Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση και μελέτη της χρήσης του βίντεο και κατά συνέπεια της ιατρικής εικόνας στην ιατρική και ειδικότερα στην τηλεϊατρική και των τρόπων με τον οποίο επεξεργάζεται και συμπιέζεται η πληροφορία αυτή για να γίνει αποδοτικότερη για τις ισχύουσες συνθήκες. / Target of this essay is the analysis and study of the use of the video and medical images in medicine and telemedicine in particular

Dada uma biblioteca com milhares de vídeos de histeroscopias diagnósticas, sobre a qual deseja-se realizar consultas como "retornar imagens contendo miomas submucosos" ou "recuperar imagens cujo diagnóstico é pólipo endometrial". Este é o contexto deste trabalho. Vídeos de histeroscopias diagnósticas são usados para avaliar a aparência do útero e são importantes não só para propósitos de diagnóstico de doenças mas também em estudos científicos em áreas da medicina, como reprodução humana e estudos sobre fertilidade. Estes vídeos contêm uma grande quantidade de informação, porém somente um número reduzido de quadros são úteis para propósitos de diagnósticos e/ou prognósticos. Esta tese apresenta um método para identificar automaticamente a informação relevante em vídeos de histeroscopias diagnósticas, criando um sumário do vídeo. Propõe-se uma representação hierárquica do conteúdo destes vídeos que é baseada no rastreamento de pontos geometricamente consistentes através da seqüência dos quadros. Demonstra-se que esta representação é uma maneira útil de organizar o conteúdo de vídeos de histeroscopias diagnósticas, permitindo que especialistas possam realizar atividades de browsing de uma forma rápida e sem introduzir informações espúrias no sumário do vídeo. Os experimentos indicam que o método proposto produz sumários compactos (com taxas de redução de dados em torno de 97.5%) sem descartar informações clinicamente relevantes. / Given a library containing thousands of diagnostic hysteroscopy videos, which are only indexed according to a patient ID and the exam date. Usually, users browse through this library in order to obtain answers to queries like retrieve images of submucosal myomas or recover images whose diagnosis is endometrial polyp. This is the context of this work. Specialists have been used diagnostic hysteroscopy videos to inspect the uterus appearance, once the images are important for diagnosis purposes as well as in medical research fields like human reproduction. These videos contain lots of information, but only a reduced number of frames are actually useful for diagnosis/prognosis purposes. This thesis proposes a technique to identify clinically relevant information in diagnostic hysteroscopy videos, creating a rich video summary. We propose a hierarchical representation based on a robust tracking of image points through the frame sequence. We demonstrate this representation is a helpful way to organize the hysteroscopy video content, allowing specialists to perform fast browsing without introducing spurious information in the video summary. The experimental results indicate that the method produces compact video summaries (data-rate reduction around 97.5%) without discarding clinically relevant information.

Dada uma biblioteca com milhares de vídeos de histeroscopias diagnósticas, sobre a qual deseja-se realizar consultas como "retornar imagens contendo miomas submucosos" ou "recuperar imagens cujo diagnóstico é pólipo endometrial". Este é o contexto deste trabalho. Vídeos de histeroscopias diagnósticas são usados para avaliar a aparência do útero e são importantes não só para propósitos de diagnóstico de doenças mas também em estudos científicos em áreas da medicina, como reprodução humana e estudos sobre fertilidade. Estes vídeos contêm uma grande quantidade de informação, porém somente um número reduzido de quadros são úteis para propósitos de diagnósticos e/ou prognósticos. Esta tese apresenta um método para identificar automaticamente a informação relevante em vídeos de histeroscopias diagnósticas, criando um sumário do vídeo. Propõe-se uma representação hierárquica do conteúdo destes vídeos que é baseada no rastreamento de pontos geometricamente consistentes através da seqüência dos quadros. Demonstra-se que esta representação é uma maneira útil de organizar o conteúdo de vídeos de histeroscopias diagnósticas, permitindo que especialistas possam realizar atividades de browsing de uma forma rápida e sem introduzir informações espúrias no sumário do vídeo. Os experimentos indicam que o método proposto produz sumários compactos (com taxas de redução de dados em torno de 97.5%) sem descartar informações clinicamente relevantes. / Given a library containing thousands of diagnostic hysteroscopy videos, which are only indexed according to a patient ID and the exam date. Usually, users browse through this library in order to obtain answers to queries like retrieve images of submucosal myomas or recover images whose diagnosis is endometrial polyp. This is the context of this work. Specialists have been used diagnostic hysteroscopy videos to inspect the uterus appearance, once the images are important for diagnosis purposes as well as in medical research fields like human reproduction. These videos contain lots of information, but only a reduced number of frames are actually useful for diagnosis/prognosis purposes. This thesis proposes a technique to identify clinically relevant information in diagnostic hysteroscopy videos, creating a rich video summary. We propose a hierarchical representation based on a robust tracking of image points through the frame sequence. We demonstrate this representation is a helpful way to organize the hysteroscopy video content, allowing specialists to perform fast browsing without introducing spurious information in the video summary. The experimental results indicate that the method produces compact video summaries (data-rate reduction around 97.5%) without discarding clinically relevant information.

Dada uma biblioteca com milhares de vídeos de histeroscopias diagnósticas, sobre a qual deseja-se realizar consultas como "retornar imagens contendo miomas submucosos" ou "recuperar imagens cujo diagnóstico é pólipo endometrial". Este é o contexto deste trabalho. Vídeos de histeroscopias diagnósticas são usados para avaliar a aparência do útero e são importantes não só para propósitos de diagnóstico de doenças mas também em estudos científicos em áreas da medicina, como reprodução humana e estudos sobre fertilidade. Estes vídeos contêm uma grande quantidade de informação, porém somente um número reduzido de quadros são úteis para propósitos de diagnósticos e/ou prognósticos. Esta tese apresenta um método para identificar automaticamente a informação relevante em vídeos de histeroscopias diagnósticas, criando um sumário do vídeo. Propõe-se uma representação hierárquica do conteúdo destes vídeos que é baseada no rastreamento de pontos geometricamente consistentes através da seqüência dos quadros. Demonstra-se que esta representação é uma maneira útil de organizar o conteúdo de vídeos de histeroscopias diagnósticas, permitindo que especialistas possam realizar atividades de browsing de uma forma rápida e sem introduzir informações espúrias no sumário do vídeo. Os experimentos indicam que o método proposto produz sumários compactos (com taxas de redução de dados em torno de 97.5%) sem descartar informações clinicamente relevantes. / Given a library containing thousands of diagnostic hysteroscopy videos, which are only indexed according to a patient ID and the exam date. Usually, users browse through this library in order to obtain answers to queries like retrieve images of submucosal myomas or recover images whose diagnosis is endometrial polyp. This is the context of this work. Specialists have been used diagnostic hysteroscopy videos to inspect the uterus appearance, once the images are important for diagnosis purposes as well as in medical research fields like human reproduction. These videos contain lots of information, but only a reduced number of frames are actually useful for diagnosis/prognosis purposes. This thesis proposes a technique to identify clinically relevant information in diagnostic hysteroscopy videos, creating a rich video summary. We propose a hierarchical representation based on a robust tracking of image points through the frame sequence. We demonstrate this representation is a helpful way to organize the hysteroscopy video content, allowing specialists to perform fast browsing without introducing spurious information in the video summary. The experimental results indicate that the method produces compact video summaries (data-rate reduction around 97.5%) without discarding clinically relevant information.

L'objectif de cette thèse est le déploiement et l'évaluation d'une plate-forme de télé-échographie mobile, utilisée pour fournir un diagnostic et des soins à distance dans des milieux médicalement isolés. La plateforme intègre de nouveaux concepts qui permettent de l’utilisation de la télé-échographie robotisée sur les réseaux sans fil 3G, 4G et 5G pour satisfaire au transfert de qualité des vidéos ultrasonores pour un diagnostic médical robuste. Ce travail contribue au domaine des Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication appliquées au secteur de la santé et en particulier à la robotique médicale téléopérée. Les principales contributions de la thèse sont : I. Un état de l’art des systèmes télé-robotiques appliqués au médical menée sur la base de publications écrites entre 2004 et 2016, II. L'évaluation objective et subjective (clinique) de la qualité vidéo a démontré que les normes H.264/AVC et HEVC peuvent atteindre une qualité vidéo sans perte de diagnostic à des débits (1024 et 2048 Kbps) bien en deçà des débits de données supportés par les réseaux 4G. Les normes de codage vidéo antérieures (Mpeg-4, Mpeg-2) ne peuvent pas être utilisées pour le diagnostic clinique à ces débits car elles présentent une perte d'information pour le diagnostic médical, III. Les experts médicaux ont apprécié la réactivité dynamique mécanique de la plate-forme en raison du faible délai présenté par les canaux LTE. La limitation la plus importante soulevée par l'expert médical, empêchant une évaluation globale clinique favorable au diagnostic, était le positionnement initial du robot sur le corps du patient et son déplacement vers l'obtention d’une échographie cardiaque, Les résultats fournissent une forte indication que la plate-forme télé-échographie robotisée peut être utilisée pour fournir un diagnostic fiable et à distance sur les réseaux sans fil émergents 4G et au-delà. / The objective of this Thesis was the deployment and evaluation of an end-to-end mobile tele-echography platform used to provide remote diagnosis and care within medically isolated settings. The platform integrates new concepts that enable robotized tele-echography over commercially available 4G and beyond mobile networks for rendering diagnostically robust medical ultrasound video. It contributes to the field of Information and Communication technologies applied in the healthcare sector. The main contributions of the Thesis are: I. A systematic review on the state of the art in medical telerobotic systems was conducted based on publications of the last decade, and more specifically between the years 2004 to 2016. II. Both objective and subjective (clinical) video quality assessment demonstrated that H.264/AVC and HEVC standards can achieve diagnostically-lossless video quality at bitrates (1024 and 2048 Kbps) well within the LTE supported data rates. Earlier video coding standards (Mpeg-4 & Mpeg-2) cannot be employed for clinical diagnosis at these rates as they present loss of clinical information.III. Medical experts highly appreciated the proposed platform’s mechanical dynamic responsiveness due to the low end-to-end delay (latency) facilitated by LTE-channels. The most important limitation raised by the medical expert and prevented higher overall rating and ultimately clinical QoE was the robot initial positioning on the patient’s body and navigation towards obtaining the cardiac ultrasound. IV. Results provides a strong indication that the proposed robotized tele-echography platform can be used to provide reliable, remote diagnosis over emerging 4G and beyond wireless networks.