BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2

PHẠM THỊ THƠM

NGHIÊN CỨU CHUẨN LƢU TRỮ TRUYỀN ẢNH
TRONG Y TẾ VÀ ỨNG DỤNG TẠI BỆNH VIỆN
ĐA KHOA ĐÔNG ANH

LUẬN VĂN THẠC SĨ MÁY TÍNH
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS. TS Vũ Đức Thi HÀ NỘI, 2014

3
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2,
tôi rất vinh dự nhận đƣợc sự quan tâm, giúp đỡ từ quý thầy cô, gia đình và bạn bè
đồng nghiệp.
Với lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất, tôi xin trân trọng cảm ơn GS.TS
Vũ Đức Thi ngƣời thầy đã trực tiếp chỉ bảo, hƣớng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt
quá trình nghiên cứu, hoàn thành luận văn này.
Tôi xin trân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học cùng
các thầy, cô giáo trong khoa Công nghệ thông tin của Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà
Nội 2 những ngƣời thầy đã trang bị kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập và
nghiên cứu.
Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến Ban giám đốc, khoa Chẩn đoán hình
ảnh, phòng Tổ chức hành chính và tổ Công nghệ thông tin của Bệnh viện đa khoa
Đông Anh đã giúp đỡ tôi thu thập thông tin, số liệu, thiết bị y tế hỗ trợ trong quá
trình thực hiện nghiên cứu luận văn.
Và cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, đặc

LỜI CẢM ƠN 1
LỜI CAM ĐOAN 4
MỤC LỤC 5
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 8
DANH MỤC CÁC BẢNG 10
MỞ ĐẦU 11
NỘI DUNG 14
CHƢƠNG 1. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VÀ CHUẨN LƢU
TRỮ, TRUYỀN HÌNH ẢNH TRONG Y TẾ 14
1.1 Khái quát về hệ thống thông tin y tế 15
1.1.1 Hệ thống thông tin bệnh viện ( HIS) 15
1.1.2 Hệ thống thông tin chuẩn đoán hình ảnh (RIS) 16
1.1.3 Hệ thống lƣu trữ và truyền ảnh (PACS) 17
1.1.4 Hệ thống quản lý xét nghiệm ( LIS) 18
1.1.5 Y tế từ xa (Telemedicine) 19
1.2 Hệ thống PACS 23
1.2.1 Lịch sử phát triển hệ thống PACS 23
1.2.2 Kiến trúc của hệ thống PACS 24
1.2.3 Ứng dụng chuẩn PACS trong hệ thống thông tin y tế: 25
CHƢƠNG 2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG CHUẨN LƢU TRỮ, TRUYỀN,
HIỂN THỊ HÌNH ẢNH Y TẾ 27
2.1 Chuẩn DICOM 27
2.1.1 Giới thiệu chung 28
2.1.2 Phạm vi và lĩnh vực ứng dụng của DICOM 29
2.1.3 Mục tiêu của ảnh DICOM 30
2.1.4 Cấu trúc của chuẩn tập tin ảnh DICOM 30
2.2 Thu nhận ảnh DICOM 36
2.2.1 Đặc điểm của cổng nhận ảnh 36
2.2.2 Các bƣớc thực hiện thu nhận ảnh và dữ liệu 36

PHỤ LỤC 86 7
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
DICOM
Digital Imaging Communications in Medicine
RIS
Radiology Information System
HIS
Hospital Information System
LIS
Laboratory Information system

PACS
Picture Archiving and Communication
Systems

HL7
Health Level 7
CT
Computerized Tomagraphy
MRI
Magnetic Resonnance Imaging
PET
Positron Comuterized Tomagraphy

SPET
Single Photon Emission Comuterized
Tomagraphy

Hình 2.4: Cấu tạo Data Set 33
Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống tổng quát thu nhận, truyền, hiển thị ảnh DICOM 36
Hình 2.6: Sơ đồ hoạt động của cổng nhận ảnh 37
Hình 2.7: Luồng dữ liệu khái quát của kiến trúc stand – alone. 38
Hình 2.8: Luồng dữ liệu tổng quát của kiến trúc client-server 40
Hình 2.9: Máy chủ chứa ảnh dựa vào Web 43
Hình 2.10: Tiến trình hiển thị ảnh 49
Hình 2.11: Kiến trúc PACS điển hình cho hiển thị ảnh dựa trên Web 49
Hình 2.12: Kkiến trúc Component dùng hiển thị ảnh để chẩn đoán tại các
workstation 50
Hình 2.13: Hình 3D biểu diễn theo kỹ thuật Volume Rendering (VR) 51
Hình 2.14: Minh họa kỹ thuật object –order 52
Hình 2.15: Minh họa kỹ thuật image –order 52
Hình 2.16: Mô hình Blinn / Kajiya 53
Hình 2.17: Minh họa kỹ thuật đơn giản hóa tính toán
cƣờng
độ ánh sáng 55
Hình 2.18: Sơ đồ tổng quan của rendering MIP. 56
Hình 2.19: Hình ảnh 3D
đƣợc
biểu diễn theo phƣơng pháp SR 57
Hinh 2.20: Minh họa thuật toán Marching square 58
Hình 2.21: Trƣờng hợp Marching Square 59
Hình 2.22: Minh họa tạo bề mặt từ các đƣờng

viền 59
Hình 2.23: Xây dựng bề mặt theo giá trị của các đỉnh 60
Hình 2.24: Các trƣờng hợp một mặt đi qua khối lập ph
ƣ
ơng trong thuật toán


11
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong cuộc sống hiện đại, song song với việc chăm sóc sức khỏe thì công tác
y tế cũng giữ một vai trò quan trọng đối với sự phát triển của con ngƣời. Với sự
bùng nổ dân số toàn cầu, kèm theo đó là sự xuất hiện của nhiều căn bệnh mới đòi
hỏi ngành y tế cần phải nỗ lực hơn nữa trong chẩn đoán và điều trị, do đó việc ứng
dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực y tế là rất cần thiết.
Để giúp cho chẩn đoán đƣợc chính xác và nhanh nhất, nhiều bệnh viện đã
tăng cƣờng đầu tƣ máy móc, trang thiết bị hiện đại nhƣ máy chụp cắt lớp phát xạ
Positron (PET), máy chụp cộng hƣởng từ (MRI), máy chụp cắt lớp vi tính (CT-
Scanner), X-Quang kỹ thuật số, các dữ liệu về hình ảnh này có ý nghĩa to lớn trong
quá trình chẩn đoán và điều trị bệnh. Việc quản lý dữ liệu bằng film ảnh của bệnh
nhân hiện nay tại khoa chẩn đoán hình ảnh còn rất khó khăn, gây trở ngại cho các
bác sỹ trong việc tra cứu, chia sẻ thông tin để chẩn đoán bệnh. Đặc biệt, với tình
hình thực tế hiện nay, các thiết bị tạo ảnh y tế công nghệ cao (PET, MRI, CT…) hầu
hết đều đƣợc đầu tƣ tại các bệnh viện tuyến tỉnh, cùng với đội ngũ bác sỹ, chuyên
gia chủ yếu tập trung tại các bệnh viện tuyến trung ƣơng. Mặt khác, phần mềm hỗ
trợ đi kèm của mỗi thiết bị tạo ảnh lại khác nhau, các máy hoạt động tách rời, đơn
lẻ, phần mềm hỗ trợ xem ảnh không đồng bộ về mặt cơ sở dữ liệu, không kết nối
chung đƣợc với hệ thống quản lý bệnh viện dẫn đến khó khăn cho các bác sỹ hồi
cứu lại bệnh của lần khám trƣớc.
Vấn đề cấp bách đặt ra cho các bệnh viện hiện nay là cần phải có một Hệ
thống hỗ trợ chẩn đoán hình ảnh, hệ thống này sẽ thực hiện thu nhận và lƣu trữ hình
ảnh y tế trên máy chủ nhằm hỗ trợ bác sỹ trong chẩn đoán bệnh, hình ảnh của bệnh
nhân đƣợc lƣu trữ lâu dài, thuận lợi cho bác sỹ hội chẩn từ xa với các chuyên gia
tuyến trên mà không phụ thuộc vào khoảng cách địa lý.
Từ những lý do trên và từ yêu cầu thực tiễn của nơi công tác, chúng tôi đã
chọn đề tài: “Nghiên cứu chuẩn lưu trữ, truyền ảnh trong y tế và ứng dụng tại
13
- Ý nghĩa thực tiễn:
Đề tài khi hoàn thành sẽ là một công cụ giúp các bác sỹ một phần trong công
tác chẩn đoán bệnh bằng hình ảnh. Đây là cơ sở có thể phát triển ứng dụng trong
thực tế tại Bệnh viện đa khoa Đông Anh nói riêng và trong toàn ngành y tế nói
chung.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu:
- Phƣơng pháp lý luận
- Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn
- Phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu.

14
NỘI DUNG
CHƢƠNG 1. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VÀ CHUẨN
LƢU TRỮ, TRUYỀN HÌNH ẢNH TRONG Y TẾ
Với nhiều quốc gia đang phát triển – trong đó có Việt Nam – vấn đề trao đổi
dữ liệu y tế giữa các bệnh viện trong nƣớc và với các bệnh viện quốc tế là một vấn
đề khá mới mẻ. Khái niệm mạng gần nhƣ không còn xa lạ với ngƣời dân Việt Nam
ngày nay, nhƣng ngƣời ta dƣờng nhƣ vẫn còn mơ hồ với khái niệm “mạng y tế”.
Có thể định nghĩa mạng là một hệ thống kết nối với nhiều thiết bị (hoặc tập
hợp nhiều thiết bị) lại với nhau. Mỗi điểm là một hoặc nhiều máy tính (gọi là mạng
máy tính); một hoặc hệ thống nhiều máy điện thoại (gọi là mạng điện thoại); một
hay nhiều thiết bị video (gọi là mạng truyền hình) … với mục đích là truyền các dữ
liệu máy tính (đối với mạng máy tính); truyền giọng nói, âm thanh (đối với mạng
điện thoại); truyền hình ảnh hoặc phim video (đối với mạng truyền hình) trong
phạm vi một văn phòng, một tòa nhà, một thành phố, một quốc gia hay giữa các
quốc gia với nhau.
Nhƣ vậy, “mạng y tế” đƣợc hiểu là một hệ thống kết nối với nhiều thiết bị y

trú và bệnh nhân ngoại trú, với khu vực cận lâm sàng là khu vực dùng chung cho cả
hai dòng bệnh nhân này. Tất cả những thông tin này chứa đựng trong Hệ thống
thông tin bệnh viện. Theo thống kê, khoảng 60% -70% thông tin thƣờng đƣợc truy
cập trong bệnh viện liên quan đến hệ thống này [4].
Khi tập cơ sở dữ liệu của Hệ thống thông tin bệnh viện tuân thủ đúng tiêu
chuẩn quốc tế, Hệ thống thông tin bệnh viện sẽ cho phép trao đổi thông tin hai chiều
giữa các phòng ban, giữa các khoa phòng trong bệnh viện, và giữa các bệnh viện
với nhau.
Một điển hình trong việc quản lý dữ liệu y tế thành công là dự án DIFF của
Luxemburg, dự án này phải mất 4 năm để giải quyết vấn đề phát triển các phần
mềm quản lý, trong đó riêng 18 tháng đầu là xác định nội dung tối thiểu của bệnh án
điện tử (EPR – Electronic Patient Record), 14 tháng tiếp theo là phát triển tích hợp
hoàn thiện một tập hợp các thành phần phần mềm tạo nên bệnh án. Hiện nay, xuất

16
hiện các bệnh án dƣới dạng đa truyền thông (MMR – Multi Media Record) rất hay
đƣợc sử dụng phối hợp với hệ thống lƣu trữ và truyền hình hảnh trong chẩn đoán
hình ảnh từ xa [4]. Mặc dù chỉ cho phép quản lý các thông tin y tế dạng văn bản
nhƣng Hệ thống thông tin bệnh viện đã phát huy hiệu quả rất tốt, đặc biệt đối với
đặc điểm ngành y tế Việt Nam, vì vậy hầu hết các bệnh viện quy mô vừa và lớn đã
triển khai hệ thống này. Tính đến năm 2014 ở nƣớc ta đã có 643 bệnh viện/tổng số
1.062 bệnh viện (61,6%) đã triển khai phần mềm HIS [9].

Hình 1.1: Hệ thống thông tin bệnh viện ( HIS)
1.1.2 Hệ thống thông tin chuẩn đoán hình ảnh (RIS)
Việc ra đời hệ thống thông tin chẩn đoán hình ảnh (RIS) là nhằm mục đích
hỗ trợ các công việc quản trị cũng nhƣ các hoạt động thăm khám bệnh nhân trong
khoa chẩn đoán hình ảnh, tăng khả năng chia sẻ thông tin phục vụ chẩn đoán và
điều trị vì đây là điểm nút mà hầu nhƣ tất cả bệnh nhân đều phải đi qua; đồng thời
do dữ liệu chẩn đoán hình ảnh vừa nhiều lại vừa có tính đặc thù cao, nên các mạng

giảm thiểu chi phí ở tất cả các bệnh viện nhờ vào việc lƣu trữ, xử lý, truyền tải
thông tin một cách có hệ thống, nhanh chóng, chính xác [4].

Hình 1.3: Hệ thống lưu và truyền hình ảnh (PACS)
1.1.4 Hệ thống quản lý xét nghiệm ( LIS)
Đây là hệ thống quản lý khoa xét nghiệm LIS (Laboratory Information
System) gồm 2 tính năng chính: Quản lý thông tin bệnh nhân, mẫu xét nghiệm, kết
quả và kết nối các máy xét nghiệm quan cổng COM theo chuẩn HL7 cho phép xuất
dữ liệu hoàn toàn tự động.
Xét nghiệm là một trong những khoa quan trọng hàng đầu của chẩn đoán cận
lâm sàng và là nơi chịu nhiều áp lực nhất trong các khâu khám chữa bệnh. Hầu hết

19
công ty giải pháp công nghệ thông tin (CNTT) lĩnh vực y tế chỉ phát triển phần
quản lý thông tin bệnh nhân, kết quả hoặc thử nghiệm đƣợc một vài chủng loại máy
xét nghiệm đếm tế bào huyết học. Điều này khiến quy trình quản lý kết quả vẫn
phải qua một số bƣớc thủ công và việc sao chép thông tin nhiều lần vừa mất thời
gian, tốn nhân lực vừa khiến độ chính xác bị ảnh hƣởng do "tam sao thất bản".
Với lƣợng bệnh nhân liên tục tăng của các bệnh viện trung bình mỗi ngày có
tới hàng ngàn mẫu xét nghiệm, việc kết nối với tất cả máy xét nghiệm, làm việc
theo dây chuyền và tự động xuất kết quả ra phần mềm quản lý sẽ giúp tăng khả
năng xử lý bệnh phẩm cũng nhƣ tăng số lƣợng mẫu phân tích trong cùng một
khoảng thời gian.

Hình 1.4: Hệ thống thông tin quản lý xét nghiệm (LIS)
1.1.5 Y tế từ xa (Telemedicine).
Sau khi đã hoàn thiện việc quản lý tại các phòng ban, thì bƣớc tất yếu
và logic tiếp theo là kết nối mạng cục bộ của từng bệnh viện bằng các đƣờng
truyền viễn thông. Việc kết nối này đƣa đến một sự thay đổi về chất trong
phƣơng thức hoạt động của các bệnh viện. Nếu mạng máy tính cho phép ta sử

Muốn truyền hình ảnh giữa các trung tâm cần phải sử dụng một máy chủ
truyền thông khác để gửi hình từ PACS cục bộ ở trung tâm này tới PACS cục bộ ở

21
trung tâm khác (hoặc bệnh viện khác). Với hệ thống mạng y tế nhƣ trên, bất cứ nơi
nào có trạm làm việc – không phụ thuộc vào khoảng cách – chúng ta đều có thể
xem, xử lý, và in hình để hoàn thiện chẩn đoán bằng hình ảnh, giống nhƣ ta đang
ngồi ngay bên thiết bị sinh hình.
Một trong những triển vọng phát triển mạng y tế từ xa là ứng dụng công
nghệ truyền thông không đồng bộ (ATM), tạo khả năng đồng thời truyền âm thanh,
dữ liệu và hình ảnh video với tốc độ cao.
Tính đến năm 2005, Telemedicine đã đƣợc triển khai tại 60 quốc gia trên
thế giới và cũng có đƣợc những kết quả khả quan.
Nhật Bản có thể coi là một trong những nƣớc có công nghệ viễn thông rất
phát triển. Việc nghiên cứu về Telemedicine đã đƣợc chú trọng từ lâu. Chỉ trong vài
năm, số chƣơng trình ứng dụng Telemedicine đã tăng nhanh, các lĩnh vực ứng dụng
cũng phát triển không ngừng. Năm 1997, có khoảng 140 chƣơng trình chẩn đoán,
điều trị từ xa thông qua mạng dịch vụ tích hợp kỹ thuật số LSDN của ngành viễn
thong. Năm 1998, Nhật Bản có 155 hệ Telemedicine, trong đó có 68 hệ
Teleradiology, 23 hệ chẩn đoán hình ảnh, 20 hệ chăm sóc y tế từ xa (Home Health),
6 hệ Telemedicine trong nhãn khoa, 3 hệ nha khoa và 9 hệ khác.
Ngành y tế Trung Quốc cũng đã quan tâm tới việc ứng dụng công nghệ
thông tin và kỹ thuật cao từ nhiều năm nay. Nhiều công ty sản xuất phần mềm của
Trung Quốc và nƣớc ngoài đã nghiên cứu triển khai hàng loạt giải pháp nhằm tổ
chức các mạng cục bộ quản lý bệnh viện (HIS), hệ thống lƣu trữ và truyền hình ảnh
(PACS), Những sự phát triển này một mặt tạo cơ sở vật chất kỹ thuật cho việc ứng
dụng công nghệ thông tin, kỹ thuật cao trong công tác y tế, mặt khác có tác dụng
kích thích nguồn đầu tƣ cho nghiên cứu và triển khai ứng dụng mới, đặc biệt là
Telemedicine trong tƣơng lai.
Ở Việt Nam đến nay đã hình thành một số mạng Telemedicine nhƣ các bệnh

dƣới dạng văn bản. Vì thế việc xử lý, lƣu trữ, phân phối và hiển thị các dữ liệu dƣới
dạng hình ảnh đóng vai trò rất quan trọng. Từ các yêu cầu này đã đƣa đến sự ra đời
của một hệ thống nhằm mục đích thu nhận và lƣu trữ ảnh từ các thiết bị tạo ảnh
gồm ảnh CT, MRI … và thực hiện việc phân phối ảnh thông qua hệ thống truyền
thông phục vụ cho việc chẩn đoán, điều trị và chăm sóc bệnh nhân. Hệ thống đó
chính là hệ thống lƣu trữ và truyền thông ảnh (PACS) [4].
Khái niệm PACS đƣợc thảo luận lần đầu tiên là trong cuộc gặp của các bác
sỹ xét nghiệm vào năm 1982. Rất nhiều ngƣời đã ghi nhận sự ra đời của PACS, nhƣ
là tiến sỹ Andre Duerinckx, tiến sỹ Samuel Dwyer hay tiến sỹ Harold Glass…
Trong giai đoạn đầu phát triển, do sự hạn chế của công nghệ nên hệ thống PACS
bộc lộ nhiều yếu kém việc liên kết các thành phần hoạt động chung, định tuyến,
quản lý lỗi, mở rộng hệ thống…
Từ năm 1990, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, hệ thống
PACS đã phát triển rộng khắp và ngày càng trở nên hoàn thiện. Bắt đầu từ khu vực
Bắc Mỹ, PACS đƣợc nghiên cứu và phát triển dƣới sự hỗ trợ của chính phủ và các
nhà sản xuất. Sau đó, PACS đã đƣợc đẩy mạnh tại Châu Âu và Nhật Bản. Hiện nay,
hệ thống PACS đã đƣợc ứng dụng rộng rãi, ví dụ nhƣ ở Mỹ, 33% bệnh viện có cài
đặt hệ thống PACS, và 32% khác có kế hoạch triển khai hệ thống PACS trong cơ sở
của mình (theo báo cáo thƣờng niên năm 2005 của Healthcare Information and
Management Systems Society). Nhiều công ty phần mềm của Trung Quốc cũng đã
nghiên cứu triển khai hàng loạt các giải pháp nhằm tổ chức hệ thống lƣu trữ và
truyền ảnh.
Việt Nam cũng đã bắt đầu có những nghiên cứu về y tế từ xa (Telemedicine)
nói chung cũng nhƣ hệ thống PACS nói riêng. Rất nhiều dự án liên quan đến lĩnh
vực y tế đã đƣợc triển khai nhƣ là: dự án “Bệnh viện vệ tinh của Bệnh viện Việt
Đức” đã đƣợc Nhà nƣớc và Bộ Y tế phê duyệt từ năm 2003 đến năm 2007, dự án

24
“Y học từ xa” của Bộ Quốc phòng đang triển khai tại Bệnh viện Trung ƣơng quân
đội 108 (Hà Nội) và Quân y viện 175 (Hồ Chí Minh).


Hệ thống lƣu trữ và truyền thông ảnh PACS gồm có các thành phần chính:
- Cổng nhận ảnh và dữ liệu.
- Máy chủ lƣu trữ và điều khiển PACS.
- Máy chủ ứng dụng, máy chủ web.
- Máy trạm hiển thị.
- Hệ thống mạng.
1.2.3 Ứng dụng chuẩn PACS trong hệ thống thông tin y tế:
Vai trò chủ yếu của DICOM đƣợc thể hiện trong hệ thống lƣu trữ và truyền
hình ảnh (PACS). Xu thế hiện tại theo hƣớng “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 trƣờng thiết bị hình ảnh với
công nghệ sản xuất đa dạng, điều này tránh đƣợc 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.