Web-based application for medical imaging management

Abstract

Prostate and breast cancer are the most common cause of cancers in men and women, respectively. Medical imaging plays an important role in breast and prostate cancer detection and evaluation. Then to prove that our web-based medical application could be applied in different medical disciplines, the main part of this thesis is the implementation of two frameworks as a Java applet interface designed as a web-based tool in the domains of mammography from X-rays in radiology, and of prostate imaging from an Magnetic Resonance Imaging (MRI). This aims to facilitate the diagnosis of new mammographic and prostate cases by providing a set of image processing tools that allow a better visualization of the images, and a set of drawing tools used to annotate the suspicious regions (overlays). Each annotation allows including the attributes considered by the experts when issuing the final diagnosis. The overall set of overlays is stored in a database as eXtensible Markup Language (XML) files associated with the original images. Finally, an exhaustive evaluation of the results is also discussed in this thesis. For the application on mammography, the experimental study is performed in order to evaluate the scalability, complexity and response speed at the proposed tool. For the application on MRI of prostate cancer, the evaluation focused on the decrease of the variability of the expert assessments when collaborative work is performed. To conclude, a new architecture with the main goal of managing patient databases with potentially multi-modal imaging is presented such as for an MRI of the prostate cancer and evaluation from potentially several experts.

En aquesta tesi es realitza una revisió bibliogràfica de les principals publicacions recents en els últims anys en aplicacions mèdiques basades en web. Aquest estudi analitza els avantatges i inconvenients dels treballs d’investigació en el camp de la imatge mèdica, així com les arquitectures de base de dades per a la gestió d’imatges digitals. La part principal d’aquesta tesi és la implementació d’una eina basada en la web amb la finalitat de demostrar la integritat i aplicació en diferents disciplines mediques. En aquest sentit, l’aplicació proposada en aquest projecte de tesis ha sigut implementada com a eina d’ajuda al diagnòstic de càncer de mama i pròstata. L’objectiu és facilitar el diagnòstic proporcionant un conjunt d’eines de processat d’imatge que permetin una millor visualització de les imatges, i un conjunt d’eines d’anotació de regions sospitoses o malignes (superposicions). Cada anotació permet incloure tots els atributs i especificacions considerades pels experts a l’emetre el diagnòstic final. S’han dissenyat diferents arquitectures per a la gestió de base de dades (per exemple PACS per emmagatzemar imatges monogràfiques). Per altra banda, el conjunt global d’anotacions s’emmagatzemen en una base de dades d’arxius XML associats a les imatges originals. Conseqüentment, aquesta nova arquitectura es presenta amb l’objectiu d’obtenir una base de dades de casos diagnosticats i validats per radiòlegs experts per a la formació de radiòlegs novells. Finalment, conclusions i noves línies d’investigació associades al projecte com a treball futur són presentades en aquesta tesi.