Chuẩn hình ảnh y học DICOM

Chuẩn hình ảnh y học DICOM (hay chuẩn DICOM, DICOM; tiếng Anh Digital Imaging and Communications in Medicine Standars) là chuẩn cho việc xử lý, lưu trữ, in ấn và thu/nhận hình ảnh, truyền thông thông tin về hình ảnh y tế và dữ liệu liên quan. Chuẩn DICOM bao gồm cả việc định nghĩa cấu trúc tập tin và giao thức truyền thông tin, cho phép dùng giao thức TCP/IP để giao tiếp giữa các hệ thống. Người ta trao đổi tệp DICOM giữa các hệ thống khi các hệ thống này có khả năng thu nhận cả hình ảnh và các dữ liệu bệnh nhân theo định dạng DICOM.

Chuẩn DICOM do Hiệp hội các nhà sản xuất điện - điện tử Hoa kỳ giữ bản quyền. Chuẩn này được Ủy ban chuẩn DICOM gồm các thành viên thuộc Hiệp hội các nhà sản xuất điện-điện tử Hoa Kỳ phát triển. Nó cho phép việc tích hợp dễ dàng các máy thu nhận hình ảnh, máy chủ, trạm làm việc, máy in và các thiết bị phần cứng khác có nối mạng từ các nhà sản xuất khác nhau vào trong hệ thống PACS.

Định dạng

Việc định dạng dữ liệu trong DICOM được thực hiện bằng cách nhóm thông tin vào các tệp dữ liệu. Đối tượng dữ liệu DICOM bao gồm một số thuộc tính, bao gồm các mục như tên, định danh… và cũng là một thuộc tính đặc biệt chứa dữ liệu pixel hình ảnh. Một đối tượng DICOM có thể chỉ có một thuộc tính chứa dữ liệu pixel, tương ứng với một hình ảnh duy nhất. Tuy nhiên, thuộc tính có thể chứa nhiều khung, cho phép lưu trữ dữ liệu của nhiều khung khác. Trong trường hợp nhiều khung, dữ liệu ba hoặc bốn chiều có thể được gói gọn trong một đối tượng DICOM.

Dữ liệu pixel có thể được nén bằng nhiều chuẩn khác nhau, bao gồm:

• JPEG;
• JPEG không tổn thất;
• JPEG 2000;
• mã loạt dài (RLE).

Nén LZW (zip) có thể được sử dụng cho toàn bộ tập dữ liệu, không chỉ dữ liệu pixel, nhưng điều này hiếm khi được thực hiện.

Mã hóa DICOM sử dụng ba sơ đồ mã hóa thành phần dữ liệu khác nhau. Định dạng cơ bản giống nhau được sử dụng cho tất cả các ứng dụng, cho phép sử dụng mạng và tệp, nhưng khi được ghi vào tệp, thường là một tiêu đề, chứa các bản sao của một vài thuộc tính chính và chi tiết của ứng dụng. Để tăng khả năng hiển thị hình ảnh thang độ xám giống hệt nhau trên các màn hình khác nhau và hình ảnh sao chép nhất quán từ các máy in khác nhau, ủy ban DICOM đã phát triển một bảng tra cứu để hiển thị các giá trị pixel được gán kỹ thuật số. Ngoài một biểu diễn giá trị, mỗi thuộc tính cũng có bội số giá trị để chỉ ra số lượng phần tử dữ liệu có trong thuộc tính. Đối với các biểu diễn giá trị chuỗi ký tự, nếu có nhiều hơn một phần tử dữ liệu được mã hóa, các phần tử dữ liệu liên tiếp được phân tách bằng ký tự dấu gạch chéo ngược "\".

Lịch sử

Bìa của chuẩn ACR/NEMA 300, phát hành năm 1985

Quá trình hình thành chuẩn DICOM bắt đầu vào đầu thập niên 1980, các nhà sản xuất máy CT, hoặc MR, không giải mã hình ảnh từ các máy này. Do đó công ty ACR và NEMA đã tập trung hợp tác và cấu trúc lại để đưa ra chuẩn vào năm 1983. Chuẩn đầu tiên của sự hợp tác này có tên là ACR/NEMA 300, được phát hành vào năm 1985. Vào năm 1988 phiên bản thứ hai được phát hành. Đây là phiên bản được các nhà sản xuất máy chấp nhận. Hình ảnh được truyền qua sợi cáp DICOM 50 chân. Năm 1992, phiên bản thứ ba được ra mắt và đổi tên thành DICOM. Nhiều lớp dịch vụ mới đã được định nghĩa, và tính năng hỗ trợ lớp mạng được thêm vào và bảng đáp ứng các điều kiện của DICOM được giới thiệu.

Ứng dụng

DICOM được sử dụng trên toàn thế giới để lưu trữ, trao đổi và truyền hình ảnh y tế. DICOM là trung tâm cho sự phát triển của hình ảnh X quang hiện đại: DICOM kết hợp các chuẩn cho các phương thức hình ảnh như X quang, siêu âm, chụp cắt lớp điện toán CT, chụp cộng hưởng từ MRI và xạ trị. DICOM bao gồm các giao thức trao đổi hình ảnh, nén hình ảnh, trực quan 3-D, trình bày hình ảnh và báo cáo kết quả. Cốt lõi của chuẩn DICOM là chụp, lưu trữ và phân phối hình ảnh y tế. Chuẩn cũng cung cấp các dịch vụ liên quan đến hình ảnh như quản lý danh sách quy trình hình ảnh, in hình ảnh trên phim hoặc phương tiện kỹ thuật số. Các chuẩn và giao thức được biết đến nhiều nhất được DICOM sử dụng là:

• DICOM Sử dụng mô hình mạng OSI. Nó sử dụng 2 giao thức mạng dựa trên Internet và cho phép truyền dữ liệu, TCP / IP và giao thức truyền siêu văn bản HTTP. Ngoài ra, DICOM có loại nội dung MIME riêng;
• DICOM sử dụng các giao thức khác như DHCP, SAML...;
• DICOM sử dụng một hệ thống mã hóa gọi là SNOMED CT dựa trên các thuật ngữ y tế và lâm sàng;
• DICOM sử dụng bảng chữ cái bên ngoài được gọi là LOINC;
• Trong trường hợp hình ảnh vú, việc sử dụng được tạo từ các loại tệp có cấu trúc khác được gọi là BI-RADS.

Các chuẩn khác sử dụng DICOM: Chuẩn DICOM được sử dụng trong nhiều nguồn tài nguyên khác nhau (IHE, HL7... a) có liên quan đến hình ảnh. Các chuẩn ISO12052:2017 và CEN 12052 đề cập đến chuẩn DICOM.

Tại Việt Nam, trong những năm qua, ngành y tế dùng nhiều chuẩn để chẩn đoán hình ảnh, cung cấp cho các thiết bị y tế sử dụng kỹ thuật số, như siêu âm, CT, MRI,… và các thiết bị ngoại vi như máy in laser. DICOM là một trong nhữngchuẩn đó. Các kiến thức về các lớp này rất quan trọng khi lắp đặt, vận hành các thiết bị.

Bổ sung cho DICOM

Ở một hướng khác, khi phải quản lý các dữ liệu không phải là hình ảnh, chuẩn HL7, Health Level 7, lại rất hữu ích. Chuẩn này cung cấp các giao thức để trao đổi, quản lý, tích hợp các dữ liệu chẩn đoán và quản lý điện tử. Chuẩn HL7 tập trung vào quy định khả năng phối hợp của các bệnh án và có thể phối hợp giữa các tổ chức y tế. DICOM bao gồm các dịch vụ, hầu hết trong số đó liên quan đến việc truyền dữ liệu qua mạng như lưu trữ, cam kết lưu trữ, truy cập, danh sách công việc theo phương thức DICOM, các thủ tục thực hiện phương thức, in ấn. Định dạng tệp cho phương tiện ngoại tuyến là một bổ sung sau này cho chuẩn.

Tài liệu tham khảo

1. Britannica, Britannica Concise Encyclopedia, Ed. Encyclopedia Britannica, 2006.
2. Pianykh, Oleg S., Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM), A Practical Introduction and Survival Guide, Ed. Springer Verlag, 2012.
3. T. Deserno, "Medical Image Processing" in Optipedia, SPIE Press, Bellingham, WA (2009).