Context. In the forthcoming years Healthcare Systems will become better informed, more efficient and particularly focused on the patient through the integration of Information and Communication Technologies. Medical Rehabilitation is an example of a field prone for this evolution. Here, disciplines such as Software Engineering will play a key role during the transformation. Objectives. This study pursues to understand todays rehabilitation therapies and procedures, to conceive how future computer-aided rehabilitation systems should be constructed and to provide a coherent framework that conceptualizes the relationship of their main components and interactions. Methods. The overall thesis work involves a combination of different research methodologies, which vary from literature reviews, empirical observations and semi-structured ethnographic interviews, to constructive research, through software architectural designs. Results. FIAP-RT is a framework created to support the new paradigm on how future software tools oriented to Medical Rehabilitation should be constructed with views to achieve quality attributes such as interoperability, availability, security, accessibility, usability or reliability. Conclusions. This study reveals that it is generally hard to find a real socialization and dissemination of the know-how that is being constantly produced within rehabilitation centers. In addition, it is has been shown how applied Software Engineering can help to integrate advanced solutions even though further evaluation would be needed to validate the proposed framework. / Internet: http://about.me/victor_caslab Phone: (+34) 676026094

This article describes the knowledge-based system THEMPO (Therapy Management in Pediatric Oncology), which supports protocol-directed therapy planning and configuration in pediatric oncology. THEMPO provides a semantic network controlled by graph grammars to cover the different types of knowledge relevant in the domain, and offers a suite of acquisition tools for knowledge base authoring. Medical problem solvers, operating on the oncological network, reason about adequate therapeutic and diagnostic timetables for a patient. Furthermore, a corresponding patient record, also based on semantic networks and graph grammars, has been implemented to represent the course of therapy of an oncological patient.

<p>The main objective of radiation therapy is to obtain the highest possible probability of tumor cure while minimizing adverse reactions in healthy tissues. A crucial step in the treatment process is to determine the location and extent of the primary tumor and its loco regional lymphatic spread in relation to adjacent radiosensitive anatomical structures and organs at risk. These volumes must also be accurately delineated with respect to external anatomic reference points, preferably on surrounding bony structures. At the same time, it is essential to have the best possible physical and radiobiological knowledge about the radiation responsiveness of the target tissues and organs at risk in order to achieve a more accurate optimization of the treatment outcome.</p><p>A computerized whole body Atlas has therefore been developed to serve as a dynamic database, with systematically integrated knowledge, comprising all necessary physical and radiobiological information about common target volumes and normal tissues. The Atlas also contains a database of segmented organs and a lymph node topography, which was based on the Visible Human dataset, to form standard reference geometry of organ systems. The reference knowledgebase and the standard organ dataset can be utilized for Atlas-based image processing and analysis in radiation therapy planning and for biological optimization of the treatment outcome. Atlas-based segmentation procedures were utilized to transform the reference organ dataset of the Atlas into the geometry of individual patients. The anatomic organs and target volumes of the database can be converted by elastic transformation into those of the individual patient for final treatment planning. Furthermore, a database of reference treatment plans was started by implementing state-of-the-art biologically based radiation therapy planning techniques such as conformal, intensity modulated, and radiobiologically optimized treatment planning.</p><p>The computerized Atlas can be viewed as a central framework that contains different forms of optimal treatment plans linked to all the essential information needed in treatment planning, which can be adapted to a given patient, in order to speed up treatment plan convergence. The Atlas also offers a platform to synthesize the results of imaging studies through its advanced geometric transformation and segmentation procedures. The whole body Atlas is anticipated to become a physical and biological knowledgebase that can facilitate, speed up and increase the accuracy in radiation therapy planning and treatment optimization.</p>

The main objective of radiation therapy is to obtain the highest possible probability of tumor cure while minimizing adverse reactions in healthy tissues. A crucial step in the treatment process is to determine the location and extent of the primary tumor and its loco regional lymphatic spread in relation to adjacent radiosensitive anatomical structures and organs at risk. These volumes must also be accurately delineated with respect to external anatomic reference points, preferably on surrounding bony structures. At the same time, it is essential to have the best possible physical and radiobiological knowledge about the radiation responsiveness of the target tissues and organs at risk in order to achieve a more accurate optimization of the treatment outcome. A computerized whole body Atlas has therefore been developed to serve as a dynamic database, with systematically integrated knowledge, comprising all necessary physical and radiobiological information about common target volumes and normal tissues. The Atlas also contains a database of segmented organs and a lymph node topography, which was based on the Visible Human dataset, to form standard reference geometry of organ systems. The reference knowledgebase and the standard organ dataset can be utilized for Atlas-based image processing and analysis in radiation therapy planning and for biological optimization of the treatment outcome. Atlas-based segmentation procedures were utilized to transform the reference organ dataset of the Atlas into the geometry of individual patients. The anatomic organs and target volumes of the database can be converted by elastic transformation into those of the individual patient for final treatment planning. Furthermore, a database of reference treatment plans was started by implementing state-of-the-art biologically based radiation therapy planning techniques such as conformal, intensity modulated, and radiobiologically optimized treatment planning. The computerized Atlas can be viewed as a central framework that contains different forms of optimal treatment plans linked to all the essential information needed in treatment planning, which can be adapted to a given patient, in order to speed up treatment plan convergence. The Atlas also offers a platform to synthesize the results of imaging studies through its advanced geometric transformation and segmentation procedures. The whole body Atlas is anticipated to become a physical and biological knowledgebase that can facilitate, speed up and increase the accuracy in radiation therapy planning and treatment optimization.

Der Einsatz numerischer Simulationen zur Bearbeitung klinischer Fragestellungen ist eine innovative Vorgehensweise. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine Methode zur Auswertung von Ergebnissen einer Finite-Elemente-Analyse zum Stentgraftverhalten konzipiert, implementiert und im Rahmen einer deutschlandweiten Benutzerstudie getestet. Für einen Vergleich unterschiedlicher Stentgraftkonfigurationen im Kontext mit dem patientenspezifischen Gefäß wurden Stentgraftbewertungsgrößen eingeführt. Hierzu gehören die Fixierungskraft und der Kontaktstatus zwischen Stentringen und Blutgefäßbestandteilen. Für eine Bereitstellung der Ergebnisgrößen im gefäßmedizinischen Arbeitsumfeld wurde eine graphische Mensch-Maschine-Schnittstelle entwickelt. Diese ermöglicht eine quantitative und qualitative Auswertung von Stentgraftbewertungsgrößen. Hierfür wurden Module zur automatisierten Auswertung von Fixierungskräften sowie zur 2D- und 3D- Ergebnisvisualisierung implementiert. Im Rahmen der Benutzerstudie wurde die Anwendung der entwickelten Methode für die Ermittlung des Einsatzpotenzials numerischer Simulationen zur Unterstützung der Stentgraftauswahl demonstriert. Im Ergebnis wurde als wesentliches Einsatzpotenzial die Festlegung eines Mindestmaßes an Überdimensionierung, die Optimierung der Schenkellänge sowie der Ver- gleich unterschiedlicher Stentgraftdesigns ermittelt. Weiterhin konnten grundlegende Anforderungen an ein System zur Generierung und Bewertung von Stentgraftkonfigurationen im klinischen Alltag definiert werden. Zu den wesentlichen Funktionen, die der Implanteur für einen Vergleich von Stentgrafts benötigt, zählen eine Übersichtskarte zu farbkodiertem Migrationsrisiko pro Stentgraft und Landungszone, die Visualisierung des Abdichtungszustandes der Stentkomponenten sowie die Darstellung von Stentgraft- und Gefäßdeformationen im 3D-Modell.

Der Einsatz numerischer Simulationen zur Bearbeitung klinischer Fragestellungen ist eine innovative Vorgehensweise. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine Methode zur Auswertung von Ergebnissen einer Finite-Elemente-Analyse zum Stentgraftverhalten konzipiert, implementiert und im Rahmen einer deutschlandweiten Benutzerstudie getestet. Für einen Vergleich unterschiedlicher Stentgraftkonfigurationen im Kontext mit dem patientenspezifischen Gefäß wurden Stentgraftbewertungsgrößen eingeführt. Hierzu gehören die Fixierungskraft und der Kontaktstatus zwischen Stentringen und Blutgefäßbestandteilen. Für eine Bereitstellung der Ergebnisgrößen im gefäßmedizinischen Arbeitsumfeld wurde eine graphische Mensch-Maschine-Schnittstelle entwickelt. Diese ermöglicht eine quantitative und qualitative Auswertung von Stentgraftbewertungsgrößen. Hierfür wurden Module zur automatisierten Auswertung von Fixierungskräften sowie zur 2D- und 3D- Ergebnisvisualisierung implementiert. Im Rahmen der Benutzerstudie wurde die Anwendung der entwickelten Methode für die Ermittlung des Einsatzpotenzials numerischer Simulationen zur Unterstützung der Stentgraftauswahl demonstriert. Im Ergebnis wurde als wesentliches Einsatzpotenzial die Festlegung eines Mindestmaßes an Überdimensionierung, die Optimierung der Schenkellänge sowie der Ver- gleich unterschiedlicher Stentgraftdesigns ermittelt. Weiterhin konnten grundlegende Anforderungen an ein System zur Generierung und Bewertung von Stentgraftkonfigurationen im klinischen Alltag definiert werden. Zu den wesentlichen Funktionen, die der Implanteur für einen Vergleich von Stentgrafts benötigt, zählen eine Übersichtskarte zu farbkodiertem Migrationsrisiko pro Stentgraft und Landungszone, die Visualisierung des Abdichtungszustandes der Stentkomponenten sowie die Darstellung von Stentgraft- und Gefäßdeformationen im 3D-Modell.