UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BOLOGNA
FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
CORSO DI LAUREA SPECIALISTICA IN SCIENZE DELL’INFORMAZIONE
Sviluppo
Sviluppo di
di una
una Libreria
Libreria per
per Ricezione
Ricezione ee
Lettura
Lettura di
di Immagini
Immagini Tramite
Tramite Protocollo
Protocollo
DICOM
DICOM
Relatore:
Chiar.mo Prof. RENATO CAMPANINI
Correlatore:
Dott. MATTEO ROFFILLI
Presentata da:
Cristiano Campeggiani
Introduzione
Questo lavoro di tesi si colloca nell’ambito di un progetto di ComputerAided Detection (CAD) sviluppato da un gruppo di ricerca denominato
Medical Imaging Group (MIG).
(MIG)
Esso è composto da fisici dell’Università di Bologna e da informatici
del Corso di Laurea in Scienze dell’Informazione di Cesena.
Cesena
Obiettivo
La ricerca e lo sviluppo di metodologie e
apparati che possano aiutare i medici nella
rilevazione e nella diagnosi precoce di
tumori al seno.
Sviluppo
mite Protocollo
Sviluppo di
di una
una Libreria
Libreria Per
Per Ricezione
Ricezione ee Lettura
Lettura di
di Immagini
Immagini Tra
Tramite
Protocollo DICOM
DICOM
22
La gestione delle immagini mediche
Una tappa fondamentale nel percorso di miglioramento, dal punto di
vista tecnologico, delle apparecchiature utilizzate in ambito ospedaliero
è rappresentata dal passaggio alla tecnologia digitale.
digitale
I vantaggi offerti da questo tipo di tecnologia sono molteplici:
1. Un’immagine digitale può essere elaborata al computer anche dopo la creazione;
2. In ambito radiografico, si riduce la dose di radiazioni somministrata al paziente;
3. Vengono messi a disposizione del radiologo sistemi di rilevazione automatizzati (CAD);
(CAD)
4. E’ possibile creare una cartella clinica del paziente completamente computerizzata;
computerizzata
5. Le informazioni possono essere trasmesse a distanza in modo semplice e veloce.
veloce
Sviluppo
mite Protocollo
Sviluppo di
di una
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Libreria Per
Per Ricezione
Ricezione ee Lettura
Lettura di
di Immagini
Immagini Tra
Tramite
Protocollo DICOM
DICOM
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I sistemi informativi ospedalieri
Negli ultimi anni, le tecnologie informatiche sono state caratterizzate da
una continua e crescente evoluzione che ha permesso di realizzare
sistemi informativi ospedalieri sempre più potenti, veloci e sicuri:
uri
Sistema Informativo Ospedaliero, responsabile prevalentemente della gestione complessiva del
paziente (accettazione, prenotazione di esami, fatturazione).
Sistema Informativo Radiologico, responsabile prevalentemente della gestione delle attività
specifiche locali (programmazione degli esami, esecuzione esame, archiviazione e distribuzione
dei referti).
Sistema per l'Archiviazione e la Comunicazione delle Immagini, responsabile della parte
riguardante le immagini (acquisizione, archiviazione e distribuzione d’immagini).
Sviluppo
mite Protocollo
Sviluppo di
di una
una Libreria
Libreria Per
Per Ricezione
Ricezione ee Lettura
Lettura di
di Immagini
Immagini Tra
Tramite
Protocollo DICOM
DICOM
44
Schema di un PACS
Scanner
TIFF,BMP,..
Scanning
Scanning
Capture
Capture
Modality
Aquisizione
Aquisizione
Image Server
Stampanti
Query
Query
Consultazione
Consultazione
Visualizzazione
Visualizzazione
Stampa
Stampa
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di Immagini
Immagini Tra
Tramite
Protocollo DICOM
DICOM
55
Necessità di integrazione fra sistemi
ciascuna operava su piattaforme proprietarie;
proprietarie
Problemi
L’intercomunicazione era agevole solo all’interno di una
stessa struttura;
struttura
La comunicazione fra macchine prodotte da costruttori diversi
era molto difficoltosa e soggetta ad errori;
errori
Ogni modalità era considerata un sistema isolato.
isolato
Obiettivo
Ci fu la necessità che macchine di produttori diversi
potessero comunicare fra di loro senza problemi e
fossero in grado di utilizzare un formato dei dati
comune.
comune
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Immagini Tra
Tramite
Protocollo DICOM
DICOM
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DICOM D
Digital
igital IImaging
maging and
and CO
COmmunication
mmunication in
in M
Medicine
edicine
Per risolvere il problema dell’integrazione fra sistemi diversi,
l’American College of Radiology (ACR) e la National Electrical
Manufactoring Association (NEMA) formarono, nel 1983, un comitato
congiunto per lo sviluppo di uno standard di comunicazione unico.
Il lavoro di questo comitato si concretizzò negli standard ACR-NEMA
1.0 (1985) e successivamente ACR-NEMA 2.0 (1988). Il passo decisivo
fu compiuto con la terza versione dello standard che venne denominata
DICOM 3.0 (1993); può essere considerato lo standard mondiale per
il trasferimento e la gestione delle immagini mediche.
mediche
1985
1988
ACR-NEMA 1.0
ACR-NEMA 2.0
1993
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mite Protocollo
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di Immagini
Immagini Tra
Tramite
Protocollo DICOM
DICOM
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Caratteristiche di DICOM
9 DICOM è uno standard basato sull’architettura Object-Oriented;
Oriented
9 Fornisce informazioni del mondo reale (paziente, ricovero,
immagini) modellate come oggetti informativi detti Information
Object Definition;
Definition
9 Fornisce le specifiche delle operazioni denominate DICOM
Message Service (DIMSE) che possono essere eseguite su
questi oggetti;
9 Le operazioni DIMSE realizzano funzionalità dette Service
Class (Modality Worklist Management, Performed Procedure
Step, Storage, Print, Query/Retrieve);
9 Permette la comunicazione fra due applicazioni DICOM; una di
esse fornisce il servizio (SCP, Service Class Provider)
Provider mentre
l’altra lo utilizza (SCU, Service Class User).
User
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di Immagini
Immagini Tra
Tramite
Protocollo DICOM
DICOM
PAZIENTE
PAZIENTE
1
Contiene
Contiene
1,n
STUDIO
STUDIO
1
Contiene
Contiene
1,n
SERIE
SERIE
1
Contiene
Contiene
0,n
IMMAGINE
IMMAGINE
88
Lo Structured Reporting
Lo Structured Reporting rappresenta un’importante e recente
estensione dello standard DICOM che permette la gestione e
l’archiviazione dei risultati dell’analisi di un’immagine medica.
medica
Lo standard di riferimento e’:
DICOM Supplemento 50
Mammography Computer-Aided Detection SR
1. I dati vengono archiviati utilizzando una struttura ad albero molto complessa;
complessa
2. Vengono utilizzati concetti codificati o numerici in aggiunta al testo esplicito;
3. E’ possibile utilizzare relazioni di diverso tipo fra i nodi dell’albero;
4. La struttura può contenere riferimenti ad immagini o ad altri elementi.
elementi
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di Immagini
Immagini Tra
Tramite
Protocollo DICOM
DICOM
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Applicazione sviluppata
Durante questo lavoro di tesi è stata realizzata un’applicazione server (SCP, Service
Class Provider) che permette la ricezione da remoto di immagini di tipo mammografico e
la successiva decodifica dei risultati dell’analisi delle singole immagini prodotti da
un’applicazione CAD. coordinate del centro della massa tumorale (o di più masse)
eventualmente rilevata nell’immagine.
Findings
Findings==Mass
Mass
Graphic
Type
Graphic Type==POINT
POINT
Graphic
GraphicData
Data==“80.5,
“80.5,100.5”
100.5”
DICOM Client (SCU)
DICOM Server (SCP)
(Applicazione Realizzata)
RICEZIONE MESSAGGIO
LETTURA COORDINATE
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di Immagini
Immagini Tra
Tramite
Protocollo DICOM
DICOM
10
10
Estrazione delle Coordinate - 1
MAMMOGRAPHY
MAMMOGRAPHYCAD
CAD
REPORT
REPORT
CONTAINER
CONTAINER
CONTAINS
CONTAINS
IMAGE LIBRARY
IMAGE LIBRARY
CONTAINER
CONTAINER
CAD
CADPROCESSING
PROCESSINGAND
AND
FINDINGS
SUMMARY
FINDINGS SUMMARY
CODE:
CODE:All
Allalgorithms
algorithms
succedeed;
with
succedeed; withfindings
findings
SUMMARY OF
SUMMARY OF
DETECTIONS
DETECTIONS
CODE: Succedeed
CODE: Succedeed
SUMMARY
SUMMARYOF
OF
ANALYSES
ANALYSES
CODE:
CODE:Succedeed
Succedeed
INFERRED
INFERREDFROM
FROM
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mite Protocollo
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di una
una Libreria
Libreria Per
Per Ricezione
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di Immagini
Immagini Tra
Tramite
Protocollo DICOM
DICOM
11
11
Estrazione delle Coordinate - 2
INDIVIDUAL
INDIVIDUAL
IMPRESSION/
IMPRESSION/
RECOMMENDATION
RECOMMENDATION
CONTAINER
CONTAINER
INDIVIDUAL
INDIVIDUAL
IMPRESSION/
IMPRESSION/
RECOMMENDATION
RECOMMENDATION
CONTAINER
CONTAINER
INDIVIDUAL
INDIVIDUAL
IMPRESSION/
IMPRESSION/
RECOMMENDATION
RECOMMENDATION
CONTAINER
CONTAINER
HAS
HASCONCEPT
CONCEPTMOD
MOD
CONTAINS
CONTAINS
RENDERING
RENDERINGINTENT
INTENT
CODE:
CODE:Presentation
Presentation
Required
Required
COMPOSITE
COMPOSITEFEATURE
FEATURE
CODE:
CODE:Mammographic
Mammographic
Breast
BreastMass
Mass
INDIVIDUAL
INDIVIDUAL
IMPRESSION/
IMPRESSION/
RECOMMENDATION
RECOMMENDATION
CONTAINER
CONTAINER
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Libreria Per
Per Ricezione
Ricezione ee Lettura
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di Immagini
Immagini Tra
Tramite
Protocollo DICOM
DICOM
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12
Estrazione delle Coordinate - 3
INFERRED
INFERREDFROM
FROM
SINGLE
SINGLEIMAGE
IMAGEFINDING
FINDING
CODE:
Density
CODE: Density
SINGLE
SINGLEIMAGE
IMAGEFINDING
FINDING
CODE:
Density
CODE: Density
HAS
HASPROPERTIES
PROPERTIES
OUTLINE
OUTLINE
SCOORD
SCOORD
CENTER
CENTER
(x,y)
(x,y)COORD
COORD
Sviluppo
mite Protocollo
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di Immagini
Immagini Tra
Tramite
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DICOM
13
13
Conclusioni e Sviluppi Futuri
Conclusioni:
Sviluppo di una libreria ad alto livello per la gestione di immagini
mammografiche conforme allo standard DICOM.
Sviluppi Futuri:
•
Sviluppo di una metodologia di lettura della struttura SR
che sia indipendente dal tipo di immagine trattata.
•
Possibilità di inviare unicamente la struttura SR contente i
dati prodotti dall’applicazione CAD.
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di Immagini
Immagini Tra
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