Tiêu chuẩn ảnh số và truyền thông trong y tế - DICOM

Cập nhật: 16h15 | 17/08/2011

HVQY: DICOM là từ viết tắt của The Digital Image and Communication in Medicine - Tiêu chuẩn ảnh số và truyền thông trong y tế - Là hệ thống tiêu chuẩn công nghiệp được phát triển nhằm tạo ra một chuẩn chung trong trao đổi ảnh y tế giữa các nhà sản xuất cũng như người sử dụng. Tiêu chuẩn này bao gồm cả việc định nghĩa cấu trúc khuôn dạng tập tin cũng như giao thức truyền tin.

Ứng dụng hệ thống PACS đọc và xử lý ảnh DICOM phục vụ chẩn đoán, điều trị

Lịch sử phát triển.

Trước sự phát triển mạnh mẽ, đa dạng về chủng loại thiết bị cũng như khác biệt về tiêu chuẩn dữ liệu của các nhà sản xuất thiết bị điện tử y tế những năm 70-80, American College of Radiologist (ACR) và National Electrical Manufacturers Association (NEMA) nhận thấy cần phát triển một hệ thống tiêu chuẩn chung về định dạng, lưu trữ và trao đổi ảnh trong y tế. Chính vì vậy, chuẩn ACR-NEMA thứ nhất ra đời năm 1985 với các qui định về khuôn dạng dữ liệu, cách thức truyền bản tin kiểu điểm – điểm. Phiên bản thứ 2 ra đời năm 1988 được bổ sung thêm các định nghĩa về phần cứng, giao thức phần mềm, từ điển dữ liệu và khắc phục một số lỗi của phiên bản thứ nhất. Tuy nhiên, cả hai phiên bản vẫn còn nhiều thiếu sót và chưa định nghĩa rõ ràng về kết nối thiết bị với mạng máy tính. Chính vì vậy, tiêu chuẩn thứ 3 ra đời lấy tên là DICOM, kế thừa những ưu việt và khắc phục những hạn chế của hai phiên bản trước đó, đồng thời tiếp tục được bổ sung hoàn thiện trong những năm 1991-1995.

Các thành phần của tiêu chuẩn DICOM.

- Nghi thức thực hiện (Conformance).

- Định nghĩa đối tượng thông tin (Information Object Definitions).

- Định nghĩa lớp dịch vụ (Service Class Definitions).

- Cấu trúc dữ liệu và mã hóa (Data Structure and Encoding).

- Từ điển dữ liệu (Data Dictionary).

- Giao thức trao đổi bản tin (Message Exchange Protocol).

- Hỗ trợ truyền thông mạng trao đổi bản tin (Network Communication Support for Message Exchange).

- Hỗ trợ trao đổi kiểu điểm – điểm (Point to Point Support).

- Khuôn dạng tập tin và lưu trữ Media (Media Storage and File Format).

- Profiles ứng dụng lưu trữ Media (Media Storage Application Profiles).

- Media vật lý và khuôn dạng dùng cho trao đổi dữ liệu (Media Formats and Physical Media for Data Interchange).

- Chức năng hiển thị chuẩn mức xám (Grayscale Standard Display Function).

- Profiles quản lý hệ thống và an ninh bảo mật (Security and System Management Profiles).

- Nguồn ánh xạ nội dung (Content Mapping Resource).

Lớp đối tượng và lớp dịch vụ DICOM. 

DICOM có 2 lớp thông tin là “Lớp đối tượng” và “Lớp dịch vụ”;  trong đó lớp đối tượng IOD (Information Object Definition) bao gồm từ điển dữ liệu và  đối tượng thế giới thực. Lớp dịch vụ  bao gồm các định nghĩa dịch vụ: lưu trữ, truyền hình ảnh, hiển thị, truy vấn… được xây dựng dựa trên tập các phần tử dịch vụ truyền thông DIMSE (Dicom Message Service Elements) mà thực chất là các chương trình phần mềm có nhiệm vụ thực thi các chức năng xác định theo yêu cầu. Minh họa cặp đối tượng – dịch vụ SOP (Service Object Pair) của DICOM trình bày trong Hình 1. 

Hình 1. Minh họa đối tượng thông tin và dịch vụ của DICOM

Khuôn dạng tập tin DICOM.

Tập tin DICOM là đơn vị lưu trữ bộ dữ liệu (DataSet) thể hiện một SOP cụ thể liên quan đến một IOD tương ứng. Trong DICOM, bộ dữ liệu được đặt sau thông tin đầu File (File Meta Information).

Thông tin đầu file: bao gồm thông tin định danh bắt đầu bởi 128 bytes Premable thường được bỏ trống và đưa về địa chỉ 00H, 4 bytes tiếp theo chứa chuỗi ký tự "DICM" thông báo đây là tập tin DICOM. Tiếp đến là thành phần dữ liệu đầu File gồm các thẻ Tag, VR, VL, Values chứa  thông tin:  tên bệnh nhân, loại thiết bị, ngày giờ chụp...  Các thành phần này sử dụng mã hóa theo VR và Little Endian. Nếu sử dụng một phần mềm soạn thảo văn bản mở tập tin DICOM sẽ thấy các nội dung trên ở dạng Text.

Bộ dữ liệu: mỗi tập tin DICOM chứa một bộ dữ liệu DataSet gồm SOP cụ thể và duy nhất liên quan đến một SOP đơn và IOD tương ứng. Một tập tin DICOM có thể chứa nhiều khung ảnh nếu IOD được xác định mang nhiều khung, thành phần này sử dụng mã hóa dữ liệu UID (Unique Identifier) .

Hiểu một cách đơn giản, tập tin DICOM ngoài phần ảnh giống như các tập tin ảnh thông thường: JPG, BMP, GIF... thì còn chứa thêm các thông tin: bệnh nhân, thiết bị chụp, ngày giờ chụp... Trong thực tế, tập tin DICOM có phần tên mở rộng là “DCM”, được tạo ra từ thiết bị chụp  thường là một tập hợp các tập ảnh DICOM, có dung lượng từ vài chục đến vài trăm Megabytes. Từ các file ảnh chụp cắt lớp 2D có thể tổng hợp, nội suy tái tạo ra ảnh 3D.

Thiết bị y tế sử dụng chuẩn ảnh DICOM.

Ngày nay, hầu hết các thiết bị y tế đều sử dụng chuẩn ảnh DICOM, như: CR (Computed Radiography), CT (Computed Tomography), DX (Digital Radiography), EC (Echocardiography), ECG (Electrocardiograms), ES (Endoscopy), MG (Mammography), MR (Magnetic Resonance), NM (Nuclear Medicine), RF (Radio Fluoroscopy), US (Ultrasound), XA (X-Ray Angiography)…

Giới thiệu và hướng dẫn sử dụng phần mềm đọc ảnh DICOM Ginkgo CADx.

Để minh họa trực quan về ảnh DICOM, qua khảo sát thử nghiệm một số phần mềm đọc ảnh DICOM trong và ngoài nước, Ban CNTT – Học viện Quân y giới thiệu và hướng dẫn sử dụng phần mềm Ginkgo CADx. Đây là phần mềm miễn phí, dễ sử dụng, có đủ các chức năng cơ bản của một phần mềm đọc và xử lý ảnh theo mô hình PACS (Hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh - Picture Archiving and Communication System), đặc biệt ưu việt hơn các phần mềm khác ở chức năng công cụ ảnh 3D; có thể ứng dụng phục vụ đào tạo, nghiên cứu và điều trị tại Học viện Quân y.

Cài đặt: Download phần mềm tại mục "Phần mềm phục vụ Dạy - Học" trong chuyên mục "Học liệu điện tử" trên Cổng thông tin Học viện Quân y. Tải về, giải nén và chạy tập tin Ginkgo_CADx-2.5.2.0_installer, chọn Next, Tick vào mục “I accept the terms of the license agreement", tiếp tục chọn Next, Next, Install, Finish và phần mềm sẽ tự động khởi động lại máy tính.

Để minh họa sử dụng phần mềm, Download tập tin DICOM mẫu tại mục “Hình ảnh Y - Dược” trong chuyên mục “Học liệu điện tử” trên Cổng thông tin Học viện Quân y, giải nén sử dụng.

Sử dụng: Từ Menu Start của hệ điều hành, chọn Programs, chọn Ginkgo CADx sẽ xuất hiện giao diện như Hình 2. Từ giao diện chính, chọn Menu Files trên trình đơn ngang, chọn Open Folder, chọn thư mục có chứa các tập tin ảnh DICOM vừa giải nén, chọn OK.

Hình 2. Giao diện chính phần mềm Gingkgo CADx

Công cụ quản lý ảnh: Bên trái màn hình là thanh công cụ Filter gồm các chức năng quản lý, sắp xếp và lọc ảnh theo: tên bệnh nhân (Patient), loại thiết bị chụp (Modality), ngày tháng chụp (Date). Tương ứng với các mục chọn bên trên, ảnh sẽ được hiển thị trong trình duyệt ở ô cửa sổ bên dưới. Để thao tác với ảnh, Click đúp vào ảnh trong danh sách để chuyển ảnh sang màn hình làm việc phía bên phải.

Công cụ xử lý ảnh: từ Menu Image trên trình đơn ngang (hoặc chọn biểu tượng đầu tiên nằm ở góc trái bên dưới màn hình), lựa chọn các chức năng tương ứng: thiết lập đường kẻ nền (Metric Grid), cách thức trình bày nhiều ảnh trên màn hình (Window Layout), đảo màu ảnh (Invert Color), thiết lập các chế độ màu cho ảnh hoặc cho vùng chọn (Color Map), xoay ảnh theo các góc độ khác nhau (Rotate, Flip…).

Công cụ thao tác chuyên môn: nằm trên thanh công cụ phía bên dưới trình đơn Menu ngang, gồm các chức năng: lựa chọn (Pointer), phóng to (Magnifying Glass), thiết lập độ phân giải màn hình (Window/Level), thước đo khoảng cách (Ruler), thước đo góc (Angle),  điền chú thích vào ảnh (Text Note), đánh dấu lựa chọn vùng ảnh cần nghiên cứu (Making Tools). Để sử dụng các công cụ, chọn biểu tượng tương ứng trên thanh công cụ. Để hủy chọn, nhấn phím Delete hoặc dùng chuột gắp các lựa chọn hiện hành trong ảnh ra ngoài màn hình, chọn Pointer để Reset lại công cụ.

Công cụ thao tác ảnh 3D: cho phép xem ảnh không gian 3 chiều theo thể tích hình khối (3D Volume Rendering) hoặc theo bề mặt (3D Surface Rendering) với các mục chọn: tạo ảnh 3 chiều ở lớp da (Skin), lớp cơ (Muscle), xương (Bone), tổ hợp cả 3 lớp (Composite)… Ở chế độ này, thanh công cụ gồm chức năng: nhấn và giữ chuột xoay hình 3D theo các góc độ tùy chọn (Cursor), chế độ xem lập thể (Stereo View), xoay tự động (Demo Mode)…

Hình 3. Công cụ xử lý ảnh 3D

Trong phạm vi bài viết chúng tôi không đề cập nhiều đến hướng dẫn sử dụng phần mềm Gingkgo CADx vì sẽ được trình bày chi tiết ở bài tiếp theo về Hệ thống lưu trữ và truyền hình ảnh PACS - thuộc chuỗi bài viết về Công nghệ thông tin y tế nhằm phổ biến, giới thiệu, trao đổi kiến thức, kinh nghiệm ứng dụng và phát triển các hệ thống thông tin y tế phục đào tạo, nghiên cứu và điều trị nói chung và tại Học viện Quân y nói riêng.

Mọi thông tin góp ý, trao đổi đề nghị liên lạc với Ban CNTT – Học viện Quân theo Email: bancntt@vmmu.edu.vn.

ThS. Lê Trung Thắng – Ban CNTT - HVQY 

Tin cùng chuyên mục


CỔNG THÔNG TIN ĐIỆN TỬ HỌC VIỆN QUÂN Y - BỘ QUỐC PHÒNG
Địa chỉ: Số 160 - Đường Phùng Hưng - Phường Phúc La - Quận Hà Đông - Thành phố Hà Nội
Trưởng ban biên tập: Trung tướng PGS. TS. Nguyễn Xuân Kiên - Giám đốc Học viện Quân y
Giấy phép số 122/GP-TTĐT ngày 23/09/2008 của Bộ TT&TT
Thiết kế bởi Ban CNTT - Phòng KHQS - Học viện Quân y
Nhà cái Thabet: https://thabet.asia/