Sistema para la Recuperación por Contenido en un Banco de Imágenes Médicas

Descripción del proyecto

El objetivo de este proyecto es desarrollar e implantar un repositorio de imágenes histológicas. El repositorio proveerá herramientas que facilitan la consulta y navegación de la colección de imágenes, en particular, permitirá hacer búsquedas por contenido y navegar el repositorio de una manera intuitiva.

Categoría RENATA: Recursos de consulta y publicación

El repositorio será accesible a través de la Web en general, y de manera particular a traves de Internet 2 gracias a la interconexión provista por RENATA; esto permitirá que personas al rededor del mundo, interesadas en este tipo de información, puedan acceder de manera eficiente al repositorio.

El desarrollo de este tipo de sistema plantea varios retos tecnológicos, particularmente el desarrollo de algoritmos que permitan calcular la similitud de imágenes de una forma consistente con la noción de similitud manejada por los expertos, el almacenamiento y recuperación eficiente de un gran volumen de imágenes, y el acceso al sistema a través de la Web.

El rango de posibles aplicaciones de este tipo de sistemas en el campo de imágenes médicas es muy amplio, pues estas son utilizadas en diferentes especialidades para evaluar la salud de los pacientes y recomendar tratamientos; igualmente, las imágenes médicas son un invaluable recurso en la docencia y la investigación.

En este proyecto se plantea la construcción de un repositorio de imágenes de histología que sirva como base para el estudio de diferentes tejidos y sistemas con marcadores específicos de las células que lo componen. Este repositorio sería un recurso invaluable para la docencia de la histología gracias a la facilidad de acceso a información que generalmente solo se encuentra en libros. Igualmente este repositorio serviría como una herramienta de recopilación y de colaboración para diferentes grupos de investigación en histología.

Entidades participantes

  • Politécnico Grancolombiano (Bogotá D.C.): David Seligmann

  • Universidad Nacional de Colombia (Bogotá D.C.): Fabio A. Gonzalez O.

  • Centro Internacional de Física (Bogotá D.C.): Clara Spinel

Duración (meses): 18

Fecha de inicio: diciembre 2007




Mantis-GRID: Una plataforma para la gestión de Imágenes Médicas DICOM

Descripción del proyecto

El diagnóstico por imágenes constituye uno de los elementos más importantes en la práctica clínica y científica de la medicina moderna. Un alto porcentaje de la información médica se representa en imágenes digitales y análogas producidas en diversas modalidades como tomografía computarizada (TC), resonancia magnética (RM), radiografía computarizada (RC), exámenes de medicina nuclear (SPECT, PET) y ultrasonido entre otras.

Categoría RENATA: Procesamiento masivo y distribuido

Estas imágenes con frecuencia se almacenan en formatos estándares como DICOM y se utilizan en diversas disciplinas médicas como radiología, oncología, odontología, dermatología y veterinaria. El impulso al uso de las tecnologías de información en medicina ha aumentado considerablemente el espacio requerido para el almacenamiento de datos e imágenes a nivel tal que resulta insuficiente el uso de un único servidor.

Extrapolando el trabajo desarrollado por Belloti et al [3] a nuestro contexto social como un ejemplo hipotético, consideremos el desarrollo de un programa de exploración mamográfico en la población femenina colombiana. De acuerdo al último censo del Dane en nuestro país, la población femenina censada corresponde a 21.231.812. Extrayendo la población femenina en un rango de edad entre 50 y 69 años, obtenemos una población de 2.529.571. Si les practicamos en un estudio mamográfico, que posee un peso de datos de 50 MB (4 imágenes), obtenemos en un año datos en el orden de 126 TB.

Además, su crecimiento lineal en el tiempo y la transferencia de esta a través de redes desde los lugares de recolección a los servidores de almacenamiento, produce gran saturación a las conexiones comerciales disponibles. Por consiguiente el impacto exitoso de estas aplicaciones, dependerá principalmente de la utilización de tecnologías Grid que permitan el acceso, análisis, protección e intercambio de gran cantidad de información distribuida geográficamente bajo plataformas de comunicación de alta velocidad como RENATA. Mas aun, con la recopilación, estandarización y administración de esta información de forma eficiente y compartida entre el CES, EIA y EAFIT se da vía libre para el extenso trabajo investigativo que busca aplicar tecnologías Grid en potenciales aplicaciones biomédicas.

El desarrollo tecnológico innovativo de un sistema Grid computacional que sirva como repositorio de objetos DICOM originados por sistemas de telemedicina del CES, EAFIT y EIA, contribuye al fortalecimiento de las capacidades de colaboración, cooperación, integración y generación de nuevo conocimiento aplicativo entre las instituciones académicas involucradas. Destacando la interacción autorizada del personal clínico con información médica vital distribuida geográficamente, robustez computacional para la aplicación de algoritmos de análisis y control, obtención de información clínica apropiada para el estudio epidemiológico colombiano y acompañamiento futuro a proyectos de monitoreo y diagnostico. Todo lo anterior bajo la base del trabajo multidisciplinario de personal en ingeniería biomédica, ingeniería informática, dermatología, radiología y odontología, entre lo especifico.

A futuro este desarrollo se convertirá en la punta de lanza para la integración con sistemas similares en Europa, Estados Unidos y Asia, generando alianzas enfocadas a nuevas investigaciones y aplicaciones biomédicas. Igualmente, su impacto a corto plazo y mediano plazo impulsará en nuestro país el desarrollo de la disciplina de la informática biomédica.

Entidades participantes

  • Universidad EAFIT (Medellín): Félix Londoño

  • Universidad CES (Medellín): Rubén Darío Manrique

  • Escuela de Ingeniería de Antioquia EIA (Envigado): Nathalia Velez Lopez de Mesa

  • Mayo Clinic (Rochester USA): Richard A. Robb

Duración (meses): 12
Fecha de inicio: diciembre 2007




Sistema distribuido de anotación automática y recuperación semántica de imágenes de histología

Descripción del proyecto

En este proyecto se propone diseñar y desarrollar un sistema distribuido para la anotación automática de una gran colección de imágenes histológicas.

Categoría RENATA: Recursos de consulta y publicación

Estas imágenes fueron capturadas en el desarrollo del proyecto “Sistema para la Recuperación por Contenido en un Banco de Imágenes Médicas” [24], cuyo propósito principal fue la adquisición y publicación de 20,000 imágenes de histología en la red RENATA.

El acceso a estas imágenes se realiza mediante un sistema de búsqueda por contenido, desarrollado por el grupo de investigación Bioingenium de la Universidad Nacional (UNAL) que ya se encuentra en funcionamiento en http://informed.unal.edu.co/bimed/. Este sistema permite a los profesores, estudiantes y profesionales en el área de la salud explorar las imágenes de la colección haciendo búsquedas por características histológicas y detalles citológicos con una alta calidad de imagen; también, por similitud de colores, texturas y bordes, entre otros.

Un subconjunto de 9000 imágenes fueron anotadas, de forma manual, por los expertos del Departamento de Biología (UNAL), Centro Internacional de Física (CIF) y del grupo de investigación Bioingenium (UNAL), quienes describieron los cuatro tejidos fundamentales de organismos, sistema digestivo, respiratorio y nervioso que allí se observan.

Sin embargo, otra gran cantidad de ellas no cuenta con anotaciones textuales que expliquen en forma semántica el contenido de las imágenes y por lo tanto hacer búsquedas mediante palabras clave sólo es posible sobre el subconjunto para las cuales se hizo la descripción manual.

El problema de investigación en este proyecto es el diseño de un modelo de anotación automática de imágenes histológicas, que permita completar las anotaciones que no se tienen en la colección y además permita generar anotaciones para otras nuevas imágenes que se continúan capturando. Los modelos encargados de hacer el procesamiento y análisis automático de las imágenes involucran algoritmos de alto costo computacional, más aún para colecciones con varios miles de imágenes.

Por esta razón se propone diseñar e implementar un sistema distribuido, que permita repartir la carga computacional en varios procesadores simultáneamente, con la colaboración del laboratorio CETA – CIEMAT de España quienes cuentan con una infraestructura de computación en malla para procesamiento intensivo de datos.

El intercambio de imágenes y datos procesados entre los laboratorios del CIF, UNAL, UNIVALLE y CIEMAT se llevará a cabo utilizando la red RENATA, la cual interconecta las instituciones académicas del país y cuenta con un enlace a través de RedCLARA para llegar hasta GEANT2 en Europa.

Además, el propósito de este proyecto es mantener en funcionamiento y extender la funcionalidad el sistema que ya ha sido publicado en RENATA, para ofrecer acceso a las instituciones académicas en Colombia, Latinoamérica y el mundo, a la valiosa colección de imágenes de histología para el estudio de los tejidos fundamentales, que se complementará con los sistemas reproductor masculino y femenino, urinario, circulatorio y linfático.

Instituciones participantes

  • Universidad Nacional de Colombia

  • Centro Internacional de Física

  • Centro Extremeño de Tecnologías Avanzadas CETA-CIEMAT

  • Universidad del Valle

Duración (meses): 18
Fecha de inicio: enero 2010




Predicción de la Navegación de Patólogos en Imágenes de Alta Resolución en Microscopia Virtual en-Línea

Descripción del proyecto

La navegación a través de imágenes de alta resolución (megaimágenes) de microscopia tiene potenciales beneficios para enseñanza en patología e histología, diagnósticos de calidad en patología o comunicación entre expertos en aplicaciones de telemedicina. Sin embargo, el tamaño de este tipo de imágenes hace imposible su navegación con técnicas convencionales.

Categoría RENATA: Acceso a recursos remotos

El propósito de este proyecto es la formulación e implementación de modelos para la navegación de patólogos, remota y en línea, sobre herramientas de microscopia virtual en imágenes de alta resolución correspondientes a placas de histopatología. El modelo alimentará estrategias de aceleración de navegación en microscopia virtual, específicamente en las herramientas desarrolladas al interior del grupo Bioingenium.

El desarrollo de este modelo pone en consideración varios retos de investigación. En primer lugar, la modelación de un proceso tan complejo como la exploración en imágenes histopatológicas, donde las restricciones del sistema visual-motor y las características de la imagen navegada, influencian los patrones de la exploración generando dinámicas altamente lineales, difíciles de abordar con las estrategias convencionales. En segundo lugar, la alta resolución de la imagen de histopatología supone el diseño de nuevos mecanismos para la caracterización de las regiones de interés dado su gran volumen de información.

Así, el proyecto plantea la formulación, implementación y validación de un modelo computacional para la navegación óptima de expertos ubicados en locaciones remotas por medio de un sistema distribuido cliente servidor sobre TCP/IP a través de las prestaciones avanzadas de la red RENATA, como herramienta fundamental para la implementación de diferentes sistemas de Telemedicina en el país.

Instituciones participantes

  • Universidad Nacional de Colombia

  • Universidad Industrial de Santander

Duración (meses): 12
Fecha de inicio: enero 2010




Learning Management System (LMS) sobre una infraestructura Cluster usando RENATA

Descripción del proyecto

Este proyecto pretende Implantar una infraestructura física, de servicios y aplicaciones en redes de alta velocidad usando una infraestructura Cluster, que permitirá integrar proyectos de análisis de movimiento existentes inicialmente en la universidad del ROSARIO y que se pretenden extender a las redes académicas de alta velocidad, para el desarrollo en hospitales universitarios de Colombia.

Categoría RENATA: formación

Inicialmente el proyecto comenzará con la apertura de 1 curso para que los estudiantes de las universidades de Colombia que estén incluidos dentro de sus programas académicos de medicina y que adicionalmente tengan asociados hospitales universitarios a ellas, puedan acceder a recursos virtuales, usando las redes de alta velocidad.

El proyecto debe instalar y configurar un cluster computacional, para poder instalar software de E-Learning que se ejecuta sobre esta arquitectura. La infraestructura que se pretendeimplantar ha sido desarrollada por la empresa Maat Colombia y el software de e-Learning también es de MAAT, Conocido como Maat-Knowleger.

Maat G-Knowledge es una empresa española cuya filial en Colombia es Maat Colombia, la cual interactúa científicamente con con universidades para probar sus desarrollos implementados sobre su tecnología base llamada G.

En primera instancia participaran los hospitales que se encuentran asociados a la Universidad del ROSARIO y el centro de análisis de movimiento de la facultad de Salud de la Universidad Autónoma de Manizales.

Estos actuaran como centros piloto para el uso del software, cualquier Universidad perteneciente a la red RENATA podrá ingresar al proyecto y formar parte de las universidades que quieran vincularse a la plataforma y a los recursos en modalidad e- learning que se ofrecen a través de esta malla computacional.

La meta es que toda facultad de Medicina y Rehabilitación del país que quiera ingresar a esta modalidad de educación apoyada por TIC, pueda acceder al conocimiento publicado en el tema de análisis de movimiento, y pueda proponer experimentos, cursos y recursos que requiera para poder interactuar y desarrollar trabajo colaborativo con las demás facultades de medicina y con comunidades académicas adscritas en esta temática de educación.

Instituciones participantes

  • Universidad Autónoma de Manizales

  • Universidad del Rosario

Duración (meses): 18
Fecha de inicio: enero 2010




ImagenMantis: Desarrollo de servicio de asistencia remota para la adquisición y gestión de imágenes odontológicas sobre MantisGRID

Descripción del proyecto

Esta propuesta es continuación del proyecto mantisGRID, el cual se orientó a implementar una plataforma basada en tecnologías Grid que permite la gestión e integración de repositorios distribuidos de imágenes médicas DICOM, para apoyar procesos de formación e investigación en el área biomédica a través de la Red Nacional Académica de Tecnología Avanzada RENATA.

Categoría RENATA: Acceso a recursos remotos

MantisGRID definió una serie de servicios y protocolos (middleware) y un repositorio virtual de imágenes médicas que soportan el concepto de Data Grid. El repositorio virtual consistió en bases de datos y sistemas de archivos físicos, ubicados y administrados por diferentes organizaciones que hacen parte de la red RENATA. Se utilizaron estudios y reportes médicos en las especialidades clínicas de odontología y dermatología, además la plataforma puede garantizar el uso de otro tipo de modalidad de imagen que esté almacenada en formato DICOM.

Consientes de la importancia de usar imágenes estándar, la etapa que proponemos busca desarrollar y probar un servicio con supervisión remota para la adquisición de fotografías clínicas y almacenadas en formato DICOM.

El servicio está basado en modelos de supervisión remota con video enriquecido que presente indicadores de luminosidad e información colorimétrica. Se tomaran los estudios de imágenes dentales extra orales e intra-orales dado que este tipo de imágenes cada día son más usadas por los odontólogos y se construirán documentos clínicos electrónicos de apoyo para el ejercicio de la odontología que incluyan estas fotografías y que estén basados en el estándar de interoperabilidad en salud HL7.

Este resultado será presentando como una propuesta al comité Colombiano de HL7, comité conformado entre otros, por las Universidad CES y la Universidad del Cauca. El producto final es la descripción de un servicio para la adquisición de fotografías extra orales e intra-orales con asistencia remota y la gestión de documentos electrónicos relacionados con dichas imágenes.

Instituciones participantes

  • Escuela de Ingeniería de Antioquia

  • Universidad del Cauca

  • Universidad CES

  • Universidad EAFIT

Duración (meses): 15
Fecha de inicio: enero 2010




Desarrollo e implementación de un programa académico para formación de personal de salud en soporte vital mediante una metodología de b-learning

Descripción del proyecto

Según la Norma de Competencia Laboral 230101108 del SENA, todo personal de salud debe realizar un curso de certificación nacional en soporte básico de vida para personal de salud cada 3 años para estar habilitado para laborar en una IPS (1).

Categoría RENATA: Formación

Debido escaza oferta de cursos de formación continua en el área de la salud que hay en algunas ciudades de nuestro país, para el personal asistencial que habita en ciudades pequeñas y sus municipios aledaños es necesario desplazarse a ciudades principales para tomar este tipo de cursos incurriendo en gastos personales e institucionales.

El Ministerio de Educación publicó en el año 2007 un informe que indica que Montería posee una de las tasas de cobertura educativa más bajas del país (2). La Universidad Pontificia Bolivariana sede Medellín decide proponerle a la Universidad Pontificia Bolivariana sede Montería una alianza para brindar cursos de certificación nacional de soporte básico de vida para personal de salud mediante la construcción de un programa académico con una metodología de b-learning, que incluya lecturas individuales, videoconferencias, entrenamiento en una aplicación web y sesiones presenciales de prácticas y evaluaciones.

Para el buen desempeño del curso, incluyendo la aplicación web de entrenamiento que se va a desarrollar en el proyecto y las videoconferencias que se llevarán a cabo, se contará con la red de alta velocidad RENATA.

La metodología del programa académico implementado se evaluará mediante al menos una prueba de funcionamiento, dictando un curso a personal asistencial y comparando los resultados obtenidos con un curso dictado de metodología presencial.

Entidades participantes

 

Nombre de la entidad

Rol
Universidad Pontificia Bolivariana, Medellín Ejecutora
Universidad Pontificia Bolivariana, seccional Montería Participante

Duración: 18 meses
Fecha de inicio: agosto 2010
Servicio estrategia e-ciencia: Formación
Áreas participantes: Salud, Educación, Electrónica, telecomunicaciones e informática
Convocatoria: 2010