MedInfoGRID

Provider für Integrierte Medizinische Information

Beispiel digitaler pathologischer Bilddaten

Ziel des Projektes MedInfoGRID ist die Entwicklung eines verteilten Dokumentations- und Informationssystems für krankheitsrelevante Bild-, Befund-, Forschungs- und Therapieinformationen sowie die Bereitstellung von Hochleistungsrechenressourcen für die Biomedizin. Das MedInfoGRID ist ein multidisziplinäres Projekt, welches Dienste und exemplarische Lösungen für existierende Grid-Projekte bereitstellt.

Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit den Medizinischen Fakultäten der Universitäten Magdeburg und Mainz, dem Konrad-Zuse-Institut Berlin, OFFIS, dem Forschungsinstitut für Informatiksysteme der Uni Oldenburg und dem Radiologie Software Hersteller CHILI GmbH durchgeführt. Des Weiteren besteht eine enge Kooperation mit dem Vorgänger-Projekt MediGRID und dem parallel zum MedInfoGRID laufenden Projekt Services@MediGRID. In MedInfoGRID soll Ärzten, Forschern und Betroffenen die Möglichkeit geschaffen werden, Bild- und Befunddaten auszutauschen und für Forschungsvorhaben zur Verfügung zu stellen, ohne dass die ärztliche Schweigepflicht oder Datenschutzregelungen verletzt werden.

Die einzubindende Open Source Software zur Wissensdarstellung für den Aufbau einer Lehrbild- und Fallsammlung wird in klinikinternen Bereichen getestet. Dabei handelt es sich um die Anwendungsbereiche Radiologie, Pathologie und Gastroenterologie. Für die Bereitstellung solcher Dienste sind Verfahren zur Kompression und dem Streaming großer Bilddaten in der Entwicklung und Implementierung erforderlich. Neuartig ist vor allem die Einbindung verteilter digitaler pathologischer Bilddaten als virtuelle online Mikroskopie. Diese wurde unter der Leitung von Prof. Dr. A. Roessner und OA Dr. Th. Kalinski am Institut für Pathologie der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg zusammen mit Dipl.-Inform. R. Zwoenitzer entwickelt. Vor allem die Datenmengen im TeraByte-Bereich stellen hohe Anforderungen an die zu entwickelnden Lösungen.

Das Sicherheitskonzept von MedInfoGRID realisiert eine datenschutzkonforme Pseudonymisierung patientenbezogener Daten. Für diesen Teil des Projektes wurde eine Erweiterung der MediGRID Secured DICOM Funktionalität auf DICOM Structured Reports (DICOM SR) vorgenommen.

Bei den im Zuge des MedInfoGRID-Projektes aufzubauenden Grid-basierten Services handelt es sich um die Umsetzung einer Grid-Infrastruktur zum verteilten Rechnen für biomedizinische Anwendungen. So werden zeitaufwändige Applikationen, die statistische Auswertungen auf Gehirnbilddaten durchführen, parallelisiert und in das Grid portiert. Am MRT-Scanner gewonnene Hirnbilddaten werden schichtweise in das Datenmanagementsystem geladen. Danach wird über einen Workflow-Prozess diese Schicht zerlegt und parallel auf den zur Verfügung stehenden Prozessorkernen verarbeitet. Das Potential eines solchen Grid-Service am Beispiel des Diffusion Tensor Imaging zeigte sich in der deutlichen Beschleunigung der Auswertung, die mit der Anzahl der Prozessorkerne fast linear skalierte. Diese Entwicklung wurde mit dem Partner Charité und dem Konrad Zuse Institut Berlin durchgeführt. Weitere Funktionalitäten, die auf demselben Prinzip aufbauen, werden derzeit für die Auswertung von Bilddaten realisiert, die eine Analyse der Hirnaktivierung in Echtzeit ermöglichen sollen (funktionelle Hirnbildgebung).

Der Zugang zu diesen Applikationen wird webbasiert über ein Portal erfolgen. Dies ermöglicht, standortunabhängig unterschiedliche medizinische Bilddaten auf das Grid zu laden und dort zu verwalten. Über das  Portal können auf diesen Daten verschiedene Berechnungen durchgeführt werden, wobei Workflow-basierte Jobs online gestartet und überwacht werden.

Dazu steht ein Cluster mit HPs Blade-Technolgie zur Verfügung, der mit 152 Prozessorkernen ausgestattet ist und schnelle Speicherplatten für Zwischenergebnisse sowie langsamere aber größere Speichermedien für die Archivierung von medizinischen Bilddaten besitzt. Insgesamt stehen ca. 24 TB zur Verfügung.

Im Rahmen der D-Grid Sonderinvestition 2008 wurden weitere Hardware-Ressourcen bereitgestellt, die in Zusammenarbeit mit den anderen Kooperations- und Assoziationspartnern der Implementierung rechenaufwändiger Visualisierungstechniken im Grid dienen. Es handelt sich hierbei um Apple-XServer mit 64 Prozessorkernen und schnellen Speichermedien, die explizit für Visualisierungsberechnungen und -applikationen genutzt werden sollen. Hierzu wurde ein projektübergreifendes Grid-Konsortium gegründet.
Am Standort Magdeburg wird eine physische Teilung des HP Clusters und Speichers in einen öffentlich zugänglichen und einen internen Bereich durchgeführt, um den Schutz sensibler Patientendaten zu gewährleisten. Im internen Bereich vollzieht sich das Pre-Processing der Patientendaten und die Entwicklung neuartiger webbasierter Informationsdienste.

Nach Test der Datenschutz-Mechanismen und Freigabe des internen Clusters, werden die Datenobjekte anonymisiert in den öffentlichen Bereich übergeführt. Alle später zur Verfügung stehenden Berechnungs- und Informationsdienste werden durch das Webportal zugänglich gemacht.

Ziel ist eine langfristige Integration und Nutzung aufbereiteter anonymisierter medizinischer Informationen und darauf aufsetzender Dienste in das D-Grid. Die Plattform soll anderen interessierten Nutzern offen stehen.