PS2DICOM: Explorando o paradigma Publish/Subscribe e a elasticidade em níveis aplicados ao procedimento de Telemedicina

Autor: Paim, Euclides Palma
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UNISINOSUniversidade do Vale do Rio dos SinosUNISINOS.
Druh dokumentu: masterThesis
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Nenhuma
Imagens médicas são usadas diariamente para apoio ao diagnóstico em diferentes áreas da Radiologia no mundo todo. Essas imagens seguem uma padronização internacional definida pela ISO 12052, conhecida como padrão DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine). Cada instituição que reivindica conformidade com esta norma, possui seus próprios serviços de armazenamento, sistemas de visualização e processamento específicos para esses dados. No entanto, há uma grande necessidade de que essas imagens sejam analisadas por diferentes especialistas, a fim de que cada caso possa ser discutido de forma ampla, na busca do melhor tratamento para cada patologia. A indisponibilidade de dados em tempo real para a avaliação médica especializada impacta direta e profundamente no sucesso terapêutico. O modelo de computação em nuvem tem as características necessárias para garantir que estas imagens se encontrem ao alcance dos profissionais mais recomendados para cada caso, aptos a oferecer o melhor atendimento. A grande quantidade de recursos disponíveis em nuvem, para lidar com esses dados de forma escalável, facilita a criação de uma infraestrutura para apoio ao diagnóstico à distância através de recursos de Telemedicina. Tomando como base o paradigma computacional Publicar/Assinar, podemos estabelecer comunicação em tempo real para solucionar situações no campo da saúde, como comunicação entre hospitais ou clínicas e entre médicos, enfermeiros e especialistas envolvidos no diagnóstico. Em ambientes clínicos que lidam com transmissão massiva de imagens em alta resolução no padrão DICOM, bem como em ambientes com problemas de desempenho de rede, transmitir essas imagens em tempo hábil, armazenar e disponibilizar de forma segura é um problema sem solução espontânea. Dessa forma esse trabalho propõe uma arquitetura baseada em nuvem computacional, para coletar, comprimir, armazenar e recuperar dados utilizando o paradigma Publicar/Assinar e dois níveis de escalabilidade. O modelo PS2DICOM é estabelecido como um middleware que oferece recursos de infraestrutura na camada IaaS (Infrastructure as a Service), apoiando as tarefas de transmissão e armazenamento de arquivos dentro do padrão DICOM. O sistema oferece compactação dos dados com diferentes intensidades, conforme largura de banda disponível. O modelo PS2DICOM conta ainda com dois níveis de balanceamento de carga e com a elasticidade reativa oferecida pela infraestrutura. A pesquisa contribui ao apresentar uma arquitetura eficaz para otimizar tarefas de rede, capaz de ser adotada como solução ao desenvolver aplicações voltadas para nuvens computacionais aplicadas a saúde em futuras situações reais. A arquitetura foi testada utilizando um protótipo com módulos distintos, desenvolvidos para cada serviço específico oferecido e mostrou-se eficiente como solução para os problemas em questão. Seus detalhes são descritos nos capítulos seguintes, bem como sua implementação, que corrobora a viabilidade do modelo.
Medical images are used daily to support diagnosis in different areas of Radiology throughout the world. These images follow an international standardization defined by ISO 12052, known as DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) standard. Each institution that claims compliance with this standard has its own storage services, visualization and processing systems specific to that data. However, there is a great need for these images to be analyzed by different specialists, so that each case can be discussed in a broad way, in the search for the best treatment for each pathology. The unavailability of real-time data for specialized medical evaluation has a direct and profound impact on therapeutic success. The cloud computing model has the necessary characteristics to ensure that these images are within the reach of the professionals most recommended for each case, able to offer the best service. The large amount of resources available in the cloud to handle this data in a scalable way facilitates the creation of an infrastructure to support remote diagnosis through Telemedicine resources. Based on the computational paradigm Publish/Subscribe, we can establish real-time communication to solve situations in the field of health, such as communication between hospitals or clinics and between doctors, nurses and experts involved in the diagnosis. In clinical environments that deal with massive transmission of high resolution images in the DICOM standard, as well as in environments with network performance problems, transmitting these images in a timely manner, storing and making them available securely is a problem without a spontaneous solution. In this way, this work proposes a computational cloud-based architecture to collect, compress, store and retrieve data using the Publish/Subscribe paradigm and two levels of scalability. The PS2DICOM model is established as a middleware that provides infrastructure resources in the IaaS (Infrastructure as a Service) layer, supporting the tasks of transmitting and storing files within the DICOM standard. The system offers data compression with different intensities, depending on available bandwidth. The PS2DICOM model also has two levels of load balancing and the reactive elasticity offered by the infrastructure. The research contributes to presenting an efficient architecture to optimize network tasks, capable of being adopted as a solution when developing applications focused on computational clouds applied to health in future real situations. The architecture was tested using a prototype with distinct modules, developed for each specific service offered and proved to be efficient as a solution to the problems in question. Its details are described in the following chapters, as well as its implementation, which corroborates the viability of the model.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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