hình 29: Kiểm tra kết nối client server image Hình 30: Ảnh chụp từ kính hiển vi import vào phần mềm SanteDICOM Hình 31: Chỉnh sửa thông tin file DICOM phần mềm SanteDICOM Hình 32: Truy cập vào Image Server để lấy ảnh DICOM Hình 33: Phần mềm ClearCanvas hỗ trợ xem ảnh DICOM với nhiều chức Nguyễn Ngọc Sơn KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .4 Mục lục LỜI CẢM ƠN 10 TỔNG QUAN VỀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN 11 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CHUẨN DICOM 12 Giới thiệu chuẩn DICOM: 12 Mục tiêu chuẩn 15 Phạm vi trường ứng dụng DICOM 15 3.1 Thích nghi DICOM: 16 3.2 Cấu trúc chuẩn DICOM 17 CHƢƠNG 2: ĐỊNH NGHĨA THÔNG TIN VÀ CÁC DỊCH VỤ TRONG DICOM 21 Định nghĩa thông tin 21 Lớp đối tượng DICOM 22 Lớp dịch vụ DICOM .23 Mã hóa cấu trúc liệu dùng DICOM 25 4.1 Mã hóa giá trị: 25 4.1.1 Bộ ký tự 25 4.1.2 Giá trị thể VR 26 4.1.3 Giá trị quy định thuật ngữ tự quy định 30 4.1.4 Số giá trị VM phân giới .31 Bộ liệu .31 5.1 Khái niệm 31 5.2 Thứ tự Byte kiểu Little Endian Big Endian 35 5.3 Các loại thành phần liệu .36 Nguyễn Ngọc Sơn KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế 5.4 Cách xếp Bộ Dữ liệu 37 Thành phần Dữ liệu Riêng .40 Mã hoá liệu Điểm ảnh, Overlay, Dạng sóng 40 7.1 Dữ liệu Điểm ảnh, Overlay, Thành phần liệu liên quan 40 7.1.1 Mã hoá liệu Điểm ảnh 40 7.1.2 Mã hoá Dữ liệu Overlay 42 7.2 Mã hoá dạng nguyên gốc nén 43 7.3 Dữ liệu Dạng sóng 44 Định danh Duy (UID) 44 8.1 Khái niệm UID 44 8.2 UID DICOM định nghĩa 45 8.3 UID định nghĩa riêng .45 8.4 Cú pháp Chuyển đổi 45 Mô hình tổng quát truyền tin DICOM 46 10 Trao đổi thông tin thông qua mạng vật lý 46 10.1 DICOM Mô hình tham chiếu OSI 46 10.2 Cấu trúc Tầng ứng dụng DICOM 47 10.3 Cấu trúc tin DICOM 49 10.3.1 Bộ Lệnh 49 10.3.2 Thành phần Lệnh 49 11 Dịch vụ DICOM 50 11.1 Các loại dịch vụ .51 11.2 Tương tác DIMSE-service-user 52 11.3 Chế độ dịch vụ .52 11.4 Các dịch vụ Liên kết 53 11.5 Các dịch vụ DIMSE 53 11.5.1 Dịch vụ DIMSE-C 54 11.5.2 Các dịch vụ DIMSE-N 54 12 Trao đổi thông tin thông qua phương tiện trung gian 55 Nguyễn Ngọc Sơn KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế 12.1 Mô hình Lưu trữ Trung gian DICOM 55 12.1.1 Lớp Trung gian Vật Lí 56 12.1.2 Lớp Khuôn dạng Trung gian 56 12.1.3 Lớp Khuôn dạng Dữ liệu DICOM 57 12.2 Khuôn dạng file DICOM 58 13.3 Các Dịch vụ File DICOM 60 13.3.1 Bộ File 60 13.3.2 Các Chỉ số File 60 13.3.3 Các Dịch vụ Chức Quản lí File 61 13.3.4 Truy nhập Nội dung File 62 13.3.5 Bộ Kí tự 62 13.3.6 Chỉ số File DICOMDIR 63 CHƢƠNG 3: HỆ THỐNG LƢU TRỮ VÀ TRUYỀN ẢNH PACS 64 Khái niệm .64 Máy tính cổng nhận ảnh 65 Giao diện cho thiết bị tạo ảnh tuân theo chuẩn DICOM 67 3.1 Mô hình giao diện 67 3.2 Mô hình giao diện trực tiếp 68 3.3 Mô hình truy cập nhớ 69 3.4 Mô hình ổ đĩa dùng chung .69 3.5 Mô hình mạng kết nối .70 Giao diện với mô đun khác PACS 70 Phương pháp chống lỗi cho trình nhận ảnh 71 PACS Controller hệ thống sở liệu 72 6.1 Cấu trúc PACS Controller hệ thống lưu trữ ảnh 72 6.1.1 Máy chủ lưu trữ 72 6.1.2 Hệ thống sở liệu 73 6.2 Nhiệm vụ PACS Controller .73 6.2.1Nhận ảnh 73 Nguyễn Ngọc Sơn KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế 6.2.2 Sắp xếp ảnh 73 6.2.3 Định tuyến ảnh 73 6.2.4 Lưu trữ ảnh 73 6.2.5 Giao diện với HIS RIS 74 6.2.6 Cập nhật sở liệu 74 6.2.7 Truy xuất ảnh 74 6.3 Thiết bị lưu trữ 75 6.3.1 Các yêu cầu thiết bị lưu trữ: 75 6.3.2 Các phương tiện lưu trữ 75 CHƢƠNG 4: CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN ẢNH Y KHOA DỰA TRÊN CHUẨN DICOM 77 Mục tiêu hệ thống 77 Yêu cầu hệ thống 77 2.1 Phần mềm .77 2.2 Máy chủ lưu trữ (ImageServer) 77 2.3 Máy trạm (Workstation) 78 KẾT LUẬN 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 Nguyễn Ngọc Sơn KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, xin tỏ lòng kính trọng, biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đặng Văn Chuyết tận tình hướng dẫn suốt trình viết luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn kính trọng tới Quý thầy, cô Viện Công nghệ thông tin & Truyền thông - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt Thầy (Cô) môn Truyền thông & Mạng máy tính tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức cho Tôi thời gian Tôi học tập nghiên cứu Kiến thức hiểu biết chung người vô hạn, nhận thức Tôi hữu hạn, nhiên Tôi tiếp thu trình học tập Viện Công nghệ thông tin truyền thông vô bổ ích, không làm tảng cho trình nghiên cứu khóa luận mà hành trang quí báu để tự tin, vững bước sống công tác Tôi xin gửi lời cảm ơn ủng hộ của gia đình, đồng nghiệp bạn bè người thân yêu động viên, giúp đỡ là chỗ dựa vững cho suốt khoá học Cuối cùng, xin kính chúc Quý thầy cô, đồng nghiệp, gia đình dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý Xin trân trọng cảm ơn! Học viên Nguyễn Ngọc Sơn Nguyễn Ngọc Sơn 10 KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế 3.3 Mô hình truy cập nhớ Nguyên lý: Sử dụng cổng RAM (Random Access Memory) kép gọi Megalink để thực giao diện Cả FRS (Fast Reconstruction System) máy tính cổng nhận ảnh truy cập nhớ RAM Hình 25: Sơ đồ mô hình truy cập nhớ -Mô hình truy cập nhớ cung cấp thông lượng liệu cao, giống với trình ghi liệu từ nhớ CPU máy tính vào ổ đĩa Nhưng thiết bị giao diện bao gồm nhớ RAM nên giá thành cao 3.4 Mô hình ổ đĩa dùng chung Nguyên lý: Sử dụng nhớ có khả cho thiết bị tạo ảnh máy tính cổng nhận ảnh sử dụng giao thức NFS (Network File System) để truy nhập Hình 26: Sơ đồ mô hình dùng chung ổ đĩa Đây mô hình có hiệu truy nhập liệu lớn dùng chung ổ đĩa nên có liệu ảnh ổ đĩa cục có máy tính cổng Nguyễn Ngọc Sơn 69 KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế nhận ảnh Do việc sử dụng giao thức NFS nên có giá thành thấp, thực đơn giản NFS cài đặt tất máy tính nay.Tuy nhiên phải yêu cầu đến mạng hoạt động vào/ra ổ đĩa nên làm giảm mức độ hoạt động hệ thống tạo ảnh 3.5 Mô hình mạng kết nối Nguyên lý: Sử dụng thêm máy tính đặt thiết bị tạo ảnh Máy tính kết nối với máy tính cổng nhận ảnh thông qua việc kết nối mạng Hình 27: Sơ đồ mô hình mạng kết nối GE Đây mô hình mạng kết nối tuân theo tiêu chuẩn công nghiệp nên giá thành thấp Thiết bị có khả linh động dễ dàng thực Tuy nhiên việc lựa chọn mô hình kết nối mạng cho phù hợp lại phức tạp Giao diện với mô đun khác PACS Các môđun PACS coi PACS nhỏ, độc lập có mạng thông tin kết nối thành phần chúng như: thiết bị tạo ảnh, CSDL, lưu trữ hiển thị - Một file có chứa liệu bệnh nhân ảnh mô đun đưa đến sở liệu PACS cho lưu trữ dài hạn - Hình ảnh từ thiết bị tạo ảnh mô đun PACS hiển thị trạm hiển thị tổng hợp để so sánh tương quan giúp cho trình chẩn đoán xác Nguyễn Ngọc Sơn 70 KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế - Một số thiết bị tạo ảnh mô đun PACS hiển thị trạm mô đun để thêm liệu phụ cho việc chẩn đoán Các ưu điểm thúc đẩy việc kết nối mô đun PACS vào HI-PACS Một phương pháp tối ưu cho việc giao diện giưa mô đun PACS HI-PACS coi mô đun PACS thiết bị cổng nhận ảnh sử dụng mô hình mạng thích hợp để kết nối mạng Hình 28: Giao diện mô đun US (Ultra Sound) PACS với máy tính cổng nhận ảnh Phƣơng pháp chống lỗi cho trình nhận ảnh - Một số nhân tố gây cho hệ thống nhận ảnh tự động bị lỗi Do cần có chế phát phục hồi khoảng thời gian lỗi hệ thống nhận ảnh Nếu khoảng thời gian lỗi (hay thời gian chết) dài hạn chế dung lượng nhớ hệ thống nhận ảnh làm cho ảnh hệ thống tạo ảnh bị truowocs chúng nhận máy tính cổng nhận ảnh Nếu hệ thống lưu trữ dự phòng ảnh bị vĩnh viễn - Để đảm bảo toàn vẹn an toàn liệu việc nhận ảnh, phần mềm cần phát lỗi sau: Nguyễn Ngọc Sơn 71 KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế - Cần có phần mềm điều khiển tiến trình công việc nhận ảnh giám sát sơ đồ dòng liệu có bị vỡ hay không Nếu có lỗi cần có chế tự phục hồi hoạt động cho hệ thống Tiến trình giám sát dùng trường hợp cách giám sát thời gian hoạt động việc, xem xét chúng có lớn thời gian cho phép hay không, lớn báo hiệu thị khởi động lại trình nhận ảnh - Cần có chế phục hồi “kẹt” tiến trình giám sát trình nhận ảnh phát thấy nhiều lần bị lỗi nhận ảnh máy tính cổng nhận ảnh cần có chế báo hiệu cho người quản lý biết trình bị kẹt Việc báo hiệ dùng đường điện thoại tới nơi người quản lí giám sát để kịp thời xử lí PACS Controller hệ thống sở liệu Nút trung tâm PACS gồm có hai phần thành phần điều khiển PACS (PACS Controller) hệ thống quản lí việc lưu trữ ảnh Bộ điều khiển PACS bao gồm kiến trúc phần cứng phần mềm để thực trình trao đổi thông tin phận Còn hệ thống quản lí lưu trữ ảnh thực chức lưu trữ thông tin hình ảnh với mức độ ngắn trung bình dài hạn 6.1 Cấu trúc PACS Controller hệ thống lƣu trữ ảnh Cấu trúc PACS Controller hệ thống lưu trữ ảnh gồm thành phần chính: - Máy chủ lưu trữ - Hệ thống sở liệu - Hệ thống đĩa quang - Mạng truyền thông 6.1.1 Máy chủ lƣu trữ Máy chủ lưu trữ gồm nhiều vi xử lí đa nhiệm công suất lớn, bus liệu SCSI (Small Computer System Interface), giao diện mạng, nhớ RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) dung lượng lớn Máy chủ lưu trữ cung cấp hoạt động đa xử lí mà hoạt động để điều khiển trình hoạt động truyền thông ảnh toàn mạng PACS Nguyễn Ngọc Sơn 72 KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế 6.1.2 Hệ thống sở liệu Hệ thống sở liệu bao gồm máy chủ chạy hệ quản trị sở liệu giống dùng để nhân đôi tín hiệu trình xử lí liên quan đến máy chủ PACS Hai máy chủ liệu nhằm tạo nên sở liệu cho PACS không bị mát liệu hệ thống đĩa bị hỏng 6.2 Nhiệm vụ PACS Controller 6.2.1Nhận ảnh Dữ liệu hình ảnh lấy từ thiết bị tạo ảnh khác nhau, sau đưa tới cổng nhận ảnh, liệu định dạng lại theo chuẩn DICOM Từ cổng nhận ảnh, liệu sau định dạng lại truyền tới máy chủ lưu trữ thông qua Ethernet ATM ứng dụng chủ/khách thông qua giao thức TCP/IP Máy chủ lưu trữ có khả nhận liệu ảnh đồng thời từ nhiều cổng nhận ảnh khác 6.2.2 Sắp xếp ảnh Dữ liệu ảnh từ máy tính cổng nhận ảnh đưa vào đĩa từ cục Sau máy chủ lưu trữ lưu liệu RAID đĩa từ, chừng chúng thỏa mãn tiêu chuẩn thời gian đĩa từ cục 6.2.3 Định tuyến ảnh Khi máy chủ lưu trữ nhận liệu hình ảnh từ máy tính cổng nhận ảnh định tuyến tới trạm hiển thị Tiến trình định tuyến điều khiển bảng định tuyến Bảng bao gồm thông tin như: loại xét nghiệm, loại trạm hiển thị, bác sỹ chẩn đoán, bác sỹ điều trị Toàn ảnh phân loại theo xét nghiệm, trạm hiển thị phân loại theo vị trí độ phân giải Sau ảnh truyền tới trạm hiển thị thông quan Ethernet ATM 6.2.4 Lƣu trữ ảnh Khi liệu ảnh tới máy chủ lưu trữ từ máy tính cổng nhận ảnh lập tứ chúng từ lưu trữ đệm đĩa từ tới hệ thống đĩa quang để lưu trữ lâu dài Khi trình kết thúc, gửi thông báo tới máy tính cổng nhận ảnh tương ứng biết để xóa ảnh lưu khỏi nhớ để tạo không gian nhớ cho ảnh Nguyễn Ngọc Sơn 73 KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế Theo cách này, liệu hình ảnh lưu thành lưu hệ thống đĩa phân biệt hoàn toàn lưu trữ đĩa lưu trữ vĩnh viễn 6.2.5 Giao diện với HIS RIS Máy chủ lưu trữ truy nhập vào HIS RIS thông qua máy tính cổng nhận ảnh PACS HIS RIS thực truyền tin ADT (Administrator Discharge Transfer) tới PACS có bệnh nhân lên lịch định dịch vụ chuẩn bị viện chuyển đến nơi khác Việc gửi tin ADT tới PACS cung cấp liệu thông tin nhân bệnh nhân mà cung cấp cho máy chủ lưu trữ khởi tạo công việc nạp trước, nhóm gộp dịch vụ, quản lý đĩa Đối với PACS, việc nhận tin ADT nhận liệu kết chẩn đoán thông tin dịch vụ bệnh nhân sử dụng từ RIS Thông tin cập nhật vào PACS 6.2.6 Cập nhật sở liệu Các thao tác liệu máy chủ lưu trữ chèn, xóa, chọn, cập nhật thực nhờ sử dụng hệ quản trị sở liệu SQL (Structured Query Language) Dữ liệu sở liệu PACS lưu trữ bảng định trước bảng miêu tả loại thực thể định Các bảng cập nhật tiến trình riêng chạy tren máy chủ lưu chữ mà thông tin lấy từ mào đầu ảnh qua giao diện RIS để ghi lại thay đổi bảng 6.2.7 Truy xuất ảnh Việc truy xuất ảnh thực trạm hiển thị có yêu cầu truy xuất Cấu hình lưu trữ với nhiều điều khiển điều khiển việc tìm kiếm đồng thời nhiều trình tìm kiếm ảnh cho trạm hiển thị khác Dữ liệu tìm từ thư viện đưa tới máy chủ lưu trữ thông qua bus liệu SCSI Máy chủ lưu trữ thực việc điều khiển yêu cầu tìm kiếm từ trạm hiển thị theo mức ưu tiên yêu cầu Mức ưu tiên tùy thuộc vào loại Nguyễn Ngọc Sơn 74 KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế trạm hiển thị mức độ cần thiết người sử dụng 6.3 Thiết bị lƣu trữ 6.3.1 Các yêu cầu thiết bị lƣu trữ: - Dữ liệu sẵn sàng tin cậy Đối với liệu lưu trữ ngắn hạn: Lưu trữ đĩa từ có tốc độ truy cập nhanh, độ tin cậy lớn Đối với liệu lưu trữ dài hạn: Cần có vùng nhớ lớn (hàng TeraByte) - Có thể nâng cấp khả lưu trữ hiệu suất - Yêu cầu thiết bị Thiết bị tạo ảnh: Chỉ xác nhận lưu trữ àn toàn ảnh xóa liệu ảnh nhớ lưu trữ cục thiết bị Cổng nhận ảnh: Chỉ xóa ảnh khỏi nhớ lưu trữ cục có xác nhận thiết bị nhận ảnh Nút trung tâm: Dữ liệu ảnh truyền tới nút trung tâm từ nút nhận ảnh khác không bị xóa trình lưu trữ lâu dài hệ thống thành công Trạm hiển thị: Dữ liệu ảnh lưu trữ bệnh nhân viện Đối với máy chủ lưu trữ: Máy chủ lưu trữ phải hoạt động 24/24 ngày tuần Mọi hoạt động điều khiển phần mềm tự động hóa toàn Cơ chế chống lỗi máy chủ PACS cần phải có để đảm bảo tính toàn vẹn liệu tối thiểu hóa thời gian chết hệ thống Đối với hệ thống lưu trữ dự phòng: Để xây dựng hệ thống chống lỗi máy chủ PACS hệ thống lưu trữ dự phòng cần xây dựng Một ảnh có lưu trữ kho lưu trữ tương ứng thông qua đường khác PACS 6.3.2 Các phƣơng tiện lƣu trữ - Hệ thống đĩa cứng RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks): kỹ thuật điều khiển đĩa cứng phát triển UC Berkeley vào cuối thập niên 80 Nguyễn Ngọc Sơn 75 KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế RAID cho phép kết nối nhiều ổ đĩa cứng riêng rẽ lại với tạo thành thiết bị lưu trữ riêng RAID thực phân bố liệu chéo lên đĩa có khả khôi phục liệu đĩa từ đĩa lại - Băng quang số: sử dụng tia Laze để đọc ghi liệu tương tự kỹ thuật đĩa quang Băng quang số có tốc độ vào/ra lớn 5Mbyte/s mật độ liệu lên đến 80Tbyte/ft2 Vì khả lưu trữ lớn, giá thành rẻ, không cần tiếp xúc vật lý băng đầu ghi đọc nên băng quang số phù hợp cho PACS - DVD-Rom: kỹ thuật tương tự CD-Rom có mật độ liệu lên đến 4.7Gbyte/mặt Hiện thường dùng để lưu trữ liệu vĩnh viễn PACS Nguyễn Ngọc Sơn 76 KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế CHƢƠNG 4: CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN ẢNH Y KHOA DỰA TRÊN CHUẨN DICOM Mục tiêu hệ thống Xây dựng hệ thống trao đổi liệu ảnh từ kính hiển vi khoa xét nghiệm Bệnh viện Da liễu Trung ương tới phận khoa phòng khác Lợi ích hệ thống mang lại: - Bác sĩ xem ảnh từ phòng ban khác mà đến phòng lab khoa xét nghiệm - Bác sĩ ghi thông tin bệnh nhân, chẩn đoán, mã số bệnh, bác sĩ khám, kỹ thuật viên, kết phần mềm - Bác sĩ tìm lại kết cách nhanh chóng, dễ dàng - Hình ảnh phóng to, thu nhỏ v.v giúp chẩn đoán xác - Giảm không gian lưu trữ so với lưu trữ cách rửa ảnh thông thường Yêu cầu hệ thống 2.1 Phần mềm - Phần mềm mã nguồn mở ClearCanvas Image Server version 2.0 ClearCanvas Workstation version 2.0 - Phần mềm chỉnh sửa ảnh DICOM – Sante DICOM version 3.1.23 2.2 Máy chủ lƣu trữ (ImageServer) Các ImageServer không phụ thuộc nhiều vào hiệu suất CPU Tuy nhiên, nhiều nhiệm vụ đồng thời xảy CPU đa lõi cải thiện hiệu suất • Các dịch vụ Windows cần khoảng 400MB không gian nhớ để xử lý hình ảnh đơn khung chuẩn Hỗ trợ xử lý hình ảnh đa khung lớn đòi hỏi nhớ bổ sung Hỗ trợ cho chế biến nghiên cứu đa lát cắt lớn yêu cầu nhớ bổ sung Các dịch vụ Windows có tùy chọn cấu hình mặc định yêu cầu tối thiểu 512MB không gian miễn phí có sẵn hệ thống để xử lý xảy • RAM bổ sung cần phân bổ cho SQL Server 2005, SQL Server 2005 Express, SQL Server 2008 SQL Server 2008 Express Nguyễn Ngọc Sơn 77 KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế • Không gian đĩa trống trực tuyến cần nhân rộng để đáp ứng khả lưu trữ mong muốn máy chủ Các máy chủ hỗ trợ lưu trữ vào thư mục cục bộ, thiết bị NAS, Mạng lưu trữ (SAN) • Các ImageServer thử nghiệm với vi xử lý x86 Windows XP SP2, Windows Vista, Windows Server 2003 Windows Server 2008 Windows Server 2008 khuyến khích 2.3 Máy trạm (Workstation) Thông số kỹ thuật tối thiểu • Một CPU đa lõi tốc độ 1,5 GHz cao • GB RAM cao cho Windows XP, GB cao cho Vista Windows • 100 MB không gian đĩa cứng để ứng dụng o thêm GB không gian đĩa cứng để lưu trữ nghiên cứu Độ phân giải hình hiển thị XGA (1024x768) cao 2.4 Kết chạy thử - Sau cài đặt máy chủ máy trạm, tiến hành kiểm tra kết nối hai thiết bị thành công Hình 29: Kiểm tra kết nối client server image Nguyễn Ngọc Sơn 78 KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế - Ảnh thu từ kính hiển vi định dạng JPG convert sang định dạng DICOM (.DCM) chỉnh sửa, thêm thông tin phần mềm SanteDICOM máy tính cổng nhận ảnh (Workstation) Hình 30: Ảnh chụp từ kính hiển vi import vào phần mềm SanteDICOM Nguyễn Ngọc Sơn 79 KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế Hình 31: Chỉnh sửa thông tin file DICOM phần mềm SanteDICOM - Ảnh sau hoàn chỉnh chuyển tới Image Server lưu trữ xóa khỏi máy trạm Nguyễn Ngọc Sơn 80 KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế Hình 32: Truy cập vào Image Server để lấy ảnh DICOM - Từ máy trạm khác truy cập vào Image Server để lấy ảnh DICOM cần xem Hình 33: Phần mềm ClearCanvas hỗ trợ xem ảnh DICOM với nhiều chức - Xem ảnh DICOM phần mềm ClearCanvas Workstation với hỗ trợ phóng to, thu nhỏ, thích, v.v Nguyễn Ngọc Sơn 81 KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế KẾT LUẬN Kết đạt đƣợc luận văn - Chuẩn DICOM cho phép việc tích hợp dễ dàng máy thu nhận hình ảnh, server, trạm làm việc (workstation), máy in thiết bị phần cứng khác có nối mạng từ nhà sản xuất khác vào hệ thống PACS Hệ thống giúp ích nhiều cho công việc bệnh viện như:  Tiết kiệm hồ sơ lưu trữ, khả tìm kiếm thông tinh nhanh, xác  Giúp chuyên gia nhận thông tin bệnh nhân cách nhanh  Tăng độ xác chẩn đoán bệnh  Giảm chi phí khám chữa bệnh chi phí quản lý bệnh viện Hệ thống thử nghiệm cài đặt Bệnh viện Da liễu giúp phục vụ cho công tác chẩn đoán, nghiên cứu học tập bác sĩ, liệu lưu trữ an toàn truy cập từ xa Hƣớng nghiên cứu Với kết đạt đồ án, bước tiếp theo, tác giả nghiên cứu vấn đề sau: - Nghiên cứu mở rộng hệ thống thu nhận trao đổi thông tin theo chuẩn DICOM với thiết bị khác Bệnh viện - Nghiên cứu khả tự động nhận chuyển ảnh xét nghiệm máy tính cổng nhận ảnh… Nguyễn Ngọc Sơn 82 KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Đức Thuận, Vũ Duy Hải, Trần Anh Vũ, “Hệ thống thông tin y tế”, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, năm 2006 TIẾNG ANH [2] Thống kê Y tế National Center for Health Statistics (CDC – Hoa Kỳ) năm 1980 2010: http://www.cdc.gov/nchs/data/ahcd/namcs_summary/2010_namcs_web_ta bles.pdf http://www.cdc.gov/nchs/data/series/sr_13/sr13_077.pdf [3] National Electrical Manufactures Association: “Digital Imaging and Communication in Medicine (DICOM)”, 2009 WEBSITE [4] Các tài liệu liên quan đến chuẩn ảnh DICOM: ftp://medical.nema.org/medical/dicom/2009/ [5] Các báo DICOM: ftp://medical.nema.org/medical/dicom/CP/ [6] Thống kê dân số Hoa kỳ - theo wikipedia, http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%81u_tra_d%C3%A2n_s %E1%BB%91_Hoa_K%E1%BB%B3 Nguyễn Ngọc Sơn 83 KTMTTT2011B ... định nghĩa quy tắc định dạng trao đổi hình Nguyễn Ngọc Sơn 13 KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế ảnh y tế thông tin liên quan,... KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Minh họa đối tượng thông tin hình ảnh Bảng 2: Các lớp đối tượng DICOM Bảng... Trao đổi thông tin thông qua phương tiện trung gian 55 Nguyễn Ngọc Sơn KTMTTT2011B Đề tài: Nghiên cứu chuẩn DICOM để xử lý, lưu trữ, in ấn truyền tải thông tin hình ảnh Y tế 12.1 Mô hình Lưu