Arquitectura de información para el desarrollo de componentes de procesamiento de imágenes médicas

Athanasios M. Demiris

Dissertación zur Erlangung des Dr. sc. hum. Una arquitectura de información para el desarrollo de componentes de procesamiento de imágenes médicas Geboren am 17.09.1970 en Atenas / Griechenland Reifeprüfung am 10.05.1988 en Atenas / Griechenland Studiengang der Fachrichtung Medizinische Informatik vom WS 1988 bis SS 1994 Vordiplom am 13.04.1991 a der Universität Heidelberg/ Fachhochschule Heibronn Diplom am 01.08.1994 a der Universität Heidelberg/ Fachhochschule Heibronn Promotionsfach: Medizinische Informatik Doktorvater: PD Dr. H.-P. Meinzer Institut: Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) Zusammenfassung: El trabajo aquí presentado tiene como objetivo un apoyo innovador al desarrollo de imágenes para el dominio médico. En este sentido, los enfoques a este término de trabajo no se extienden.

En este caso, el procesamiento de imágenes para aplicaciones clínicas se debe al hecho de que las demandas del ámbito en cuestión pueden centrarse mejor y no bastarán en la generalidad de las soluciones redondas.

A raíz de la tendencia de la informática, el supuesto básico de la arquitectura aquí presentada fue el desarrollo de componentes pequeños y orientados a problemas para una aplicación existente. Así, el usuario final médico tendrá una aplicación principal instalada en su sitio, ampliada por más y más aspectos cada vez que haya necesidad de ellos.

La desventaja inherente de este tipo de enfoque es que el uso de estos sistemas se lleva a cabo en un nivel más cercano a las funciones proporcionadas y más alejado de las necesidades del usuario.

El primer objetivo fue la identificación de un flujo de trabajo y todos los aspectos principales dentro de él durante el desarrollo de sistemas médicos. El resultado llevó a la identificación de los módulos de la arquitectura: el componente de exploración de datos apoya al desarrollador mientras intenta familiarizarse con nuevos datos de imagen médica; el componente consiste en dos partes: una para personalizar varios cálculos estadísticos para reflejar mejor el tipo de información necesaria sobre los datos de imagen y otra parte para la recuperación de información de imagen. Esta última parte se llama una base de datos radiológica y representa el primer sistema orientado a la taxonomía digital dirigido a los desarrolladores de sistemas de imagen médica. La información contenida en ella proviene no solo de la literatura médica, sino también de las experiencias de los socios clínicos en varios proyectos de la división de Informática Médica y Biológica en el Deutsches Krebsforszentrum.

El componente de soporte para la creación de GUI resuelve un problema básico en el desarrollo de imágenes médicas. Apoya la generación de representaciones visuales para algoritmos de imagen médica mediante la creación de elementos gráficos para la configuración del núcleo algorítmico del componente de imagen, es decir,

El desarrollador solo necesita realizar el algoritmo de imagen (o secuencia de algoritmos) que resuelve un problema específico. El componente desarrollado en el marco de este trabajo crea una representación visual genérica para los algoritmos de imagen y adapta su aspecto y sensación a la de las aplicaciones anfitrionas especificadas. El núcleo algorítmico, creado por el desarrollador, y la representación visual, generada por este módulo, se fusionan en un componente y están listos para ser integrados en cualquier aplicación anfitriona que admita este mecanismo de extensión.

El desarrollo de soluciones para sistemas de imagen médica basados en componentes solo puede tener éxito si los componentes desarrollados y la experiencia adquirida se pueden reutilizar de manera eficiente. Por lo tanto, se necesita un medio para almacenar y recuperar los recursos de desarrollo. Los sistemas utilizados para la administración efectiva de los esfuerzos de desarrollo (software o documentación) se denominan repositorios o instalaciones de meta-información. En este trabajo se diseñó e implementó un modelo de tal instalación. Es la primera meta-facilidad para componentes de imagen médica basados en tecnología orientada a objetos. El repositorio es el núcleo de la arquitectura ya que es el medio para almacenar y recuperar la meta-información necesaria para montar componentes en piezas más grandes de software e integrarlos en aplicaciones host.

Todos los módulos de la arquitectura están diseñados para operar independientemente entre sí. La razón de ello es la intención de apoyar tanto el desarrollo en el gran como el desarrollo en el pequeño. Al desarrollar sistemas más pequeños y soluciones ad hoc algunos de los módulos de la arquitectura podrían no ser necesarios y algunas etapas del flujo de trabajo podrían saltarse. El repositorio es la instancia de conexión ya que todos los módulos almacenan información en él que puede ser utilizada por sus contrapartes.

La viabilidad de la parte conceptual de la arquitectura se demostró mediante el desarrollo de módulos designados para realizar las tareas especificadas para cada módulo. Su desarrollo ha alcanzado diferentes niveles de madurez. La creación de repeticiones visuales para algoritmos de imagen médica es el aspecto mejor explotado e implementado. El componente de exploración de datos se desarrolla de manera estable que puede formar la base para mejoras adicionales y uso diario. El componente de estimación de valor de parámetros se abordó básicamente conceptualmente. También se sugirieron los pasos necesarios para convertir toda la arquitectura de un desarrollo prototipo en un sistema abierto que cumpla con estándares de alto nivel. Se mencionaron formas de mejorar aún más las condiciones de trabajo y la calidad de los resultados en la imagen médica. Por lo tanto, se tomaron en consideración otras direcciones de investigación tanto en el procesamiento de imágenes médicas como en el procesamiento de ciencias informáticas.

El proceso del software de imagen médica puede mejorarse estructurándolo y proporcionando a los desarrolladores un software inteligente añadido a sus herramientas actuales.