ANONIMIZACIÓN Y CONTROL DE CALIDAD CENTRALIZADO EN IMAGEN DE RESONANCIA MAGNÉTICA

Imagen BiomédicaÁngel Fernández-Cañada VilataMaría de la Iglesia VayáJorge Isnardo Altamariano

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1. Índice

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2. Introducción

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2. Introducción

Wilhelm Conrad RöntgensMRIfMRI

Microscopía Elec.M. Nuclear

Ultrasonidos

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3. Motivaciones

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3. Motivaciones

Los contenidos almacenados deben ser anonimizados pues es un derecho fundamental de las personas que cedieron los datos.

Debemos dotar a los investigadores de los indicadores de calidad de las imágenes debido a que no es posible hacer buena ciencia a partir de datos erróneos.

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3. Objetivos

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3.1 Objetivo principalAmpliar el conjunto de herramientas de BIMCV dentro de la plataforma y asegurar el anonimato de las imágenes y/o los datos de los sujetos almacenados de la forma más eficiente posible.

Herramientas:

● Pipelines:○ control de calidad para RMI.○ anonimización de la propia imagen:

■ eliminación de rasgos faciales.■ texto quemado.

● Scripts de anonimización de cabeceras actualizadas según el estándar DICOM.

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3.2 Objetivos secundarios

● Implementar mecanismos para la anonimización de las imágenes y/o los datos cedidos por los sujetos.

● Buscar, adaptar e implementar procedimientos de control de calidad de imagen médica orientados a la resonancia magnética tanto cuantitativos como cualitativos.

● Crear pipelines de conversión de formatos de imagen entre DICOM y NIFTI.

● Integrar el software desarrollado en la plataforma de BIMCV.

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4. Anonimización

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4. Anonimización

• Anonimización de cabeceras DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) siguiendo el estándar http://dicom.nema.org/standard.html

• Anonimización del rostro

• Anonimización del texto impreso en la propia imagen

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4.1 Anonimización de cabeceras DICOM siguiendo el estándar

Recepción de normas de anonimización (en bruto)

Transformación de las normas en estructuras para lacomputación

DICOM Part 15: Security and System Management Profiles

Creación código de anonimización

Imagen con cabeceras sin anonimizar

Cabeceras DICOManonimizadas

Ejecución de la anonimización.

Código de anonimización

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4.2 Anonimización del rostro

Imagen con rostro sin anonimizar

Segmentación delparénquima

Alto nivel de anonimización

Muy agresiva. Eliminación de puntos de referencia (orejas, cuencas oculares,etc.)

Sólo NIFTI

Alto nivel de anonimización

Mantiene posibles puntos de referencia

Poco agresiva

Sólo NIFTI

Alto nivel de anonimización

Mantiene posibles puntos de referencia

Anonimización agresiva

Tanto DICOM como NIFTI

Cercenado diagonal dados dos ptos.

Renderizado 3D

En desarrollo

Traslación de resultados a DICOM

Transformación de formato DICOM NIFTI

MRIcron

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4.3 Anonimización del texto impreso en la propia imagenEcografía de delfín sin anonimizar Misma ecografía anonimizada

Detección de texto mediante:

• Tratamiento de imagen digital

• Comparación de

características de las regiones de interés

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5. Control de Calidad Centralizado en resonancia magenética

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Control de Calidad Centralizado

● Información básica de la imagen● Estimación de la inhomogeneidad de campo● Rango dinámico● Marcador de contraste● Representación de la imagen en el espacio-k● Estimación del movimiento del paciente (rotacional, traslacional,etc.)● Cálculo de la relación señal ruido temporal por voxel● Cálculo de la relación contraste ruido temporal por voxel● Visor de imágenes

5. Control de Calidad Centralizado en resonancia magenética

Plataforma

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5.1 Información básica de la imagen

Tiempo de adquisición

SNRResoluciónespacial

Tamaño de vóxel

Efecto de los artefactos de susceptibilidad

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5.2 Estimación de la inhomogeneidad de campo

Estimación manual porModificación del contraste

Estimación automática

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5.3 Rango dinámico#

pixe

ls

0 255

20

5.3 Rango dinámicoImagen Corte 35Imagen Corte 17

Rango dinámico

21

5.4 Marcador de contraste

Lab variance

NNc

c

cianceeLabVarianc1

1

))_(var(

22

5.4 Marcador de contrasteVolumen 1 Corte 8

Volumen 1 Corte 35

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5.4 Marcador de contrasteRD = 46 RD = 254 RD = 255

# pi

xels

# pi

xels

# pi

xels

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5.5 Representación de la imagen en el espacio-K

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5.6 Estimación del movimiento del paciente

Movimiento traslacional Movimiento rotacional

Los * indican movimientos de más de 1mm

3602

rL

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5.6 Estimación del movimiento del paciente

Frawise Displacement (Power) DVARS

iiiiziyixi dddFd

ixxiix ddd )1(

i titi YYI

21,, )(1DVARS(t)

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5.6 Estimación del movimiento del paciente

Test FD y DVARS

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5.7 Cálculo de la relación señal ruido temporal por vóxel

tSNR

))(1

log(*10)log(*10

12

N

i ixN

tSNR

dB

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5.8 Cálculo de la relación contraste ruido temporal por vóxel

tCNR

dB

))(1

log(*10)log(*10

12

2

2

2

N

i ixN

AAtCNR

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5.9 Visor de imágenes

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6 Resultados

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6 Resultados

1. Se han implementado los marcadores de control de calidad inicialmente más indispensables (cualitativos como cuantitativos).

2. Se han desarrollado los algoritmos y scripts necesarios para una buena anonimización.

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7. Trabajo futuro

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7. Trabajo futuro

● Nuevos y mejores marcadores de calidad, eliminación de marcadores redundantes.● Ampliar el control de calidad a más secuencias y técnicas de adquisición de imagen.● Evaluar la usabilidad de la aplicación con los usuarios objetivo.● Mejorar la integración de nuestros desarrollos dentro de la plataforma:

○ Tiempo de cómputo (paralelización, uso de clusters etc.)○ Presentación de resultados.(Simplificación,...)○ Migrar aplicaciones que funcionan con software de pago a software libre y gratuito.

● Minimizar la agresividad de la anonimización por deformación facial�� .

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8. Análisis Proyecto Encefalopatía Hepática Mínima (EHM)

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8. Análisis Proyecto Encefalopatía Hepática Mínima (EHM)

Partimos de 47 sujetos de los cuales 12 son controles, 21 enfermos con EHM y 14 enfermos sin EHM. Para saber cual es la resolución espacial usada en la adquisición de una imagen debemos consultar la etiqueta DICOM (0018,1050). En nuestro caso las imágenes no tienen esta etiqueta por lo que vamos a ser más conservativos y limitar como máximo el movimiento a menos de 1mm.

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8.1 Criterios de exclusión

• Gran cantidad de volúmenes susceptibles de eliminar debido al excesivo movimiento. El

número máximo aceptable depende de la proximidad de los volúmenes y del propio número.

• Como límite para el ruido se ha escogido una relación señal ruido inferior a 2 para más

del 40% de los vóxeles de la imagen.

• El último criterio de exclusión utilizado se refiere a la imposibilidad de poder analizar la

imagen por problemas con el formato de la misma ( por ejemplo, imposibilidad de leer las cabeceras DICOM).

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8.2 Resultados del análisis

Nº de sujetos iniciales Nº de sujetos excluidos * Nº de sujetos resultantesControles 12 1 + 1 10Enfermos con EHM 21 2 +6 13Enfermos sin EHM 14 2 + 3 9

Hemos partido de un conjunto de 47 sujetos. Después del proceso de exclusión su número se ha visto reducido en 15 sujetos quedándonos con 32 sujetos.

* El primer número es la cantidad de sujetos excluidos al no tener acceso a la imagen por problemas de formato. El segundo número es la cantidad de sujetos excluidos por motivos de movimiento o ruido excesivo.

9. Ruegos y preguntas

Gracias por su atención.