IHE cross-enterprise document sharing for imaging: interoperability testing software

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>With the deployments of Electronic Health Records (EHR), interoperability testing in healthcare is becoming crucial. EHR enables access to prior diagnostic information in order to assist in health decisions. It is a virtual system that results from the cooperation of several heterogeneous distributed systems. Interoperability between peers is therefore essential. Achieving interoperability requires various types of testing. Implementations need to be tested using software that simulates communication partners, and that provides test data and test plans.</p> <p>Results</p> <p>In this paper we describe a software that is used to test systems that are involved in sharing medical images within the EHR. Our software is used as part of the Integrating the Healthcare Enterprise (IHE) testing process to test the Cross Enterprise Document Sharing for imaging (XDS-I) integration profile. We describe its architecture and functionalities; we also expose the challenges encountered and discuss the elected design solutions.</p> <p>Conclusions</p> <p>EHR is being deployed in several countries. The EHR infrastructure will be continuously evolving to embrace advances in the information technology domain. Our software is built on a web framework to allow for an easy evolution with web technology. The testing software is publicly available; it can be used by system implementers to test their implementations. It can also be used by site integrators to verify and test the interoperability of systems, or by developers to understand specifications ambiguities, or to resolve implementations difficulties.</p

PACS de patologia: uma plataforma centralizada para a gestão de imagem médica de patologia

The clinical area of digital Pathology is still giving its first steps in the development of interoperable solutions that enable the distributed acquisition, storage, and visualization of medical images, including diagnostic support tools. Nowadays, digital management solutions use proprietary image formats and communication protocols that are not compatible with the DICOM standard. Moreover, the available technologies are not mature enough to support the practice of medicine in an area where scanned images can reach several gigapixels, requiring new engineering approaches to support huge volumes of data, in the order of gigabytes per study, that need to be consumed in real time. This dissertation aims to research and develop new technologies and associated information systems, capable of supporting the digital acquisition of pathology images, their centralized archive, sharing, and collaborative review with decision support tools. The result is an innovative web solution, focused on increasing productivity, with safe diagnostics and based on normalized protocols. A common web browser was transformed into a professional workstation that is able to access the image repository at any place and time, regardless of the operating system and without any prior installation.A área de Patologia clínica digital ainda se encontra a dar os primeiros passos no desenvolvimento de soluções interoperáveis que permitam a aquisição, arquivo e visualização distribuída da imagem, incluindo ferramentas de suporte ao diagnóstico. Os atuais cenários de revisão à distância usam aplicações proprietárias que não são interoperáveis com a norma DICOM. Isto deve-se ao facto de a tecnologia não estar suficientemente madura para apoiar a prática clínica numa área em que uma imagem digitalizada pode atingir vários giga-pixels, requerendo novas soluções de engenharia para suportar grandes volumes de dados, da ordem de gigabyte por estudo, que necessitam de ser consumidos remotamente em tempo real. Esta dissertação teve como objetivo estudar e desenvolver tecnologias e sistemas de informação que permitam a aquisição digital da imagem de patologia, o seu arquivo centralizado, a partilha e revisão colaborativa com ferramentas de suporte à decisão. O resultado é uma solução Web inovadora, de elevada produtividade, diagnóstico seguro e baseada em processos e protocolos normalizados. Um Web-browser comum foi transformado numa estação de trabalho capaz de aceder ao arquivo em qualquer altura e qualquer lugar, independentemente do sistema operativo, computador ou dispositivo móvel.Mestrado em Engenharia Informátic

Sistema web para optimização do workflow em serviço radiologia

Mestrado em Engenharia de Computadores e TelemáticaA ampla adoção de imagens médicas em formato digital nos diversos tipos de instituições de saúde, levantou novos problemas ao nível da gestão de dados e processos. A normalização destes cenários tem sido alvo de atenção nas últimas décadas, esforço que resultou no desenvolvimento e dinamização de normas como DICOM e HL7. Atualmente coexistem dois tipos de sistemas de informação num laboratório de imagem médica que devem funcionar de forma integrada, os RIS que são responsáveis pela gestão das tarefas administrativas e os PACS que fazem a gestão das imagens e informação associada. Esta dissertação teve como objetivo desenhar e implementar uma solução RIS baseada em ferramentas de utilização livre ou código aberto. Assim, começamos por estudar detalhadamente o estado da arte, incluindo soluções do domínio público e proprietárias, destacando os pontos fortes e fraquezas de cada uma. Para além da análise das tecnologias utilizadas no desenvolvimento de cada solução, este estudo teve contributos determinantes na análise de requisitos efetuada. Nomeadamente, permitiu-nos identificar funcionalidades inovadoras e com elevado valor para os utilizadores. O resultado é um sistema de informação capaz de gerir todas as operações de um departamento de radiologia, incluindo gestão administrativa de utentes, agendamento de exames, realização de relatórios clínicos, entre outras. Em termos de características inovadoras destaca-se o módulo de relatório que permite carregar novos modelos de relatórios com o sistema em produção e a sua exportação para o formato standard DICOM-SR, permitindo desta forma a sua integração com as imagens no repositório PACS. Em termos tecnológicos, desenvolveu-se uma aplicação web multiplataforma que segue uma arquitetura modular orientada a serviços e que oferece uma abstração relativamente à camada de persistência de dados.The widespread adoption of digital medical images in various types of health institutions, has raised new problems regarding data and processes management. The standardisation of these scenarios has been subject of attention in the last decades, resulting in the development and promotion of standards such as DICOM and HL7. Currently, there are two kinds of information systems in medical imaging laboratories, that must operate in a collaborative manner, RIS which is responsible for managing the administrative tasks and PACS that manage images and associated information. This dissertation aimed to design and implement an RIS solution based on tools with no use restriction or open source. We begin by studying in detail the state of the art, including the open source and proprietary solutions, highlighting the strengths and weaknesses of each one. In addition to analysing the technologies used in the development of each solution, this study provided decisive contributions, regarding the project requirements. In particular, it allowed us to identify innovative features with high value to users. The achieved solution is an information system capable of managing all operations in a radiology department, including administrative management of patients, exam scheduling, conducting clinical reports, among others. Regarding innovative features, the reporting module stands out, since it allows to upload new report templates into the system and export these clinical reports in the DICOM-SR standard, thus allowing their integration with the images in a PACS repository. Regarding the technologies aspect, it was developed a multi-platform web application that follows a modular service-oriented architecture and also provides an abstraction in regard to the data persistence layer

DICOOGLE: No-SQL para suporte de ambientes Big Data

Mestrado em Engenharia de Computadores e TelemáticaThe last few years have been characterized by a proliferation of different types of medical imaging modalities in healthcare institutions. As a result, the services are migrating to infrastructures in the Cloud. Thus, in addition to a scenario where tremendous amounts of data are produced, we walked to a reality where processes are increasingly distributed. Consequently, this reality has created new technological challenges regarding storage, management and handling of this data, in order to guarantee high availability and performance of the information systems, dealing with the images. An Open Source Picture Archive and Communication System (PACS) has been developed by the bioinformatics research group at the University of Aveiro labeled Dicoogle. This system replaced the traditional relational database engine for an agile mechanism, which indexes and retrieves data. Thus it is possible to extract, index and store all the image’s metadata, including any private information, without re-engineering or reconfiguration process. Among other use cases, this system has already indexed more than 22 million images in 3 hospitals from the region of Aveiro. Currently, Dicoogle provides a solution based on the Apache Lucene library. However, it has performance issues in environments where we need to handle and search over large amounts of data, more particularly in data analytics scenarios. In the context of this work, different technologies capable of supporting a database of an image repository were studied. In sequence, four solutions were fully implemented based on relational databases, NoSQL and two distinct text engines. A test platform was also developed to evaluate the performance and scalability of these solutions, which allowed a comparative analysis of them. In the end, it is proposed a hybrid architecture of medical image database, which was implemented and validated. This proposal has demonstrated significant gains in terms of query, index time and in scenarios where it is required a wide data analyze.Os últimos anos têm sido caracterizados por uma proliferação de diversos tipos de modalidades de imagem médica nas instituições de saúde. Por outro lado, assistimos a uma migração de serviços para infraestruturas na Cloud. Assim, para além de um cenário onde são produzidos tremendos volumes de dados, caminhamos para uma realidade em que os processos são cada vez mais distribuídos. Tal realidade tem colocado novos desafios tecnológicos ao nível do arquivo, transmissão e visualização, muito particularmente nos aspetos de desempenho e escalabilidade dos sistemas de informação que lidam com a imagem. O grupo de bioinformática da universidade de Aveiro tem vindo a desenvolver um inovador sistema distribuído de arquivo de imagem médica, o Dicoogle Open Source PACS. Este sistema substituiu o tradicional motor de base de dados relacional por um mecanismo ágil de indexação e recuperação de dados. Desta forma é possível extrair, indexar e armazenar todos os metadados das imagens, incluindo eventuais elementos privados, sem necessidade de processos de reengenharia ou reconfiguração. Entre outros casos de uso, este sistema já indexou mais de 22 milhões de imagens em 3 hospitais da região de Aveiro. Atualmente, o Dicoogle dispõe de uma solução baseada na biblioteca Apache Lucene. No entanto, esta tem demonstrado alguns problemas de desempenho em ambientes em que temos necessidade de manusear e pesquisar sobre uma grande quantidade de dados, muito particularmente em cenários de análise de dados. No âmbito desta dissertação foram estudadas diferentes tecnologias capazes de suportar uma base dados de um repositório de imagem. Em sequência, foram implementadas quatro soluções baseadas em bases de dados relacionais, NoSQL e motor de indexação. Foi também desenvolvida uma plataforma de testes de desempenho e escalabilidade que permitiu efetuar uma análise comparativa das soluções implementadas. No final, é proposta uma arquitetura híbrida de base de dados de imagem médica que foi implementada e validada. Tal proposta demonstrou ter ganhos significativos ao nível dos tempos de pesquisa de conteúdos e em cenários de análise alargada de dados

Métodos computacionais para otimização de desempenho em redes de imagem médica

Over the last few years, the medical imaging has consolidated its position as a major mean of clinical diagnosis. The amount of data generated by the medical imaging practice is increasing tremendously. As a result, repositories are turning into rich databanks of semi-structured data related to patients, ailments, equipment and other stakeholders involved in the medical imaging panorama. The exploration of these repositories for secondary uses of data promises to elevate the quality standards and efficiency of the medical practice. However, supporting these advanced usage scenarios in traditional institutional systems raises many technical challenges that are yet to be overcome. Moreover, the reported poor performance of standard protocols opened doors to the general usage of proprietary solutions, compromising the interoperability necessary for supporting these advanced scenarios. This thesis has researched, developed, and now proposes a series of computer methods and architectures intended to maximize the performance of multi-institutional medical imaging environments. The methods are intended to improve the performance of standard protocols for medical imaging content discovery and retrieval. The main goal is to use them to increase the acceptance of vendor-neutral solutions through the improvement of their performance. Moreover, it intends to promote the adoption of such standard technologies in advanced scenarios that are still a mirage nowadays, such as clinical research or data analytics directly on top of live institutional repositories. Finally, these achievements will facilitate the cooperation between healthcare institutions and researchers, resulting in an increment of healthcare quality and institutional efficiency.As diversas modalidades de imagem médica têm vindo a consolidar a sua posição dominante como meio complementar de diagnóstico. O número de procedimentos realizados e o volume de dados gerados aumentou significativamente nos últimos anos, colocando pressão nas redes e sistemas que permitem o arquivo e distribuição destes estudos. Os repositórios de estudos imagiológicos são fontes de dados ricas contendo dados semiestruturados relacionados com pacientes, patologias, procedimentos e equipamentos. A exploração destes repositórios para fins de investigação e inteligência empresarial, tem potencial para melhorar os padrões de qualidade e eficiência da prática clínica. No entanto, estes cenários avançados são difíceis de acomodar na realidade atual dos sistemas e redes institucionais. O pobre desempenho de alguns protocolos standard usados em ambiente de produção, conduziu ao uso de soluções proprietárias nestes nichos aplicacionais, limitando a interoperabilidade de sistemas e a integração de fontes de dados. Este doutoramento investigou, desenvolveu e propõe um conjunto de métodos computacionais cujo objetivo é maximizar o desempenho das atuais redes de imagem médica em serviços de pesquisa e recuperação de conteúdos, promovendo a sua utilização em ambientes de elevados requisitos aplicacionais. As propostas foram instanciadas sobre uma plataforma de código aberto e espera-se que ajudem a promover o seu uso generalizado como solução vendor-neutral. As metodologias foram ainda instanciadas e validadas em cenários de uso avançado. Finalmente, é expectável que o trabalho desenvolvido possa facilitar a investigação em ambiente hospitalar de produção, promovendo, desta forma, um aumento da qualidade e eficiência dos serviços.Programa Doutoral em Engenharia Informátic

Uma arquitectura segura e colaborativa para registos de saúde electrónicos com suporte a mobilidade

Doutoramento em InformáticaDurante as ultimas décadas, os registos de saúde eletrónicos (EHR) têm evoluído para se adaptar a novos requisitos. O cidadão tem-se envolvido cada vez mais na prestação dos cuidados médicos, sendo mais pró ativo e desejando potenciar a utilização do seu registo. A mobilidade do cidadão trouxe mais desafios, a existência de dados dispersos, heterogeneidade de sistemas e formatos e grande dificuldade de partilha e comunicação entre os prestadores de serviços. Para responder a estes requisitos, diversas soluções apareceram, maioritariamente baseadas em acordos entre instituições, regiões e países. Estas abordagens são usualmente assentes em cenários federativos muito complexos e fora do controlo do paciente. Abordagens mais recentes, como os registos pessoais de saúde (PHR), permitem o controlo do paciente, mas levantam duvidas da integridade clinica da informação aos profissionais clínicos. Neste cenário os dados saem de redes e sistemas controlados, aumentando o risco de segurança da informação. Assim sendo, são necessárias novas soluções que permitam uma colaboração confiável entre os diversos atores e sistemas. Esta tese apresenta uma solução que permite a colaboração aberta e segura entre todos os atores envolvidos nos cuidados de saúde. Baseia-se numa arquitetura orientada ao serviço, que lida com a informação clínica usando o conceito de envelope fechado. Foi modelada recorrendo aos princípios de funcionalidade e privilégios mínimos, com o propósito de fornecer proteção dos dados durante a transmissão, processamento e armazenamento. O controlo de acesso _e estabelecido por políticas definidas pelo paciente. Cartões de identificação eletrónicos, ou certificados similares são utilizados para a autenticação, permitindo uma inscrição automática. Todos os componentes requerem autenticação mútua e fazem uso de algoritmos de cifragem para garantir a privacidade dos dados. Apresenta-se também um modelo de ameaça para a arquitetura, por forma a analisar se as ameaças possíveis foram mitigadas ou se são necessários mais refinamentos. A solução proposta resolve o problema da mobilidade do paciente e a dispersão de dados, capacitando o cidadão a gerir e a colaborar na criação e manutenção da sua informação de saúde. A arquitetura permite uma colaboração aberta e segura, possibilitando que o paciente tenha registos mais ricos, atualizados e permitindo o surgimento de novas formas de criar e usar informação clínica ou complementar.Since their early adoption Electronic Health Records (EHR) have been evolving to cope with increasing requirements from institutions, professionals and, more recently, from patients. Citizens became more involved demanding successively more control over their records and an active role on their content. Mobility brought also new requirements, data become scattered over heterogeneous systems and formats, with increasing di culties on data sharing between distinct providers. To cope with these challenges several solutions appeared, mostly based on service level agreements between entities, regions and countries. They usually required de ning complex federated scenarios and left the patient outside the process. More recent approaches, such as personal health records (PHR), enable patient control although raises clinical integrity doubts to other actors, such as physicians. Also, information security risk increase as data travels outside controlled networks and systems. To overcome this, new solutions are needed to facilitate trustable collaboration between the diverse actors and systems. In this thesis we present a solution that enables a secure and open collaboration between all healthcare actors. It is based on a service-oriented architecture that deals with the clinical data using a closed envelope concept. The architecture was modeled with minimal functionality and privileges bearing in mind strong protection of data during transmission, processing and storing. The access control is made through patient policies and authentication uses electronic identi cation cards or similar certi cates, enabling auto-enrollment. All the components require mutual authentication and uses cyphering mechanisms to assure privacy. We also present a threat model to verify, through our solution, if possible threats were mitigated or if further re nement is needed. The proposed solution solves the problem of patient mobility and data dispersion, and empowers citizens to manage and collaborate in their personal healthcare information. It also permits open and secure collaboration, enabling the patient to have richer and up to date records that can foster new ways to generate and use clinical or complementary information

Uma arquitectura segura e colaborativa para registos de saúde eletrónicos com suporte a mobilidade

Since their early adoption Electronic Health Records (EHR) have been evolving to cope with increasing requirements from institutions, professionals and, more recently, from patients. Citizens became more involved demanding successively more control over their records and an active role on their content. Mobility brought also new requirements, data become scattered over heterogeneous systems and formats, with increasing di culties on data sharing between distinct providers. To cope with these challenges several solutions appeared, mostly based on service level agreements between entities, regions and countries. They usually required de ning complex federated scenarios and left the patient outside the process. More recent approaches, such as personal health records (PHR), enable patient control although raises clinical integrity doubts to other actors, such as physicians. Also, information security risk increase as data travels outside controlled networks and systems. To overcome this, new solutions are needed to facilitate trustable collaboration between the diverse actors and systems. In this thesis we present a solution that enables a secure and open collaboration between all healthcare actors. It is based on a service-oriented architecture that deals with the clinical data using a closed envelope concept. The architecture was modeled with minimal functionality and privileges bearing in mind strong protection of data during transmission, processing and storing. The access control is made through patient policies and authentication uses electronic identi cation cards or similar certi cates, enabling auto-enrollment. All the components require mutual authentication and uses cyphering mechanisms to assure privacy. We also present a threat model to verify, through our solution, if possible threats were mitigated or if further re nement is needed. The proposed solution solves the problem of patient mobility and data dispersion, and empowers citizens to manage and collaborate in their personal healthcare information. It also permits open and secure collaboration, enabling the patient to have richer and up to date records that can foster new ways to generate and use clinical or complementary information.Durante as últimas décadas, os registos de saúde electrónicos (EHR) têm evoluído para se adaptar a novos requisitos. O cidadão tem-se envolvido cada vez mais na prestação dos cuidados médicos, sendo mais pró activo e desejando potenciar a utilização do seu registo. A mobilidade do cidadão trouxe mais desafios, a existência de dados dispersos, heterogeneidade de sistemas e formatos e grande dificuldade de partilha e comunicação entre os prestadores de serviços. Para responder a estes requisitos, diversas soluções apareceram, maioritariamente baseadas em acordos entre instituições, regiões e países. Estas abordagens são usualmente assentes em cenários federativos muito complexos e fora do controlo do paciente. Abordagens mais recentes, como os registos pessoais de saúde (PHR), permitem o controlo do paciente, mas levantam dúvidas da integridade clinica da informação aos profissionais clínicos. Neste cenário os dados saem de redes e sistemas controlados, aumentando o risco de segurança da informação. Assim sendo, são necessárias novas soluções que permitam uma colaboração confiável entre os diversos actores e sistemas. Esta tese apresenta uma solução que permite a colaboração aberta e segura entre todos os actores envolvidos nos cuidados de saúde. Baseia-se numa arquitectura orientada ao serviço, que lida com a informação clínica usando o conceito de envelope fechado. Foi modelada recorrendo aos princípios de funcionalidade e privilégios mínimos, com o propósito de fornecer protecção dos dados durante a transmissão, processamento e armazenamento. O controlo de acesso é estabelecido por políticas definidas pelo paciente. Cartões de identificação electrónicos, ou certificados similares são utilizados para a autenticação, permitindo uma inscrição automática. Todos os componentes requerem autenticação mútua e fazem uso de algoritmos de cifragem para garantir a privacidade dos dados. Apresenta-se também um modelo de ameaça para a arquitectura, por forma a analisar se as ameaças possíveis foram mitigadas ou se são necessários mais refinamentos. A solução proposta resolve o problema da mobilidade do paciente e a dispersão de dados, capacitando o cidadão a gerir e a colaborar na criação e manutenção da sua informação de saúde. A arquitectura permite uma colaboração aberta e segura, possibilitando que o paciente tenha registos mais ricos, actualizados e permitindo o surgimento de novas formas de criar e usar informação clínica ou complementar.Programa PROTEC, bolsa SFRH/BD/49765/200

Unterstützung von Prozessen der intersektoralen Vernetzung mit medizinischen Bildern unter Berücksichtigung der Qualitätssicherung

Im Gesundheitswesen wird der elektronische Austausch von Daten zwischen professionellen Anwendern wie Ärzten, Pflegekräften oder Medizinisch-technischen Assistenten/innen sowie zwischen Ärzten und Patienten immer wichtiger. Aber dennoch ist Kollaborationssoftware in diesem Bereich nach wie vor noch nicht großflächig im Einsatz, so dass sich folgende Fragen ergeben: Welche technischen Voraussetzungen müssen geschaffen werden, um den medizinischen Workflow zu unterstützen beziehungsweise zu verbessern? Und wie können Vernetzung, Qualitätssicherung, Daten- und damit auch Patientensicherheit miteinander vereint werden, um eine bessere Behandlung zu gewährleisten? In dieser Arbeit wurden unterschiedliche Methoden zur Unterstützung von Prozessen der intersektoralen Vernetzung vor allem mit medizinischen Bildern entwickelt und implementiert. Die vorgenommenen Realisierungen fanden dabei insbesondere mit Blick auf die Qualitätssicherung statt. Durch Weiterentwicklungen im Bereich von DICOM E-Mail wurden Verfahren zur einfachen Administration von Netzwerken und automatisierten Konstanzprüfung dem @GIT-Whitepaper ‚Empfehlung für ein standardisiertes Teleradiologie Übertragungsformat‘ hinzugefügt. Die Implementierung einer Multiknotenstatistik erlaubt die zeitunabhängige Nachverfolgung eines Transfers von radiologischen Bilddaten in heterogenen Netzwerken, auch über mehrere Empfangsknoten hinweg. Neben DICOM E-Mail kommen hier verschiedene Übertragungsprotokolle zum Einsatz. Die entwickelten Verfahren zur Verwaltung von DICOM E-Mail Netzwerken wurden durch die @GIT in ein IHE-Profil überführt, von welchem schlussendlich ein Teil in einem Change Proposal als Erweiterung eines bestehenden Profils der Domäne Radiologie angenommen wurde. Im Rahmen des INFOPAT-Projekts des Universitätsklinikums Heidelberg und im Bereich der intersektoralen Vernetzung wurden zahlreiche Erweiterungen und Performanceoptimierungen bei der Entwicklung eines IHE-Adapters für Altsysteme in einem Netzwerk vorgenommen, welche es ermöglichen, auch nicht-IHE-fähige Aktoren an eine persönliche elektronische Patientenakte anzuschließen. Weiterhin wurde ein XDS-fähiger mobiler Bildbetrachter für Patienten entwickelt, der es durch ein standardisiertes Single-Sign-On erlaubt, zwischen Patientenakte, radiologischem Viewer und mobilem Bildbetrachter nahtlos zu wechseln. Um eine einfachere Kommunikation zwischen Ärzten, medizinischen Dienstleistern und Patienten zu realisieren, wurde eine bestehende Teleradiologieakte durch die Entwicklung eines konfigurierbaren Workflowmanagements sowie verschiedene Freigabe- und Exportmodule erweitert. Abschließend wurde das Monitoring-System für teleradiolgische Netzwerke weiterentwickelt, um Probleme und Engstellen bei der Kommunikation frühzeitig und proaktiv erkennen und beheben zu können. Die im Rahmen dieser Arbeit beschriebenen Weiterentwicklungen unterschiedlicher Standards im Bereich der Qualitätssicherung und Teleradiologie sowie die Softwareentwicklungen im Bereich der Telemedizin und schlussendlich der intersektoralen Vernetzung unterstützen den Arbeitsablauf der medizinischen als auch administrativen Anwender. Mit Hilfe der etablierten Lösungen kann ein reibungsloser Ablauf und das Zusammenspiel verschiedener Komponenten in heterogenen Netzwerken auch unter dem Gesichtspunkt der Qualitätssicherung gewährleistet werden. Patienten erhalten dadurch einen einfachen Zugang zu ihren Daten. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass auch heute schon ein qualitätsgesicherter und komfortabler Austausch von Bilddaten im medizinischen Umfeld ad hoc über die Grenzen von dezentralen Einrichtungen des Gesundheitswesens hinaus möglich ist. Dadurch kann die intersektorale Behandlung beschleunigt, die Behandlungsqualität verbessert und Doppeluntersuchungen vermieden werden

Automated tracking of quantitative assessments of tumor Burden in clinical trials

There are two key challenges hindering effective use of quantitative assessment of imaging in cancer response assessment: 1) Radiologists usually describe the cancer lesions in imaging studies subjectively and sometimes ambiguously, and 2) it is difficult to repurpose imaging data, because lesion measurements are not recorded in a format that permits machine interpretation and interoperability. We have developed a freely available software platform on the basis of open standards, the electronic Physician Annotation Device (ePAD), to tackle these challenges in two ways. First, ePAD facilitates the radiologist in carrying out cancer lesion measurements as part of routine clinical trial image interpretation workflow. Second, ePAD records all image measurements and annotations in a data format that permits repurposing image data for analyses of alternative imaging biomarkers of treatment response. To determine the impact of ePAD on radiologist efficiency in quantitative assessment of imaging studies, a radiologist evaluated computed tomography (CT) imaging studies from 20 subjects having one baseline and three consecutive follow-up imaging studies with and without ePAD. The radiologist made measurements of target lesions in each imaging study using Response Evaluation Criteria in Solid Tumors 1.1 criteria, initially with the aid of ePAD, and then after a 30-day washout period, the exams were reread without ePAD. The mean total time required to review the images and summarize measurements of target lesions was 15% (P < .039) shorter using ePAD than without using this tool. In addition, it was possible to rapidly reanalyze the images to explore lesion cross-sectional area as an alternative imaging biomarker to linear measure.We conclude that ePAD appears promising to potentially improve reader efficiency for quantitative assessment of CT examinations, and it may enable discovery of future novel image-based biomarkers of cancer treatment response.National Cancer Institute, National Institutes of Health (grant U01CA142555)National Council for Scientific and Technological Development (CNPq grant 481837/2008-6