Tài liệu Dicom (the digital image and communication in medicine)

Chương I Tổng quan DICOM I.1. Giới thiệu Chuẩn DICOM...................................................................................6 I.1.1. Quá trình hình thành và phát triển.................................................................6 I.1.2. Phạm vi và trường ứng dụng..........................................................................8 I.1.3. Mục tiêu.......................................................................................................... 9 I.1.4. Xu hướng hiện tại...........................................................................................9 I.2. Các thành phần DICOM...................................................................................11 I.2.1. Cấu trúc tài liệu:..........................................................................................11 I.2.2. Tổng quan nội dung các phần DICOM.........................................................11 I.3. Thích nghi DICOM:..........................................................................................21 I.4. DICOM trong hệ thống thông tin y tế:.............................................................23 I.4.1. DICOM với PACS, HIS, RIS:........................................................................23 I.4.2. Quan hệ DICOM với các Chuẩn thông tin khác:.........................................24 Chương II ĐỊNH NGHĨA THÔNG TIN VÀ DỊCH VỤ DICOM II.1. Tổng quan:........................................................................................................26 II.2. Định nghĩa thông tin DICOM:........................................................................29 II.2.1. Mô hình E-R:..............................................................................................29 II.2.2. Mô hình DICOM Thế giới Thực:................................................................29 II.2.3. Mô hình thông tin DICOM..........................................................................31 II2.3.1. Thuộc tính................................................................................................32 II.2.3.2. Dịch vụ truyền tin trực tuyến và lưu trữ trung gian...............................33 II.2.3.3. Nhóm Dịch vụ DIMSE...........................................................................33 II.2.3.4. Lớp Cặp Đối tượng-Dịch vụ (SOP).......................................................33 II.2.3.5. Thoả thuận Liên kết................................................................................34 II.2.3.6. Định nghĩa Lớp Dịch vụ.........................................................................35 II.2.3.7. Định nghĩa Đối tượng Thông tin............................................................35 II.2.3.7.1. Định nghĩa Đối tượng Thông tin Thường.......................................35 II.2.3.7.2. Định nghĩa Đối tượng Thông tin Phức...........................................40 1 II.2.4. Sự mở rộng Mô hình DICOM Thế giới thực...............................................45 II.3. Các lớp dịch vụ DICOM..................................................................................48 II.3.1. Lớp Dịch vụ Xác minh.................................................................................50 II.3.2. Lớp Dịch vụ Lưu trữ...................................................................................50 II.3.3. Lớp Dịch vụ Chất vấn/Truy vấn..................................................................51 II.3.4. Lớp Dịch vụ Thông báo Nội dung Nghiên cứu............................................54 II.3.5. Lớp Dịch vụ Quản lí Bệnh nhân..................................................................54 II.3.6. Lớp Dịch vụ Quản lí Nghiên cứu................................................................55 II.3.7. Lớp Dịch vụ Quản lí Kết quả......................................................................57 II.3.8. Lớp Dịch vụ Quản lí In...............................................................................58 II.3.9. Lớp Dịch vụ Lưu trữ Trung gian.................................................................58 II.3.10. Lớp Dịch vụ Giao Lưu trữ.........................................................................59 II.3.11. Lớp Dịch vụ Quản lí Danh sách Công việc Căn bản.................................60 II.3.12. Lớp Dịch vụ Quản lí Hàng đợi..................................................................61 II.3.13 Lớp SOP Lưu trữ Trạng thái Hiển thị Softcopy Mức Xám.........................61 Chương III MẪ HOÁ VÀ CẤU TRÚC DỮ LIỆU III.1. Mã hoá giá trị..................................................................................................64 III.1.1. Các Bộ Kí tự..............................................................................................64 III.1.2. Giá trị Thể hiện VR....................................................................................65 III.2. Bộ Dữ liệu........................................................................................................68 III.2.1. Khái niệm..................................................................................................68 III.2.2. Thành phần Dữ liệu...................................................................................68 III.2.3. Thứ tự byte kiểu Little Endian và Big Edian..............................................71 III.2.4. Các loại thành phần dữ liệu.......................................................................72 III.2.5. Cách sắp xếp các Bộ Dữ liệu.....................................................................73 III.2.6. Thành phần Dữ liệu Riêng.........................................................................76 III.3. Mã hoá dữ liệu Điểm ảnh, Overlay, và Dạng sóng......................................76 III.3.1. Dữ liệu Điểm ảnh, Overlay, và các Thành phần dữ liệu liên quan............76 2 III.3.1.1. Mã hoá dữ liệu Điểm ảnh.....................................................................76 III.3.1.2. Mã hoá Dữ liệu Overlay........................................................................78 III.3.2. Mã hoá dạng nguyên gốc và nén...............................................................79 III.3.3. Dữ liệu Dạng sóng.....................................................................................80 III.4. Định danh Duy nhất (UID).............................................................................80 III.4.1. Khái niệm UID...........................................................................................80 III.4.2. UID do DICOM định nghĩa.......................................................................80 III.4.3. UID định nghĩa riêng.................................................................................81 III.5. Cú pháp Chuyển đổi.......................................................................................81 Chương IV TRUYỀN TIN TRONG DICOM IV.1. Mô hình tổng quát truyền tin DICOM..........................................................83 IV.2. Trao đổi thông tin thông qua mạng vật lý......................................................83 IV.2.1. DICOM và Mô hình tham chiếu cơ bản OSI..............................................83 IV.2.2 Cấu trúc Tầng ứng dụng DICOM................................................................84 IV.2.3. Cấu trúc bản tin DICOM............................................................................85 IV2.3.1. Bộ Lệnh..................................................................................................86 IV.2.3.2. Thành phần Lệnh...................................................................................86 IV.2.4. Dịch vụ DICOM.........................................................................................87 IV.2.4.1. Các loại dịch vụ.....................................................................................88 IV.2.4.2. Tương tác DIMSE-service-user............................................................88 IV.2.4.3. Chế độ dịch vụ.......................................................................................89 IV.2.3.4. Các dịch vụ Liên kết..............................................................................89 IV.2.3.5. Các dịch vụ DIMSE..............................................................................90 IV.2.3.5.1. Dịch vụ DIMSE-C..........................................................................90 IV.2.3.5.2. Các dịch vụ DIMSE-N....................................................................91 IV.3. Trao đổi thông tin thông qua phương tiện trung gian..................................92 IV.3.1. Mô hình Lưu trữ Trung gian DICOM.........................................................92 IV.3.1.1. Lớp Trung gian Vật Lí...........................................................................93 IV.3.1.2. Lớp Khuôn dạng Trung gian.................................................................93 3 IV.3.1.3. Lớp Khuôn dạng Dữ liệu DICOM........................................................93 IV.3.2. Khuôn dạng file DICOM............................................................................94 a. Thông tin Đầu File DICOM.............................................................................95 b. Bộ Dữ liệu........................................................................................................95 c. Hỗ trợ Thông tin Quản lí File...........................................................................96 d. Khuôn dạng File DICOM An toàn...................................................................96 IV.3.3. Các Dịch vụ File DICOM...........................................................................96 IV.3.3.1. Bộ File...................................................................................................96 IV.3.3.2. Các Chỉ số File......................................................................................97 IV.2.3.3. Các Dịch vụ và Chức năng Quản lí File...............................................97 IV.2.3.4. Truy nhập Nội dung File.......................................................................98 IV.3.3.5. Bộ Kí tự.................................................................................................98 IV.3.3.6. Chỉ số File DICOMDIR........................................................................99 4 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CHUẨN DICOM 5 I.1. Giới thiệu Chuẩn DICOM DICOM (The Digital Image and Communication in Medicine) là Chuẩn định ra các qui tắc định dạng và trao đổi hình ảnh y tế cũng như các thông tin liên quan. Hình ảnh y tế thu nhận từ các thiết bị khác nhau như máy CT, cộng hưởng từ, siêu âm, y học hạt nhân..Nó tạo lên một “ngôn ngữ” chung cho phép “giao tiếp” hình ảnh và các thông tin y tế liên quan giữa các ứng dụng hay hệ thống khác nhau. I.1.1. Quá trình hình thành và phát triển Các Phiên bản trước DICOM Với sự ra đời của máy CT (Computer Tomography) vào những năm 70, cũng như việc sử dụng ngày càng nhiều máy tính và thiết bị tạo ảnh số trong công tác y tế, các thiết bị này tạo ra ảnh với các định dạng khác nhau, thì nhu cẫu có một chuẩn chung cho truyền ảnh số và các thông tin có liên quan ngày càng lớn. Trước nhu cầu đó, The American College of Radiology (ACR) và The National Electrical Manufacturers Association (NEMA) đã thiết lập thành một uỷ ban chung vào năm 1983, để phát triển một Chuẩn nhằm mục đích : - Phát triển trao đổi thông tin hình ảnh số, không quan tâm đến nhà sản xuất thiết bị. - Làm thuận tiện sự hoá sự phát triển và mở rộng của của hệ thống thu nhận và truyền ảnh (PACS), có thể giao tiếp với các thành phần khác trong hệ thống thông tin bệnh viện (RIS). - Cho phép tạo ra các cơ sở dữ liệu chẩn đoán mà có thể được chất vấn bởi một phạm vi lớn các thiết bị phân tán về mặt địa lí. ACR-NEMA Standards Publication No. 300-1985, được công bố năm 1985 là phiên bản 1 (ACR-NEMA Verson 1.0). Phiên bản này tiếp tục được hoàn thiện: No1tháng 10/1986, No2-tháng 1/1988. ACR-NEMA Standards Publication No. 300-1988, công bố năm 1988 được coi là phiên bản 2 (ACR-NEMA Verson 2.0). Các phiên bản này định rõ kết nối phần cứng, có một bộ tối thiểu các lệnh phần mềm, và một bộ khuôn dạng dữ liệu. Vấn đề kết nối mạng chưa rõ ràng qua hai phiên bản này. 6 Nhu cầu cho sự ra đời của DICOM Vấn đề nảy sinh vào năm 1988 khi nhiều người sử dụng thấy nhu cầu của việc giao diện giữa các thiết bị hình ảnh và mạng. Mặc dầu điều này vẫn có thể thực hiện được với Version 2.0, nhưng Chuẩn vẫn thiếu các phần cần thiết cho giao tiếp mạng mạnh mẽ. Do ACR-NEMA Verson 2.0 không được thiết kế để kết nối trực tiếp thiết bị hình ảnh với mạng, giải quyết vấn đề này đòi hỏi phải có thay đổi lớn của chuẩn. Uỷ ban chung sớm nhận thấy rằng một phiên bản mới phải được ra đời và phiên bản sau đòi hỏi phải duy trì tính tương thích với các phiên bản trước. Chuẩn DICOM DICOM (Verson 3.0) ra đời có những ưu điểm hơn hẳn các phiên bản trước. Thể hiện ở chỗ: a. Khả dụng với môi trường mạng. Các phiên bản trước chỉ thích nghi với môi trường truyền điểm-tới-điểm (point-to-point). Để có thể hoạt động trong môi trường mạng cần có Khối Giao diện Mạng NIU (Network Interface Unit). DICOM 3.0 hỗ trợ hoạt động trong môi trường mạng sử dụng giao thức mạng chuẩn công nghiệp như OSI và TCP/IP. b. Khả dụng với môi trường trung gian ngoại tuyến (off-line). Các phiên bản trước không định ra khuôn dạng file DICOM. DICOM hỗ trợ hoạt động trong môi trường ngoại tuyến sử dụng các trung gian theo chuẩn công nghiệp như CD-R và MOD, hệ thống file logic như ISO 9660 và Hệ thống File PC (FAT 16). c. Định rõ sự tác động của việc thiết bị tuân theo chuẩn đối với việc trao đổi các Lệnh (command) và Dữ liệu (data). Các phiên bản trước bị hạn chế trong truyền dữ liệu, nhưng DICOM 3.0, thông qua khái niệm Lớp dịch vụ (Service Class), đã định ra ngữ nghĩa (sematic) của các Lệnh và các Dữ liệu liên quan. d. Định rõ mức thích nghi. Các phiên bản trước chỉ định rõ mức tuân thủ thấp nhất. Phiên bản DICOM 3.0 qui định rõ ràng đối tượng thực hiện (implementor) phải cấu trúc một Bản Báo cáo Thích nghi (Comformance Statement) lựa chọn cụ thể các mục đáp ứng như thế nào. e. Được cấu trúc là một tài liệu đa thành phần. Do đó tạo thuận lợi cho sự phát triển của Chuẩn trong môi trường phát triển nhanh chóng bằng việc thêm vào các đặc tính mới. DICOM được thiết kế dạng tài liệu đa phần tuân theo cách thức của ISO. 7 f. Đưa ra các Đối tượng thông tin (Information Object) một cách rõ ràng không chỉ hình ảnh và đồ hoạ mà còn cả báo cáo, in ấn.. g. Định rõ cách xác định duy nhất Đối tượng Thông tin (Information Object). Điều này tạo thuận lợi khi sử dụng các khái niệm trừu tượng trong quan hệ của các Đối tượng Thông tin hoạt động trong mạng. I.1.2. Phạm vi và trường ứng dụng Chuẩn DICOM gắn với lĩnh vực thông tin y tế. Với lĩnh vực này, nó định ra sự trao đổi thông tin số giữa các thiết bị hình ảnh và các hệ thống khác. Do các thiết bị hình ảnh đó có thể hoạt động tương tác (interoperate) với các thiết bị y tế khác, phạm vi của Chuẩn cần thiết phải chồng lên các khu vực khác trong hệ thống thông tin y tế. Theo dõi Bệnh nhân Hành chính HIS/RIS Dữ liệu thí Hình ảnh nghiệm chẩn đoán Phạm vi của DICOM Hình I.1.3: Phạm vi ứng dụng của DICOM Chuẩn tăng cường khả năng hoạt động tương tác của các thiết bị hình ảnh y tế bằng cách định ra: - Với truyền tin qua mạng, một bộ Giao thức (protocol) được tuân theo bởi các thiết bị tuân theo chuẩn. - Cú pháp (syntax) và Ngữ nghĩa (semantic) của Lệnh (command) và các thông tin liên quan được trao đổi sử dụng các Giao thức. - Với truyền tin bằng phương tiện trung gian, đưa ra một bộ các dịch vụ lưu trữ trung gian, cũng như Khuôn dạng File và cấu trúc thư mục y tế 8 - Thông tin sử dụng trong ứng dụng cũng được đòi hỏi tuân theo Chuẩn. Chuẩn không qui định: - Các chi tiết thực thi với mọi đặc tính của Chuẩn trên một thiết bị. - Bộ tổng thể các đặc tính và chức năng được yêu cầu từ một hệ thống tạo bởi một nhóm các thiết bị tuân theo Chuẩn. - Một thủ tục Kiểm tra/Thông qua để đánh giá mức độ thích nghi Chuẩn. I.1.3. Mục tiêu Chuẩn DICOM tạo thuận lợi cho khả năng hoạt động tương tác (interoperability) của các thiết bị thích nghi. Cụ thể là: - Định ra ngữ nghĩa của Lệnh và các Dữ liệu liên quan. - Định ra ngữ nghĩa của dịch vụ file, khuôn dạng file và các thư mục thông tin cần thiết cho truyền tin ngoại tuyến. - Định rõ yêu cầu thích nghi của trong thực hiện Chuẩn. Cụ thể, một Bản Báo cáo Thích nghi phải định ra đầy đủ thông tin để xác định các chức năng, nhờ đó có thể phối hợp hoạt động một thiết bị tuân theo Chuẩn khác. - Tạo thuận lợi cho hoạt động trong môi trường mạng. - Được cấu trúc thuận lợi cho việc đưa vào các dịch vụ mới, vì thế tạo thuận lợi hỗ trợ các ứng dụng hình ảnh y tế trong tương lai. - Sử dụng các chuẩn quốc tế hiện tại khả dụng. Mặc dầu DICOM mang lại nhiều ưu điểm trong thực hiện hệ thống PACS, tuy nhiên, sử dụng DICOM một mình không thể đảm bảo chắc chắn mọi mục tiêu của PACS có thể đạt được. Chuẩn DICOM chỉ tạo điều kiện cho khả năng phối hợp hoạt động của hệ thống trong một môi trường nhiều thiết bị, chứ bản thân nó không thể đảm bảo chắc chắn khả năng phối hợp hoạt động. Chuẩn được xây dựng chú trọng vào việc thu nhận hình ảnh chẩn đoán trong chụp quang tuyến, tim mạch và thành phần liên quan. Tuy nhiên, nó cũng được ứng dụng trong rộng rãi trong đổi hình ảnh và các thông tin không phải hình ảnh liên quan khác, và cả với môi trường y tế khác. I.1.4. Xu hướng hiện tại DICOM là một chuẩn mở và nó tồn tại thông qua các Thủ tục của Uỷ ban Chuẩn DICOM. Các kế hoạch phát triển sắp tới từ các tổ chức thành viên của Chuẩn dựa trên 9 phản hồi từ phía người sử dụng Chuẩn. Các kế hoạch này sẽ được đưa vào Chuẩn ở các phiên bản tiếp theo. Mặt khác, việc cập nhật cần được tiến hành để duy trì tính tương thích với các phiên bản trước. Ứng dụng Thông tin Y tế THỰC THỂ ỨNG DỤNG Định nghĩa Lớp Dịch vụ Định nghĩa Đối tượng Thông tin Mã hoá và cấu trúc Bộ Dữ liệu- Từ điển Dữ liệu Trao đổi Bản tin Khuôn dạng File Phân giới Dịch vụ Tầng trên DICOM Phân giới Dịch vụ File Căn bản DICOM Tầng Bảo Mật (Tuỳ chọn) Tầng Trên DICOM Tầng Bảo Mật (Tuỳ chọn) Trung gian Vật lý và Khuôn dạng File Trung gian Tầng Chuyển vận TCP/IP Trao đổi Mạng -Truyền tin Trực tuyến Trao đổi Lưu trữ Trung gian -Truyền tin Ngoại tuyến 10 Hình I.2.5: Mô hình truyền tin cơ sở DICOM I.2. Các thành phần DICOM I.2.1. Cấu trúc tài liệu: DICOM là một tài liệu đa phần (multi-part). Các phần liên quan với nhau nhưng lại nằm trên các tập độc lập. Theo tài liệu mới nhất (năm 2003), DICOM bao gồm các thành phần sau đây: PS 3.1. Giới thiệu và Tổng quan (Introduction and Overview) PS 3.2. Thích nghi (Conformance) PS 3.3. Định nghĩa Đối tượng Thông tin (Information Object Definition) PS 3.4. Định nghĩa Lớp Dịch vụ ( Service Class Specification) PS 3.5. Cấu trúc và Mã hoá Dữ liệu (Data Structrure and Encoding) PS 3.6. Từ điển dữ liệu (Data Dictionary) PS 3.7. Trao đổi bản tin (Message Exchange) PS 3.8. Hỗ trợ Truyền thông mạng cho Trao đổi Bản tin (Network Communication Support for Massage Exchange) PS 3.9. Hỗ trợ Truyền điểm-tới-điểm cho Trao đổi Bản tin (Point-to-point Communication Support for Message Exchange). Phần này đã được bỏ PS 3.10. Lưu trữ Trung gian và Khuôn dạng File cho Trao đổi Dữ liệu (Media Storage and File Format for Data Interchange) PS 3.11. Sơ lược Ứng dụng Lưu trữ Bản tin PS 3.12. Khuôn dạng Trung gian và Trung gian Vật lý cho Trao đổi Dữ liệu (Media Formats and Physical Media for Data Interchange) PS 3.13. Hỗ trợ Truyền tin Điểm-tới-Điểm Quản lí In (Print Management Pointto-Point Communication Support). Phần này hiện đã bỏ PS 3.14. Chức năng Hiển thị Chuẩn Mức xám (Grayscale Standard Display Function) PS 3.15. Sơ lược An toàn (Security Profiles) PS 3.16. Nguồn Ánh xạ Nội dung (Content Mapping Resource). 11 I.2.2. Tổng quan nội dung các phần DICOM PS.3.1. Giới thiệu và Tổng quan Giới thiệu tổng quát về Chuẩn và các thành phần của nó PS.3.2: Thích nghi Định nghĩa nguyên tắc thực thi chuẩn - Yêu cầu thích nghi: Định rõ yêu cầu chung phải được thực thi. Nó tham chiếu các mục thích nghi của các phần khác trong Chuẩn. - Bản báo cáo thích nghi: Định nghĩa cấu trúc của một Báo cáo Thích nghi (Conformance Statement). Qui định thông tin phải được đưa ra trong một Báo cáo Thích nghi. Có tham chiếu các mục thích nghi của các thành phần khác trong chuẩn. PS 3.2 không qui định thủ tục Kiểm tra/ Thông qua để đánh giá sự thích nghi của một ứng dụng với Chuẩn. Một Báo cáo Thích nghi gồm các thành phần chính: - Bộ các Đối tượng Thông tin được nhận diện bởi ứng dụng - Bộ các Lớp Dịch vụ được ứng dụng hỗ trợ - Bộ các Giao thức Truyền thông hay Trung gian Vật lí được ứng dụng hỗ trợ - Bộ các Tiêu chuẩn An toàn được ứng dụng hỗ trợ PS 3.14. Chức năng Hiển thị Chuẩn mức Xám PS 3.6. Từ điển Dữ liệu PS 3.16. Nguồn ánh xạ Nội Dung PS 3.5. Ngữ nghĩa và Cấu trúc Dữ liệu PS 3.3. Định nghĩa Đối tượng Thông tin PS 3.7. Trao đổi Bản tin PS 3.4. Định nghĩa Lớp Dịch vụ PS 3.8 Hỗ trợ Truyền thông mạng PS 3.15 Sơ lược An toàn Mô hình Thực thi Lớp SOP, Vai trò và Cú pháp Chuyển đổi Tầng Truyền thông Tiêu chuẩn An toàn 12 Hình I.2.2.1: Qui trình cấu tạo Báo cáo Thích nghi cho Truyền thông Mạng PS 3.14. Chức năng Hiển thị Chuẩn mức Xám PS 3.6. Từ điển Dữ liệu PS 3.16. Nguồn ánh xạ Nội Dung PS 3.5. Ngữ nghĩa và Cấu trúc Dữ liệu PS 3.3. Định nghĩa Đối tượng Thông tin PS 3.10. Sơ lược ứng dụng Trung gian PS 3.4. Định nghĩa Lớp Dịch vụ PS 3.12. Khuôn dạng Trung gian &Trung gian Vật lý cho Trao đổi Dữ Liệu PS 3.11. Lưu trữ Trung gian & Khuôn dạng File cho Trao đổi Dữ Liệu PS 3.15 Sơ lược An toàn Mô hình Thực thi Lớp SOP, Vai trò và Cú pháp Chuyển đổi Tầng Truyền thông Tiêu chuẩn An toàn Hình I.2.2.2: Qui trình cấu trúc Báo cáo Thích nghi cho Trao đổi Trung gian PS 3.3: Định nghĩa Đối tượng Thông tin Định rõ một số Lớp Đối tượng Thông tin (Information Object Classes-IOD), cung cấp định nghĩa trừu tượng về các thực thể thế giới thực liên quan đến truyền hình ảnh y tế và các thông tin liên quan (ví dụ: đồ thị dạng sóng, báo cáo, liều chiếu xạ..). Mỗi Định nghĩa Đối tượng Thông tin gồm sự mô tả mục đích của nó và các Thuộc tính (Attribute) định nghĩa nó. Tuy nhiên nó không mang Giá trị của Thuộc tính tạo lên nó. 13 Để thuận tiện trong phát triển Chuẩn trong tương lai và duy trì tính tương thích với các phiên bản trước, hai loại Định nghĩa Đối tượng Thông tin được đưa ra: - IOD Thường (Nomalized IOD): Chỉ bao gồm các Thuộc tính vốn có mà thực thể thế giới thực thể hiện. Lấy ví dụ, Lớp Đối tượng Thông tin Nghiên cứu (Study) được định nghĩa là IOD Thường, bao gồm các Thuộc tính ngày, giờ nghiên cứu vì thực tế việc nghiên cứu gồm đúng thông tin như vậy. Tuy nhiên, tên bệnh nhân không phải là một Thuộc tính của Lớp Đối Tượng Thông tin Nghiên cứu vì nó thuộc về bệnh nhân, nó chỉ dùng khi khám bệnh chứ không phải thuộc về hiện tượng khám bệnh. - IOD Phức (IOD Composite): Có thể bao gồm các thuộc tính có liên quan nhưng không thuộc về một thực thể thế giới thực. Lấy ví dụ, IOD ảnh CT , được định nghĩa là một IOD Phức, bao gồm các Thuộc tính thuộc về hình ảnh (ví dụ: ngày chụp) và các Thuộc tính có liên quan nhưng không thuộc về hình ảnh (ví dụ: tên bệnh nhân). - IOD Phức tạo ra cơ chế cho việc thể hiện các yêu cầu truyền hình ảnh khi mà Dữ liệu hình ảnh và các thông tin liên quan cần phải liên kết chặt chẽ với nhau. Để đơn giản trong định nghĩa Lớp Đối tượng Thông tin, các Thuộc tính của từng Lớp Đối tượng Thông tin được tách ra và các Thuộc tính tương tự được nhóm vào với nhau. Những nhóm Thuộc tính này được định nghĩa là các Modun độc lập và có thể được sử dụng lại bởi các Lớp Đối tượng Thông tin khác. IOD HÌNH ẢNH - Tên - ID - Ngày sinh - Giới tính Modun Bệnh nhân Modun Series Chung Modun Nghiên cứu Chung Modun Thiết bị Chung Modun Hình ảnh chung Modun Dữ liệu Điểm ảnh 14 Hình I.2.2.3: Minh hoạ khái niệm IOD và Modun Để thể hiện một sự kiện diễn ra thực tế của thực thể, khái niệm Đối tượng Thông tin Cụ thể (Inforamation Object Instance) được đưa ra. Giá trị Thuộc tính của IOD có thể thay đổi theo thời gian tương ứng với sự thay đổi trạng thái của thực thể ở thế giới thực. Điều này được thoả mãn bởi việc thực hiện các Thao tác căn bản khác nhau trên Đối tượng Thông tin để đưa ra một bộ các dịch vụ cụ thể như được định nghĩa là Lớp Dịch vụ. Các Lớp Dịch vụ này được định nghĩa ở phần PS.3.4. Phần PS 3.3 cũng định nghĩa Mô hình Thế giới Thực tương ứng với Mô hình Thông tin được ánh xạ trong Định nghĩa Đối tượng Thông tin. Trong tương lai, Chuẩn sẽ mở rộng các Đối tượng Thông tin để hỗ trợ cho các chức năng mới. PS.3.4: Định nghĩa Lớp Dịch vụ Định nghĩa một số Lớp Dịch vụ. Một Lớp Dịch vụ liên quan đến một hay nhiều Đối tượng Thông tin với một hay nhiều Lệnh (Command) được thực hiện trên những Đối tượng đó. Định nghĩa Lớp Dịch vụ đưa ra các yêu cầu cho các Thành phần Lệnh (Command Element) và cách thức Lệnh tác động tới Đối tượng Thông tin. Nó cũng định ra những yêu cầu cho đối tượng cung cấp và sử dụng dịch vụ truyền thông. Định nghĩa Lớp Dịch vụ qui định các đặc trưng được chia sẻ bởi mọi Lớp Dịch vụ, và cách cấu trúc từ một Báo cáo Thích nghi tới một Lớp dịch vụ vụ thể. Nó bao gồm một số Phụ lục chuẩn (Nomative Annexes) miêu tả chi tiết các Lớp Dịch vụ cụ thể. Một vài Lớp Dịch vụ điển hình trong phần này là: - Lớp Dịch vụ lưu trữ - Lớp Dịch vụ Chất vấn/ Truy vấn - Lớp Dịch vụ Quản lí Danh sách Công việc Căn bản - Lớp Dịch vụ Quản lí In ấn - Định nghĩa Lớp Dịch vụ định nghĩa các Thao tác thực hiện trên Đối tượng Thông tin được định nghĩa ở phần PS 3.3. Phần PS 3.7 định nghĩa các Lệnh và Giao thức cho việc sử dụng Lệnh thực hiện các Thao tác và Thông báo được định nghĩa ở PS 3.4 15 PS 3.5: Ngữ nghĩa và Cấu trúc Dữ liệu Định rõ cách Thực thể ứng dụng DICOM cấu trúc và mã hoá thông tin Bộ Dữ liệu là kết quả thu được của việc sử dụng Đối tượng Thông tin và Lớp Dịch vụ. Nó cũng xác định một số công nghệ nén hình ảnh chuẩn (ví dụ: JPEG lossess và lossy) Đưa ra qui tắc mã hoá cần thiết để cấu trúc lên một Dòng Dữ liệu được trong một Bản tin. Dòng Dữ liệu này là kết quả của Bộ Dữ liệu. Bộ Dữ liệu được tạo ra bởi các Thành phần Dữ liệu. Phần PS 3.5 cũng định ra ngữ nghĩa của một số chức năng chung phổ dụng đối với nhiều Đối tượng Thông tin. Nó cũng xác định qui tắc mã hoá cho các bộ kí tự quốc tế được sử dụng trong DICOM. PS 3.6. Từ điển Dữ liệu Là danh sách định nghĩa duy nhất mọi Thành phần Dữ liệu DICOM được đưa ra để thể hiện thông tin. Với mỗi Thành phần Dữ liệu, nó qui định: - Một Nhãn duy nhất. Nhãn bao gồm Số hiệu Nhóm và Số hiệu Thành phần - Một cái tên - Giá trị thể hiện (chuỗi kí tự, số nguyên..) - Số giá trị (bao nhiêu giá trị trên một Thuộc tính) - Còn được sử dụng hay không Cho mỗi mục định danh duy nhất (UID), Từ điển Dữ liệu xác đinh: - Giá trị duy nhất của nó, là một số với các thành phần được chia bởi các dấu chấm và giới hạn trong 64 kí tự - Tên - Dạng của nó, hoặc là Lớp Đối tượng Thông tin, cách mã hoá cho chuyển dữ liệu, hay một Đối tượng Thông tin Cụ Thể nào đó - Phần nào của Chuẩn định nghĩa nó PS 3.7: Trao đổi Bản tin Định rõ các Dịch vụ và Giao thức được sử dụng bởi một Thực thể ứng dụng trong môi trường hình ảnh y tế để trao đổi Bản tin thông qua dịch vụ hỗ trợ truyền tin định nghĩa ở PS 3.8. Một Bản tin được tạo lên bởi Dòng Lệnh theo sau là một Dòng Dữ liệu. Phần PS 3.7 định rõ: 16 - Thao tác (operation) và Thông báo (notification) (Dịch vụ DIMSE) cho các Lớp Dịch vụ được định nghĩa ở phần 3.4 - Qui tắc thiết lập và chấm dứt Liên kết (định nghĩa ở PS 3.8) - Qui tắc quản lí sự trao đổi các yêu cầu Lệnh và trả lời Lệnh - Qui tắc mã hóa cần thiết để cấu trúc Dòng lệnh và Bản tin. PS 3.8: Hỗ trợ Truyền thông Mạng cho Trao đổi Bản tin Định rõ các dịch vụ truyền tin và các giao thức tầng trên cần được hỗ trợ, trong môi trường mạng, truyền thông giữa các Thực thể ứng dụng DICOM. Những dịch vụ truyền tin và giao thức này đảm bảo rằng truyền tin giữa các ứng dụng DICOM được thực hiện một cách có hiệu quả và với phương thức bình đẳng trên mạng. Các Dịch vụ truyền tin (định nghĩa ở PS 3.8) là một tập con của các Dịch vụ được đưa ra bởi OSI Presentation Service(ISO 8822) và OSI Association Control Service Element (ACSE) (ISO 8649). Chúng tương ứng với Dịch vụ Tầng trên, cho phép các ứng dụng ngang hàng thiết lập liên kết, truyền Bản tin và chấm dứt liên kết. Định nghĩa Dịch vụ Tầng trên như vậy cho phép sử dụng toàn bộ các tầng của giao thức OSI (từ tầng 1 tới 6 cộng với ACSE) làm tăng sức mạnh và tính hiệu quả của truyền thông. Nó hỗ trợ một lượng lớn công nghệ mạng dựa trên chuẩn thế giới, sử dụng được nhiều loại mạng vật lý như ISO 8802-3 CSMA/CD (Ethernet), FDDI, ISDN, X.25, mạch số, và nhiều công nghệ mạng LAN và WAN khác. Mặt khác, Dịch vụ Tầng trên này còn được cung cấp bởi Giao thức Tầng trên DICOM được sử dụng trong liên kết với các giao thức chuyển vận TCP/IP. Do đó, có thể áp dụng được trên một dải rộng các môi trường mạng hiện tại. Định nghĩa Dịch vụ Tầng trên thông dụng đối với cả môi trường OSI và TCP/IP đã cho phép chuyển từ môi trường TCP/IP sang OSI mà không ảnh hưởng tới các Thực thể ứng dụng DICOM. Các giao thức truyền thông định nghĩa ở PS 3.8 là các giao thức truyền thông mục đích chung (OSI, TCP/IP) và không phải là riêng cho chuẩn DICOM. 17 Ứng dụng Hình ảnh Y tế Trao đổi Bản tin Ứng dụng DICOM Phân giới Dịch vụ Tầng trên Giao thức Tầng trên DICOM cho TCP/IP Phân giới Dịch vụ File Trung gian A Trung gian B Trung gian C Khuôn dạng Trung gian Khuôn dạng Trung gian & Khuôn dạng Trung gian & & TCP/IP Phương tiện Phương tiện Phương tiện Vật lí Vật lí Vật lí Mạng Trao đổi Phương tiện Lưu trữ Hình I.2.2.4: Mô hình Truyền tin DICOM cơ bản PS 3.9: Hỗ trợ Truyền điểm-tới-điểm cho Trao đổi Bản tin PS 3.9 định nghĩa các Dịch vụ và Giao thức sử dụng cho liên kết điểm-tới-điểm để tương thích với ACR-NEMA 2.0. Hiện tại, phần này của Chuẩn đã được bỏ. 18 PS 3.10. Khuôn dạng File và Lưu trữ Trung gian Khuôn dạng File và Lưu trữ Trung gian qui định mô hình cơ bản cho lưu trữ thông tin hình ảnh y tế trên phương tiện trung gian cầm tay. Mục đích của phần này là cung cấp một cơ chế cho phép trao đổi các loại hình ảnh y tế và thông tin liên quan trên một dải lớn các phương tiện trung gian vật lý. Nó định ra: - Mô hình phân tầng cho lưu trữ hình ảnh và các thông tin liên quan trên trung gian vật lý. Mô hình này đưa ra khái niệm sơ lược ứng dụng lưu trữ trung gian, mà các thực hiện lưu trữ trung gian cần tuân thủ. Sự thích nghi được thể hiện trên việc ghi, đọc, và cập nhật nội dung của lưu trữ trung gian. - Khuôn dạng file DICOM hỗ trợ việc ghi thông tin của bất cứ Đối tượng Thông tin nào. - Khuôn dạng file DICOM an toàn hỗ trợ việc ghi dữ liệu trong một lớp mật mã. - Dịch vụ file DICOM cho cung cấp độc lập cho các khuôn dạng trung gian và trung gian vật lý cơ bản. Nó định ra nhiều khái niệm lưu trữ trung gian: - Phương pháp nhận diện một bộ file trên một phương tiện trung gian - Phương pháp đặt tên file DICOM trong một hệ thống file cụ thể PS 3.11: Sơ lược ứng dụng Lưu trữ Trung gian Phần này định ra các thành phần riêng ứng dụng của Chuẩn DICOM mà sự thực thi đòi hỏi phải tuân thủ. Các thành phần riêng ứng dụng này được gọi là Sơ lược ứng dụng. Một báo cáo thích nghi như vậy áp dụng khả năng trao đổi tương tác của hình ảnh và các thông tin liên quan trên phương tiện lưu trữ cho sử dụng y tế. Nó tuân theo cơ chế, được định nghĩa ở 3.10, cho trao đổi nhiều loại thông tin khác nhau trên phương tiện lưu trữ trung gian. Một phụ lục Sơ lược ứng dụng được cấu thành từ các thành phần chính sau: Tên của Sơ Lược ứng dụng, hay danh sách các Sơ lược ứng dụng được nhóm vào một lớp liên quan Miêu tả ngữ cảnh y tế của Sơ lược ứng dụng Định nghĩa Lớp Dịch vụ Lưu trữ Trung gian với vai trò thiết bị trong Sơ lược ứng dụng và các mục liên quan 19 Mục chuyên sâu miêu tả các yêu cầu hoạt động của Sơ lược ứng dụng Định nghĩa Lớp Đối tượng Thông tin và các Đối tượng Thông tin liên quan được hỗ trợ và cách mã hoá được sử dụng để chuyển dữ liệu Khuôn dạng trung gian và phương tiện vật lý được sử dụng Các thông số khác cần thiết được xác định để đảm bảo việc trao đổi trung gian có tính tương tác (interoperable) Các thông số lựa chọn công nghệ mật mã được sử dụng với Sơ lược ứng dụng lưu trữ trung gian an toàn. PS 3.2 Yêu cầu Thích nghi PS 3.3 Định nghĩa Đối tượng Thông tin PS 3.4 Lớp Dịch vụ PS 3.5 Cú pháp Chuyển đổi PS 3.10 Khuôn dạng File, Thư mục PS 3.12 Khuôn dạng Trung gian, Phương tiện Vật lý PS 3.15 Sơ lược an toàn Hình I.2.2.5 : Mối quan hệ giữa Sơ lược ứng dụng và các Thành phần của DICOM PS 6.12: Chức năng Lưu trữ và Khuôn dạng Trung gian cho Trao đổi Dữ liệu Phần này của Chuẩn tạo điều kiện cho trao đổi thông tin giữa các ứng dụng trong môi trường y tế bằng cách xác định: Một cấu trúc mô tả mối quan hệ giữa các mô hình lưu trữ trung gian và một phương tiện vật lý với khuôn dạng trung gian cụ thể Các đặc trưng phương tiện vật lí cụ thể và các khuôn dạng trung gian liên quan 20