MAGIC-5. Medical Applications on a Grid Infrastructure Connection

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Rocco Salvadori
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1 MAGIC-5 Medical Applications on a Grid Infrastructure Connection

2 MAGIC 5 2D-3D Medical Image Analysis Computer Assisted Diagnosis (CAD) Grid Computing Sezioni INFN Bari, Cagliari/Sassari, Catania/Palermo, Lecce, Napoli, Pisa, Torino/Alessandria Università Bari, Lecce, Napoli, Palermo, Piemonte Orientale, Pisa, Sassari Ospedali Alessandria, Bari, Livorno, Milano (Niguarda), Napoli, Palermo, Pisa, Sassari, Torino, Udine Collaborazioni Internazionali Centro de Applicaciones Tecnologicas y Desarrollo Nuclear (CEADEN), Cuba ALICE collaboration I. De Mitri MAGIC-5 2

3 CALMA Studio di algoritmi di Analisi delle Immagini per la diagnosi assistita nello screening mammografico Sviluppo di un database annotato GP-CALMA Studio di una piattaforma GRID per consultazione del DataBase e/o per diagnosi a distanza MAGIC-5 Affinamento degli algoritmi di Analisi delle Immagini mammografiche (2D) Sviluppo esteso del GRID-ware e di strumenti di Graphic User Interface Sviluppo di un database annotato di immagini tomografiche polmonari e messa a punto di algoritmi di Analisi delle Immagini (3D) I. De Mitri MAGIC-5 3

Screening Mammografico in Italia Complete Coverage Target 50-69 anni 6.7 Mpersone INFN Università Ospedali 4 mammogrammi (60 MB)/esame 6.7 Mpersone, 1 esame/2anni 3.

4 Screening Mammografico in Italia Complete Coverage Target anni 6.7 Mpersone INFN Università Ospedali 4 mammogrammi (60 MB)/esame 6.7 Mpersone, 1 esame/2anni 3.35 Mesami/anno circa 200 TB/anno 1 PB/year su scala europea - Mancanza di manpower - Costi elevati - Enormi quantità di dati In implementation Partial Coverage No screening Computer Assisted Diagnosis CAD I. De Mitri MAGIC-5 4

Lesioni Massive Microcalcificazioni 0,05 0,05 0,04 0,04 0,03 0,03 0,02 0,02 0,01 0,01 0,00 lesione centrata (R) 1 21 41 61 81 101 121 141 161 181 201 221 241 Strutture piccole e luminose con diversa

5 Lesioni Massive Microcalcificazioni 0,05 0,05 0,04 0,04 0,03 0,03 0,02 0,02 0,01 0,01 0,00 lesione centrata (R) Strutture piccole e luminose con diversa forma ed intensità in un ambiente a background elevato lesione centrata (2/3R) 0,03 0,03 0,02 0,02 0,01 0,01 0, lesione centrata (1/3R) 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0, I. De Mitri MAGIC-5 5

6 Prestazioni del CAD Curve ROC (Receiver Operating Characteristic) Sensibilità = Efficienza = Positivi/PositiviVeri Specificità = 1 FalsiPositivi/Totale Massive Lesions Microcalcifications SENSIBILITA : 94% SENSIBILITA : 92% SPECIFICITA : 95% SPECIFICITA : 92% Prestazioni simili a quelle del radiologo medio I. De Mitri MAGIC-5 6

7 L approccio GRID al CAD Grosse quantità di dati su DataBase distribuito Necessità di consultazione ed aggiornamento del DB dai vari siti Screening su vasta scala Telediagnosi TeleTraining I. De Mitri MAGIC-5 7

8 Authentication Input Selection UI LDN(s) VO MetaData Catalogue User Interface VO Data Catalogue LDN(s) PDN(s) IS LDN: LogicalDataSetName PDN: PhysicalDataSetName Grid Workflow Information Service VO User Catalogue Resource Broker RB Grid Computing Farm WN CE WN WN SE CE: ComputeElement SE: StorageElement WN: WorkerNode I. De Mitri MAGIC-5 8

cern.ch ) Controllo Accessi Gestione del DB Gestione delle

9 L approccio GRID al CAD Spostare il codice e NON i dati Condividere le immagini senza spostarle PROOF ( root.cern.ch ) Controllo Accessi Gestione del DB Gestione delle Risorse di Calcolo AliEn ( alien.cern.ch ) I. De Mitri MAGIC-5 9

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12 Analisi di CT polmonari Screening della popolazione a rischio Rischio elevato di mancanza di diagnosi all esame iniziale Attualmente la sensibilità è pari al 54-69% CAD utile per abbassare la percentuale di Falsi Negativi Studi avviati nel 2002 in USA, Giappone e Danimarca I. De Mitri MAGIC-5 12

13 Analisi di CT polmonari I. De Mitri MAGIC-5 13

14 Analisi di CT polmonari Definizione di punti di riferimento sull immagine (sterno, trachea, vertebre, vasi) necessari alla procedura che genera l immagine 3D I. De Mitri MAGIC-5 14

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16 MAGIC-5: Programma CAD mammografico: ottimizzazione e nuovi algoritmi (2D) Progettazione e sviluppo di un DB per immagini tomografiche polmonari Sviluppo di algoritmi per l analisi di immagini tomografiche polmonari (3D) Implementazione GUI per CAD polmonare Sviluppo Virtual Organization per lo screening mammografico e polmonare Studio di fattibilita di altre possibili applicazioni mediche di GRID database distribuito per compatibilita trapianti I. De Mitri MAGIC-5 16

17 MAGIC-5: LECCE R. Cataldo, G. De Nunzio Dipartimento di Scienza dei Materiali & INFN I. De Mitri, D. Martello Dipartimento di Fisica & INFN M. Quarta Dipartimento di Matematica & INFN I. De Mitri MAGIC-5 17

18 MAGIC-5: LECCE Installazione di una stazione di test Sviluppo codice per trascrizione immagini del DB in formato Algoritmi di analisi delle immagini GRIDware e Sviluppo Interfaccia Grafica di Utente (GUI) Contatti con strutture sanitarie locali I. De Mitri MAGIC-5 18

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