Un'architettura informativa per lo sviluppo di componenti di elaborazione delle immagini mediche
Athanasios M. Demiris
Dissertation zur Erlangung des Dr. sc. hum. An Information Architecture for the Development of Medical Image Processing Components Geboren am 17.09.1970 in Atene / Griechenland Reifeprüfung am 10.05.1988 in Atene / Griechenland Studiengang der Fachrichtung Medizinische Informatik vom WS 1988 bis SS 1994 Vordiplom am 13.04.1991 an der Universität Heidelberg/ Fachhochschule Heibronn Diplom am 01.08.1994 an der Universität Heidelberg/ Fachhochschule Heibronn Promotionsfach: Medizinische Informatik Doktorvater: PD Dr. H.-P.
L'obiettivo di questo tipo può essere raggiunto se si rivolge ad un solo dominio alla volta, in questo caso al trattamento delle immagini per applicazioni cliniche. Ciò è dovuto al fatto che le esigenze del settore in esame possono essere meglio focalizzate e non saranno sufficienti nell'ambito della generalità di tutte le soluzioni rotonde.
In seguito alla tendenza dell'informatica, l'ipotesi di base dell'architettura qui presentata è stata quella di sviluppare componenti piccoli e problematici per un'applicazione esistente. L'utente finale medico avrà quindi installato un'applicazione principale sul suo sito, estesa da sempre più aspetti ogni volta che ne è necessaria. Tale sviluppo orientato ai componenti si oppone alla creazione di sistemi monolitici che cercano di coprire a priori le potenziali esigenze dei loro utenti sovraccaricandoli di funzionalità.
L'inconveniente intrinseco di questo tipo di approccio è che l'utilizzo di questi sistemi avviene a un livello più vicino alle funzioni fornite e più lontano dalle esigenze dell'utente.
Il primo obiettivo è stato l'identificazione di un flusso di lavoro e di tutti gli aspetti principali all'interno di esso durante lo sviluppo dei sistemi medici. Il risultato ha portato all'identificazione dei moduli dell'architettura: la componente di esplorazione dei dati supporta lo sviluppatore nel tentativo di familiarizzare con nuovi dati di immagine mediche; il componente è costituito da due parti: una per personalizzare i vari calcoli statistici in modo da riflettere al meglio il tipo di informazioni necessarie sui dati di immagine e un'altra parte per il recupero di informazioni di immagine. Quest'ultima parte è chiamata infobase radiologica e rappresenta il primo sistema orientato alla tassonomia digitale rivolto agli sviluppatori di sistemi di immagine mediche. Le informazioni contenute in essa provengono non solo dalla letteratura medica, ma anche dalle esperienze dei partner clinici in vari progetti della divisione per l'informatica medica e biologica presso il Deutsches Krebsforszentrum.
Il componente di supporto per la creazione di GUI risolve un problema di base nello sviluppo di immagini mediche. supporta la generazione di rappresentazioni visive per gli algoritmi di imaging medico creando elementi grafici per la configurazione del nucleo algoritmico del componente di imaging, ovvero
Lo sviluppatore ha bisogno solo di realizzare l'algoritmo di imaging (o una sequenza di algoritmi) che risolve un problema specifico. Il componente sviluppato nel quadro di questo lavoro crea una rappresentazione visiva generica per gli algoritmi di imaging e adatta il suo look-and-feel a quella delle specifiche applicazioni host. Il nucleo algoritmico, creato dallo sviluppatore, e la rappresentazione visiva, generata da questo modulo, sono fuse in un componente e sono pronte ad essere integrate in qualsiasi applicazione host di estensione che supporta questo meccanismo.
Lo sviluppo di soluzioni per sistemi di imaging medica sulla base di componenti può avere successo solo se i componenti sviluppati e l'esperienza acquisita possono essere riutilizzati in modo efficiente. È quindi necessario un mezzo per memorizzare e recuperare le risorse di sviluppo. I sistemi utilizzati per l'efficace gestione degli sforzi di sviluppo (software o documentazione) sono indicati come repository o strutture di meta-informazione. In questo lavoro è stato progettato e implementato un modello di tale strumento. È la prima meta-struttura per componenti di imaging medica basata su tecnologia orientata agli oggetti. Il repository è il nucleo dell'architettura in quanto è il mezzo per memorizzare e recuperare le meta-informazioni necessarie per assemblare i componenti in pezzi più grandi di software e integrarli nelle applicazioni ospitanti.
Tutti i moduli dell'architettura sono progettati per operare indipendentemente l'uno dall'altro. La ragione di questo è l'intenzione di supportare sia lo sviluppo nel grande che lo sviluppo nel piccolo. Quando si sviluppano sistemi più piccoli e soluzioni ad hoc alcuni dei moduli dell'architettura potrebbero non essere necessari e alcune fasi del flusso di lavoro potrebbero essere saltate. Il repository è l'istanza di connessione in quanto tutti i moduli memorizzano informazioni in esso che possono essere utilizzate dalle loro controparti.
La fattibilità della parte concettuale dell'architettura è stata dimostrata dallo sviluppo di moduli designati per eseguire i compiti specificati per ciascun modulo. Il loro sviluppo ha raggiunto diversi livelli di maturità. La creazione di replicazioni visive per gli algoritmi di imaging medica è l'aspetto meglio sfruttato e implementato. La componente di esplorazione dei dati è sviluppata in modo stabile che può costituire la base per ulteriori miglioramenti e uso quotidiano. La componente di stima del valore dei parametri è stata affrontata fondamentalmente concettualmente. Sono stati anche suggeriti i passi necessari per convertire l'intera architettura da uno sviluppo prototipo in un sistema aperto che soddisfichi gli standard di alto livello. Sono stati menzionati modi per migliorare ulteriormente le condizioni di lavoro e la qualità dei risultati nell'immagine medica. Pertanto, sono state prese in considerazione altre direzioni di ricerca sia nel processo di immagine medica che nella elaborazione informatica.
Il processo del software di immagine medica può essere migliorato strutturandolo e fornendo agli sviluppatori software intelligenti aggiunti ai loro strumenti attuali.