i2b2 e Radiomica: integrazione di un PACS DICOM e di una piattaforma di gestione delle immagini ai fini di ricerca

The experimental thesis activity was carried out with the Biomeris Company, the only provider of the i2b2 software at national level. The work was carried out in two main phases. The first phase involved the implementation of an ETL (Extract-Transform-Load) process, aimed at extracting the information contained in the header of radiological images present in the DICOM PACS of the IRCCS ISMETT Institute (Palermo), with which we collaborated, and at subsequently integrating them into the i2b2 software database. The aim was to integrate variables that characterize the images in the DICOM PACS with clinical variables that the user of the i2b2 software provides, on the basis of pre-established ontology/taxonomy tables, in order to define the phenotypic structure of the researched patient population. The second phase involved the development of a plugin module, using appropriate programming and markup languages, aimed at sending the desired cohort of patients to the Web Server Radiomics Enabler of Medexprim Suite. Through the use of the i2b2 software and the Query Tool integrated within it, the user, starting from the application interface, can create a population/cohort of patients on the basis of appropriate inclusion and exclusion criteria that are defined according to the clinical characteristics that the user of i2b2 provides, through appropriate ontology tables. By integrating this information with the metadata extracted through a Query/Retrieve(C-FIND) operation performed on the DICOM PACS, a population of patients with certain phenotypic characteristics is created, allowing the user to understand whether or not these patients have images of a certain type. For this purpose, it was necessary to create a special ontology table that contained some of the metadata acquired from the images and appropriately mapped as concepts, in order to integrate the PACS as an additional data source within i2b2. Through the development of the plugin, it was then possible to send this cohort of patients properly filtered, to the Web Server Radiomics Enabler, to then anonymize the images and extract additional information of interest.

L'attività di tesi sperimentale è stata svolta con l'Azienda Biomeris, unico provider del software i2b2 a livello nazionale. Il lavoro è stato svolto in due principali fasi. La prima fase ha previsto l'implementazione di un processo ETL(Extract-Transform-Load), finalizzato ad estrarre le informazioni contenute nell'header di immagini radiologiche presenti all'interno del PACS DICOM dell'Istituto IRCCS ISMETT (Palermo), con cui si è collaborato, e ad integrarle successivamente all'interno del database del software i2b2. Lo scopo è stato quello di integrare variabili che caratterizzano le immagini presenti nel PACS DICOM con variabili cliniche che invece chi utilizza il software i2b2 mette a disposizione, sulla base di prestabilite tabelle di ontologia/tassonomia, al fine di definire l'assetto fenotipico della popolazione di pazienti ricercata. La seconda fase ha previsto lo sviluppo di un modulo plugin, ricorrendo all'utilizzo di adeguati linguaggi di programmazione e di markup, finalizzato ad inviare la coorte di pazienti desiderata al Web Server Radiomics Enabler di Medexprim Suite. Tramite quindi l'utilizzo del software i2b2 e del Query Tool al suo interno integrato, l'utente a partire dall'interfaccia dell'applicazione, può creare una popolazione/coorte di pazienti sulla base di appositi criteri di inclusione ed esclusione che vengono definiti in base alle caratteristiche di tipo clinico che chi utilizza i2b2 mette a disposizione, tramite delle opportune tabelle di ontologia. Integrando queste informazioni con i metadati estratti attraverso un'operazione di Query/Retrieve(C-FIND) eseguita sul PACS DICOM, viene creata una popolazione di pazienti con determinate caratteristiche fenotipiche, consentendo all'utente di comprendere se tali pazienti abbiano o meno delle immagini di un certo tipo. A tale intento, è stato necessario creare un' apposita tabella di ontologia che contenesse alcuni dei metadati acquisiti dalle immagini ed opportunamenti mappati come concetti, in modo tale da integrare il PACS come sorgente dati aggiuntiva all'interno di i2b2. Tramite lo sviluppo del plugin, è stato successivamente possibile inviare questa coorte di pazienti adeguatamente filtrata, al Web Server Radiomics Enabler, per poi anonimizzare le immagini ed estrarre ulteriori informazioni di interesse.