Truyền dữ liệu theo chuẩn DICOM

TÓM TẮT Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu tổng quan về lý thuyết của chuẩn DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine ) và ứng dụng của chuẩn n ày trong lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh y tế. Luận văn trình bày chủ yếu tập trung về hệ thống ngữ nghĩa, ký hiệu của chuẩn DICOM v à ứng dụng của chuẩn DICOM trong lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh. Phần thực hành trình bày vận dụng kiến thức về chuẩn DICOM để xây dựng phần mềm minh họa dựa vào một số mã nguồn mở nhằm kiểm chứng tính tương thích và các khả năng ứng dụng thực tiễn. MỤC LỤC TRANG BÌA .i NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT .iv ABSTRACT .v MỤC LỤC vi DANH SÁCH HÌNH VẼ .xii DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT .xiv PHẦN MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN .4 1.1. Khái niệm 5 1.2. Lịch sử phát triển của DICOM 5 1.3. Nhu cầu thực tế .6 1.4. Mục đích của chuẩn DICOM .6 CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC CỦA CHUẨN DICOM 8 2.1. Quy chuẩn (PS 3.2: Conformance) 9 2.2. Định nghĩa đối tượng thông tin (PS 3.3: Information Object Definitions) 25 2.3. Các đặc tả về lớp dịch vụ (PS 3.4: Service Class Specifications) .27 2.4. Cấu trúc và các ngữ nghĩa dữ liệu (PS 3.5: Data Structure And Semantics) .28 2.5. Từ điển dữ liệu (PS 3.6: Data Dictionary) 28 2.6. Trao đổi thông điệp (PS 3.7: Message Exchange) 29 2.7. Hỗ trợ giao tiếp qua mạng đối với việc trao đổi thông điệp (PS 3.8: Network Communication Support For Message Exchange) 30 2.8. Hỗ trợ giao tiếp điểm – điểm cho sự trao đổi thông điệp (đã bị lỗi thời) (PS 3.9: Retired (Formerly Point – To – Point Communication Support For Message Exchange)) .31 2.9. Lưu trữ thiết bị và định dạng tập tin (PS 3.10: Media Storage And F ile Format) 31 2.10. Các khung ứng dụng lưu trữ thiết bị (PS 3.11: Media Storage Application Profile) 32 2.11. Các hàm lưu trữ và định dạng thiết bị cho sự trao đổi dữ liệu (PS 3.12: Storage Functions And Media Formats For Data Exchange) 34 2.12. Hỗ trợ giao tiếp điểm – điểm đối với việc quản lý in (đã lỗi thời) (PS 3.13: Retired (Formerly Print Management Point -To-Point Communication Support)) .35 2.13. Hàm hiển thị chuẩn thang xám (PS 3.14: Grayscale Standard Display Function) .35 2.14. Bộ các chuẩn về bảo mật và quản lý hệ thống (PS 3.15: Security Profile And Management Profile) 35 2.15. Nguồn tham chiếu nội dung (PS 3.16: Content Mapping Resource) .36 2.16. Thông tin giải thích (PS 3.17: Explanatory Information) 36 2.17. Truy xuất web đến các đối tượng nhất quán của DICOM (PS 3.18: Web Access To DICOM Persistent Objects (WADO)) .36 CHƯƠNG 3 CÁC ỨNG DỤNG PHÂN BỐ DICOM 38 3.1. Xử lý phân bố 39 3.2. Các khái niệm chung về DICOM .43 3.2.1. Các lớp dịch vụ và các lớp SOP (Service Classes và SOP Classes) 43 3.2.2. Các định nghĩa đối tượng thông tin (Information Object Definitions) .44 3.2.3. Thuộc tính (Attributes) .46 3.2.4. Các nhân tố dịch vụ (Service Elements) .47 3.2.5. Các đối tượng SOP (SOP Instances) .48 3.2.6. Nhận dạng (Identification) 49 3.2.7. Mối liên hệ (Relations) .50 3.2.8. Kiểu dữ liệu (Value Representation) 50 3.2.9. Cú pháp truyền (Transfer Syntax) .51 3.3. Tổng quan .51 3.4. Các khái niệm mạng DICOM (DICOM Network Concepts) 53 3.4.1. Thực thể ứng dụng (Application Entity) .53 3.4.2. Địa chỉ đại diện (Presentation Address) 54 3.4.3. Thỏa thuận kết nối (Association Negotiation) .55 3.4.4. Ngữ cảnh đại diện (Presentation Context) 55 3.4.5. Các giao thức mạng (Network Protocols) .56 3.4.6. Ngăn xếp giao thức TCP/IP (TCP/IP Protocol Stack) 57 3.5. Các khái niệm thiết bị lưu trữ DICOM (DICOM Storage Media Concepts) .60 3.5.1. Lớp dịch vụ lưu trữ thiết bị (Media Storage Service Class) .61 3.5.2. Định dạng tập tin DICOM (DICOM File Format) 62 3.5.3. Định dạng thư mục DICOM (DICOM Directory Format) .63 3.5.4. Thiết bị vật lý (Physical Medium) 63 3.6. Các lớp dịch vụ được hỗ trợ (Supported Service Classes) 64 3.6.1. Các lớp dịch vụ lưu trữ ảnh (Image Storage Service Classes) .64 3.6.2. Các lớp dịch vụ quản lý (Management Service Classes) .65 3.6.3. Lớp dịch vụ lưu trữ thiết bị (Media Storage Service Class) .65 3.6.4. Lớp dịch vụ kiểm tra (Verification Service Class) 66 3.7. Sự kết nối (Connectivity) .66 3.7.1. Phát biểu quy chuẩn (Conformance Statement) 66 3.7.2. Bộ các chuẩn ứng dụng (Application Profile) .68 3.8. Chuẩn DICOM 69 CHƯƠNG 4 GIỚI THIỆU VỀ SỰ THỂ HIỆN CỦA LỚP SOP H ÌNH ẢNH DICOM (DICOM IMAGE SOP INSTANCE) .72 4.1. Mô hình thông tin ảnh (Image Information Model) 73 4.1.1. Tham chiếu các cuộc kiểm tra thế giới thật (Mapping Real World Examinations) 74 4.1.2. Cấp độ bệnh nhân (Patient Level) .74 4.1.3. Cấp độ nghiên cứu (Study Level) .75 4.1.4. Cấp độ chuỗi (Series Level) .75 4.1.5. Cấp độ ảnh (Image Level) 77 4.2. Các đối tượng lớp SOP ảnh (Image SOP Instances) .78 4.3. Các mối liên hệ và sự nhận dạng (Relations and Identification) .79 4.3.1. Ánh xạ dữ liệu ảnh (Mapping of Image Data) .80 4.3.2. Sự nhận dạng (Identification) . 80 4.3.3. Nhận dạng nghiên cứu (Study Identification) .81 4.3.4. Các nhận dạng khác (Other Identifications) 82 4.4. Phân loại dữ liệu ảnh (Classification of Image Data) .82 4.4.1. Thông tin bệnh nhân (Patient Information) .83 4.4.2. Thông tin nghiên cứu (Study Information) .84 4.4.3. Thông tin chuỗi (Series Information) 85 4.4.4. Thông tin ứng dụng (Application Information) .86 4.4.5. Thông tin thu nhận (Acquisition Information) 86 4.4.6. Thông tin vị trí (Positioning Information) .87 4.4.7. Thông tin dữ liệu ảnh (Image Data Information) 87 4.5. Sự mở rộng thông tin (Extension of Information) 88 4.6. Các loại ảnh (Image Types) .90 4.6.1. Đặc điểm chung của các loại ảnh ( Generic Image Types) 90 4.6.2. Các loại ảnh chuyên dụng (Specialized Image Types) 92 4.6.3. Ảnh chụp phụ (Secondary Capture Image) .94 4.7. Tiến trình xử lý ảnh (Image Processing Pipel ine) 95 4.7.1. Dữ liệu ảnh thô (Raw Image Data) .96 4.7.2. Dữ liệu ảnh được xử lý (Processed Image Data) .96 4.7.3. Ảnh hiệu chỉnh theo giác quan (Perceptual Correct Image) .97 4.7.4. Quy trình chuyển đổi và chọn lọc các giá trị điểm ảnh (Conversion and Selection of Pixel Values) 98 4.7.5. Bước hiển thị (Presentation Step) .99 4.7.6. Các yêu cầu ảnh được xử lý (Processed Image Requir ements) . 100 4.7.7. Các ảnh được xử lý DICOM (DICOM Processed Images) 101 4.7.8. Bước giải mã (Decoding Step) . 102 4.7.9. Bước chuẩn hóa (Normalization Step) 104 4.7.10. Bước chuyển đổi cấp độ xám (Gray Level Conversion Step) 105 4.7.11. Bước che phủ (Overlay Step) 106 4.7.12. Bước kết nối thiết bị (Device Correction Step) . 107 4.8. Ứng dụng của dữ liệu ảnh (Application of Image Data) . 108 4.8.1. Các hệ thống lưu trữ ảnh (Image Storage Systems) 109 4.8.2. Các trạm kiểm tra ảnh (Review Stations) 109 4.8.3. Các trạm xử lý ảnh (Image Processing Stations) .110 4.8.4. Tái sử dụng phương thức (Reuse by Modality) .110 4.8.5. Các loại ứng dụng (Application Categories) .110 CHƯƠNG 5 THỰC HÀNH VÀ KẾT QUẢ 112 5.1. Yêu cầu về phần mềm và phần cứng 113 5.2. Giới thiệu về chương trình .113 5.3. Nhận xét 122 CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 124 6.1. Kết luận .125 6.2. Hướng phát triển của đề tài 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 127 PHỤ LỤC . 128