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Comunicaciones |
Acceso a Bases de Datos de
Imágenes Médicas a través de Internet
José Crespo del Arco
Facultad de Informática
Campus de Montegancedo. Boadilla del Monte
28660 Madrid
e-mail: jcrespo@infomed.dia.fi.upm.es
Tfno: (91) 336 7455
FAX: (91) 352 4819
Autores:
Introducción
Este trabajo pretende realizar una arquitectura simple de acceso a imágenes médicas de diversos tipos utilizando lo que comúnmente se conocen como tecnologías Internet. El objetivo es realizar un modelo abierto y escalable, de forma que se pueda integrar con otro tipo de aplicaciones relacionadas, y que incorpore aspectos de gestión de los datos.
Las motivaciones para este trabajo han sido varias. Primeramente, en nuestro laboratorio, del Grupo de Informática Médica de la Facultad de Informática de la Universidad Politécnica de Madrid, trabajamos en diversas técnicas de tratamiento y análisis de imágenes médicas, por lo que utilizamos diferentes tipos de imágenes médicas. Entre ellas se encuentra el conjunto de datos constituido por el proyecto del "Hombre Visual" de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE.UU. Segundo, se dispone en nuestro grupo (como resultado de una línea de trabajo complementaria) de un prototipo de acceso a bases de datos utilizando tecnologías de objetos distribuidos. Por último, nuestro laboratorio posee sistemas de almacenamiento en diversos niveles que permiten abordar algoritmos de gestión de datos similares, en cierta forma, a los existentes en sistemas de acceso y almacenamiento de los departamentos de radiología.
El presente trabajo pretende integrar los puntos anteriores sistematizando el acceso a nuestras bases de datos de imágenes médicas.
Imágenes médicas: tipos y estándares relacionados
En los últimos años se ha multiplicado la disponibilidad de datos en forma de imágenes en el área médica. Mientras que hace apenas veinte años las imágenes médicas se reducían a las placas (bidimensionales) de rayos X, en la actualidad se dispone de imágenes tridimensionales de diversos tipos, como son las imágenes de Tomografía Axial Computerizada (TAC), de Resonancia Magnética Nuclear (RMN), de PET y de SPECT. Como consecuencia, ha surgido el problema de almacenar y acceder a los datos de forma sistemática.
El formato estándar de imágenes médicas es el establecido por el estándar DICOM ("Digital Imaging and Communications in Medicine"), en particular en su versión actual DICOM 3.0. Este estándar permite la interconexión de equipos de imágenes médicas provenientes de diversos fabricantes. La versión actual está basada en un modelo en red (soportando los protocolos de capas de OSI y de TCP/IP), solucionando el aspecto de interconexión de equipos dentro de, por ejemplo, un departamento de radiología. El estándar es, asimismo, orientado a objetos, pudiendo definirse métodos y servicios ligados a los datos. La compresión de los datos está, entre otras posibilidades, contemplada en el estándar.
Figura 1. Ejemplo de aplicación de visualización sobre
PC
La visualización de imágenes DICOM no plantea problemas significativos, pudiendo emplearse para ello simplemente un ordenador personal. La Figura 1 muestra un ejemplo de aplicación visualizadora sobre un PC. No obstante, podemos destacar que nuestro sistema utilizará un navegador Internet como puerta de acceso y de visualización de los datos, como se comenta en una sección posterior.
En nuestro sistema empleamos, entre otros (constituidos por datos de pacientes), el conjunto de datos constituido por el proyecto del Hombre-Mujer Visual de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE.UU., compuesto por datos digitalizados de un hombre y de una mujer. Estas imágenes son de diversos tipos; además de imágenes radiológicas TAC y RMN, se dispone de fotografías color de las secciones.
Debemos observar, asimismo, que al enviar los datos fuera de la red constituida por el departamento de radiología, los datos se deben "encapsular" dentro del formato establecido por el estándar HL-7.
Arquitectura distribuida de acceso a los datos
Tras elegir el formato de las imágenes médicas (DICOM 3.0), se debe establecer el modelo que se seguirá a la hora de acceder y almacenar los datos. Como se mencionaba en la introducción, nuestra elección ha sido emplear una arquitectura distribuida que se ha utilizado en nuestro grupo en el área de acceso a bases de datos, principalmente textuales.
La arquitectura elegida es CORBA ("Common Object Request Broker Architecture"), propuesta por el "Object Management Group". CORBA describe cómo aplicaciones (cliente) pueden invocar operaciones realizadas por objetos (servidor). Esta arquitectura utiliza para ello el concepto de broker (ORB, de "Object Request Broker"), el cual es una especie de "bus software" que gestiona la interrelación de objetos dentro del sistema.
Las ventajas de CORBA son varias. Por un lado, es un sistema escalable y abierto, basado en red (en concreto, Internet). Asimismo, es una arquitectura independiente de los lenguajes de implementación de los objetos y de las plataformas (y sistemas operativos) empleados. En particular, en nuestro laboratorio empleamos tanto ordenadores personales con sistema operativo Windows como estaciones de trabajo Unix de Hewlett-Packard.
La definición de interfaces en este modelo es fundamental, empleando para ello el lenguaje IDL ("Interface Design Language") orientado a objetos. Un aspecto importante es el de la interoperabilidad entre distintos ORBs, aspecto que no pertenece estrictamente al estándar. No obstante, el protocolo IIOP ("Internet InterORB Protocol"), ampliamente soportado por diversos productos comerciales, sí permite conectar ORBs de distintos fabricantes (como es el caso, en particular, en nuestro laboratorio).
Gestión y manejo de los datos – Interfaz de usuario
Otro objetivo del presente trabajo es contemplar los mecanismos de gestión de imágenes médicas en nuestro sistema. Aunque no realmente necesario, ya que la utilización real por parte de nuestras actividades se centra en el acceso y almacenamiento, el sistema incorporará mecanismos de gestión de datos (algoritmos de "tiempo de vida" de los datos) comúnmente encontrados en los sistemas PACS ("Picture Archiving and Communication Systems") de los departamentos de radiología.
Nuestra infraestructura de sistemas de almacenamiento de datos dispone de sistemas de almacenamiento ópticos (tipo "juke-box"), la cual se utiliza como uno de los niveles del sistema jerárquico simplificado que se está desarrollando.
La interfaz de usuario de nuestro sistema será un navegador de Internet, unificando, como sucede en otros proyectos de nuestro grupo, la puerta de acceso a datos de todo tipo. Parte de su implementación (como software cliente) se realizará en Java, lenguaje orientado a objetos y particularmente diseñado para la elaboración de aplicaciones en Internet. Podemos observar la adecuada integración de aplicaciones Java con la arquitectura de acceso CORBA, así como la complementariedad de ambas tecnologías.
Conclusión
En este trabajo, que está siendo desarrollado en el Grupo de Informática Médica de la Universidad Politécnica de Madrid, se utilizan lo que comúnmente se conocen como tecnologías de Internet para el acceso sencillo a información en forma de imágenes radiológicas. En concreto, el objetivo es acceder a través de un navegador estándar de Internet a una base de datos de imágenes médicas. El navegador aparece así como puerta de acceso universal a todo tipo de información, unificando el interfaz con el usuario de diversas aplicaciones.
Las funciones de acceso utilizan servicios ofrecidos por la arquitectura CORBA. Es, por lo tanto, un modelo de acceso distribuido que permite la utilización de diferentes plataformas (con, posiblemente, distintos sistemas operativos). Asimismo, el presente trabajo contempla aspectos complementarios de gestión, incorporando algoritmos de "tiempo de vida" de los datos.
Bibliografía
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[Pope98] "The CORBA reference guide", A. Pope, Addison-Wesley, 1998.
