BÁO CÁO MÔN HỌC CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH I Đề tài: HÌNH ẢNH SỐ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO MÔN HỌC CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH I Đề tài HÌNH ẢNH SỐ Giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Thái Hà Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Cẩm Tú MSSV 20134495 Hà Nội, 12 2016 CHƯƠNG 16 HÌNH ẢNH SỐ 16 1 Giới thiệu Phương pháp truyền thống để thu hình ảnh X quang là một tấm ảnh Ngày nay, tất cả phương thức hình ảnh trong y tế được cung cấp cho thu nhận bằng kỹ thuật số, mặc dù nhìn chung, việc sử dụng phim X quang vẫn còn phổ biến Nhiều phương thức là số.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

- -BÁO CÁO MÔN HỌC CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH I

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thái Hà

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Cẩm Tú

MSSV: 20134495

Hà Nội, 12- 2016

CHƯƠNG 16

HÌNH ẢNH SỐ

16.1 Giới thiệu

Phương pháp truyền thống để thu hình ảnh X quang là một tấm ảnh Ngày nay, tất

cả phương thức hình ảnh trong y tế được cung cấp cho thu nhận bằng kỹ thuật số, mặc dùnhìn chung, việc sử dụng phim X quang vẫn còn phổ biến Nhiều phương thức là số hóa

về cơ bản như yêu cầu xây dựng lại hình ảnh từ việc định lượng các tín hiệu số, ví dụ nhưchụp cắt lớp vi tính (CT) và cộng hưởng từ (MRI)

để cung cấp nhiều mẫu qua thời gian và không gian, sau đó mỗi ảnh có thể được coi làmột khung “frame”, một tập hợp tổng thể các khung được gọi là một hình ảnh đa khung

“multiframe image”

Điểm ảnh thông thường là hình vuông, gồm 2 kích thước vật lí trong không gian ,các kích thước này được lấy mẫu một cách đều đặn dọc theo trục ngang và trục dọc Cáckích thước này được dùng để biểu diễn “khoảng cách điểm ảnh”, có nghĩa là khoảng cáchgiữa các trung tâm của mỗi điểm ảnh Ý nghĩa của khoảng cách điểm ảnh phụ thuộc vàoloại thu nhận Đối với phương thức cắt lát từng phần như chụp CT hay MRI, khoảng cáchđiểm ảnh trong bệnh nhân được biết đến là thời gian xây dựng lại hình ảnh Đối với việc

phát ra tia X với một chùm tia phân kì, khoảng cách điểm ảnh dựa vào vị trí dọc theochùm tia và đối tượng, bị phóng đại hình học, do đó có thể chỉ được xác định ở một điểmtham chiếu đã biết, thông thường là ở trung tâm tia trước máy dò Đối với hình ảnh chụp

và quét, một tham chiếu của kích thước đã biết trong ảnh có thể được dùng đểu hiệuchuẩn

Khi một ảnh hay một khung bao gồm một mặt cắt ngang (lát cắt) qua cơ thể , sau

đó thêm vào một kích thước tồn tại, thông thường với mặt phẳng của lát cắt Một điểmảnh sau đó được gọi là một yếu tố khối lượng, hay “voxel”.Voxel trong một lát cắt riêng

lẻ là điển hình cho tất cả lát cắt có cùng độ dày, và có khoảng cách bằng nhau như lát cắttrước và lát cắt sau Độ dày và khoảng cách của lát cắt không nhất thiết phải giống nhau,các lát cắt có thể có khoảng trống ở giữa chúng, hoặc nằm chồng lên nhau

16.2.1.2 Đại diện trắc quang và phạm vi chức năng: Kênh, bit và độ sâu điểm ảnh.

Trong các ứng dụng của người dùng, hình ảnh từ máy ảnh kỹ thuật số và dành chocác trang web thường là 8 bit cho mỗi kênh và được mã hóa với thông tin màu sắc thựcbằng 3 kênh: đỏ, xanh lá và xanh da trời, ít nhất trong trạng thái nén của chúng

Các ứng dụng hình ảnh trong y học thường bao gồm các kênh riêng lẻ, thông tinđược thể hiện bởi một đại lượng vật lí định lượng, chẳng hạn như mật độ của tia X,tạo rahình ảnh màu xám, không có màu sắc Chúng được mã hóa như vậy với các giá trị sốthấp hơn được hiển thị với hình ảnh tối hoặc sáng

Nếu màu sắc được dùng cho kênh hình ảnh riêng lẻ, thì đó là màu sắc nhân tạo, tạo

ra màu sắc ảo với mục đích tạo ra sự khác nhau tinh tế trong cường độ để có thể quan sátbên ngoài dễ dàng Màu sắc có thể được áp dụng cho một khối ảnh đơn màu xám tronghiển thị ứng dụng, màu sắc riêng có thể được sử dụng cho toàn bộ ảnh, hoặc dùng đểchuyển từ ảnh xám thành ảnh màu

Hình ảnh trong y học cũng bao gồm các cường độ tín hiệu lấy mẫu với phạm vichức năng vượt quá 256 giá trị, chúng được mã hóa trong một kênh 8 bit, điển hình là cácbit số 10,12 và 16 Thông thường, bất cứ dữ liệu nào trong khoảng bit 9 đến bit 16 trong

phạm vi chức năng thì được mã hóa trong một từ duy nhất 16 bit (2 byte) dưới dạngkhông nén, và các bit cao chưa dùng còn lại bị bỏ trống, hoặc được dùng cho các mụ đíchkhác, chẳng hạn như lớp phủ đồ họa Hình ảnh y học cũng có thể chứa các dữ liệu biểuhiện mang giá trị âm, ví dụ như đơn vị Hounsfield trong chụp CT.

16.2.1.3.Dữ liệu hình ảnh so với siêu dữ liệu hình ảnh.

Giá trị điểm ảnh được mã hóa ( hay dữ liệu điểm ảnh) là khác nhau từ các thôngtin miêu tả các đặc điểm của dữ liệu điểm ảnh, đôi khi được gọi là “siêu dữ liệu”( dữ liệu

về dữ liệu) Để làm sáng tỏ về dữ liệu điểm ảnh, người nhận cần metadata để miêu tảđược kích thước của mảng dữ liệu điểm ảnh( các hàng, các cột và số lượng khung hình),

số lượng các kênh ( mẫu) cho mỗi điểm ảnh, khoảng cách vật lí giữa các điểm ảnh, sốlượng bit được dùng để lưu trữ các mẫu, số lượng các bit trong mỗi từ được chứa- cái màbao gồm các bit quan trọng và chứa trong phạm vi các từ ngữ ở vị trí của chúng và sựdiễn ra trắc quang của mỗi điểm ảnh ( dù là thể hiện ảnh xám hay ảnh màu, màu đen là 0,

….)

Các siêu dữ liệu có thế được lưu trữ riêng từ mỗi dữ liệu điểm ảnh hoặc thôngthường ở phần trước phần header của dữ liệu điểm ảnh Phần header có thể thay đổi đượcđịnh dạng nhị phân độ dài, như độ dài tên các biến nhị phân- giá trị cặp, hoặc như một vàiloại của định dạng cấu trúc văn bản, như là ngôn ngữ đánh dấu mở rộng

16.2.2.1 Cửa sổ và mức

Số lượng giá trị các mẫu trong phạm vi một ảnh phải vượt quá số lượng của cường

độ hiển thị riêng lẻ có sẵn Thị giác của người quan sát không thể phân biệt được sự khácbiệt nhỏ trong cường độ tín hiệu hiển thị (độ chói), và chỉ một tập hợp con của giá trị cácmẫu có thể được dùng cho một nhiệm vụ chẩn đoán từng phần nào đó Ví dụ, trong CT,mặc dù đã yêu cầu và mã hóa các giá trị thông thường trong phạm vi khoảng 4096 giá trị,chúng phân bố không đều trên phạm vi của mật độ tương ứng với không khí, mỡ, mômềm, các cáu tạo tương phản và xương Theo đó, khi xem xét một mô mềm, người quansát muốn nhìn thấy sự hiển thị một phạm vi hẹp của cường độ vùng trung tâm xungquanh mật độ nước, khi xem xét xương, cần quan sát một cường độ một phạm vi rộnghơn để hiển thị được hình ảnh, có thể bỏ qua một số giá trị khó quan sát trong mô mềm

Do đó, người quán sát chọn một cửa sổ của cường độ tín hiệu để hiển thị, đặc biệt bởimột cặp ở vùng trung tâm và các biến có độ rộng Cửa sổ này lựa chọn phạm vi của cácgiá trị đầu vào, các giá trị này được ánh xạ tuyến tính tới toàn bộ phạm vi năng lượng củathiết bị hiển thị Các cặp điều chỉnh trước của các cửa sổ giá trị và điều chỉnh có tươngtác đều được cung cấp đều đặn

Với một số ứng dụng, như là phát xạ X quang, một ánh xạ tuyến tính, với mẩu cắt

ra là màu trắng hay đen ở giới hạn cao hơn và thấp hơn của cửa sổ tương ứng, có thểkhông thu được kêt quả đúng với mong đợi ban đầu Ứng dụng củ một hàm không tuyếntính, như là một hàm xích ma, nhiều dữ liệu thu được thỏa đáng với roll- off của cường

độ trong ánh sáng và vùng tối, so sánh với sự thể hiện của phim X quang (đồ thi đặc điểmcủa người bị thương và Nếu được cung cấp bởi đại lí thiết bị thu nhận, ta có thể mã hóatrong siêu dữ liệu với các thống ố của các hà được định nghĩa, hoặc như một bảng tra cứu

để mã hóa ánh xạ của mỗi giá trị đầu vào với một giá trị đầu ra tương ứng

16.2.2.2 Hiển thị ổn định.

Thiết bị hiển thị biến đổi các mức độ chuyển động tín hiệu số thành cường độ ánhsáng( đọ chói), cái mà có thể nhận ra được bởi hệ thị giác thông thường của con người

trong một tổ hợp với một sự đóng góp từ bất cứ ánh sáng xung quanh nào Hệ thống thịgiác của con người không tuyến tính trong các phản hồi với độ chói, những thay đổi nhỏnhất trong độ chói có thể nhận ra không giống nhau ở các cấp độ độ chói tuyệt đối khácnhau Ảnh hưởng của nó chính là việc các hình ảnh được hiển thị giống nhau nhưng lạiđược nhận ra khác nhau với các cấp độ khác nhau của độ chói( hiển thị và môi trường).

Sự tay đổi trong độ chói được yêu cầu cho bất cứ mức độ độ chói cụ thể nào để nhận rađược và có thể đo lường hay dự đoán và được đưa ra như là một “sự khác nhau đang chúý”(JND)

Nỗ lực để bù lại cho hiệu ứng này có thể tạo ra bởi ứng dụng “tuyến tính cảmgiác” Nó bao gồm sự sắp xếp mỗi sự thay đổi trong cấp độ điều khiển tín hiệu số, kếtquả là sự thay đổi độ chói sẽ giống với tác động từ cảm xúc( giống con số của các JND).Trong thí nghiệm, ta có thể đạt được bằng cách sử dụng mô hình Barten của hệ thống thịgiác con người để xử lý, lưu trữ, in ấn và thu/nhận hình ảnh trong y tế (DICOM), hàmhiển thị màu xám tiêu chuẩn(GSDF) để cung cấp một hàm hiệu chuẩn cho các hiển thị.Các tác động của hàm hiệu chuẩn là: (i) mọi hình ảnh có ý nghĩa được hiển thị với tiêuchuẩn GSDF sẽ xuất hiện với độ tương phản giống nhau trên các thiết bị hiển thị có cácphạm vi độ chói khác nhau ( một mục tiêu nhất quán) và (ii) là ứng dụng hiệu quả nhấtcủa phạm vi độ chói có sẵn sẽ được sử dụng( 1 mục tiêu chất lượng)

Để tránh sự mất đi thông số JND qua quá trình lượng tử hóa, ứng dụng của cáchàm hiệu chuẩn nên được đưa ra bằng các bảng tra cứu của bit đủ độ sâu trong phần cứnghiển thị Để sự xuất hiện, này được nhận ra nhiều và ổn định hơn, ta cngx nên sử dụng độchói tối đa giống nhau đối với mọi thiết bị trong một vị trí

Cần phải thường xuyên hiệu chuẩn lại các hàm một cách đều đặn để tránh làmgiảm giá trị trở lại của cướng độ sáng hoặc các nhân tố kĩ thuật hiển thị khác, tốt nhất làcác thay đổi trong điều kiện môi trường bên ngoài, nếu ta không thể xem lại cẩn thậnphần cứng của các thiết bị hiển thị

16.3 Sự quản lí hinh ảnh số.

16.3.1 Hệ thống truyền và lưu trữ hình ảnh y tế (PACS).

16.3.1.1 Tổng quan.

Một hình ảnh phim chỉ có duy nhất một bản gốc, phải được lưu trữ ở một nơi vàphải có nhiều yêu cầu để xử lí, lưu trữ và vận chuyển Trong khi đó, một hình ảnh số cóthể có nhiều bản sao, tùy theo số lượng mình cần với độ chính xác hoàn toàn, với một hệthống phân chia, lưu trữ và một phương pháp hiển thị bằng điện Các thiết bị chuyêndụng có thể được xây dựng để thực hiện những nhiệm của nó Một nhóm các thiết bị nàylàm việc cùng nhau như một hệ thống, hệ thống này quản lí các quá trình cảu mỗi nhiệm

vụ trong một hệ thống truyền và lưu trữ hình ảnh PACS

16.3.1.2 Phạm vi.

Một hệ thống PACS có thể là hệ thống nhỏ để dùng khi cần trong một phòng ban,

có thể bao gồm một phương thức độc lập, với một số lượng ít của các phòng thí nghiệm

có số lượng người dùng cụ thể và được giới hạn số lượng, đây là một hệ thống PACSmini

Nhìn chung, thuật ngữ PACS được dùng với một hệ thống dùng cho một tổ chứctổng thể như là một bệnh viên hay cơ sở lớn cho bệnh nhận ngoại trú( lưu động) Một hệthống PACS đáp ứng không chỉ về lưu trữ, thu nhận và phân phát hình ảnh, mà còn quản

lí tiến trình công việc và các tương tác với các phòng ban hay một tổ chức lớn qua hệthống thông tin như là hệ thống thông tin X quang, hệ thống thông tin tim mạch Một tổchức PACS sẽ có cả người dùng đại phương truy cập thông tin từ tổ chức, và điều khiểnngười dùng truy cập thông tin off- site

Bệnh nhân sẽ thường xuyên được kiểm tra và điều trị ở nhiều địa điểm Hình ảnh

và các thông tin liên quan cần được trao đổi giữa các bên và tổ chức khác nhau Quá trìnhtrao đổi chéo giữa các tổ chức có thể bao gồm cả phương thức hồ sơ vật lí hoặc mạngđiện tử Hệ thống PACS riêng biệt và hệ thống tổng thể có thể được liên kết ( tạo nhómcùng nhau và truy cập trong 1 hình ảnh độc lập) để cung cấp cho sự trao đổi, hay dữ liệu

có thể được đẩy lên các kết nối điểm tới điểm, hoặc là lưu trữ(Tập trung) ở vùng lưu trữnơi cung cấp cho sự truy cập rộng hơn).

Hệ thống PACS có thể được liên kết với hệ thống hồ sơ y tế điện tử, cung cấp sựtruy cập thông tin ở phạm vi rộng hơn về một bệnh nhân trong một cơ sở, hay là hệ thống

hồ sơ về sức khỏe bệnh nhân theo cả một quá trình dài, nhằm cung cấp thong tin chonhiều cơ sở kéo dài

16.3.1.3 Chức năng, cấu tạo và quy trình công việc.

Mục đích và lịch trình làm việc

Các hình ảnh số có thể được yêu cầu trong sự phản hồi một yêu cầu hay chế độ( đã đượclên lịch), hoặc trong một quá trình nghiên cứu hay điều trị của bệnh nhân bởi các thầythuốc ( chưa được lên lịch) Trong một trường hợp khác, có một nguồn thông tin nhânkhẩu học về bệnh nhân, bao gồm cách nhận dạng và các đặc điểm, cũng như các thông tinkhác về điều kiện của họ và sự nhận dạng của nơi chứa các mục đích Thông tin này cóthể được lấy từ hệ thống nhận vào, phóng điện và chuyển đổi Các lệnh được đặt trongmột hệ thống lối vào yêu cầu tính toán vật lí hay hình thức khác của nơi yêu cầu, như là

hệ thống thông tin của một bệnh viện Việc lên lịch này cũng có thể diễn ra trong một lịchtrình hệ thống phòng ban riêng biệt và hệ thống yêu cầu phụ, như là một hệ thống thôngtin phát xạ X quang

Cách dùng của một nguồn điện tử để nhận dạng, yêu cầu và thông tin lịch trình, và

sự kết hợp các nguồn khác nhau của thông tin, làm giảm đi các cơ hội để vận hành xảy ralỗi nguyên nhân là bởi sự khởi động lại nguồn vào dữ liệu và cho phép các hình ảnh đượcliên quan tới thông tin trong các hệ thống khác

Sự thu nhận

Một phương thức thu nhận số chịu trách nhiệm không chỉ về việc thu nhận các dữliệu sống từ các hình ảnh được khôi phục lại phù hợp để hiển thị cho kĩ thuật viên quansát, nhưng cũng cho sự kết hợp hình ảnh với mục đích và siêu dữ liệu nhân khẩu học

Người quan sát các thiết bị này có thể cung cấp những thông tin qua đầu vào dữ liệu trựctiếp ở phương thức giải quyết( nơi dễ bị lỗi), hoặc quét trước khi thông tin mã vạch đượcin,hay bởi lựa chọn từ lịch trình đã định trước trong một danh sách công việc hoặc cácnguồn tài nguyên khác cung cấp thông tin về nhân khẩu học bằng điện tử tới các phươngthức Phương thức này bao gồm siêu sữ liệu trong hình ảnh ở “header”.

Sau đó phương thức này truyền hình ảnh và các thông tin liên quan đến nó tới mộtthiết bị khác trên mạng lưới nội bộ, như là một hình thức điều khiển chất lượng (QC)hoặc giải thích cho nơi thực hiện công việc., một hệ thống phân tích, một hình ảnh quản líhoặc thu được, hay in một phim số Thông thường, một phương thức sẽ gửi một hình ảnhmỗi lần một cấu hình nội bộ riêng biệt đã được định sẵn, cấu hình này chịu trách nhiệmcho sự giải thích, lưu trữ và phân phát, sau đó dọn dẹp bất cứ bản sao nội bộ nào sau mộtkhoảng thời gian đã định trước Như một sự lựa chọn, một vài phương thức cung cấp cholưu trữ nội bộ, ví dụ như là chuyển đổi phương thức truyenf thông bị chuyển đổi như đĩaquang (CD) hoặc một đĩa quang từ, của các dữ liệu hình ảnh được xây dựng lại, các dữliệu sống hay cả hai

Các phương thức cũ hơn để tạo ra các hình ảnh số, nhưng nó có trước khi dùngphổ biến của các ý nghĩa tiêu chuẩn của mạng giao tiếp, có thể yêu cầu một cổng vào thunhận dữ liệu hay hộp chuyển đổi của một vài loại và biểu diễn các hàm Giống như thế,các thiết bị không dùng trong y tế được dùng để lấy được hình ảnh các nguồn tài nguyênkhác, ví dụ như một máy ảnh số hay một bản thu âm video số được chèn vào đèn nội soihoặc kính hiển vi, có thể yêu cầu một cổng vào để chuyển đổi hình ảnh định dạng củangười dùng ( ví dụ như nhóm các chuyên gia ảnh JPEG hoặc một định dạng tệp hình ảnhđược gắn thẻ (TIFF) tới một tđinh dạng tiêu chuẩn y tế chứa siêu dữ liệu được thêm vàocho sự truyền tải

Đối với các thông tin khác, bao gồm các hình ảnh từ đợt kiểm tra trước đó thườngcần cho sự sống cho sự giải thích chính xác của cuộc kiểm tra gần đây Số hóa có thểđược sử dụng để thu được bằng những vật liệu vật lí, như là phim X quang , các hình ảnhđược in và các tài liệu bằng giấy khác, ví dụ như yêu cầu các hình thức và chú thích của

người vận hành và các bản công việc Các hình ảnh số và các hồ sơ báo cáo trước đâytrên các phương tiện trao đổi truyền thông như đĩa CD có thể được cho biết trước Nhữngthiết bị này được tích hợp trong một cách giống nhau tới bất kì tiết bị thu nhận nào khác.Tuy nhiên tiến trình công việc có thể được chuyên dụng, ví dụ như để điều hòa sự xácđịnh trên các vật liệu được cung cấp ở bên ngoài với số các hồ sơ nội bộ.

Các phim được số hóa được thiết kế cho phim X quang quét, hoặc phim y tế được

in bằng laser, có sự khác biệt một cách đáng kể ở các bản sao của bệnh nhân Kĩ thuậtquét là có thể truyền được hơn là tính chất phản xạ, phạm vi mật độ quang (OD) củaphim là cao, và các yếu cầu về không gian và độ phân giải đang phụ thuộc Xử lí vật líchuyên dụng về truyền phim cũng được yêu cầu Cả các thiết bị đôi về sạc pin (CCDs) vàthiết bị laser là khả dụng để cung cấp cho tối thiểu ở một độ phân giải không gian tầm2.5lp/mm Một độ phân giải chiếm 10 bit và mật độ quang tối đa là 4.0 Thông số kĩ thuậtcủa hàm hiệu chuẩn được cung cấp, cho phép chúng ta dự đoán các giá trị của mật độquang hay không gian tuyến tính về tiêu chuẩn nhận thức

Điều khiển chất lượng (QC)

Sau sự thu nhận, việc điều chỉnh chất lượng bởi ngwoif vận hành thường xuyênđược yêu cầu để xác nhận vị trí, kĩ thuật, sự thiêu vắng chuyển động hay các thiết bị nhântạo khác, dán nhãn chính xác và sự nhận dạng Một thiết bị hiển thị có thể tự điều khiểnphương thức hoạt động của nó, hay ở một trạm điều chỉnh chất lwongj riêng biệt nào đó

có thể cung cấp các hình ảnh với lộ trình tự động, hay các hình ảnh có thể có sẵn ở trungtâm nội bộ thông qua một trạm PACS thông thường Sự lựa chọn vè kĩ thuật được quyếtđịnh bởi loại phương thức và sự tối ưu hóa của tiến trình công việc Một hệ thống chụp Xquang số trực tiếp có thể có một bộ hiển thị được tích hợp, trong khi bộ đọc cát sét của hệthống X quang tính toán yêu cầu một trạm làm việc riêng biệt Sự tách biệt trong quátrình thu nhận và trách nhiệm điều khiển chất lượng dẫn tới người vận hành khác nhau cóthể nâng cao hiệu quả Bất kì trạm làm việc nào được dùng cho điều khiển chất lượng nên

có một bộ phận hiển thị đầy đủ các kích cỡ, các hàm, hiệu chuẩn và môi trường quan sát

Một điểm hác biệt của CAD, các loại khác của hậu xử lí có thể tương thích vớimột số ứng dụng và phương thức khác nhau.Một người vận hành có thể tạo thêm mộthình ảnh tái tạo lại từ dữ liệu hình ảnh được yêu cầu, ví dụ như tái tạo lại hình ảnh 3 D,hoặc thể hiện các phép đo về định lượng trên hình ảnh trước khi được truyền đến bác sĩ

để giải thích về hình ảnh Một ví dụ điển hình về phân tích định lượng của động mạchvành bằng chụp mạch CT, nơi yêu cầu các sự phân đoạn của các van, được thể hiện rõràng trong phần mềm 3 D và sự định lượng bán tự động của một mạch bị hẹp Dựa trên

sự hiệu quả của tiến trình công việc, chuyên môn và các kĩ năng chuyên môn của nhânviên, sự mô tả lại mẫu hình và khả năng của hệ thống PACS sẽ được thể hiện như là mộtbước công việc riêng hoặc bởi một kĩ thuật viên trong quá trình báo cáo

CAD và các thiết bị hậu xử lí khác nhận các hình ảnh số từ các phương thức, mộtcách trực tiếp hoặc thông qua hệ thống PACS, và tạo ra các thông tin thêm vào để sửdụng cho việc dự đoán bệnh trong quá trình kiểm tra Các hình ảnh yêu cầu xử lí cho quátrính này có thể khác so với các yêu cầu thể hiện của người quan sát, và một phương thức

có thể yêu cầu gửi dữ liệu sống tới hệ thống CAD nhiều hơn là các hình ảnh đã qua xử lí

Đầu ra của bất kì bước hậu xử lí nào đều yêu cầu một dạng nhận được và chú giải

từ hình ảnh, hoặc một cấu trúc thông tin được diễn tả và phân tích bởi người dùng ở trạmchụp Hệ thống CAD hay trạm phân tích chuyển các thông tin tới hệ thống PACS đểchuẩn bị cho các bước công việc tiếp sau

Hiển thị và bản báo cáo

Sản phẩn cuối cùng của một buổi kiểm tra X quang không chỉ gồm hình ảnh Xquang thu được mà còn cả báo cáo của bác sĩ HÌnh ảnh số được hiển thị và bác sĩ sẽ giảithích chúng ( đọc bản sao mềm)

Hiển thị một hình ảnh tương thích cần cung cấp cho người dùng một danh sáchcông việc( không phải là báo cáo) để giải thích hình ảnh, hoặc một danh sách tất cả cácnghiên cứu có sẵn cho người đọc chọn lựa, tốt nhất là với các trạng thái đã được báo cáo.Hình thức có nhiều hiệu quả nhưng yêu cầu nhiều sự hội nhập hơn đối với hệ thống thôngtin, Hình ảnh cần được tạo ra sẵn sàng trong thời gian nhanh nhất, bao gồm cả nhữngcuộc kiểm tra trước Những hình ảnh thu được phụ thuộc vào cấu trúc và hiệu suất của hệthống

Khi một nghiên cứu được chọn, toàn màn hình nên được xây dựng để có thể hiểnthị toàn bộ hình ảnh với các phương pháp hiệu quả nhất cho việc có thể giải thích sáng tỏtheo các biểu hiện của người dùng, bởi các ứng dụng được chọn (hiển thị mặc định) giaothức, với sự thừa nhận laoij và nội dung của hình ảnh hiện tại cũng như trước đó và việc

bố trí các hình ảnh để có thể so sánh phù hợp, có thể đổi hướng hoặc quay theo sự điềuhướng chính xác khi cần

Phần mềm hiển thị cần hỗ trợ hiể thị đủ các loại hihf ảnh khác nhau từ các phươngthức khác nhau được hỗ trợ, bao gồm các yếu tố như:

• Hình ảnh chụp bằng sự phát xạ (ví dụ như tia X) và chụp cắt lớp (ví dụ như CT,MR)

• Hình ảnh có màu sắc đúng (siêu âm) hay hình ảnh có màu ảo (y học hạt nhân)

• Hình ảnh đa khối (siêu âm tim và chụp mạch)

Hỗ trợ tái tạo ảnh cho hình ảnh 3- D, phát xạ có cường độ tối đa và đưa ra thểthích được mong muốn đối với CT và MR, đặc biệt với chẩn đoán trong chụp mạch và cơxương, và tính toán kích thước khối u Đối với chẩn đoán bằng phương pháp chụp cắt lớpphát xạ hón hợp positron (PET)- CT không chỉ yêu cầu hỗ trợ xây dựng hình ahr đa lát

mà còn hiển thị chồng các hình ảnh (chồng ảnh PET lên ảnh CT)

Các đặc tính đánh giá hình ảnh cơ bả bao gồm:

• Định hướng các chuối hình ảnh có sẵn qua việc sử dụng các hình ảnh nhỏhoặc xem qua một cách tuần tự

• Đặt ít nhất 2 bộ hình ảnh cạnh nhau để tiện cho việc so sánh, chúng có thểtrong cùng một nghiên cứu hoặc ở hai nghiên cứu khác nhau, với sự dichuyển đồng bộ, quét qua hình ảnh hay phóng to hình ảnh trong cácphương thức chụp cắt lớp

• Diễn ra với tay thuận với sự điều hướng tốt như xác định vị trí trong khônggian của hình ảnh cắt lớp cho các tài liệu tham khảo trong giải phẫu

• Diễn ra với nhân khẩu học, quản lí và thông tin kĩ thuật cư bản được cungcấp cho việc nhận dạng và sử dụng được an toàn

• Sự tính toán giống nhau của các khoảng cách tuyến tính va các góc nhưđươc dùng để thay đổi bộ dò và kế hoạch điều trị

Phong cách báo cáo khác nhau và một số bác sĩ X quang sử dụng chính tả thôngthường (ghi lại âm thanh kỹ thuật số), một số sử dụng nhận dạng giọng nói và nhữngngười khác điền vào được xác định trước.Báo cáo cấu trúc các mẫu trên màn hìn và tíchhợp công nghệ báo cáo

dữ liệu điểm ảnh

Những vấn đề này đòi hỏi rằng các hệ thống cung cấp một chức năng quản lý chophép điều chỉnh được thực hiện bởi nhân viên có thẩm quyền và cho một kỷ lục nhữngđiều chỉnh (đường mòn kiểm toán) phải được duy trì đáng tin cậy Những điều chỉnh có

thể liên quan đến việc thay đổi cơ sở dữ liệu khác nhau mà cần phải được truy cập bất cứnơi nào hình ảnh có thể được sử dụng.

Theo thời gian, các kho lưu trữ PACS sẽ lấp đầy với những hình ảnh mà có thểkhông còn cần phải có ngay lập tức, ví dụ, khi thời hạn lưu giữ theo luật định hết hiệulực Kỳ kiểm tra trước để báo cáo nhanh chóng giảm trong tính hữu dụng theo thời gian.Khả năng xóa nghiên cứu được lựa chọn có thể được mong muốn, cả hai tay và trong mộtcai trị cách tự động

Bệnh nhân thường xuyên cần phải được đề cập ở những nơi khác để điều trị thêm

và hồ sơ của họ phải có sẵn để đi cùng với họ, vì vậy khả năng xuất khẩu, cả hai quamạng đến các cơ sở từ xa và thông qua phương tiện truyền thông trao đổi tiêu chuẩn làcần thiết

Lưu trữ, duy trì và liên tục làm việc

Hình ảnh phải được lưu trữ, ở dạng ngắn hạn để có thể sử dụng ngay lập tức cũngnhư dài hạn để sử dụng cho các các kỳ kiểm tra có liên quan trước đó, với mục đích giữlại các dữ liệu điều trị theo luật

Nhiều loại công nghệ lưu trữ đã được sử dụng để lưu trữ PACS, bao gồm hệ thốngquản lý lưu trữ theo cấp bậc mà cố gắng để cung cấp nhanh truy cập vào hình ảnh hiện tại

và truy cập chậm hơn để hình ảnh cũ, tìm nạp trước đó từ lưu trữ chậm hơn (băng, đĩaquang học) với dự đoán của nhu cầu Với sự ra đời của mảng dôi dư của đĩa rẻ tiền, lưutrữ gắn mạng, mạng khu vực lưu trữ, lưu trữ nội dung cố định và chi phí giảm mạnh của

ổ đĩa cứng dung lượng cao, việc sử dụng cái gọi là 'tất cả quay' phương tiện truyền thông,

i e tất cả hình ảnh đang có sẵn trực tuyến trên các ổ đĩa cứng với cùng một mức độ dịch

vụ, bây giờ là thói quen Một biến thể về khái niệm quản lý lưu trữ phân cấp liên quanđến việc sử dụng của ổ đĩa cứng của khác nhau thực hiện để giảm thiểu chi phí cho ítthường xuyên nội dung được truy câp

Ngày nay, chi phí lưu trữ có thể không bị chi phối bởi các chi phí của ổ đĩa, mà làtổng chi phí sở hữu, i e cơ sở hạ tầng cần thiết để hỗ trợ họ, bao gồm chi phí điện năng

và làm mát, và băng thông mạng để nhân rộng off-site

Truy cập vào các hình ảnh đã trở thành nhiệm vụ quan trọng, vì vậy bất khả tiếpcận của PACS là không thể chấp nhận, hoặc là cho lịch trình (bảo trì) hoặc (thất bại) lý dođột xuất Yêu cầu này thúc đẩy nhu cầu về tính sẵn sàng cao trong toàn bộ thiết kế hệthống, đặc biệt là đối với các kỳ thi gần đây của bệnh nhân nội trú hiện hành yêu cầu sẵnsàng cao đáp ứng có thể yêu cầu sử dụng của một bản sao off-site của các kho lưu trữ duytrì một thời gian thực trạng thái nhất quán gần với các kho lưu trữ tiểu học địa phương, vàmột phương tiện chuyển hướng yêu cầu cho hình ảnh trong trường hợp thất bại

Một yêu cầu riêng biệt từ tính sẵn sàng cao là sự cần thiết để sao lưu trong trườnghợp mất dữ liệu địa phương có ý nghĩa Kể từ khi hình ảnh đang được lưu trữ độc quyềnđiện tử, sự mất mát của các kết quả bản sao duy nhất trong tổng số thiệt hại, và điều nàykhông phải là có thể chấp nhận hoặc là cho chăm sóc lâm sàng hoặc để đáp ứng yêu cầulưu giữ theo luật định Backups Phải được thực hiện và phải được lưu trữ off-site, trongmột đủ xa và phòng mạnh mẽ được thiết kế để bảo vệ chúng Tính sẵn sàng cao và saolưu yêu cầu có thể được đáp ứng với một giải pháp duy nhất, nhưng những nhu cầu rấtkhác nhau

Việc thiết kế và thủ tục liên quan đến tính sẵn sàng cao và sao lưu giải pháp đượcđịnh nghĩa trong khắc phục thảm họa hoặc kinh doanh liên tục của một tổ chức kế hoạch,trong đó phân tích các kịch bản thất bại và cung cấp các thủ tục được xác định trước đểtheo cho dự phòng có khả năng Các kế hoạch này phải bao gồm ước tính thời gian tớiphục hồi và được kiểm tra thường xuyên

Triển vọng của việc sử dụng tài liệu lưu trữ trong khu vực và quốc gia, hoặc thay,lưu trữ địa phương, đang được xem xét Những cung cấp một cơ hội để cung cấp truy cậpgiữa các doanh nghiệp và các bác sĩ cộng đồng, và có thể có khả năng được tái sử dụng

cho mục đích sao lưu hoặc lưu trữ chính Thương mại dịch vụ cũng cung cấp off-site lưutrữ, không chỉ để sẵn sàng cao và sao lưu, nhưng như các kho lưu trữ chính.

Quy định của hệ thống, chính sách trang web, tiêu chuẩn chăm sóc, quản lý rủi ro

và chi phí ra lệnh những loại thông tin cần phải được lưu trữ để chăm sóc bệnh nhân vàmục đích y pháp Không chỉ lập báo cáo phóng xạ mà còn là ảnh kỹ thuật số mình có thểtạo thành một thành phần quan trọng của hồ sơ y tế Khi hình ảnh được mua trong nhiềuhình thức, ví dụ, mỏng CT lát dành cho sau chế biến và tái tạo dày hơn nhằm phân phối

và xem, chính sách sẽ quyết định liệu những được giữ lại hay không Giữ dữ liệu thô cho

CT và MR là không điển hình, nhưng giữ lại hình ảnh cho chế biến để sàng lọc nhũ CAD

có thể có lợi cho bệnh nhân, như thể việc lưu giữ kết quả CAD, để cải thiện độ chính xác

ở vòng tiếp theo của sàng lọc

Sự phân phát hình ảnh

Mặc dù một số nhà cung cấp giới thiệu hài lòng với báo cáo một mình, nhiều đòihỏi những hình ảnh, cho dù để đưa ra quyết định lâm sàng và chẩn đoán riêng của họ cho

kế hoạch điều trị phẫu thuật hay khác, hoặc cho giáo dục hoặc giải thích cho bệnh nhân

Hình ảnh kỹ thuật số có lợi thế hơn bộ phim trong đó, tùy thuộc vào các phép vàtruy cập kiểm soát thích hợp, chúng có thể được thực hiện tại nhiều địa điểm cùng mộtlúc, cả bên trong và bên ngoài một cơ sở, thông qua một an toàn mạng hoặc thông quaphương tiện truyền thông trao đổi Nếu cần thiết, cho mục đích giảng dạy hoặc nghiêncứu, những hình ảnh kỹ thuật số có thể được de-xác định để bảo vệ bí mật của bệnh nhân

Nhiều hệ thống PACS cung cấp cho truy cập mạng nội bộ và từ xa bằng ngườidùng có thẩm quyền khác với bác sĩ X quang giải thích chính, thường sử dụng một thànhphần trình duyệt web hay một ứng dụng phần mềm có đáng kể chức năng ràng buộc hoặcvới hình ảnh chất lượng hạn chế, và trên màn hình mà có thể không được hiệu chuẩnhoặc cấp y tế Đối với nhiều người sử dụng tinh vi, này có thể không đạt yêu cầu, và một

bộ hoàn chỉnh các hình ảnh chất lượng chẩn đoán phải được làm sẵn, tốt nhất là thường

xuyên, nhưng chắc chắn nếu có yêu cầu Nếu cần thiết, các nhà cung cấp chăm sóc lâmsàng phải có khả năng nhập khẩu các hình ảnh vào hệ thống riêng của họ.

Người sử dụng khác nhau đòi hỏi các chức năng khác nhau để có sẵn hình ảnh của

họ trong phần mềm hiển thị Mặc dù một giả định thường được thực hiện mà chỉ thô sơcác công cụ xử lý ảnh được yêu cầu, truy cập ví dụ bao gồm các chuyên phần mềm cầnthiết cho chỉnh hình răng giả mẫu ứng dụng, phẫu thuật thần kinh lập kế hoạch phẫu thuậtrobot và lập kế hoạch xạ trị

Truy nhập bệnh nhân thường bị bỏ quên Mặc dù các phép và truy cập vấn đề kiểmsoát việc cung cấp truy cập mạng bên ngoài để bệnh nhân là không tầm thường, tổ chứctriển khai các hệ thống hồ sơ y tế điện tử đang ngày càng cung cấp cổng thông tin bệnhnhân Nhiều thường mặc dù, một tập hợp các hình ảnh về trao đổi phương tiện truyềnthông thường xuyên được cung cấp cho tất cả các bệnh nhân, hoặc là ngay lập tức sau khikiểm trahoặc sau khi báo cáo cuối cùng được ban hành

16.3.2 DICOM

16.3.2.1 Nền tảng

Các thiết bị chẩn đoán hình ảnh kỹ thuật số đầu tiên đều thuộc quyền sở hữu trong

tự nhiên và cung cấp đầu ra trong các hình thức của bộ phim đã in; người sử dụng không

có kỳ vọng mà hình ảnh kỹ thuật số sẽ được trích xuất từ các thiết bị như vậy, cũng khôngphải là họ có thể được trao đổi giữa các thiết bị hoặc phần mềm từ các nhà sản xuất khácnhau Như trường hợp sử dụng được phát triển để chuyển, tàng trữ và hiển thị hình ảnh từ

xa giải pháp độc quyền điện tử, các nhà sản xuất ban đầu với điều kiện là không tươngthích Người ta có thể, ví dụ, trang bị cho toàn bộ một bệnh viện với tia X, CT và MRthiết bị thu thập cũng như một PACS và xem xét lại các máy trạm, nhưng chỉ khi tất cảmọi thứ đã được mua từ một nhà cung cấp, hoặc nếu giao diện tùy chỉnh được phát triểncho từng thiết bị thu thập Cách tiếp cận này là không khả năng mở rộng cũng như khônggiá cả phải chăng, và sự cần thiết phải phát triển các tiêu chuẩn mở để thúc đẩy khả năng

tương tác giữa các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau một cách nhanh chóng trở nên

rõ ràng

Nỗ lực đầu tiên mở tiêu chuẩn để chẩn đoán hình ảnh y tế là tiêu chuẩn NEMA được xuất bản năm 1985, cùng được phát hành bởi American College ofRadiology, đại diện cho những người sử dụng, Manufacturers Association, đại diện chocác nhà sản xuất Tiêu chuẩn này định nghĩa một cấu trúc cho mã hóa dữ liệu điểm ảnhtrong hình ảnh chính mình, cùng với thông tin về hình ảnh ở dạng một danh sách cácphần tử dữ liệu, và một bộ hướng dẫn và một phương tiện trao đổi những dữ liệu trên mộtthiết bị giữa hai điểm tới điểm kết nối bằng cách sử dụng một giao diện song song 50chân Có ít nhất một tiêu chuẩn vào lúc đó, và nó đã không cho đến năm 1993 một phiênbản mới được sử dụng rộng rãi đã được sửa đổi các tiêu chuẩn được sản xuất, đổi tênthành DICOM, với nhiều tiến bộ đáng kể Một tính năng chủ chốt của DICOM phân biệt

ACR-nó từ sử dụng của người tiền nhiệm của phát triển mạng máy tính và công nghệ Internet

và giao thức Ngày nay, sử dụng DICOM là phổ biến và không có nhà sản xuất sẽ là thịtrường có sẵn một thiết bị mà không tuân theo các tiêu chuẩn Các tiêu chuẩn không phải

là cố định, nhưng thay vì phát triển thông qua mở rộng với tính năng bổ sung, như côngnghệ truyền thông hình ảnh và mới được phát triển

Mặc dù ban đầu nhắm mục tiêu hướng tới các ứng dụng X-quang, hiện nay, cáctiêu chuẩn DICOM là không nên giới hạn trong phạm vi và bao gồm hỗ trợ cho nhiềuchuyên khoa khác, chẳng hạn như tim mạch, nha khoa, nội soi, da liễu và bệnh lý.DICOM cũng đã được mở rộng vượt ra ngoài phạm vi của thuốc bao gồm các thử nghiệmkhông phá hủy các bộ phận máy bay (Digital Imaging và Truyền thông trong không pháhủy Đánh giá - DICONDE) cũng như hành lý sàng lọc và các ứng dụng bảo mật khác(hình ảnh số và truyền thông trong bảo mật - DICOS)

16.3.2.2 Mô hình thông tin và thông tin đối tượng hỗn hợp

Một mục đích chính của DICOM là việc trao đổi hình ảnh và kèm theo thông tincủa họ Tiêu chuẩn mô tả định nghĩa đối tượng thông tin (IODs), mỗi trong số đó là cụ

thể cho một loại hình sản xuất bởi một phương thức cụ thể, nhưng có chung một cấu trúcchung Ví dụ, có một IOD cho CT và một IOD cho siêu âm Những chia sẻ thông tin phổbiến về bệnh nhân và quản lý nghiên cứu, nhưng những thông tin khác nhau về mua lại

kỹ thuật, các mối quan hệ không gian và thời gian, và mã hóa các dữ liệu điểm ảnh.DICOM mô tả thông tin này trong mô-đun đó là một trong hai chung hoặc phương thức

cụ thể Các mô-đun bệnh nhân, ví dụ, bao gồm các bệnh nhân tên, ngày sinh của họ vànhận dạng của họ, i e đặc điểm của bệnh nhân được cố định Ngoài các thông tin vềbệnh nhân, thông tin thêm cần thiết để quản lý nghiên cứu, ví dụ như ngày và thời gian

mà nghiên cứu được bắt đầu, các định danh của các yêu cầu và các nghiên cứu riêng củamình, và mô tả của các loại thủ tục; này có thể được tìm thấy trong các mô-đun nghiêncứu chung

Hình ảnh CT sẽ chứa các module bổ sung được áp dụng cho tất cả các hình thứccủa hình ảnh cắt ngang hoặc có thể được cụ thể cho CT Ví dụ, CT, MR và PET hình ảnhchia sẻ tất cả các khái niệm về một hình ảnh như một lát trong một không gian 3-D đượcxác định rõ Khung của module tham khảo định nghĩa bệnh nhân tương đối phối hợp hệthống chia sẻ bởi một tập hợp các lát có được trong cùng một thủ tục, và các mặt phẳngảnh mô-đun xác định vị trí và hướng của một lát Hình ảnh siêu âm, mặt khác, theotruyền thống được mua lại với một bộ chuyển đổi tự do và không có một hình học, khôngchứa các phân hệ

Kể từ khi hình ảnh CT được mua sử dụng một chùm tia X, chúng chứa cụ thể thuộctính mô tả các đặc điểm đó chùm và sản xuất của nó, bao gồm cả điện áp, ống hiện nay,thời gian phơi sáng và lọc Siêu âm hình ảnh, mặt khác, bao gồm thông tin về các loại đầu

dò sử dụng, tần số đầu dò, và như vậy Theo đó, có những hình ảnh và CT siêu âmmodule ảnh được xác định để ghi lại các thông tin cụ thể phương thức này

Các module không chỉ mô tả các thông tin đó là một trong hai phương thức chunghoặc cụ thể, nhưng điều đó cũng được chia sẻ giữa nhiều hình ảnh trong quá trình cùngphổ biến này được định nghĩa trong một mô hình thông tin DICOM, mà mô tả các thựcthể, chẳng hạn như bệnh nhân, nghiên cứu, thiết bị, hàng loạt và hình ảnh, và các mối