Visualização de Imagens Médicas em PDAs para Ambientes Hospitalares Projeto Redes Wireless de Informações Médicas Intra-Hospitalares Laboratório de Tecnologia.

Apresentação em tema: "Visualização de Imagens Médicas em PDAs para Ambientes Hospitalares Projeto Redes Wireless de Informações Médicas Intra-Hospitalares Laboratório de Tecnologia."— Transcrição da apresentação:

1 Visualização de Imagens Médicas em PDAs para Ambientes Hospitalares Projeto Redes Wireless de Informações Médicas Intra-Hospitalares Laboratório de Tecnologia da Informação Aplicada Depto. Computação – UNESP Bauru Núcleo de Educação a Distância Faculdade de Medicina – UNESP Botucatu Hospital Estadual de Bauru

2 Participantes LTIA NEAD HEB
Prof. Dr. Eduardo Morgado Prof. Dr. Renê Pegoraro Daniel Igarashi da Cruz Marcelo Fornazin Rafael Cunha Lima NEAD Prof. Dr. Carlos. A. Caramori Prof. Dr. Denise Zornoff Dr. Marcelo Martins HEB Prof. Dr. Carlos A. Marcharelli Alexandre Bazan

3 Patrocínio

4 Resumo do Projeto RWIMIH (Redes Wireless de Informações Médicas Intra-Hospitalares)
Primeira Fase (concluída) Uso de PDAs conjugado com Rede de Dados Sem-Fio (Wi-Fi) para troca de dados Visualização de Imagens Médicas no atendimento beira-de-leito Otimizações do software de Visualização de Imagens médicas para PDAs Segunda Fase Estudo do Impacto do uso de PDAs no atendimento médico Entrada de dados através do PDA Pesquisa sobre a utilização de Reconhecimento de Voz conjugado com equipamentos móveis

5 Ambiente de Desenvolvimento do Projeto
Hospital Estadual de Bauru Inaugurado em Outubro de 2002 Mais de 400 leitos Utiliza o sistema PACS (Picture Archiving and Communication System) Distribuição de Imagens no formato DICOM[1]

6 Solução Proposta DICOM Autenticador de Usuários Sem-Fio
Conexão Sem-Fio 802.11b[2] Exibição de Imagens JPEG via Web Services em cliente móvel do tipo Notebook ou Tablet Exibição de Imagens JPEG via Web Services em cliente móvel do tipo PDA[3] Autenticador de Usuários Sem-Fio DICOM Servidor JPEG + Web Services [5][6] Exibição de Imagens DICOM/JPEG em clientes Desktops Estrutura de Rede do HEB

7 Estratégias para a Visualização de Imagens Médicas em PDAs
Visualização de imagens JPEG no PDA Vantagens Menor tamanho do Arquivo trafegado pela rede sem-fio Menor tamanho do Arquivo armazenado no sistema de storage e na memória temporária do PDA Pode ou não ter perdas de resolução da imagem Desvantagens Exige maior poder de processamento para a etapa de descompressão da Imagem [4] Exige software mais complexo para realizar a abertura do arquivo

8 Estratégias para a Visualização de Imagens Médicas em PDAs
Componente no servidor DICOM transforma as imagens para o formato JPEG [4] JPEG lossless Não implica perda na resolução e qualidade originais da imagem Maior tamanho do arquivo final JPEG lossy Prevê perda na resolução e qualidade originais da imagem Menor tamanho do arquivo final Tamanho final depende da qualidade escolhida Usado no HEB

9 Estratégias para Visualização da imagem JPEG em PDAs
Visualização através de navegador de Internet [1][7] Solução mais comum e mais simples de se implementar Descompressão da imagem JPEG feita por componente de imagem do Browser Pior administração da memória do PDA Apenas permite a abertura e visualização da imagem Operações como Zoom são enviadas ao servidor, que processa a imagem e retorna um novo JPEG para o cliente, que mostra a nova imagem Toda operação de manipulação da imagem gera tráfego na rede Desempenho piora a medida que o tamanho da imagem aumenta Maior consumo da bateria (Maior tráfego de dados)

10 Estratégias para Visualização da imagem JPEG em PDAs
Visualização através de software específico Permite a visualização de imagens JPEG sem a necessidade do navegador de Internet Vantagens Permite administração flexível do uso de memória Permite a adoção de recursos sofisticados, como ajuste de Gamma, sem a necessidade de trafegar dados adicionais pela rede Melhor desempenho (por realizar processamento local)

11 O uso de Imagens JPEG Lossless
Imagem JPEG exige processamento otimizado para oferecer boa usabilidade do sistema Desenvolvimento do Software de Visualização baseado no Algoritmo IJG IJG – Independent JPEG Group [ Código-fonte aberto Algoritmo permite a abertura de imagens JPEG em PDAs com sistema baseado em Win32 Uso de visualizador independente de navegador de Internet abre espaço para otimizações

12 Processo de Otimização do Software de Visualização de Imagens JPEG
Após analisar o perfil do software com a ferramenta de otimização Intel VTune Principais gargalos de desempenho na descompressão do JPEG (porcentagem de tempo consumida por cada etapa do processamento da imagem) 36% 32% 19% 13% Transformada Inversa Discreta de Cosseno Conversão de Cores (YCrCb para RGB) Descompactação de Huffman Outras Funções 25 50 75 100 %

13 Processo de Otimização do Software de Visualização de Imagens JPEG
A partir dos pontos com maior consumo de tempo, as principais alterações realizadas foram: Substituição de funções “gargalo” por equivalentes da Biblioteca Intel IPP 3.0 Necessidade de alteração no código IJG para compatibilidade com IPPs Utilização de coeficientes que substituem cálculo com ponto flutuante Desenrolamento de Laços críticos Uso do Compilador Intel Xscale 1.2 Com chaves específicas para geração de código otimizado Otimizações gerais de código Utilizando Prefetch de instruções, vetorização de laços e técnicas de otimização de software [10]

14 Processo de Otimização do Software de Visualização de Imagens JPEG
Ganho de Desempenho Equipamentos de Testes 2 PDAs Compaq Ipaq 3970 Processador Intel Xscale PXA250 (400MHz) 64MB RAM Sistema Operacional Microsoft PocketPC 2002 Dados captados com o Intel VTune Data Collector for Windows CE Ganho = Tempo_Velho – Tempo_Novo Tempo_Velho

15 Processo de Otimização do Software de Visualização de Imagens JPEG
Imagens Utilizadas nos Testes Largura (em Pixels) 512 Altura (em Pixels) Intensidade de Bits 24 Resolução Horizontal (em dpi) 96 Resolução Vertical (em dpi) Largura (em Pixels) 1044 Altura (em Pixels) 844 Intensidade de Bits 24 Resolução Horizontal (em dpi) 72 Resolução Vertical (em dpi)

16 Resultados da otimização
Com duas imagens e dois PDAs, são possíveis quatro combinações de execução diferentes Imagem 1 aberta no PDA 1 Imagem 1 aberta no PDA 2 Imagem 2 aberta no PDA 1 Imagem 2 aberta no PDA 2 Foram realizadas 10 execuções para cada situação, resultando em um desvio padrão e o resultado médio para cada situação

17 Resultados Tabela 1: Situação 1 Tabela 2: Situação 2 Total Original
Otimizado Proporção Ganho Média 1,302 0,352s 3,699 72,96% Desvio Padrão 0,097 0,036 Tabela 1: Situação 1 Total Original Otimizado Proporção Ganho Média 1,377 0,375 3,672 72,77% Desvio Padrão 0,064s 0,005 Tabela 2: Situação 2

18 Resultados Tabela 3: Situação 3 Tabela 4: Situação 4 Total Original
Otimizado Proporção Ganho Média 3,491 0,995s 3,509 71,50% Desvio Padrão 0,072 0,015 Tabela 3: Situação 3 Total Original Otimizado Proporção Ganho Média 3,534 1,024 3,449 71,01% Desvio Padrão 0,052s 0,006 Tabela 4: Situação 4

19 Conclusão PDAs adicionam mobilidade no atendimento beira-de-leito
Visualização de imagens médicas com alta resolução pode ser feita em: Notebooks Pouco práticos e pesados Tablet PCs Custo muito alto PDAs em um ambiente de rede sem-fio Conexão com o sistema hospitalar Leve e fácil de carregar Custo mais baixo Cenário ideal: Visualização de Imagens médicas sem perda de qualidade em dispositivo de baixo custo e grande mobilidade

20 Conclusão Para alcançar o cenário ideal, otimizações de software são necessárias Melhor navegabilidade Melhor desempenho e duração da bateria Qualidade da imagem igual ao Desktop e notebook, limitado apenas as dimensões mais reduzidas da tela do PDA Considerações sobre a Visualização de Imagens JPEG Lossless Exige otimizações de software para execução nos PDAs atuais Na maioria dos casos a Resolução da Imagem exige um visualizador de JPEG independente do Navegador de Internet Porém os seguintes fatores favorecem esta solução Possibilidade de uso de código-aberto na solução Otimizações feitas em código-aberto reduzem drasticamente o tempo de execução Trabalho realizado com ferramentas que diminuíram o tempo e custo de desenvolvimento

21 Referências [1] Andrade, R., Wangenheim, A., Bortoluzzi, M.K.
(2003) “Wireless and PDA: a novel strategy to access DICOM-compliant medical data on mobile devices”. International Journal of Medical Informatics, n. 71, p. 157 – 163. [2] Anastasi, G., Lenzini, L., (2000) “QoS provided by the IEEE wireless LAN to advanced data applications: a simulation analysis”. Wireless Networks n.6, p.99 – 108. [3] Salomão, Daniel Sigulem. “Utilização de Computadores de Bolso no Atendimento Médico Hospitalar.”, em UNIFESP, Departamento de Informática em Saúde – DIS, [ PDA.html]. Abril de 2002. [4] Kocsis, O., Costaridou, L., Mandellos, G., Limberopoulos, D., Panayiotakis, G., “Compression assesment based on medical image quality concepts using computer – generated test images.” Computer Methods and Program in Biomedicine”, n. 71, p. 105 – 115. [5] Anzbock, R., Dustdar, S., Gall, H., (2002) “Software configuration, distribution, and deployment of web-services.” ACM PRESS, New York, NY, p. 649 – 656. [6] Iserhardt-Bauer, S., Hastreiter, P., Ertl , T., Eberhardt, K., Tomandl , B., (2000) “Case Study: Medical Web Service for the Automatic 3D Documentation for Neuroradiological Diagnosis.” IEEE Computer Society Technical Committee on Visualization and Graphics, San Diego, CA, p. 425 – 428. [7] Andrade, R., Wangenheim, A., Bortoluzzi, M.K. Biasi, H.H. de., (2003) “A strategy for a wireless patient record and image data”. International Congress Series n. 1256, p. 869 – 872. [8] Ratib, O., McCoy, M., McGill, R., Minglin, Li., Brown, A., (2003) “Use of Personal Digital Assistants for Retrieval of Medical Images and Data on High-Resolution Flat Panel Displays”, RSNA Scientific Assembly, Department of Radiology, UCLA School of Medicine, Los Angeles, CA p.267 – 273. [9] Dumschat, U., (2003) “Intel® Software Development Tools for Intel® XScale™ Technology.” Wireless Communications and Computing SOLUTIONS”, p.38 – 44, Out. [10] Gerber, R., (2002) The Software Optimization Cookbook – High Performance Recipes for the Intel® Architecture, 1. ed. Intel Press.