Mã hoá & cấu trúc dữ liệu DICOM

rình 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: No1-tháng 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. 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. 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. Phạm vi của DICOM Dữ liệu thí nghiệm Hành chính HIS/RIS Hình ảnh chẩn đoán Theo dõi Bệnh nhân 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 - 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 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. Thực thể ứng dụng Phân giới Dịch vụ File Căn bản DICOM ứng dụng Thông tin Y tế 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 Tầng Trên DICOM Tầng Bảo Mật (Tuỳ chọn) Tầng Bảo Mật (Tuỳ chọn) Tầng Chuyển vận TCP/IP Trung gian Vật lý và Khuôn dạng File Trung gian Trao đổi Mạng -Truyền tin Trực tuyến Trao đổi Lưu trữ Trung gian -Truyền tin Ngoại tuyến Phân giới Dịch vụ Tầng trên DICOM 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 Point-to-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). 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 Mô hình Thực thi Lớp SOP, Vai trò và Cú pháp Chuyển đổi Tầng Truyền thông Tiêu chuẩn An toàn PS 3.16. Nguồn ánh xạ Nội Dung PS 3.3. Định nghĩa Đối tượng Thông tin PS 3.6. Từ điển Dữ liệu PS 3.5. Ngữ nghĩa và Cấu trúc Dữ liệu PS 3.7. Trao đổi Bản tin PS 3.4. Định nghĩa Lớp Dịch vụ PS 3.15 Sơ lược An toàn PS 3.8 Hỗ trợ Truyền thông mạng 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 Mô hình Thực thi Lớp SOP, Vai trò và Cú pháp Chuyển đổi Tầng Truyền thông Tiêu chuẩn An toàn PS 3.16. Nguồn ánh xạ Nội Dung PS 3.3. Định nghĩa Đối tượng Thông tin PS 3.6. Từ điển Dữ liệu PS 3.5. Ngữ nghĩa và Cấu trúc Dữ liệu PS 3.10. Sơ lược ứng dụng Trung gian PS 3.4. Định nghĩa Lớp Dịch vụ PS 3.15 Sơ lược An toàn PS 3.11. Lưu trữ Trung gian & Khuôn dạng File cho Trao đổi Dữ Liệu PS 3.12. Khuôn dạng Trung gian &Trung gian Vật lý cho Trao đổi Dữ Liệu 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. 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 Modun Bệnh nhân Modun Series Chung Modun Nghiên cứu Chung Modun Hình ảnh chung Modun Dữ liệu Điểm ảnh Modun Thiết bị Chung - Tên - ID - Ngày sinh - Giới tính 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 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: - 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. Phân giới Dịch vụ File Phương tiện Vật lí Phương tiện Vật lí Phương tiện Vật lí ứng dụng Hình ảnh Y tế Trao đổi Bản tin ứng dụng DICOM Giao thức Tầng trên DICOM cho TCP/IP TCP/IP Mạng Trung gian A Khuôn dạng Trung gian & Trung gian B Khuôn dạng Trung gian & Trung gian C Khuôn dạng Trung gian & Trao đổi Phương tiện Lưu trữ Phân giới Dịch vụ Tầng trên 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. 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 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. Yêu cầu Thích nghi Định nghĩa Đối tượng Thông tin Lớp Dịch vụ Cú pháp Chuyển đổi Khuôn dạng File, Thư mục Khuôn dạng Trung gian, Phương tiện Vật lý Sơ lược an toàn PS 3.2 PS 3.3 PS 3.4 PS 3.5 PS 3.10 PS 3.12 PS 3.15 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 PS 6.13: Hỗ trợ Truyền tin Điểm-tới-Điểm Quản lí In Qui định các Dịch vụ và Giao thức được sử dụng cho truyền tin điểm-tới-điểm của dịch vụ quản lí in ấn. Hiện thành phần này đã được bỏ. PS 6.14: Chức năng Hiển thị Chuẩn Mức Xám Xác định chức năng hiển thị được chuẩn hóa cho hiển thị phù hợp của hình ảnh mức xám. Các chức năng này cung cấp phương pháp cho hiệu chuẩn một hệ thống hiển thị cụ thể với mục đích thể hiện hình ảnh một cách thống nhất trên các phương tiện hiển thị khác nhau (màn hình hay máy in). Chức năng hiển thị được chọn phải dựa trên cảm nhận thị giác của con người. Độ nhạy tương phản mắt người phi tuyến hoàn toàn với dải chói của thiết bị hiển thị. Chuẩn sử dụng mô hình Barten cho hệ thống hiển thị. PS 6.15: Sơ lược An toàn Qui định các sơ lược an toàn mà sự thực thi yêu cầu tuân thủ. Sơ lược an toàn được định nghĩa bằng cách tham chiếu đến các chuẩn an toàn được phát triển bên ngoài sử dụng công nghệ an toàn như các Public key hay ”smart card”. Mật mã dữ liệu có thể sử dụng các phương án mã hoá chuẩn hoá khác nhau. Phần này không đưa ra chính sách an toàn. Chuẩn chỉ cung cấp cơ chế có thể được sử dụng để thực hiện các chính sách an toàn chú trọng vào trao đổi các đối tượng DICOM. PS 6.16: Nguồn ánh xạ Nội dung Phần này của Chuẩn qui định: Khuôn mẫu cho cấu trúc tài liệu là Đối tượng Thông tin DICOM Bộ các thuật ngữ trong sử dụng các Đối tượng Thông tin Từ điển các thuật ngữ được định nghĩa và duy trì bởi DICOM Sự chuyển đổi thuật ngữ của các quốc gia I.3. Thích nghi DICOM: Một thành phần quan trọng của bất cứ một chuẩn nào là phải định nghĩa tính thích nghi của các đối tượng với nó, hay nói cách khác là tính tuân thủ những điều mà chuẩn đã đề ra. Trong nhiều tình huống liên quan đến công tác sức khoẻ và an toàn cộng đồng, sự thích nghi với các chuẩn được yêu cầu thông qua luật. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp khác, như Chuẩn DICOM chẳng hạn, sự thích nghi là tự nguyện. Uỷ an Chuẩn DICOM không có bất cứ sự áp đặt nào. Tuy vậy, DICOM vẫn có một phần dành riêng để định rõ sự thích nghi, đó là Báo cáo Thích nghi. Mọi nhà sản xuất cho rằng thiết bị hay phần mềm của họ thích nghi với Chuẩn đều phải đưa ra một báo cáo thích nghi miêu tả một cách cụ thể sản phẩm của họ thích nghi với Chuẩn như thế nào. Một báo cáo thích nghi được tham khảo với một khuôn dạng chuẩn do DICOM đề ra, như vậy việc đối chiếu các trình bày thích nghi trở lên đơn giản và khoa học. Người sử dụng và nhà sản xuất có thể xác định xem liệu hai thiết bị tuân theo DICOM có thể giao tiếp ăn khớp với nhau hay không bằng cách đối chiếu bản báo cáo thích nghi của hai thiết bị với nhau. Việc làm này không đảm bảo rằng hai thiết bị có thể giao tiếp với nhau hoàn toàn, nhưng một điều chắc chắn rằng, một thiết bị không cung cấp các dịch vụ mà thiết bị kia cần là có thể xảy ra. Nhứng người làm việc lâu với DICOM có thể xác định được chính xác khả năng cùng hoạt động của của hai ứng dụng. Thành phần cơ bản của Báo cáo Thích nghi DICOM gồm: Mô hình thực thi của ứng dụng Mô hình thực thi của ứng dụng là một lược đồ đơn giản thể hiện cách mà một ứng dụng liên kết với một cả các phạm vị hoạt động địa phương (trong một thiết bị được đưa ra) và từ xa (thông qua giao diện DICOM). Lấy ví dụ, hoạt động địa phương có thể là tạo ra một đối tượng thông tin hình ảnh DICOM, còn hoạt động từ xa là hiển thị đối tượng đó. Ngữ cảnh thể hiện được sử dụng Ngữ cảnh thể hiện bao gồm Cú pháp Trừu tượng (một thuật ngữ khác cho Lớp SOP) và Cú pháp Chuyển đổi tương ứng với Cú pháp Trừu tượng đó. Thuật ngữ Cú pháp Trừu tượng được sử dụng trong phần này vì nó được định nghĩa trong một chuẩn quốc tế mà DICOM tham chiếu đến. Một bản Báo cáo Thích nghi DICOM sẽ liệt kê cả ngữ cảnh thể hiện mà ứng dụng đưa ra trong thoả thuận cũng như khi đã được chấp nhận. Cách liên kết được thực hiện Bản Báo cáo Thích nghi phải miêu tả sự thực hiện liên kết (ví dụ: khi nào tạo các liên kết và chấp nhận nhiều liên kết) cho từng hoạt động trong mô hình. Một số thiết bị, ví dụ như thiết bị lưu trữ trong hệ thống thu nhận và truyền hình ảnh, phải được hỗ trợ nhiều liên kết nếu chúng được chấp nhận. Mặt khác, chỉ có một hoạt động (ví dụ: lưu trữ DICOM) là được diễn ra tại một thời điểm. Các Lớp SOP được cung cấp Danh sách các lớp SOP được hỗ trợ là một trong những nhân tố cơ bản của một Báo cáo Thích nghi. Danh sách này miêu tả Lớp Dịch vụ nào và Đối tượng Thông tin nào được đưa ra và chấp nhận bởi ứng dụng. Biết được các Lớp SOP, người đọc Báo cáo Thích nghi có thể xác định liệu hai bản Báo cáo Thích nghi miêu tả các ứng dụng có “tương hợp” với nhau (ví dụ: liệu các ngữ cảnh thể hiện/ và vì thế Lớp Dịch vụ được đưa ra bởi một ứng dụng có tương hợp với những chấp nhận của ứng dụng kia). Nếu không, hai ứng dụng sẽ hoạt động không thành công, cho dù các thành phần khác của hai Báo cáo Thích nghi có tương hợp với nhau. Sơ lược truyền tin được cung cấp Sơ lược truyền tin sử dụng các hình thái đơn giản mà các tầng truyền tin hỗ trợ DICOM được sử dụng. Đó là liên kết điểm- tới- điểm, ISO, và các tầng TCP/IP. Nó cũng bao gồm các mục cụ thể đối với tầng truyền tin được chọn. Mở rộng, chuyên hoá và biệt hóa được cung cấp Thành phần cuỗi cùng của một Báo cáo Thích nghi sẽ miêu tả chi tiết các mở rộng, chuyên hoá (specialization) và biệt hoá (privatization) của các lớp SOP. Sự mở rộng một Lớp SOP có nghĩa là thêm vào các thuộc tính chuẩn không bắt buộc nhưng thực thể tạo lên Lớp SOP có thể sử dụng trong những ứng dụng cá biệt. Một Lớp SOP mở rộng là sự nâng cao một Lớp SOP chuẩn, và mọi ứng dụng dễ dàng hoạt động với nó. Một Lớp SOP chuyên hóa có thể có các thuộc tính bắt buộc hay tuỳ chọn. Một SOP biệt hoá cũng có thể chứa các thuộc tính riêng mà đối tượng tạo ra Lớp SOP bắt buộc phải có. Một Lớp SOP biệt hoá tuân theo cấu trúc của một Lớp SOP chuẩn nhưng có thể chứa hoàn toàn các thuộc tính riêng. Cả Lớp SOP chuyên hóa và biệt hoá đều không xác định các UID, trong khi Lớp SOP mở rộng lại sử dụng UID của Lớp SOP chuẩn mà nó dựa trên đó. Lớp SOP riêng hoá và biệt hóa có thể gây vấn đề cho ứng dụng khi thông dịch chúng trừ trường hợp các ứng dụng được thiết kế để làm việc đó. Một trong những lí do cho sự tồn tại của các Lớp SOP như vậy là để các nhà sản xuất và hay ứng dụng khác sử dụng cấu trúc DICOM cho mục đích riêng của họ khi mà họ không có ý định hay nhu cầu giao tiếp với bên ngoài thiết bị của họ những Lớp SOP này. Sử dụng Lớp SOP ring hoá và biệt hoá không được xem là gây ảnh I.4. DICOM trong hệ thống thông tin y tế: I.4.1. DICOM với PACS, HIS, RIS: Vai trò chủ yếu của DICOM được thể hiện trong PACS. Xu thế hiện tại theo hướng “PACS nhỏ” (miniPACS) và “PACS cục bộ” (partial PACS) khiến cho DICOM có thể thích ứng trong nhiệm vụ là giao diện của nhiều loại thiết bị khác nhau. Trong một môi trường thiết bị hình ảnh với công nghệ sản xuất đa dạng, điều này tránh được giao diện tuỳ ý hay độc quyền cho các thiết bị. Từ đó dẫn tới giảm sự phức tạp và giá thành trong kết nối thiết bị, và đơn giản hoá dịch vụ. Lợi ích của việc kết nối PACS với các hệ thống thông tin khác, đặc biệt là HIS và RIS là rõ ràng. Nhưng cũng dẫn tới nhiều công việc hơn cho phân tích và lập trình tại các thành phần hệ thống, cả phía PACS và HIS/RIS. Chuẩn DICOM, thông qua các lớp dịch vụ quản lí khác nhau của mình, đã tối thiểu hoá các khó khăn đó ở phía PACS. Cũng như vậy, khi RIS và HIS chuyển về đúng chuẩn của chúng (ví dụ như HL7) chẳng hạn, thì công việc còn đơn giản hơn nữa, tuy nhiên bất cứ sự kết nối nào giữa hai hệ thống thông tin với nhau không hề đơn giản. Các Nhóm Công tác DICOM (DICOM Work Group) cũng đã liên lạc với với các nhóm viết chuẩn giao diện của của HIS và RIS để có thể làm hài hoà vấn đề này. DICOM HIS PACS RIS ._.Thiết bị HL7 DICOM/ HL7 Hình I.4.1. DICOM trong hệ thống thông tin y tế I.4.2. Quan hệ DICOM với các Chuẩn thông tin khác: Trong suốt quá trình phát triển của mình, DICOM dành nhiều sự quan tâm cho việc thiết lập mối quan hệ hoạt động với các chuẩn liên quan. Phiên bản đầu tiên của chuẩn đã sử dụng công nghệ ASTM. Giao thức Internet TCP/IP được sử dụng vào năm 1993. Trong thập niên 90, DICOM hợp tác chặt chẽ với CEN (Uỷ ban châu âu về chuẩn hoá), cho ra đời một số tài liệu phụ hợp tác. Sự chú trọng của IS&C vào trao đổi khuôn dạng phương tiện trung gian với DICOM cũng đòi hỏi nhiều sự hợp tác chung. ở Mĩ, DICOM tham gia trong các nỗ lực kết hợp đầu tiên cho chuẩn y tế với ANSI-HISBB mà từ đó DICOM làm hài hoà cấu trúc tên bệnh nhân, và bắt đầu tiến trình liên kết với HL7. Sự hợp tác này bây giờ đã bước vào một giai đoạn rất tích cực với việc ra đời một nhóm công tác DICOM- HL7chung (WG). DICOM cũng thiết được mối quan hệ với ISO Technical Committee 215. ISO TC 215 dựa vào DICOM cho các Chuẩn hình ảnh y sinh của nó. DICOM cũng chú trọng tới việc phát triển theo hướng kết nối với Internet. Chiến lược của DICOM là tích hợp với các Internet Recommendation ngay sau khi chúng được ổn định và được sử dụng rộng rãi. Trong đó, DICOM dành nhiều quan tâm đến sự phù hợp của Chuẩn với sự các thiết lập rộng lớn của nó trước đó. DICOM cũng sử dụng mạng instranet y tế chuẩn và cách trao đổi đối tượng DICOM theo cách E-mail (Standard MIME). Chương II Định nghĩa thông tin và các dịch vụ trong DICOM II.1. Tổng quan: Đối tượng Thông tin Dịch vụ Từ điển Dữ liệu Đối tượng thế giới thực Định nghĩa thông tin DICOM khác với ACR-NEMA phiên bản 1.0, 2.0 trên nhiều phương diện. Quan trọng nhất là cơ chế thiết kế của chuẩn đã thay đổi. Nếu như ở phiên bản 1.0, 2.0 dựa vào mô hình ẩn (implicit) của thông tin được sử dụng trong các phòng chiếu chụp. Các Thành phần Dữ liệu được tập hợp dựa trên kinh nghiệm của của người thiết kế. Ngược lại, DICOM dựa vào mô hình hiện (explicit model) và chi tiết của những thứ như :bệnh nhân, hình ảnh, báo cáo .. trong hoạt động chiếu chụp và mối quan hệ của chúng với nhau. Những mô hình này được gọi là mô hình Quan hệ Thực thể (E-R). Sự tiếp cận phát triển cấu trúc dữ liệu dựa trên mô hình và phân tích trừu tượng các thực thể thực trong mô hình gọi là thiết kế hướng đối tượng (Object-orient design). Các Đối tượng (Object) là các Thực thể (Entity) được định nghĩa bằng mô hình. Miêu tả đặc trưng của mỗi thực thể là các Thuộc tính (Attribute). DICOM gọi các Đối tượng dựa trên mô hình là các Đối tượng Thông tin (Information Object), các mô hình và bảng các Thuộc tính định nghĩa chúng là các Định nghĩa Đối tượng Thông tin (Information Object Definition-IOD). Các Thực thể trong mô hình là trừu tượng. Nếu một giá trị thực thay thế cho Thuộc tính, Thực thể được gọi là một Trường hợp cụ thể (Instance). Minh hoạ: Xét Đối tượng thông tin Hình ảnh. Nó bao gồm các Thuộc tính. Thuộc tính là các đặc điểm xác định thông tin của Đối tượng Thông tin, nó được đưa ra trong quan sát thực thể thông tin và ghi nhận với mục đích nào đó. Modun là tập hợp các Thuộc tính có quan hệ ngữ nghĩa nào đó với nhau. Các Modun có thể được chứa bởi một Modun lớn hơn. Khi các Thuộc tính được mang một giá trị cụ thể, ta có một Trường hợp cụ thể (Instance) Định nghĩa Đối tượng Thông tin (IOD) Hình ảnh Instance Thực thể Modun Thuộc tính Bệnh nhân Bệnh nhân Tên bệnh nhân Anonymized Giới tính M Ngày sinh 1970.09.11 ID 5957346 Nghiên cứu Nghiên cứu Ngày nghiên cứu 1999.02.7 Giờ nghiên cứu 11:32:05 Bác sĩ Tommy … Thiết bị Thiết bị Nhà sản xuất PUJI PHOTO FILM CO. … Hình ảnh Thông tin chung Số hiệu ảnh 02421 Loại hình ảnh CR Điểm ảnh Hàng 440 Cột 440 Số mẫu/pixel 1 Dữ liệu điểm ảnh OW[193600*2byte at offset…. … Dịch vụ DICOM được xây dựng trên mô hình hướng đối tượng, với bản chất cơ bản: phương thức luôn gắn liền với những đối tượng. DICOM không chỉ định nghĩa ra đối tượng thông tin mà còn là các dịch vụ thao thực hiện trên các đối tượng thông tin đó. Tương ứng với các IOD Thường và Phức, có hai loại Dịch vụ loại Thường và Phức. Các dịch vụ này được thực hiện trong DICOM sử dụng cả phương thức thao tác lẫn thông báo. DICOM định nghĩa một bộ các thao tác và thông báo và gọi chúng là các Thành phần Dịch vụ Bản tin DICOM (DIMSE). Sự kết hợp của một đối tượng thông tin và các dịch vụ như vậy được gọi là Cặp Đối tượng- Dịch vụ (SOP). Một thiết bị, trong một Lớp SOP cụ thể, có thể đóng vai trò Cung cấp Dịch vụ (SCP) hay Sử dụng Dịch vụ (SCU) II.2. Định nghĩa thông tin DICOM: II.2.1. Mô hình E-R: Mô hình E-R (Quan hệ Thực thể) là mô hình thể hiện mối quan hệ giữa các đối tượng và hiện tượng được DICOM quan tâm. Lợi ích của mô hình này là thể hiện một cách rõ ràng cả đối tượng được yêu cầu trong một ngữ cảnh được mô hình hóa và cả sự tương tác giữa các đối tượng đó. Nó không là một lược lược đồ thể hiện các bước di chuyển của thông tin mà là thể hiện mối quan hệ và sự phân cấp của các thành phần thông tin. Thực thể Trong mô hình E-R, một Thực thể (Entity) được sử dụng để thể hiện cho cho một Đối tượng Thế giới Thực (Real-World Object), Lớp các Đối tượng thế giới thực, hay một loại dữ liệu DICOM (một IOD hay Module). Entity Name Hình II.2a: Kí hiệu Thực thể trong mô hình E-R Quan hệ: Quan hệ thể hiện mối liên hệ giữa các Thực thể với nhau, thường được minh hoạ bởi một mũi tên. Tên Thực thể nguồn b a Tên Thực thể đích Quan hệ Hình II.2b: Kí hiệu Quan hệ a và b thể hiện tương quan trong từng Quan hệ, chẳng hạn: (a=1, b=1): Một Thực thể nguồn quan hệ với một Thực thể đích. (a=1,b=0-n): Một thực Thể nguồn quan hệ với không hoặc một số Thực thể đích… Quan hệ có thể là 2 chiều. Trong trường hợp đó, nguời ta sử dụng mũi tên hai hướng trỏ vào cả thực thể nguồn và đích. II.2.2. Mô hình DICOM Thế giới Thực: Mô hình DICOM Thế giới thực (DICOM model of Real World) minh hoạ cách nhìn của DICOM về thế giới thực, xác định các Đối tượng Thế giới thực liên quan và mối quan hệ của chúng với phạm vi của Chuẩn DICOM. Nó cũng cung cấp một cơ cấu chung để đảm bảo sự tin cậy giữa các Đối tượng Thông tin được định nghĩa bởi Chuẩn 0-1 0-n 0-n 0-n 0-n 0-n 0-n 0,n 0-n 0-n 0-n 0-n 0-n In lưu Đường cong Hình ảnh Tài liệu SR Phổ MR LUT Đối tượng Chiếu chụp Overlay Trạng thái Hiển thị Dạng sóng Dữ liệu thô 1 1-n 1-n 0-n 1-n 1-n 1 1-n 1-n 1 1-n 1 1-n 1-n 1-n Tạo bởi Bước Thủ tục Thực hiện Thể thức thiết bị Gồm Chứa Định nghĩa Không gian Cơ chế Tham Chiếu Thiết bị Series Chứa Nhìn Chú ý Kết quả Chứa Báo cáo Sửa đổi Chứa 1 1 1-n 1-n Tạo bởi Thành phần Nghiên cứu Gồm 1 1 1 1-n 1 1-n 1-n Miiêu tả Bệnh nhân Tạo ra Khám bệnh Gồm Nghiên cứu Thông báo Nội dung nghiên cứu 1 Có Hình II.2.2. Mô hình DICOM thế giới thực II.2.3. Mô hình thông tin DICOM Mô hình thông tin DICOM định nghĩa cấu trúc và cách tổ chức các thông tin liên quan tới truyền hình ảnh. Mô hình Thông tin DICOM được rút ra từ Mô hình DICOM Thế giới thực. Nó xác định các IOD khác nhau được định nghĩa bởi Chuẩn và mối quan hệ giữa chúng. Không phải lúc nào cũng có ánh xạ 1:1 giữa một IOD và Đối tượng Thế giới Thực. Chẳng hạn, một IOD Phức chứa các Thuộc tính của các Đối tượng Thế giới thực khác nhau như Series, Nghiên cứu, Bệnh nhân, Thiết bị, cơ chế tham chiếu.. Chứa 1 1 1 1 Thuộc tính Định nghĩa Lớp Dịch vụ Xác định liên quan Là một Nhóm của định nghĩa bởi Lớp SOP Nhóm Dịch vụ Định nghĩa Đối tượng Thông tin Cung cấp cho một Dịch vụ DIMSE hay Dịch vụ Lưu trữ Trung Gian 1 1 1 n n n n 1 Hình II.3a: Các cấu trúc chính trong mô hình thông tin DICOM. 1-n 0-n 1 IOD Thông dịch 0-n 0-n 0-n 0-n 0-n 0,n 0-n 0-n 0-n 0-n 0-n 0,n IOD In lưu IOD LUT Thể thức TB độc lập IOD Đường cong độc lập IOD Trạng thái hiển thị IOD Dạng sóng IOD Dữ liệu thô IOD VOI LUT độc lập IOD Chụp X IOD Overlay IOD Hình ảnh IOD Tài liệu SR IOD Phổ MR 1-n 1 0-n 1 1-n Tạo bởi bởi Tạo bởi bởi IODThành phần Nghiên cứu IOD Bước Thủ tục Thực hiện Thể thức thiết bị Tham chiếu IOD Kết quả Tham chiếu Tham chiếu Nhìn Chú ý Tham chiếu 1 1-n 1 1-n 1 1 1-n 1 1-n Miiêu tả Tham chiếu IOD Khám bệnh Tham chiếu IOD Miêu tả Nghiên cứu Căn bản Tham chiếu 1 IOD Nghiên cứu Bệnh nhân 1-n 0-n Hình II.2.3. Mô hình thông tin DICOM II2.3.1. Thuộc tính Thuộc tính của một IOD miêu tả các đặc tính của một Đối tượng Thế giới thực cụ thể. Các Thuộc tính liên quan với nhau được nhóm lại vào các Modun. Thuộc tính được mã hoá thành các Thành phần Dữ liệu. Trong một IOD, khi nhiều Modun chứa cùng một Thuộc tính giống nhau, thì Thuộc tính sẽ được mã hoá một lần trong một Thành phần Dữ liệu. II.2.3.2. Dịch vụ truyền tin trực tuyến và lưu trữ trung gian Với truyền tin trực tuyến: các Dịch vụ DIMSE cho phép một Thực thể ứng dụng DICOM gọi một thao tác (operation) hay thông báo (notification) thông qua một giao diện mạng hay điểm-tới-điểm (point-to-point) (đã bỏ). Với việc truyền tin bằng lưu trữ trung gian : các Dịch vụ Lưu trữ Trung gian (Media Storage Service) cho phép các Thực thể ứng dụng DICOM gọi tới các thao tác lưu trữ trung gian liên quan. - Các Dịch vụ DIMSE-C : Các Dịch vụ DIMSE-C là các dịch vụ có khả năng đáp ứng chỉ cho các IOD Phức. Nó chỉ cung cấp các dịch vụ thao tác. - Các Dịch vụ DIMSE-N : Là các dịch vụ chỉ có khả năng đáp ứng cho các IOD Thường. Dịch vụ DIMSE-N cung cấp cả dịch vụ thao tác lẫn thông báo. II.2.3.3. Nhóm Dịch vụ DIMSE Một Nhóm Dịch vụ DIMSE xác định một hay nhiều thao tác/thông báo khả dụng cho một IOD. II.2.3.4. Lớp Cặp Đối tượng-Dịch vụ (SOP) Đối tượng Thông tin và Lớp Dịch vụ là hai thành phần cơ bản của DICOM. Đối tượng Thông tin định nghĩa nội dung chính của hình ảnh y tế, trong khi Lớp Dịch xác định phải làm gì với nội dung đó. Lớp Dịch vụ và Đối tượng Thông tin được kết hợp với nhau tạo thành đơn vị chức năng DICOM. Sự kết hợp này gọi là Cặp Đối tượng-Dịch vụ (SOP). Do tính hướng đối tượng của DICOM, nó thường được gọi là Lớp SOP (SOP Class). Lớp SOP chính là đơn vị cơ sở của DICOM, mọi thứ DICOM làm được đều dựa trên chúng. Lưu trữ ! Hình ảnh CT Lưu trữ Hình ảnh CT Lưu trữ Hình ảnh CT này ! Dịch vụ (DIMSE) IOD Lớp SOP SOP Cụ thể Hình II.3.4: Minh hoạ khái niệm Lớp SOP Khi các Thuộc tính của Đội tượng Thông tin và các thành phần của Lớp Dịch vụ được “điền đầy” bằng các giá trị cụ thể, Lớp SOP trở thành SOP Cụ thể và được mang một Định danh Duy nhất (UID). Quá trình truyền tin DICOM là sự trao đổi các SOP Cụ thể thông quan sử dụng Bản tin DICOM. Bản tin DICOM là “dạng truyền tin” của Lớp SOP. Nó chứa các Lệnh sử dụng hay cung cấp Dịch vụ được xác định và Bộ Dữ liệu tạo thành do mã hoá Đối tượng Thông tin Cụ Thể. Các Thực thể ứng dụng lựa chọn Lớp SOP để thiết lập lên các khả năng hỗ trợ tương tác giữa chúng. Sự Thoả thuận này được thực hiện vào thời gian thiết lập Liên kết. Lớp SOP loại Phức và Thường DICOM định nghĩa hai loại Lớp SOP, đó là loại Thường và Phức hợp. Các Lớp SOP Thường được định nghĩa là tập hợp của một IOD Thường và một bộ các Dịch vụ DIMSE-N. Các Lớp SOP Phức được định nghĩa là tập hợp của một IOD Phức và một bộ các Dịch vụ DIMSE-C. II.2.3.5. Thoả thuận Liên kết Sự thiết lập Liên kết (Association) là giai đoạn đầu tiên trong trao đổi thông tin giữa các Thực thể ứng dụng DICOM ngang hàng bất kì. Các Thực thể ứng dụng phải sử dụng sự thiết lập liên kết để thoả thuận các Lớp SOP nào có thể được trao đổi và dữ liệu này được mã hoá bằng cách nào. II.2.3.6. Định nghĩa Lớp Dịch vụ Một Định nghĩa Lớp Dịch vụ (Service Class Definition) được định nghĩa là nhóm một hay nhiều Lớp SOP liên quan tới một chức năng cụ thể được thực hiện trong trao đổi giữa các Thực thể ứng dụng. Một Định nghĩa Lớp Dịch vụ cũng định ra qui tắc cho phép sự thực thi (implementation) đưa ra một vài mức thích nghi (conformance) tới một hay vài Lớp SOP. Các ứng dụng có thể tương ứng với các Lớp SOP với vai trò một Sử dụng Lớp Dịch vụ (Service Class User- SCU) hoặc Cung cấp Lớp Dịch vụ (Service Class Provider- SCP). II.2.3.7. Định nghĩa Đối tượng Thông tin Một Định nghĩa Đối tượng Thông tin (Information Object Definition-IOD) là một mô hình dữ liệu hướng đối tượng trừu tượng định ra thông tin về các Đối tượng thế giới thực. Một IOD cung cấp cho các Thực thể ứng dụng cách nhận diện chung về thông tin được trao đổi. Một IOD không đại diện cho một đối tượng cụ thể nào đó, mà là một lớp các Đối tượng Thế giới thực có cùng các đặc điểm chung. Một IOD được sử dụng đại diện cho một lớp riêng của Đối tượng Thế giới thực gọi là một Đối tượng Thông tin Thường (Nomalized Information Object). Một IOD bao gồm thông tin về nhiều Đối tượng Thế giới thực liên quan được gọi là một Đối tượng Thông tin Phức (Composite Information Object). II.2.3.7.1. Định nghĩa Đối tượng Thông tin Thường IOD Thường là IOD thể hiện một Thực thể đơn trong Mô hình DICOM Thế giới Thực. Trong Chuẩn, người ta không định nghĩa IOD Thường một cách chặt chẽ. Vì điều này dẫn tới sự phức tạp không cần thiết và khống chế trường ứng dụng. Khi một IOD Thường cụ thể được truyền đi, ngữ cảnh (context) cho nó không thực sự được được trao đổi. Thay vào đó, ngữ cảnh này được cung cấp thông qua sự chỉ định tới các IOD Thường cụ thể liên quan. Các IOD Thường trong DICOM gồm có: IOD Bệnh nhân IOD Bệnh nhân (Patient IOD) là sự trừu tượng hoá thông tin mô tả một bệnh nhân mà dịch vụ hình ảnh y tế thưc hiện trên người đó. IOD Khám bệnh IOD Khám bệnh (Visit IOD) là sự trừu tượng hoá thông tin mô tả sự tham dự của bệnh nhân với đối tượng cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khoẻ. Với sự định nghĩa mang tính khái quát, IOD này có thể được sử dụng trong một dải rộng từ bệnh nhân nội trú tới ngoại trú. Nó bao gồm các thông tin như ngày và giờ nhận vào, nhận kết quả, bác sĩ khám. IOD Khám bệnh được tạo ra bởi các Định nghĩa Lớp Dịch vụ. IOD Nghiên cứu IOD Nghiên cứu (Study IOD) là sự trừu tượng hoá thông tin mô tả sự nghiên cứu hình ảnh chẩn đoán. Nó bao gồm các thông tin như lí do thực hiện sự nghiên cứu, thủ tục chiếu chụp được thực hiện, ngày và giờ của thủ tục chiếu chụp. IOD Thành phần Nghiên cứu IOD Thành phần Nghiên cứu (Study Component IOD) là sự xác định một mô hình thông tin trừu tượng sơ lược về một Nghiên cứu, trao đổi giữa các thiết bị nối với nhau (các thiết bị phải thích nghi với Chuẩn). Các Thành phần nghiên cứu phải độc lập Thiết bị. Mỗi một IOD Nghiên cứu liên quan tới một hay nhiều IOD Thành phần Nghiên cứu. Mối quan hệ này được duy trì bởi Modun Quan hệ Thành phần Nghiên cứu (Study Component Relationship). Một Thành phần Nghiên cứu thể hiện một sự tham gia của một Thiết bị với một Nghiên cứu (một Nghiên cứu có thể gồm nhiều Thiết bị khác nhau). IOD Kết quả IOD Kết quả (Results IOD) là sự trừu tượng hóa thông tin kết quả từ sự phân tích nghiên cứu hình ảnh chẩn đoán. Những thông tin này bao gồm một báo cáo gốc, sửa đổi với báo cáo gốc, và các Thuộc tính chung liên quan. IOD Thông dịch IOD Thông dịch (Interpretation) là sự trừu tượng hóa thông tin là kết quả từ sự thông dịch (interpretation) một nghiên cứu hình ảnh chẩn đoán. Sự thông dịch này có thể là một báo cáo (thông dịch ban đầu) hoặc sự sửa đổi một báo cáo của một nghiên cứu hình ảnh chẩn đoán. IOD Đợt Film Cơ bản IOD Đợt Film Cơ bản (Basic Film Session) miêu tả các thông số thể hiện chung cho mọi film thuộc một đợt (session) film (số lượng film, điểm đến của film..). IOD ô Film Cơ bản IOD ô Film Cơ bản (Basic Film Box IOD) là sự trừu tượng hoá sự thể hiện của một film trong một đợt film . IOD ô Film Cơ bản miêu tả các thông số trình diễn chung cho mọi hình ảnh trên một tấm film. IOD ô Hình ảnh Cơ bản IOD ô Hình ảnh Cơ bản (Basic Image Box IOD) là sự trừu tượng hoá sự thể hiện của một hình ảnh và dữ liệu liên quan trong khu vực hình ảnh của một film. IOD ô Hình ảnh Cơ bản miêu tả thông số thể hiện và dữ liệu điểm ảnh (pixel data) cung cấp cho một ảnh đơn trên một tấm Film. IOD ô Chú giải Cơ bản IOD ô Chú giải Cơ bản (Basic Annotation Box IOD) là sự trừu tượng hoá sự thể hiện của một chú giải (ví dụ: dạng chuỗi văn bản) trên một film. IOD ô Chú giải Cơ bản miêu tả bản văn (text) được sử dụng phổ biến nhất liên quan đến các thông số thể hiện. IOD Công việc In IOD Công việc In (Print Job IOD) là sự trừu tượng hoá công việc in ấn và là thực thể thông tin cơ bản để hiển thị tiến trình in ấn. Một công việc in ấn bao gồm một hay nhiều film, tất cả đều nằm trong một đợt (session). IOD Máy in IOD Máy in (Printer IOD) là sự trừu tượng hoá của máy in bản (hardcopy printer) và là thực thể thông tin cơ bản để theo dõi trạng thái của máy in. IOD Giao Lưu trữ IOD Giao Lưu trữ (Storage Commitment IOD) miêu tả các Thuộc tính được hiện diện trong một Yêu cầu Giao Lưu trữ hay Trả lời Giao Lưu Trữ (Storage Commitment Request/Response). Các SOP Cụ thể (SOP Instance) tham chiếu bởi IOD Giao Lưu trữ không giới hạn các hình ảnh và có thể bao gồm các SOP Cụ thể khác. IOD Hàng đợi In IOD Hàng đợi In là sự trừu tượng hoá của trình tự công việc in. IOD Hàng đợi In liên quan đến IOD Máy in (tương ứng với một máy in hay một nhóm các máy in). IOD Hàng đợi In miêu tả nội dung và trạng thái của hàng đợi. Nó chứa một danh sách các mục hàng đợi. Một mục hàng đợi (queue entry) là sự trừu tượng hoá công việc in ấn và là thực thể thông tin cơ bản để hiển thị sự thực hiện quá trình in ấn. Một công việc in ấn chứa một hay nhiều film, và đều thuộc một đợt film. IOD Bước Thủ tục Thực hiện Thiết bị Một IOD Bước Thủ tục Thực hiện Thiết bị (Modality Performed Procedure Step IOD) là sự trừu tượng hoá của thông tin miêu tả hoạt động, tình trạng, và kết quả của một thủ tục hình ảnh được thực hiện trên một Thiết bị. Nó chứa thông tin về Bước Thủ tục Thực hiện Thiết bị và mối quan hệ tới các Thực thể Thông tin khác trong Mô hình Thế giới thực DICOM. Một IOD Bước Thủ tục Thực hiện Thiết bị liên quan đến các thủ tục hình ảnh thực sự được thực hiện trên một Thiết bị, nó không bao hàm các thủ tục được thực hiện khác như báo cáo hay xử lý ảnh. Thông tin bao gốm sự thực hiện Thủ tục, giá trị liều chiếu (radiation dose) bệnh nhân phải chịu, số liệu cho lên hoá đơn và quản lí vật tư. IOD Bảng tra Hiển thị IOD Bảng tra Hiển thị (Presentation LUT IOD) là sự trừu tượng Bảng tra Hiển thị. Mục tiêu của Bảng tra Hiển thị là nhận ra sự thể hiện hình ảnh được tạo ra bởi từng Thiết bị, các ứng dụng, và do người sử dụng. Nó được sử dụng để chuẩn bị dữ liệu điểm ảnh (pixel) hiển thị trên thiết bị (thích nghi với chức năng hiển thị theo tiêu chuẩn mức xám). Kết quả của Bảng tra Hiển thị là Giá trị Hiển thị (Presentation Value/ P-Value). P-Value hầu như gần gũi với sự cảm nhận bằng giác quan của con người. Mục đích của nó là làm thuận lợi dữ liệu đầu vào cho cả thiết bị hiển thị dạng hardcopy lẫn softcopy. IOD Yêu cầu In dạng Pull IOD Yêu cầu In dạng Pull (Pull Print Request IOD) là sự trừu tượng hoá yêu cầu in một hay nhiều film, dựa trên thông tin được lưu trữ trên IOD In Lưu (Stored Print IOD). IOD Yêu cầu In dạng Pull chứa thông tin liên quan công việc in (Ví dụ: ưu tiên, số bản in) và một tham chiếu đến IOD In lưu. IOD In Lưu chứa các thông số thể hiện in và tham chiếu đến các hình ảnh. IOD Cấu hình Máy in IOD Cấu hình Máy in (Printer Configuration IOD) miêu tả các đặc trưng chủ yếu của máy in. IOD ô Overlay Hình ảnh In Cơ bản IOD ô Overlay Hình ảnh In Cơ bản (Basic Print Image Overlay Box) là sự trừu tượng hoá sự thể hiện một Overlay hình ảnh trong một ô hình ảnh cơ bản. Nó chứa dữ liệu điểm ảnh Overlay được in trong hình ảnh. Chỉ một lớp Overlay được hỗ trợ. Các Overlay có thể được in trên cả hình ảnh màu và mức xám. Tuy nhiên, việc in các điểm ảnh Overlay chỉ được hỗ trợ bởi màu đen và trắng. IOD Bước Thủ tục Lịch trình Mục đích Chung IOD Bước Thủ tục Lịch trình Mục đích Chung (General Purpose Scheduled Procedule Step IOD) là một sự trừu tượng hoá thông tin miêu tả các hoạt động được lịch trình, điều kiện và trạng thái của một bước thủ tục được lịch trình. Nó chứa thông tin về Bước Thủ tục Lịch trình Mục đích Chung (GP-SPS) và mối liên hệ với các Thực thể thông tin của Mô hình DICOM thế giới thực. Một Bước Thủ tục Lịch trình Mục đích Chung liên quan đến một trong các bước được thực hiện trong đáp ứng Thủ tục được Yêu cầu (Request Procedure). IOD Bước Thủ tục Thực hiện Mục đích Chung Một IOD Bước Thủ tục Thực hiện Mục đích Chung (General Purpose Performed Procedure Step IOD) là sự trừu tượng hoá thông tin mô tả các hoạt động, điều kiện, và trạng thái của bước thủ tục được thực hiện trên một Thiết bị hoạt động. Nó bao gồm thông tin về Bước Thủ tục Thực hiện Mục đích Chung (GP-PPS) và mối liên hệ với các Thực thể ứng dụng của mô hình thế giới thực DICOM. Một IOD Bước Thủ tục Thực hiện Mục đích Chung liên quan đến một thủ tục lịch trình được thực hiện. Thông tin thu nhận từ thiết bị hoạt động bao gồm dữ liệu về sự thực hiện bước thủ tục và kết quả. II.2.3.7.2. Định nghĩa Đối tượng Thông tin Phức Một IOD Phức là một IOD bao gồm các thành phần của một số thực thể trong Mô hình DICOM Thế giới Thực. Nó bao gồm các Thuộc tính, các Thuộc tính này không phải là sở hữu duy nhất của Đối tượng Thế giới thực mà IOD thể hiện mà là chung cho cả các Đối tượng Thế giới thực khác liên quan. Các Đối tượng Thế giới thực có liên quan này cung cấp một ngữ cảnh (context) hoàn chỉnh cho trao đổi thông tin. Khi một đối tượng IOD Phức cụ nào đó được trao đổi, toàn bộ ngữ cảnh này được trao đổi giữa các Thực thể ứng dụng. Mối liên hệ giữa các IOD Phức (Composite IOD Instance) được mang bởi thông tin thuộc ngữ cảnh đó. Một Composite IOD bao gồm các mục sau: - Miêu tả IOD - Mô hình E-R (quan hệ - thực thể) IOD - Bảng Modun IOD - Không bắt buộc, một Bảng Macro Nhóm Chức năng (Functional Group Macro Table) được sử dụng bởi Modun Nhóm Chức năng Đa khung (Multi-frame Functional Groups Module). a. Miêu tả IOD Miêu tả IOD cung cấp sự mô tả ngắn gọn về IOD. Đặc biệt, sự miêu tả này bao gồm các thông tin sau: Đối tượng Thế giới Thực được thể hiện bởi IOD Phạm vi của đối tượng được thể hiện nếu thích hợp b. Mô hình E-R IOD Chức năng của mô hình E-R IOD là minh hoạ mối quan hệ của các thành phần hay các Thực thể Thông tin của IOD được định nghĩa. Nó cung cấp ngữ cảnh hoàn thiện cho việc thông dịch (interpret) thông tin phức cụ thể khi một đối tượng phức được trao đổi giữa hai Thực thể ứng dụng DICOM. Mặc dầu các đối tượng phức hợp được gửi đi như các thành phần rời rạc, nhưng mỗi Mô hình E-R IOD Phức đòi hỏi mọi đối tượng phức là thành phần của một Nghiên cứu (Study) cụ thể phải chia sẻ một ngữ cảnh chung. Dưới đây là Mô hình Thông tin IOD Phức Cụ thể. Nó áp dụng cho mọi IOD Phức Cụ thể được định nghĩa. Tuy vậy, các thành phần của mô hình này có thể được xác định bởi từng IOD Phức Cụ thể riêng lẻ để định chính xác ngữ cảnh cho các trường hợp trao đổi. 1,n 1 1 1-n 1,n 0,n 0,n 0,n 0,n 0,n 0,n 0,n 0,n 0,n 0,n 0,n Bệnh nhân Là đối tượng của Nghiên cứu Chứa Series Chứa Tạo Hình ảnh Cơ chế tham chiếu Dạng sóng Overlay VOI LUT Định nghĩa không gian và thời gian Thiết bị Tài liệu SR Phổ LUT Thể thức TB Đường cong In Lưu Trạng thái Hiển thị Dữ liệu thô Hình vẽ II.3.7.2.2: Mô hình thông tin IOD Phức Cụ thể Các thực thể thông tin cấu thành một IOD Phức Cụ thể gồm có: Thực thể Thông tin Bệnh nhân Một IE Bệnh nhân (Patient IE) định nghĩa các đặc trưng của bệnh nhân (là đối tượng của một hay nhiều nghiên cứu), dẫn tới tạo ra các hình ảnh y tế. IE Bệnh nhân độc lập với Thiết bị (Modality). Thực thể Thông tin Nghiên cứu IE Nghiên cứu (Study IE) định nghĩa đặc trưng cho việc khám thực hiện trên một bệnh nhân. Một nghiên cứu là tập hợp một hay nhiều Series của hình ảnh y tế, trạng thái thể hiện, các tài liệu SR, các Overlay và/hoặc đường cong liên quan logic đến mục đích chẩn đoán bệnh nhân. Mỗi nghiên cứu chỉ tương ứng với duy nhất một bệnh nhân. Một nghiên cứu có thể bao gồm các đối tượng phức hợp được tạo ra bởi một thể thức thiết bị, nhiều thể thức thiết bị hay nhiều máy của cùng một thể thức thiết bị. IE Nghiên cứu độc lập với Thể thức thiết bị. Thực thể Thông tin Series IE Series định nghĩa các Thuộc tính được sử dụng để nhóm các đối tượng phức hợp hợp vào các bộ logic riêng biệt. Mỗi Series chỉ liên quan tới một Nghiên cứu. Thực thể Thông tin Thiết bị IE Thiết bị (Equipment IE) miêu tả các thiết bị cụ thể tạo ra các đối tượngphức hợp. Một thiết bị có thể tạo ra một hay nhiều Series với một Nghiên cứu. IE Thiết bị không miêu tả dữ liệu được thu nhận hay các Thuộc tính tạo hình ảnh được sử dụng để tạo ra đối tượng phức hợp trong một Series. Thực thể Thông tin Cơ chế Tham chiếu IE Cơ chế Tham chiếu (Frame of Reference IE) định ra hệ toạ độ mang thông tin về thời gian và không gian của đối tượng phức hợp trong một Series. Khi hiện diện, một IE Cơ chế Tham chiếu có thể liên quan tới một hoặc một vài Series. Trong trường hợp này, nó cung cấp khả năng liên hệ về mặt thời gian và không gian giữa các Series với nhau. Thực thể Thông tin Hình ảnh IE Hình ảnh (Image IE) định nghĩa các Thuộc tính miêu tả dữ liệu điểm ảnh của một hình ảnh. Dữ liệu điểm ảnh có thể được tạo ra như là kết quả quét trực tiếp từ bệnh nhân (ảnh gốc) hay rút ra từ dữ liệu của một hay nhiều hình ảnh khác (ảnh được nhân). Một hình ảnh được định nghĩa bởi plane, đặc trưng dữ liệu hình ảnh, đặc trưng bảng mức xám và/hoặc màu, lớp Overlay và đặc trưng Thể thức thiết bị (các thông số thu nhận và thông tin tạo hình ảnh). Một hình ảnh chỉ liên quan tới một Series đơn với một Nghiên cứu đơn. Dữ liệu điểm ảnh với một IE Hình ảnh được hiển thị dưới dạng một một khung hay đa khung. Các khung trong một hình ảnh đa khung có thứ tự liên tiếp nhau và có một số đặc tính chung. Một số Thuộc tính có thể thay đổi giữa các khung (thời gian, dịch góc..) Overlay, Bảng tra và Đường cong có thể nằm trong một IE Hình ảnh nếu những thông tin này liên quan trực tiếp đến hình ảnh. Thực thể thông tin Overlay IE Overlay định nghĩa các Thuộc tính miêu tả một bộ các Lớp Overlay độc lập. IE Overlay có thể hiện diện trong khuôn dạng bit-map, hình đồ hoạ hay văn bản và được sử dụng để chỉ ra rằng những đối tượng đó là khu vực được quan tâm, đánh dấu tham khảo và chú thích. Những IE Overlay này có thể trùng hay không trùng với một hình ảnh. Nếu một IE Overlay trùng với một hình ảnh, các thông tin thích hợp sẽ được cung cấp để nó được hiển thị ở trạm hiển thị chồng lên hình ảnh liên quan đó. Một IE Overlay chỉ liên quan tới một IE Series. Một IE Overlay có thể được hiển thị như một khung đơn (khi liên đới với một hình ảnh đơn khung) hoặc đa khung (khi liên đới với một hình ảnh đa khung). Thực thể Thông tin Đường cong Một Đường cong (Curve IE) là một dạng dữ liệu đồ hoạ được định nghĩa với vô số các điểm rời rạc nối với nhau. Dữ liệu Đường cong có thể chồng lên trên hay không với một hình ảnh trùng với nó. Đường cong có thể được sử dụng cho đồ hoạ đa chiều, khu vực quan tâm, và chú thích. Dữ liệu Đường cong không được nén trong Chuẩn. Thực thể Thông tin Bảng tra Thiết bị IE Bảng tra Thiết bị (Modality LUT IE) định nghĩa các Thuộc tính miêu tả sự chuyển đổi của giá trị điểm ảnh phụ thuộc thiết bị thành giá trị điểm ảnh độc lập (ví dụ: các đơn vị Hounsfield cho máy CT). IE Bảng tra Thiết bị có thể nằm trong một hình ảnh, hay một trạng thái thể hiện liên quan tới một hình ảnh, hoặc như là một Bảng tra Thiết bị độc lập (Standalone Modality LUT) tham chiếu tới một hình ảnh. Sự chuyển đổi có thể là tuyến tính hay phi tính. Thực thể Thông tin Bảng tra VOI IE Bảng tra VOI (VOI LUT IE) định nghĩa các Thuộc tính miêu tả sự chuyển đổi của các giá trị điểm ảnh của thể thức thu nhận thành giá trị điểm ảnh có nghĩa cho sự in ấn, hiển thị..Sự chuyển đổi này áp dụng sau bất cứ Bảng tra Thiết bị nào. IE Bảng tra VOI có thể được chứa trong một hình ảnh, hay một trạng thái hiển thị liên quan tới một hình ảnh, hay như một Bảng tra Thiết bị độc lập (Standalone Modality LUT) liên quan tới một hình ảnh. Sự chuyển đổi có thể là tuyến tính hay phi tuyến. Thực thể Thông tin Trạng thái Hiển thị IE Trạng thái Hiển thị (Presentation State) xác định một hình ảnh (hay các hình ảnh) liên quan sẽ được hiển thị như thế nào trên một không gian mức xám (grayscale space) độc lập thiết bị, và sự chú thích đồ hoạ, sự chuyển đổi độ tương phản mức xám và không gian nào được sử dụng cho dữ liệu điểm ảnh của hình ảnh đó. Thực thể Thông tin Dạng sóng IE Dạng sóng (Waveform IE) thể hiện dạng sóng số hoá đa kênh theo thời gian. Dạng sóng bao gồm số đo một số đại lượng vật lí (ví dụ: điện thế, áp suất, sự tập trung khí, hay âm thanh), được lấy mẫu vào những khoảng thời gian giống nhau. Dữ liệu lấy mẫu trong một IE Dạng sóng có thể được hiển thị trên một hay nhiều kênh thu được. Thực thể Thông tin Tài liệu SR IE Tài liệu SR (SR Document IE) định nghĩa các Thuộc tính miêu tả nội dung của một Tài liệu SR. Nó bao gồm ngữ cảnh ngữ nghĩa cũng như các Thuộc tính liên quan tới việc hoàn thành tài liệu, sự xác minh (verification) và các đặc trưng khác. Một SOP Tài liệu SR Cụ thể (SR Document SOP Instance) liên quan tới một Series đơn trong một Nghiên cứu đơn. Thực thể Thông tin Quang phổ MR IE Quang phổ MR (MR Spectroscopy) định nghĩa các Thuộc tính miêu tả dữ liệu của sự thu nhận quang phổ cộng hưởng từ (MR) được tạo ra từ một thiết bị quang phổ cộng hưởng từ. Thực thể Thông tin Dữ liệu thô IE Dữ liệu thô (Raw Data IE) định nghĩa các Thuộc tính miêu tả một bộ số liệu có thể được sử dụng cho xử lí sâu hơn tạo ra số liệu hình ảnh hay số liệu khác. c. Bảng Modun và Bảng Macro Nhóm Chức năng Phần này định nghĩa duới dạng bảng các Modun cấu tạo lên IOD. Với mỗi Modun trong bản, các thông tin sau được định rõ: Tên của Modun hay Nhóm Chức năng Tham chiếu đến các phần định nghĩa Modun hay Nhóm Chức năng Sử dụng Modun hay Nhóm Chức năng, có thể là: - Bắt buộc - Có điều kiện - Người sử dụng tuỳ chọn II.2.4. Sự mở rộng Mô hình DICOM Thế giới thực Sự mở rộng Mô hình DICOM Thế giới thực được thực hiện để phù hợp với mục đích của Lớp Dịch vụ Quản ._.ợc chia ra thành dòng các từ (word) 16-bit, và chúng chịu ảnh hưởng của thứ tự byte mã hoá theo Cú pháp chuyển đổi. Đối với dữ liệu điểm ảnh có VR=OB (Bits Allocated bé hơn hay bằng 8 bit), cách mã hoá tương tự, chỉ có điều Dữ liệu điểm ảnh được chia thành dòng các từ 8-bit. Pixel Cell i-1 MSB LSB Pixel Cell i MSB LSB Pixel Cell i+1 MSB LSB Pixel Cell i+2 MSB LSB Pixel Cell i-1 MSB LSB Pixel Cell i MSB MSB Pixel MSB LSB Cell i+1 LSB Pixel Cell i+2 MSB LSB Hình vẽ III.31.2b: Mã hoá dữ liệu điểm ảnh với VR= OW III.3.1.2. Mã hoá Dữ liệu Overlay Các Lớp Overlay (Overlay Plane) được mã hoá luôn với số Bit là 1, và được mã hoá bởi các Bit không được dùng trong Giá trị Mẫu Điểm ảnh trong Dữ liệu Điểm ảnh, hay được tách ra từ Dữ liệu Điểm ảnh trong Dữ liệu Overlay. Các Thành phần Dữ liệu sau sẽ xác định cấu trúc một Lớp Overlay. - Overlay Bit Allocated (60xx,0100) - Overlay Bit Position (60xx,0102) Không có khái niệm tương tự như Bits Store vì Lớp Plane luôn có số Bit bằng 1. Trong một Thành phần Dữ liệu Overlay (60xx,3000), VR là OW được sử dụng phổ biến nhất. VR là OB chỉ được sử dụng trong trường hợp VR hiện trong Thành phần Dữ liệu. Minh hoạ: Một Dữ liệu Điểm ảnh (pixel data) có 16 Bit (2 Byte) với một Overlay: 15 12 11 0 Overlay Pixel Sample - Pixel: Bit Allocated=16 Bit Stored= 12 High Bit=11 - Overlay: Bit Allocated=16 Bit Position = 12 III.3.2. Mã hoá dạng nguyên gốc và nén Dữ liệu điểm ảnh trong một Thành phần Dữ liệu Điểm ảnh được gửi đi có thể là dạng nguyên gốc hay dạng nén, điều này được xác định ngoài Chuẩn DICOM. Nếu Dữ liệu Điểm ảnh được gửi đi dưới dạng nguyên gốc, VR =OW được sử dụng phổ biến. VR=OB có thể được sử dụng khi Bits Allocated có giá trị bé hơn hoặc bằng 8 và với Cú pháp Chuyển đổi qui định VR là hiện. Các Điểm ảnh dạng nguyên gốc được mã hoá một cách liên tục , Bit đầu tiên của Điểm ảnh có thứ tự trước được theo sau bởi Bit cuối cùng của Điểm ảnh kế tiếp. Với Dữ liệu Điểm ảnh được được mã hóa với VR=OW, thứ tự Byte của một Word 2-Byte được xác định theo kiểu Little/Big Endian phụ thuộc vào Cú pháp Chuyển đổi được thoả thuận lúc thiết lập Liên kết. Khi Dữ Liệu Điểm ảnh được gửi đi với dạng nén, VR=OB được sử dụng. Các điểm ảnh được mã hoá theo qui trình mã hóa được định nghĩa bởi một Cú pháp Chuyển đổi được thoả thuận. Dòng Điểm ảnh được nén của Dữ liệu Điểm ảnh được phân ra thành các Đoạn (Fragment) với chiều dài hiện. Chuỗi các Đoạn của dòng Điểm ảnh được nén được kết thúc bởi dấu hiệu phân định, cho phép tiến trình mã hoá được thực hiện mà không biết tới chiều dài của dòng Điểm ảnh cho tới khi nó được mã hoá toàn bộ. Dạng nén hỗ trợ cả hình ảnh đơn khung lẫn đa khung. DICOM hỗ trợ các kiểu nén sau: - Jpeg Image Compression - Runlength Endcoding Compression - Jpeg-LS Image Compression III.3.3. Dữ liệu Dạng sóng Trong DICOM, sự trao đổi các tín hiệu phụ thuộc thời gian, hay dạng sóng, được mã hoá trong Thành phần Dữ liệu Dạng sóng (5400,1010). Dữ liệu Dạng sóng được mã hoá với số Bit khác nhau (độ sâu mã hoá) thông qua Thành phần Dữ liệu Waveform Bits Allocated (5400,1004). Thành phần Dữ liệu này xác định kích thước của của mỗi mẫu Dữ liệu Dạng sóng trong Dữ liệu Dạng sóng). Các gía trị khả dĩ là 8 hay 16 Bit. VR của Dữ liệu Dạng sóng là OW; OB chỉ được sử dụng khi Waveform Bits Allocated có giá trị 8 và với Cú pháp Chuyển đổi mang VR hiện. III.4. Định danh Duy nhất (UID) III.4.1. Khái niệm UID UID là một chuỗi các số và dấu “.” để định danh một đối tượng duy nhất trong môi trường nhiều quốc gia, vị trí , nhà sản xuất và thiết bị. Mọi UID được sử dụng trong ngữ cảnh DICOM đều được đăng kí như được qui định bởi ISO 9834-3 để đảm bảo tính duy nhất toàn cầu. Mỗi UID gồm có hai phần, một và một UID=. : định danh duy nhất một tổ chức (ví dụ: nhà sản xuất, NEMA..). : định danh duy nhất đối tượng trong phạm vi của Mỗi UID được sử dụng trong DICOM được định nghĩa và đăng kí theo một trong hai cách: - Do DICOM định nghĩa và đăng kí UID - Đăng kí và định nghĩa riêng III.4.2. UID do DICOM định nghĩa Là một số giới hạn các UID được DICOM định nghĩa và đăng kí và sử dụng trong Chuẩn. Tổ chức chịu trách nhiệm cho việc định nghĩa và đăng kí DICOM UID như vậy là NEMA. VD: 1.2.840.10008.2.1 xác định một Cú pháp chuyển đổi có VR ẩn và Thứ tự byte kiểu Little Endian. III.4.3. UID định nghĩa riêng Được sử dụng phổ biến trong DICOM. Tuy nhiên, các UID này không được đăng kí bởi NEMA. Các tổ chức định nghĩa các UID riêng phải chịu trách nhiệm về tính hợp thức của các UID này (ít nhất phải chứa một như định nghĩa bởi ISO 9834-3. Các tổ chức định nghĩa UID riêng phải có trách nhiệm đảm bảo tính duy nhất của chúng. III.5. Cú pháp Chuyển đổi Cú pháp Chuyển đổi (tranfer syntax) là một bộ các qui tắc mã hoá thể hiện một hay nhiều Cú pháp Trừu tượng (abstract systax). Nó cho phép các Thực thể ứng dụng DICOM thoả thuận các công nghệ mã hoá chung mà chúng cùng hỗ trợ (ví dụ: thứ tự byte, nén..). Một Cú pháp Chuyển đổi là một Thuộc tính của một Ngữ cảnh Trình diễn, với một hay nhiều được thoả thuận lúc thiết lập một Liên kết giữa các Thực thể ứng dụng DICOM. Tổ chức chịu trách nhiệm định nghĩa và đăng kí Cú pháp Chuyển đổi DICOM là NEMA. NEMA đảm bảo tính duy nhất cho mọi Tên Cú pháp Chuyển đổi DICOM. Cách định nghĩa Cú pháp chuyên đổi riêng cũng được sử dụng. Tuy nhiên, nó không thuộc trách nhiệm của NEMA. Cú pháp Chuyển đổi mặc định của DICOM là: VR hiện Little Endian (UID=1.2.840.10008.1.2). Bảng III.5: Các Cú pháp Chuyển đổi DICOM Cú pháp Chuyển đổi UID Định nghĩa 1.2.840.10008.1.2 Dữ liệu thô, VR ẩn, Little Endian 1.2.840.10008.1.2.x Dữ liệ thô, VR hiện - x=1: Little Endian -x =2: Big Endia 1.2.840.10008.1.2.4.xx Nén JPEG xx=50-64 : Lossy JPEG xx=65-70: Lossless JPEG 1.2.840.10008.1.2.5 Mã hoá Lossess Runlength Endcoding Chương IV Trao đổi thông tin trong DICOM IV.1. Mô hình tổng quát truyền tin DICOM Trong DICOM, sự truyền tin có thể thực hiện theo hai cách sau: - Thông qua mạng vật lý, dựa vào ranh giới Dịch vụ Tầng trên OSI - Thông qua các phương tiện trung gian, dựa vào ranh giới Dịch vụ file DICOM IV.2. Trao đổi thông tin thông qua mạng vật lý IV.2.1. DICOM và Mô hình tham chiếu cơ bản OSI Mô hình tham chiếu cơ bản OSI được sử dụng để mô hình hoá sự kết nối các thiết bị hình ảnh y tế. Mô hình được chia làm bảy tầng. DICOM sử dụng mô hình Dịch vụ Tầng trên OSI để phân chia sự trao đổi các Bản tin DICOM ở tầng ứng dụng khỏi các hỗ trợ truyền thông cung cấp bởi các tầng dưới. Ranh giới Dịch vụ Tầng trên cho phép các Thực thể ứng dụng ngang hàng thiết lập sự Liên kết, truyền Bản tin và chấm dứt Liên kết. Các giao thức Tầng trên DICOM liên quan đến các Tầng Phiên, Trình diễn và ứng dụng của mô hình tham chiếu OSI. Các giao thức này cung cấp Dịch vụ Tầng trên. Các Dịch vụ Tầng trên là thành phần của Dịch vụ ACSE và Dịch vụ Tầng Trình diễn OSI. Các Dịch vụ Tầng trên cho Thực thể ứng dụng DICOM gồm: A-ASSOCIATE: Thiết lập lên liên kết giứa hai AE được thực hiện thông qua các hàm nguyên thuỷ ASCE A-ASSOCIATE (yêu cầu, chỉ báo, trả lời xác nhận). Đây là dịch vụ có xác nhận. A-RELEASE: Sự giải phóng liên kết đầy đủ giữa hai AE được thực hiện thông qua các hàm nguyên thuỷ ASCE-REASE (yêu cầu, chỉ báo, trả lời và xác nhận). Đây là dịch vụ có xác nhận. A-ABORT: Dịch vụ ASCE A-ABORT được sử dụng bởi đối tượng yêu cầu (requestor) trong hai AE để tạo một giải phóng liên kết không bình thường. Đây là dịch vụ không xác nhận. A-P-ABORT: Dịch vụ ASCE A-ABORT được sử dụng bởi đối tượng cung cấp dịch vụ tầng trên (UL service-provider) để báo hiệu giải phóng liên kết do có sự cố ở các dịch vụ Tầng Trình diễn (Presentation Layer) phía dưới. P-DATA: Dịch vụ Application P-DATA (của Tầng trình diễn) được dùng để bởi một trong hai AE để tạo ra sự trao đổi thông tin ứng dụng (VD: bản tin DICOM). Một liên kết cung cấp sự trao đổi đồng thời theo hai hướng. LLC ISO NETWORK ISO TRANSPORT ISO SESSION KERNEL ISO PRESENTATION ISO Association Control Service Element (ACSE) TCP IP Trao đổi Bản tin ứng dụng DICOM ứng dụng hình ảnh y tế Giao thức Tầng trên DICOM cho TCP/IP Ethernet, FDDI,ISDN, .. Ranh giới Dịch vụ Tầng trên Dịch vụ Giao thức Môi trường mạng Hình vẽ IV.2.1. DICOM và mô hình OSI IV.2.2 Cấu trúc Tầng ứng dụng DICOM Thực thể ứng dụng DICOM sử dụng các dịch vụ Liên kết và Trình diễn của Dịch vụ Tầng trên OSI. Thành phần Dịch vụ Điều khiển Liên kết (ACSE) hỗ trợ Dịch vụ Tầng Trình Diễn với dịch vụ thiết lập và chấm dứt liên kết. Với TCP/IP, chức năng tương tự ASCE được cung cấp bởi Dịch vụ Tầng trên DICOM. Cho các tầng của liên kết point- to- point, một bộ tối thiểu của ACSE được cung cấp bởi Dịch vụ Mạng/Phiên/ Chuyển vận. Thực thể ứng dụng DICOM sử dụng các dịch vụ cung cấp bởi Thành phần Dịch vụ Bản tin DICOM (DIMSE). DIMSE định ra hai bộ dịch vụ: -DIMSE-C hỗ trợ thao tác kết hợp với các Lớp SOP Phức và khả dụng với các phiên bản trước của Chuẩn. -DIMSE-N cung cấp các thao tác kết hợp với các Lớp SOP Thường và cung cấp một bộ mở rộng các thao tác và thông báo hướng đối tượng. Thực thể ứng dụng DICOM Thoả thuận Liên kết DIMSE (DIMSE-C và DIMSE-N: Thao tác và Thông báo) Dịch vụ Dữ liệu Trình Diễn Tầng Trên Dịch vụ Tầng trên DICOM Thông tin Liên kết ứng dụng Thông tin Liên kết DIMSE Các đoạn Bản tin Đối tượng Thông tin Thường Phức - Bệnh nhân - Hình ảnh CT - Nghiên cứu - Hình ảnh MR - Khám - Hình ảnh CR Lớp Dịch vụ - Nghiên cứu - Lưu trữ - Hình ảnh Bệnh nhân - In - Kết quả - Chất vấn/Truy vấn Hình vẽ IV.2.2: Cấu trúc tầng ứng dụng DICOM IV.2.3. Cấu trúc bản tin DICOM Thông tin được truyền thông qua giao diện mạng trong một Bản tin DICOM (DICOM Massage). Một Bản tin được cấu tạo bởi một Bộ lệnh (Command Set), theo sau nó là một Bộ Dữ liệu (Data Set) phụ thuộc. Bộ Lệnh Bộ Dữ liệu … Nhãn Chiều dài Giá trị Hình vẽ IV.1: Cấu trúc Bản tin DICOM IV2.3.1. Bộ Lệnh Bộ Lệnh được sử dụng để chỉ ra các thao tác/thông báo được thực hiện trên hay với Bộ Dữ liệu. Một Bộ Lệnh được cấu tạo bởi các Thành phần Lệnh (Command Element). Thành phần Lệnh bao gồm các giá trị được mã hóa cho mỗi trường riêng của Bộ Lệnh trên một ngữ nghĩa được định ra bởi giao thức DIMSE. Mỗi Thành phần lệnh được cấu tạo bởi một Nhãn (Tag), một Chiều dài Giá trị (Value Lengh), và một Trường Giá trị (Value Field). IV.2.3.2. Thành phần Lệnh Một Thành phần Lệnh trong một Bộ lệnh có trình tự nhất định, cụ thể là tăng Nhãn Thành phần Lệnh (Command Tag Element). Một Nhãn Thành phần Lệnh xác định duy nhất một Thành phần Lệnh và xuất hiện nhiều nhất một lần trong Bộ Lệnh. Cách mã hoá của Bộ Lệnh là Little Endian Byte (Mã hoá từ phải sang trái). Các yêu cầu sự tồn tại của một Thành phần Lệnh trong một Bộ lệnh được xác định trong giao thức DIMSE. Thành phần Lệnh được cấu tạo bởi ba trường, cụ thể là: - Nhãn Thành phần Lệnh: Là một cặp thứ tự số nguyên không dấu 16-bit thể hiện số Nhóm và số Thành phần. - Chiều dài Giá trị: Một số nguyên không dấu 32-bit thể hiện toàn bộ Chiều dài bằng số Byte (số chẵn) mà tạo ra Giá trị. Nó không bao hàm chiều dài của Nhãn Thành phần Lệnh và trường Chiều dài Lệnh. - Trường Giá trị: Một số chẵn các Byte chứa Giá trị của Thành phần Lệnh. Loại Lệnh của các Giá trị được lưu trữ trong trong trường này được xác định bởi VR (Value Representation) của Thành phần Lệnh. VR của một Thành phần Lệnh có thể được định nghĩa sử dụng Từ điển Lệnh (Comand Dictionary). VM (Value Multiplicity) chỉ ra bao nhiêu Giá trị với VR có thể nằm trong Trường Giá trị. Nếu VM lớn hơn một, các Giá trị này sẽ được phân định ranh giới. IV.2.4. Dịch vụ DICOM DIMSE hỗ trợ sự truyền tin giữa các DIMSE-service-user (Sử dụng dịch vụ DICOM) tương đương. Một DIMSE-service-user đóng một trong hai vai trò: - DIMSE-service-user Gọi. - DIMSE-service-user Thực hiện. DIMSE-service-user sử dụng Dịch vụ Nguyên thuỷ (service promitive) được cung cấp bởi DIMSE-service-provider (Cung cấp dịch vụ DICOM). DIMSE-service-provider là sự trừu tượng hoá thực thể cung cấp các dịch vụ DICOM tới các DIMSE-service-user ngang hàng. Một Dịch vụ Nguyên thuỷ là một trong các loại sau: Request Promitive (Yêu cầu nguyên thuỷ) Indication Promitive (Chỉ báo nguyên thuỷ) Response Primitive (Trả lời nguyên thuỷ) Confirm Primitive (Xác nhận nguyên thuỷ) Các dịch vụ nguyên thuỷ này được sử dụng để hoàn thành một dịch vụ DIMSE. DIMSE-service-user Gọi đưa ra một Yêu cầu nguyên thuỷ tới DIMSE-service-provider. DIMSE-service-provider nhận Yêu cầu nguyên thuỷ từ DIMSE-service-user và đưa ra một Chỉ báo Nguyên thuỷ tới DIMSE-service-user Thực hiện. DIMSE-service-user Thực hiện nhận Chỉ báo nguyên thuỷ từ DIMSE-service-provider và thực hiện dịch vụ được yêu cầu. DIMSE-service-user Thực hiện đưa ra một Trả lời nguyên thuỷ tới DIMSE-service-provider. DIMSE-service-provider nhận Trả lời nguyên thuỷ từ DIMSE-service-user và đưa ra một Xác nhận nguyên thuỷ tới DIMSE-service-user gọi. DIMSE-service-user nhận Xác nhận nguyên thuỷ từ DIMSE-service-provider đã hoàn thành dịch vụ DIMSE Bản tin (Lệnh yêu cầu và Dữ liệu liên quan) Trả lời nguyên thuỷ DIMSE-Service Provider Xác nhận nguyên thuỷ Chỉ báo nguyên thuỷ Yêu cầu nguyên thuỷ Bản tin (Trả lời Lệnh và Thông tin liên quan) DIMSE-Service-User Gọi DIMSE-Service-user Thực hiện Hình vẽ IV.4.1: Dịch vụ nguyên thuỷ của DIMSE IV.2.4.1. Các loại dịch vụ DIMSE cung cấp hai loại dịch vụ truyền thông tin - Dịch vụ Thông báo (notification). - Dịch vụ Thao tác(operation). Dịch vụ Thông báo dùng cho một Thực thể ứng dụng DICOM thông báo cho thực thể khác biết về một sự kiện xảy ra hay sự thay đổi trạng thái. Định nghĩa của thông báo và cách ứng xử logic của Thực thể ứng dụng phụ thuộc vào Lớp dịch vụ và Định nghĩa Đối tượng Thông tin. Dịch vụ Thao tác dùng cho một Thực thể ứng dụng DICOM yêu cầu một thao tác phải được thực hiện nhờ một SOP Cụ thể được quản lí bởi một Thực thể ứng dụng DICOM khác. IV.2.4.2. Tương tác DIMSE-service-user DIMSE nhận các yêu cầu thông báo, thao tác và thông tin liên quan từ DIMSE-service-user. Hai Thực thể ứng dụng DICOM đóng vai trò như là các DIMSE-service-user ngang hàng trao đổi các thông báo và thao tác. Một thông báo và thao tác được thi hành chính là tương tác Yêu cầu/Trả lời được thực hiện trong Giao kết ứng dụng. Điển hình là, một DIMSE-service-user yêu cầu một Thao tác cụ thể được thực hiện (hay một thông báo được đưa ra) và DIMSE-service-user khác cố gắng thực hiện Thao tác (hay đưa ra Thông báo) rồi báo cáo kết quả. Thông báo Thao tác DIMSE-Service-User -Gọi DIMSE-Service-User (SCU) DIMSE-Service-User -Thực hiện DIMSE-Service-User -Thực hiện DIMSE-Service-User (SCP) DIMSE-Service-Use- Gọi Hình IV.4.2: Dòng thông báo và thao tác IV.2.4.3. Chế độ dịch vụ Các Thao tác và Thông báo, trong một Giao kết, được sử dụng dưới một trong hai chế độ: -Đồng bộ (Synchronous) -Dị bộ (Asynchronous) Trong chế độ đồng bộ, DIMSE-service-user Gọi, trong một Liên kết được thiết lập, đòi hỏi một Trả lời từ DIMSE-service-user Thực hiện trước khi gọi một Thao tác hay Thông báo khác. Trong chế dị đồng bộ, DIMSE-service-user Gọi, trong một Giao kết được thiết lập, có thể tiếp tục gọi ra các Thao tác và Thông báo mà không phải chờ Trả lời. Chế độ được dùng (đồng bộ hay dị bộ) được định rõ vào thời điểm thiết lập Liên kết. Chế độ dị bộ là mặc định. IV.2.3.4. Các dịch vụ Liên kết a. Thiết lập Liên Kết Dịch vụ A-ASSOCIATE được gọi ra bởi một DIMSE-service-user để thiết lập một Liên kết với một DIMSE-service-user ngang hàng. Sự thiết lập Liên kết luôn là giai đoạn đầu tiên của Trao đổi Bản tin DICOM. b. Giải phóng Liên kết Dịch vụ A-RELEASE được gọi ra bởi một DIMSE-service-user để chấm dứt theo chủ định của một Liên kết giữa các DIMSE-service-user ngang hàng. Dịch vụ A-ABORT được gọi ra bởi một DIMSE-service-user để yêu cầu chấm dứt đột ngột Liên kết giữa các DIMSE-service-user ngang hàng. IV.2.3.5. Các dịch vụ DIMSE Vì cách các Thao tác cung cấp cho SOP Phức Cụ Thể (Composite SOP Instance) khác so với các Thao tác và Thông báo cung cấp cho SOP Thường Cụ thể (Nomalized SOP Instance) có hai nhóm Dịch vụ DIMSE được định nghĩa: -DIMSE-N:Tương thích cho Lớp SOP Thường -DIMSE-C:Tương thích cho Lớp SOP Phức Tên Nhóm Loại C-STORE DIMSE-C Thao tác C-GET DIMSE-C Thao tác C-MOVE DIMSE-C Thao tác C-FIND DIMSE-C Thao tác C-ECHO DIMSE-C Thao tác N-EVENT-REPORT DIMSE-N Thông báo N-GET DIMSE-N Thao tác N-SET DIMSE-N Thao tác N-ACTION DIMSE-N Thao tác N-CREAT DIMSE-N Thao tác N-DELETE DIMSE-N Thao tác IV.2.3.5.1. Dịch vụ DIMSE-C Các dịch vụ DIMSE-C cho phép một Thực thể ứng dụng DICOM yêu cầu một Thao tác bởi một Thực thể ứng dụng khác trên SOP Phức Cụ thể. Các Thao tác này tương thích với các các phiên bản trước của Chuẩn. DIMSE-C chỉ cung cấp các dịch vụ Thao tác. Các dịch vụ Thao tác - Dịch vụ C-STORE được gọi ra bởi một DIMSE-service-user để yêu cầu lưu trữ SOP Phức Cụ với một DIMSE-service-user ngang hàng. - Dịch vụ C-FIND được gọi ra bởi một DIMSE-service-user để đối sánh một chuỗi Thuộc tính với các Thuộc tính của bộ SOP Cụ thể được quản lí bởi một DIMSE-service-user ngang hàng. Dịch vụ C-FIND trả về cho mỗi sự đối sánh một danh sách các Thuộc tính cần tìm và các giá trị của chúng. - Dịch vụ C-GET được gọi ra bởi một DIMSE-service-user để tìm thông tin cho một hay nhiều SOP Phức Cụ thể từ một DIMSE-service-user ngang hàng, dựa vào các Thuộc tính được cung cấp bởi DIMSE-service-user Gọi - Dịch vụ C-MOVE được đưa ra bởi một DIMSE-service-user để chuyển thông tin cho một hay nhiều SOP Phức Cụ thể từ một DIMSE-service-user ngang hàng, tới DIMSE-service-user thứ ba, dựa trên các Thuộc tính được cung cấp bởi DIMSE-service-user Gọi. -Dịch vụ C-ECHO được gọi ra bởi một DIMSE-service-user để xác minh sự truyền tin giữa hai đầu với một DIMSE-service-user ngang hàng. IV.2.3.5.2. Các dịch vụ DIMSE-N Các dịch vụ DIMSE-N cung cấp cả dịch vụ Thao tác và Thông báo khả dụng với các SOP Thường Cụ Thể. Dịch vụ Thông báo DIMSE-N cung cấp một dịch vụ Thông báo đơn là N-EVENT-REPORT. Dịch vụ N-EVENT-REPORT được gọi ra bởi một DIMSE-service-user để báo cáo một sự kiện ở SOP Cụ Thể với một DIMSE-service-user ngang hàng. Dịch vụ này là một dịch vụ được xác nhận và đòi hỏi phải được trả lời. Dịch vụ Thao tác DIMSE-N cung cấp các dịch vụ Thao tác sau, tất cả đều là dịch vụ được xác nhận và vì thế đòi hỏi phải có trả lời: - Dịch vụ N-GET được gọi bởi một DIMSE-service-user để yêu cầu truy vấn thông tin bởi một DIMSE-service-user ngang hàng - Dịch vụ N-SET được gọi bởi một DIMSE-service-user để yêu cầu sự sửa đổi thông tin từ một DIMSE-service-user ngang hàng - Dịch vụ N-ACTION được gọi bởi một DIMSE-service-user để yêu cầu một DIMSE-service-user ngang hàng thực hiện một hành động - Dịch vụ N-CREATE được gọi bởi một DIMSE-service-user để yêu cầu một DIMSE-service-user ngang hàng tạo ra một trường hợp cụ thể (instance) của một Lớp SOP. Dịch vụ N-DELETE được gọi bởi một DIMSE-service-user để yêu cầu một DIMSE-service-user ngang hàng xoá một trường hợp cụ thể (instance) trong một Lớp SOP. IV.3. Trao đổi thông tin thông qua phương tiện trung gian IV.3.1. Mô hình Lưu trữ Trung gian DICOM Mô hình Lưu trữ Trung gian DICOM (DICOM Media Storage Model) tập trung vào các khía cạnh liên quan đến trao đổi dữ liệu thông qua phương tiện trung gian cầm tay. Nó gắn liền với cấu trúc dữ liệu và các qui tắc liên quan ở các tầng khác nhau để đạt được khả năng đồng hoạt động thông qua trao đổi trung gian. Các Dịch vụ xác định mô hình này là các đường biên giới của các tầng chức năng. Lớp Khuôn dạng Trung gian Khuôn dạng Trung gian ví dụ: Cấu trúc Dữ liệu của một Hệ thống file Trung gian Vật lý Lưu trữ đặc tính của phương tiên trung gian Ví dụ: CD-R, 90mm MOD, 130mm MOD.. Ranh giới Dịch vụ ứng dụng Phụ thuộc vào Đối tượng Thông tin và Lớp Dịch vụ Lưu Trữ trung gian Ranh giới Dịch vụ File DICOM Độc lập Trung gian Vật lý và Khuôn dạng Trung gian Ranh giới Dịch vụ Truy nhập Trung gian Vật Lý Tương ứng với Trung gian Vật lý Thực thể ứng dụng SOP Khuôn dạng file DICOM Thư mục Cơ sở Lớp Khuôn dạng Dữ liệu Lớp Khuôn dạng Vật lý Hình IV.3.1: Mô hình lưu trữ trung gian DICOM Mô hình Lưu trữ Trung gian DICOM chia làm ba thành phần: IV.3.1.1. Lớp Trung gian Vật Lí Đặc trưng Lớp Trung gian Vật lí (Physical Media Layer) bao gồm các thông số hình thái phương tiện vật lí trung gian, chiều, đặc điểm cơ khí và các thuộc tính ghi. Lớp này cũng định nghĩa cách tổ chức và nhóm gộp các Bit được ghi . Một ví dụ của Lớp Trung Gian Vật lí trong môi trường máy tính là đĩa mềm loại 3 1/2 inch, hai mặt, mật độ cao. IV.3.1.2. Lớp Khuôn dạng Trung gian Tại Lớp Khuôn dạng Trung gian (Media Format Layer), dòng Bit Trung gian Vật Lí được tổ chức theo các cấu trúc riêng biệt. Cấu trúc file và các cấu trúc thư mục liên quan được định nghĩa cho phép truy nhập và quản lí không gian Trung gian Vật lí. Lớp này thường tương ứng với môi trường Hệ điều hành. Lấy ví dụ, một Lớp Khuôn dạng Trung gian định nghĩa với loại đĩa mềm 3 1/2 inch là cấu trúc dữ liệu được sử dụng bởi hệ điều hành và các hệ thồng file máy tính cá nhân khác nhau. IV.3.1.3. Lớp Khuôn dạng Dữ liệu DICOM Lớp Khuôn dạng Dữ liệu DICOM (DICOM Data Format Layer) chia làm các thành phần định nghĩa: - Các Lớp SOP Lưu trữ Trung gian DICOM và các Định nghĩa Đối tượng Thông tin liên quan. - Khuôn dạng file DICOM - Lớp SOP Thư Mục Lưu Trữ Trung gian DICOM - Sơ lược ứng dụng Lưu trữ Trung gian - Sơ lược Bảo mật cho Lưu trữ Trung gian a. Các Lớp SOP Lưu trữ Trung gian Các Lớp SOP và các Định nghĩa Đối tượng Thông tin (IOD) liên quan được sử dụng để mang thông tin hình ảnh tại Lớp Khuôn dạng Dữ liệu. Các Lớp SOP và IOD được sử dụng cho Lưu trữ Trung gian phải tuân theo các cơ chế được thiết lập ở PS 3.3 và PS 3.4. Một ví dụ về IOD như thế là hình ảnh, thông tin bệnh nhân, kết quả.. Sử dụng các DICOM IOD kết hợp với các Thao tác Lưu trữ Trung gian tạo lên một số Lớp SOP Lưu trữ Trung gian. Các Thao tác Trung gian (ví dụ: đọc, ghi, xoá,..) được thực hiện thông qua Dịch vụ file DICOM. Khái niệm Lớp SOP trong ngữ cảnh Lưu trữ Trung gian tương đương với khái niệm Lớp SOP trong ngữ cảnh mạng. Cả IOD Thường, Phức và các Lớp SOP đều được sử dụng trong ngữ cảnh Lưu trữ Trung gian. b. Khái niệm Khuôn dạng File DICOM Các Bộ dữ liệu được đưa vào định dạng trong Trung gian vật lý dưới dạng các file DICOM, dựa vào các Dịch vụ file DICOM. c. Thư mục Thông tin Y tế DICOM Để thuận lợi cho cho việc quản lí và truy nhập thông tin hình ảnh và các thông tin liên quan, các Lớp SOP được tạo ra cho lưu trữ trung gian có thể được sử dụng để tạo tham chiếu (hay thư mục). Các trường hợp cụ thể của các Lớp SOP này là được mang trong một file với File ID là DICOMDIR d. Sơ lược ứng dụng Lưu trữ Trung gian DICOM Một Sơ Lược ứng dụng Lưu trữ Trung gian định nghĩa sự lựa chọn tại các tầng khác nhau của Mô hình Lưu trữ Trung gian khả dụng với các yêu cầu hay ngữ cảnh cụ thể mà trong đó sự trao đổi dữ liệu được thực hiện. Những lựa chọn như vậy thường được xác định như là một Sơ lược ứng dụng Lưu trữ Trung gian để đảm bảo chắc chắn khả năng đồng hoạt động giữa các hệ thống cùng tuân theo một Sơ Lược ứng dụng Lưu trữ Trung gian. IV.3.2. Khuôn dạng file DICOM File DICOM là đơn vị dữ liệu lưu trữ Bộ dữ liệu thể hiện một SOP Cụ thể liên quan đến một DICOM IOD. Trong File DICOM, Bộ Dữ liệu được đặt sau Thông tin Đầu File (File Meta Information). Mỗi File DICOM chỉ bao hàm một SOP Cụ thể. Preamble 128 byte đưa về 00H Prefix Chuỗi kí tự “DICM”. Dùng để nhận diện file DICOM Thành phần Đầu DICOM (Tag| VR| VL| Value) Thành phần Đầu DICOM (Tag| VR| VL| Value) Thành phần Dữ liệu (Tag| VR (nếu có)| VL| Value) Thành phần Dữ liệu (Tag| VR (nếu có)| VL| Value) Thành phần Dữ liệu (Tag| VR (nếu có)| VL| Value) Thành phần Dữ liệu Hình ảnh Thông tin Đầu File DICOM Bộ Dữ liệu Hình IV.3. Khuôn dạng File DICOM. a. Thông tin Đầu File DICOM Thông tin Đầu File bao gồm bao gồm thông tin xác định về thuộc tính của Bộ Dữ liệu được đưa vào file. Nó bắt đầu bởi 128 byte Mở đầu File (tất cả được đưa về 00H). Sau đó là 4 byte kí tự “DICM”. Sau đó là các Thành phần Đầu File. Các thành phần đầu file này là bắt buộc đối với mọi File DICOM. Thành phần Đầu File là các Thành phần Dữ liệu có Nhãn dạng (0002,xxxx), được mã hoá sử dụng Cú pháp Chuyển đổi VR ẩn, Little Endian. b. Bộ Dữ liệu Mỗi File chỉ chứa một Bộ Dữ liệu thể hiện một SOP Cụ thể duy nhất liên quan đến một Lớp SOP đơn (và IOD tương ứng). Một File có thể chứa nhiều hình ảnh khi các IOD được xác định mang nhiều khung. Cú pháp Chuyển đổi được sử dụng để mã hoá Bộ Dữ liệu được xác định duy nhất thông qua UID Cú pháp Chuyển đổi trong Thông tin Đầu File DICOM. c. Hỗ trợ Thông tin Quản lí File Khuôn dạng File DICOM không không bao gồm thông tin quản file để tránh sự trùng lặp với chức năng liên quan ở Lớp Khuôn dạng Trung gian. Nếu cần thiết cho một Sơ lược ứng dụng DICOM, các thông tin sau sẽ được đưa ra bởi một Lớp Khuôn dạng Trung gian: Định danh sở hữu nội dung File Thông tin truy cập (ngày và giờ tạo) Điều khiển truy cập File ứng dụng Điều khiển truy cập trung gian vật lí (ví dụ: bảo vệ ghi) d. Khuôn dạng File DICOM An toàn Một Khuôn dạng File DICOM An toàn bao gồm một File DICOM được mã hoá với một Cú pháp Bản tin Mật mã được định nghĩa trong RFC 2630. Phụ thuộc vào thuật toán bảo mật sử dụng cho mã hoá, một File DICOM An toàn có thể cung cấp các thuộc tính an toàn sau: Bảo mật dữ liệu Xác nhận nguồn gốc dữ liệu Tính toàn vẹn dữ liệu IV.3.3. Các Dịch vụ File DICOM IV.3.3.1. Bộ File Dịch vụ File DICOM đưa ra khả năng tạo và truy nhập một hay nhiều File trong một Bộ File. Một Bộ File là là tập hợp các file có cùng không gian tên chung với một Chỉ số File (File ID) duy nhất. Mỗi Bộ File được xác định duy nhất bởi một Chỉ số Duy nhất Bộ file (File-set UID), được định ra theo qui tắc đăng kí trong Chuẩn (ở PS 3.5). Khi các File được thêm vào hay loại ra khỏi Bộ file, Chỉ số Duy nhất Bộ file sẽ không đổi. Một Bộ File cũng có thể được xác định bởi một Chỉ số Bộ File (File-set ID), đơn giản khi xác định (nhưng trên tổng thể không phải là duy nhất). Một Chỉ số Bộ File có thể được kết hợp hay ánh xạ với một định danh chính xác ở Lớp Khuôn dạng Trung gian. Một Miêu tả Bộ File (File “readme”) có thể được đi kèm với một Bộ File. Một Bộ file … Bộ File File B chứa một SOP Cụ thể Thông tin Đầu File Bộ Dữ liệu File C chứa một SOP Cụ thể Thông tin Đầu File Bộ Dữ liệu File A chứa một SOP Cụ thể Thông tin Đầu File Bộ Dữ liệu Hình V.3.1. Bộ File IV.3.3.2. Các Chỉ số File Các File được định danh bởi Chỉ số File (File ID), là duy nhất trong một Bộ File. Một Chỉ số File là một chuỗi trình tự các Thành phần Chỉ số File. Một Chỉ số File có thể chứa từ một tới tám thành phần. Mỗi Thành phần là một chuỗi từ một tới tám kí tự từ bộ kí tự G0 của ISO 8859. Cấu trúc của các Chỉ số File như vậy cho phép Dịch vụ File DICOM lựa chọn File theo chế độ phân cấp. Không có ý nghĩa nào khác trong cấu trúc và nội dung của một của các Chỉ số File. Một Chỉ số File DICOM tương ứng như khái niệm thường dùng “đường dẫn” nối đến một “tên File”. VD: một Chỉ số File hợp lệ gồm có 4 Thành phần, được chia bởi dấu gạch chéo SUBDIR\SUBDIR2\SUBDIR3\ABCDEFGH. IV.2.3.3. Các Dịch vụ và Chức năng Quản lí File Khi một Thực thể ứng dụng DICOM tham gia trao đổi thông tin bằng Lưu trữ Trung gian, thông qua Dịch vụ File DICOM, chúng thực hiện một số Thao tác Lưu trữ Trung gian sau: M-WRITE, tạo các File mới trong một bộ File và gán cho chúng một Chỉ số File. M-READ, để đọc các File đã tồn tại dựa vào Chỉ số File của chúng M-DELETE, để xoá File đang tồn tại dựa trên chỉ số File của chúng M-INQUIRE FILE SET, để biết không gian trống để tạo File mới trong Bộ Dữ liệu M-INQUIRE FILE, để biết ngày, giờ tạo File (hoặc cập nhật gần nhất nếu có thể) với mọi File trong Bộ File. Một Thực thể ứng dụng DICOM có thể đóng một hay nhiều trong ba vai trò sau: Tạo Bộ File (FSC) Đọc Bộ File (FSR) Cập nhật Bộ File (FSU) Dựa trên các vai trò được cung cấp bởi Thực thể ứng dụng DICOM, Dịch vụ File DICOM sẽ hỗ trợ các Thao tác Trung gian được định nghĩa như sau: Vai trò Thao tác Trung gian M-WRITE M-READ M-DELETE M-INQUIRE FILE SET M-INQUIRE FILE FSC Bắt buộc Không yêu cầu Không yêu cầu Bắt buộc Không yêu cầu FSR Không yêu cầu Bắt buộc Không yêu cầu Không yêu cầu Bắt buộc FSC+FSR Bắt buộc Bắt buộc Không yêu cầu Bắt buộc Bắt buộc FSU Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc FSU+FSC Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc FSU+FSR Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc FSU+FSC+FSR Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc IV.2.3.4. Truy nhập Nội dung File Dịch vụ DICOM đưa ra khả năng truy nhập nội dung của bất cứ File hay bộ File nào. Nội dung File là một chuỗi trình tự một hay nhiều Byte. Dịch vụ File DICOM sẽ đưa ra các khả năng sau: Một FSR hay FSU thực hiện một M-READ để đọc không hay nhiều Byte trong nội dung File. Một FSC hay FSU thực hiện một M-WRITE để viết một hay nhiều Byte tạo nội dung File IV.3.3.5. Bộ Kí tự Chỉ số File và Chỉ số Bộ File là chuỗi kí tự được tạo ra bởi một nhóm kí tự thuộc bộ kí tự G0 của ISO 8859. Đó là: A, B, C, D, E, F, G, H, J, K, L, M, N, O, P, Q, R, S, T, U,V, W, X, Y, Z 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, và _ IV.3.3.6. Chỉ số File DICOMDIR Một File với Chỉ số File, DICOMDIR, sẽ tồn tại như là một thành phần của mọi Bộ dữ liệu. Chỉ số File này được tạo bởi một Thành phần. Nó chứa Thư mục Trung gian DICOM bao gồm các thông tin chung về toàn bộ Bộ Dữ liệu. Các thông tin chung này luôn luôn tồn tại, tuy nhiên nội dung của thư mục có thể là bỏ trống trong trường hợp không cần thiết. Nếu DICOMDIR không tồn tại trong Bộ Dữ liệu, Bộ Dữ liệu không tuân theo PS 3.10 của Chuẩn DICOM. DICOMDIR không tham chiếu đến các File nằm ngoài Bộ File mà nó nằm trong đó. DICOMDIR sử dụng Explicit VR Little Endian Tranfer Syntax (UID=1.2.840.10008.1.2.1) để mã hoá Lớp SOP Thư mục Lưu trữ Trung gian. ._.