The processing of medical image information in the context of this thesis means a complex of activities that can be achieved using ICT, needed to ensure effective acquisition, primary diagnosis, remote consultation, reliable archiving and other specific activities. The thesis describes the possibility of utilization of ICT in this environment, related trends and activities in the Czech Republic and in the world as well as a number of limitations, which result mainly from the applicable legislation. The main idea of this thesis is the integration platform proposal that represents a new alternative to the integration of existing services and DICOM applications in this field. Platform provides an environment for new interesting applications and enables the medical image processing to be organised different way. The system of efficient redistribution of requirements for the processing of medical image information within the coalition of cooperating medical institutions is describes as an application based on this platform. Increasing the efficiency of processing is achieved through greater specialization, more efficient diagnosis associated with access to the latest knowledge and efficient use of expensive equipment capacity and time of medical specialists. Part of this thesis is the methodology of implementation of this integration platform into medical institutions, placing particular emphasis on the risks associated with this way of integration.

The goal of this diploma thesis was to create a script in MATLAB, which is capable to load DICOM pictures, read the data in their headers and then select the right series for perfusion analysis. This analysis is based on detection of contrast fluid in bloodstream and tissue and right interpretation of concentration changes of this fluid in time. This work is trying to describe a way of building an ultimate system capable of autonomous tumor analysis and classification. In the end, there is an analysis of DICOM sample performed by created script.

O avanço tecnológico percebido nos últimos anos proporcionou a utilização em larga escala de equipamentos de aquisição de imagens médicas em formato digital, tais como: raios-X, tomografia computadorizada, ressonância magnética e ultrassom. O uso desses aparelhos na rotina diária de um hospital gera um volume expressivo de dados, o que demanda soluções para armazenamento, distribuição e visualização dessas imagens. Tal papel é desempenhado por sistemas de comunicação e arquivamento de imagens - PACS - através do protocolo de comunicação DICOM, o padrão internacional para codificação e transmissão de imagens médicas. Devido à sua natureza digital, recentemente várias aplicações voltadas para o processamento de imagens médicas foram desenvolvidas, inclusive programas para processar mamografia e tomografia computadorizada de tórax tornaram-se produtos comerciais nos últimos cinco anos. Tais aplicações são conhecidas por CAD ou diagnóstico auxiliado por computador. Sabe-se que soluções CAD podem aprimorar a eficiência e a precisão de diagnósticos clínicos detectando e/ou classificando automaticamente anormalidades e/ou doenças em exames médicos radiológicos. Entretanto, pouco esforço foi realizado no sentido de se integrar as ferramentas CAD a sistemas de comunicação e arquivamente de imagens. Para que o CAD auxilie no diagnóstico médico ele necessita processar imagens digitais que normalmente estão armazenadas no PACS. Atualmente, ainda o padrão para a utilização de sistemas especialistas em processamento de imagens médicas como CAD permanece sendo uma estação de trabalho isolada, e os resultados obtidos dos processamentos não são integrados de forma apropriada a outros sistemas de informação, tais como HIS (Sistema de Informação Hospitalar), RIS (Sistema de Informação em Radiologia) e PACS. O trabalho aqui descrito apresenta uma solução de integração CAD-PACS baseada em bibliotecas livres de de código aberto. Espera-se que essa solução possa contribuir de forma efetiva para um aumento da produtividade e melhoria dos processos na radiologia, beneficiando todo o ambiente hospitalar. / The technology evolution seen in the last years provided large adoption of digital image acquisition equipments, such as: X-rays, computed tomography, magnetic resonance and ultrasound. The use of these devices in daily hospital routine generates an expressive image data volume which demands intelligent solutions for image storage, distribution and visualization. Such role is played by picture archiving and communication systems - PACS - which make extensively use of the DICOM protocol, world industry standard for image transmission and codification in medicine. Due to its digital nature, recently several medical image processing applications were developed and some programs used to process mammography and chest computed tomography images became commercial products in the last five years. These applications are usually known as CAD or computer-aided diagnosis. It\'s known that CAD solutions may improve the diagnosis efficiency and accuracy by detecting and/or classifying automatically abnormalities and/or diseases in radiologic exams. However, little effort was done in the sense of integrating the CAD tools and picture archiving and communication systems. To really assist radiologist diagnosis CAD needs to process digital images that are usually stored in the PACS server. Nowadays, specialist image processing programs like CAD still remains being used on an isolated workstation and the processing results are not integrated in a suitable fashion to other information systems such as HIS (Hospital Information System), RIS (Radiology Information System) and PACS. The work described in this dissertation presents a CAD-PACS integration solution based on free and open source programming libraries. It\'s hoped that this solution may contribute in an effective manner to increase the productivity and improve the radiology workflow, bringing benefits to the whole hospital environment.

A necessidade de estimar a dose efetiva de radiação recebida pelos pacientes em exames de tomografia computadorizada (TC) é muito discutida atualmente devido ao fato de que este exame está entre aqueles que mais depositam dose em pacientes submetidos a exames radiológicos. O objetivo deste trabalho foi implementar um método de estimativa de dose efetiva em exames de TC baseado em evidências bem estabelecidas e em informações contidas nas imagens. Após dosimetria realizada no equipamento de TC, mapeamento dos protocolos e definição dos fatores de correção a serem utilizados, uma rotina de processamento dos dados foi criada para conversão da informação do cabeçalho DICOM da imagem radiológica em dose efetiva estimada, de modo que as informações levantadas poderão ser disponibilizadas, em registro no sistema de informação de radiologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo - HCFMRP/USP, aos médicos e profissionais de saúde envolvidos. / Computed tomography scan is the procedure that most deposits radiation dose in patients undergoing radiologic examinations. That is the reason why the need to record the dose received is currently discussed. The aim of this study was to implement an method to estimate effective dose received in CT scans based on well-established evidences and information contained in images. After performing dosimetry in CT equipment, mapped protocols and define correction factors, a data processing routine was created for conversion of DICOM header information in estimated effective dose, so that the information raised could be avalable in Hospital\'s radiology information system for doctors and health professionals involved.

A necessidade de estimar a dose efetiva de radiação recebida pelos pacientes em exames de tomografia computadorizada (TC) é muito discutida atualmente devido ao fato de que este exame está entre aqueles que mais depositam dose em pacientes submetidos a exames radiológicos. O objetivo deste trabalho foi implementar um método de estimativa de dose efetiva em exames de TC baseado em evidências bem estabelecidas e em informações contidas nas imagens. Após dosimetria realizada no equipamento de TC, mapeamento dos protocolos e definição dos fatores de correção a serem utilizados, uma rotina de processamento dos dados foi criada para conversão da informação do cabeçalho DICOM da imagem radiológica em dose efetiva estimada, de modo que as informações levantadas poderão ser disponibilizadas, em registro no sistema de informação de radiologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo - HCFMRP/USP, aos médicos e profissionais de saúde envolvidos. / Computed tomography scan is the procedure that most deposits radiation dose in patients undergoing radiologic examinations. That is the reason why the need to record the dose received is currently discussed. The aim of this study was to implement an method to estimate effective dose received in CT scans based on well-established evidences and information contained in images. After performing dosimetry in CT equipment, mapped protocols and define correction factors, a data processing routine was created for conversion of DICOM header information in estimated effective dose, so that the information raised could be avalable in Hospital\'s radiology information system for doctors and health professionals involved.

O avanço tecnológico percebido nos últimos anos proporcionou a utilização em larga escala de equipamentos de aquisição de imagens médicas em formato digital, tais como: raios-X, tomografia computadorizada, ressonância magnética e ultrassom. O uso desses aparelhos na rotina diária de um hospital gera um volume expressivo de dados, o que demanda soluções para armazenamento, distribuição e visualização dessas imagens. Tal papel é desempenhado por sistemas de comunicação e arquivamento de imagens - PACS - através do protocolo de comunicação DICOM, o padrão internacional para codificação e transmissão de imagens médicas. Devido à sua natureza digital, recentemente várias aplicações voltadas para o processamento de imagens médicas foram desenvolvidas, inclusive programas para processar mamografia e tomografia computadorizada de tórax tornaram-se produtos comerciais nos últimos cinco anos. Tais aplicações são conhecidas por CAD ou diagnóstico auxiliado por computador. Sabe-se que soluções CAD podem aprimorar a eficiência e a precisão de diagnósticos clínicos detectando e/ou classificando automaticamente anormalidades e/ou doenças em exames médicos radiológicos. Entretanto, pouco esforço foi realizado no sentido de se integrar as ferramentas CAD a sistemas de comunicação e arquivamente de imagens. Para que o CAD auxilie no diagnóstico médico ele necessita processar imagens digitais que normalmente estão armazenadas no PACS. Atualmente, ainda o padrão para a utilização de sistemas especialistas em processamento de imagens médicas como CAD permanece sendo uma estação de trabalho isolada, e os resultados obtidos dos processamentos não são integrados de forma apropriada a outros sistemas de informação, tais como HIS (Sistema de Informação Hospitalar), RIS (Sistema de Informação em Radiologia) e PACS. O trabalho aqui descrito apresenta uma solução de integração CAD-PACS baseada em bibliotecas livres de de código aberto. Espera-se que essa solução possa contribuir de forma efetiva para um aumento da produtividade e melhoria dos processos na radiologia, beneficiando todo o ambiente hospitalar. / The technology evolution seen in the last years provided large adoption of digital image acquisition equipments, such as: X-rays, computed tomography, magnetic resonance and ultrasound. The use of these devices in daily hospital routine generates an expressive image data volume which demands intelligent solutions for image storage, distribution and visualization. Such role is played by picture archiving and communication systems - PACS - which make extensively use of the DICOM protocol, world industry standard for image transmission and codification in medicine. Due to its digital nature, recently several medical image processing applications were developed and some programs used to process mammography and chest computed tomography images became commercial products in the last five years. These applications are usually known as CAD or computer-aided diagnosis. It\'s known that CAD solutions may improve the diagnosis efficiency and accuracy by detecting and/or classifying automatically abnormalities and/or diseases in radiologic exams. However, little effort was done in the sense of integrating the CAD tools and picture archiving and communication systems. To really assist radiologist diagnosis CAD needs to process digital images that are usually stored in the PACS server. Nowadays, specialist image processing programs like CAD still remains being used on an isolated workstation and the processing results are not integrated in a suitable fashion to other information systems such as HIS (Hospital Information System), RIS (Radiology Information System) and PACS. The work described in this dissertation presents a CAD-PACS integration solution based on free and open source programming libraries. It\'s hoped that this solution may contribute in an effective manner to increase the productivity and improve the radiology workflow, bringing benefits to the whole hospital environment.

This Diploma thesis describes issues of big data in healthcare focus on picture archiving and communication system. DICOM format are store images with header where it could be other valuable information. This thesis mapping data from 1215 studies.

Preclinical micro-computed tomography (microCT) images are of utility for 3D morphological bone evaluation, which is of great interest in cancer detection and treatment development. This work introduces a compression strategy for microCTs that allocates specific substances in different Volumes of Interest (Vols). The allocation procedure is conducted by the Hounsfield scale. The Vols are coded independently and then grouped in a single DICOM-compliant file. The proposed method permits the use of different codecs, identifies and transmit data corresponding to a particular substance in the compressed domain without decoding the volume(s), and allows the computation of the 3D morphometry without needing to store or transmit the whole image. The proposed approach reduces the transmitted data in more than 90% when the 3D morphometry evaluation is performed in high density and low density bone. This work can be easily extended to other imaging modalities and applications that work with the Hounsfield scale. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:01:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 311578.pdf: 2043029 bytes, checksum: f4fa868d82195a370a6dff6db5b207fe (MD5) / Com a implantação da Rede Catarinense de Telemedicina tem-se verificado um aumento significativo no volume de imagens médicas, do padrão DICOM, geradas pelos dispositivos médicos interconectados nesta rede. Visando a manipulação dessas imagens médicas, foi desenvolvido em um projeto prévio, um servidor conhecido como CyclopsDCMServer, para a manipulação das imagens DICOM considerando a abordagem usando o Hierarchical Data Format (HDF5). Todavia, é esperado que a abordagem venha a encontrar gargalos devido ao crescimento no volume de dados e operações simultâneas que são submetidas ao servidor. Com o objetivo de dar continuidade ao esforço para prover uma melhor escalabilidade ao servidor CyclopsDCMServer, nesta dissertação apresenta-se uma pesquisa no sentido de potencializar a implementação de um paradigma paralelo no servidor para o armazenamento e recuperação das imagens DICOM. Desta forma, desenvolveu-se um módulo considerando bibliotecas E/S paralelas de alto desempenho. Este módulo efetua uma comunicação com o servidor que é responsável pela realização do acesso paralelo no formato de dados hierárquico. Visando a avaliação de desempenho da abordagem paralela, foram executados experimentos em diferentes sistemas de arquivos distribuídos. Os experimentos foram focados principalmente nas operações de armazenamento e recuperação das imagens médicas. Comparou-se o tempo médio de execução de cada operação em serial e paralelo. Foi coletado também o tempo de E/S em cada operação, para averiguar somente o desempenho do processo de escrita e leitura dos dados, descartando qualquer atraso que pudesse interferir nos resultados. Os resultados empíricos demonstraram que, independente do sistema de arquivos, a abordagem paralela ainda não apresenta uma eficiência considerável, quando comparada com a arquitetura serial. A média do declínio de desempenho pode ser considerada em torno de 45% na operação de recuperação e 71% na operação de armazenamento. Verificou-se também que o aumento do número de processos paralelos pode causar uma perda maior de desempenho nesta abordagem. / With the deployment of Catarinense Network of Telemedicine has verified a meaningful increase in volume of medical images, DICOM standard, generated by medical devices interconnected on this network. In order to manipulate this medical images was develop in one previous project, a server known as CyclopsDCMServer, to manipulate DICOM images considering the approach Hierarchical Data Format (HDF5). However, it is expected that this approach will find bottlenecks due the spread of data size and simultaneously operations submitted to the server. With focus to continue the effort to supply better scalability to the server CyclopsDCMServer, this dissertation presents a research in the sense to empowerment the implementation of a parallel paradigm in the server to storage and retrieve DICOM images. Thus, it was developed a module considering high performance parallel I/O libraries. This module performs a communication with the server that is responsible for the creation of parallel access in hierarchical data format Aiming at the performance evaluation of the parallel approach, experiments were performed in different distributed file systems. The experiments were mainly focused on the operations of storage and retrieval of medical images. It was compared the average execution time of each operation in serial and parallel. It was also collected the I/O time in each operation, only to ascertain the performance of the process of writing and reading data, discarding any delay that could meddle the results. The empirical results show that, regardless of file system, the parallel approach does not present a considerable eficiency when compared to the serial architecture. The average decline in performance can be seen at around 45 % in the recovery operation and 71 % in the storage operation. It was also observed that increasing the number of parallel processes can cause a larger loss of performance in this approach.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:48:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 305455.pdf: 2142450 bytes, checksum: 95c5e716d047295e6450b1044606e6f7 (MD5) / A variedade de modalidades produzidas pelo aumento de dispositivos que sejam capazes de gerar imagens médicas em formato DICOM tem crescido. Consequentemente, com a digitalização dos setores de radiologia, as bases de dados de exames podem ultrapassar as barreiras de terabytes. Fato este, combinado com a lei brasileira de obrigatoriamente manter exames radiológicos arquivados por no mínimo 20 anos, afeta diretamente a gestão de grandes volumes de dados. Este trabalho apresenta o desenvolvimento, avaliação empírica e discussão sobre o emprego do formato de dado hierárquicos HDF5 em conjunto com o núcleo de indexação e busca Apache Lucene. Para a validação da camada de persistência, foram realizados testes de desempenho entre a abordagem proposta contra o modelo em banco de dados relacional PostgreSQL usado na Rede Catarinense de Telemedicina. O desempenho do serviço de armazenamento, em conformidade com o padrão DICOM, foi analisado variando o volume de dados transmitidos entre cliente e servidor. As buscas sobre informações de um exame já realizado abrangeram cenários típicos como a consulta de exames de um paciente específico ou exames pertencentes a um intervalo temporal de dados. A recuperação avaliou três distintos casos: estudo, série ou imagem. Embora mostrando um desempenho superior em cenários de consulta com o uso do PostgreSQL, o uso combinado de HDF5 com Apache Lucene apresenta um meio eficiente de armazenar e recuperar imagens médicas DICOM, pois une o alto desempenho do HDF5 com a funcionalidade de consulta dos dados indexados. Neste ponto, o uso de uma camada para gerenciamento de exames médicos em DICOM, empregando o HDF5 juntamente com Apache Lucene, se apresentou como uma alternativa viável e eficiente. Além disso, trabalhos futuros podem aproveitar algumas características do formato HDF5, como obtenção direta do conteúdo da imagem médica e metadados por ferramentas para auxílio ao diagnóstico, tais como visão multimodal e processamento digital de imagens. / The variety of modalities produced by the increasing number of devices that are capable of generating large sets of medical images using DICOM standard has been growing. Consequently, with the ongoing process of digitization of radiology sectors, the examinations database can exceed the terabytes barrier. This fact, combined with the Brazilian law of storing radiological examinations archived for at least 20 years, directly affects the management of large volumes of data. This paper presents the concept, development, assessment and discussion of the combined employment of the hierarchical data format HDF5 with the search engine library Apache Lucene. The validating process of the persistence layer, was carried out by performance tests over the proposed approach compared to the current model based on PostgreSQL and used in the Santa Catarina's Telemedicine Network. The storage service performance in compliance with the DICOM standard was analyzed by interchanging the volume of data transmitted between client and server. The search covered typical scenarios such as search examinations within a time interval or for specific patient. Retrieval operations evaluated three different cases: study, series or image. Although showing superior performance while using PostgreSQL in querying scenarios, the combined use of HDF5 with Apache Lucene provides an suitable way to store and retrieve medical images in DICOM, because it combines the high performance of HDF5 with the query functionality of the indexed data. At this point, the use of a management layer for medical examinations in DICOM, combined with HDF5 and Apache Lucene presented itself as an efficient and viable option. In addition, future studies can take advantage of some features from the HDF5 library, such as direct medical image content retrieval and metadata for computed aid diagnosis, such as multimodal vision and digital image processing.