Frank Hertel

Workshop Forschungsdatenmanagement

29.02.2012

Existierende Lösungen

für das Datenmanagement bei MRT-Experimenten

Workshop Forschungsdatenmanagement Folie 2

Gliederung

• Motivation

• Übersicht vorhandener Lösungen

• Das Projekt BIRN mit HID auf Basis von XCEDE2

• Das Archivierungsframework XNAT

• Fazit

Motivation · Übersicht · HID · XNAT · Fazit

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Motivation

• Bildreihen verschiedener Modalitäten + begleitende Dokumente

• Roh- und Ergebnissdaten bieten nicht genug Aufschluss über Experimente

• Umgebungsinformationen und Messbedingungen müssen erfasst werden (Metadaten)

• Suche nach bestimmten Projekten, Experimenten, Bilddaten erfolgt über die Parameter der Metadaten

Folie 3

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Motivation

• Vorbereitung eines Experiments

o Zielsetzung des Projektes / Experiments

o Vorarbeiten / Literatur

o Wahl der Modalität

o Auswahl / Anpassung der Messsequenz

o Entwicklung des Stimulus

o Probandeninformationen

o Terminplan / Messzeiten

Folie 4

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Motivation

• Durchführung des Experiments

o Hochaufgelöste anatomische Aufnahmen (3D)

o Funktionelle Aufnahmen (4D, Zeit)

o Diffusionsgewichtete Aufnahmen (4D, Richtungen)

o NMR-Spektren

o Scannerprotokoll

o Laborbucheintrag

Folie 5

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Motivation

• Auswertung des Experiments

o Freie und Kommerzielle Software

o Vorverarbeitung

o Statistische Analyse

o Nachverarbeitung

Folie 6

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Motivation

Folie 7

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Übersicht

Folie 8

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Weitere Konzepte: CSMD, COINS, RepSIS, DataFinder, ...

Framework Metadaten Einrichtung Download Einsatz Literatur

fMRI Data Center

XML University of California, USA Online-Dienst Public J.D. Van Horn 2002

HID XCEDE 2 BIRN, USA Client-Komponenten

Grid D.B. Keator 2009

XNAT XML Harvard University, USA Framework Zentral D.S. Marcus 2007

DFBIdb XCEDE+ Melbourne Hospital and Clinical School, Australia

Anwendung Lokal C.L. Adamson 2010

SciPort XML Siemens Corporate Research, USA

N.N. Siemens-intern

F.S. Wang 2010

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BIRN, HID und XCEDE 2

• Biomedical Informatics Research Network

• Grid-basierte Verbundforschung in USA

• Human Imaging Database System (in Entwicklung)

• BIRN-kompatible verteilte Bilddatenbank

• Eigenes Metadatenschema

• XML-Based Clinical Experiment Data Exchange Schema, Version 2

• http://www.birncommunity.org

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XNAT – Einleitung

• eXtensible Neuroimaging Archive Toolkit

• Management-Plattform für Projekte aus der medizinischen Bildgebung (MRT, PET, CT, CR)

• Open Source (Quell-offen, Community Support, erweiterbar, individuell anpassbar)

• © 2005 Harvard University, Howard Hughes Medical Institute, Washington University

• Entwickelt von Randy Buckner (Harvard University) und der Neuroinformatics Research Group (Washington University School of Medicine)

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XNAT – Quellen

http://xnat.org Marcus, Daniel S.; Olsen, Timothy R.; Ramaratnam, Mohana;

Buckner, Randy L. (2007):The Extensible Neuroimaging Archive Toolkit: an informatics platform for managing, exploring, and sharing neuroimaging data. In: Neuroinformatics 5 (1), S. 11–34.

Folie 11

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XNAT – Kernkomponenten

• Datei-Upload

o DICOM, ZIP, Metadaten

o Direkt-Import vom Scanner möglich

o Formular-basierte Assistenten

• Datenorganisation

o Eigene Daten verwalten

o Projekte, Teilprojekte, Studie ,Teile einer verteilten Studie

o Autorisierung

Folie 12

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XNAT – Kernkomponenten

• Zugriff

o Daten online einsehen

o Daten downloaden

• Zugriffsschutz

o Wird durch 3-Schichten-Architektur gewährleistet

• Exploration großer Datenmengen

• Angebundene HPC-Ressourcen können Daten verarbeiten/auswerten

Folie 13

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XNAT – 3-Schichten-Modell • Zugrfiff per Browser oder

Kommandozeile

• Apache Turbine (Security, Scheduling, XML-Validierung)

• Anpassung und Erweiter-ungen erfolgen über die API (Schnittstelle für Entwickler)

• Extensible Formatting Tool (XFT) und XNAT-Engine führen Query- und Schreiboperationen auf Datenspeicher aus

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XNAT – Workflow

Von der Akquise bis zur Publikation

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XNAT – Dateiinfrastruktur

• Prearchiv wie Cache, (DICOM-send, FTP, USB, Webupload)

• Kopie vom Prearchiv in Zentralarchiv

• Daten können im Zentralarchiv verarbeitet werden

• Daten können wieder bereitgestellt werden

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XNAT – Prozess der Websuche

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XNAT – Viewer

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XNAT – Datenmodell

Folie 19

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Project

Experiment Subject

Subject Assessement

Imaging Session

MR-/CT-/PET-/CR-Session

Scan Reconstruction Image Assessement

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Fazit

• Vorteile

o Erfüllt viele Anforderungen an FDM

o Erweiterbarkeit

o Sicherheitsmechanismen

o Webbasierter Zugriff und Bildvorschau

• Nachteile

o Hoher administrativer Aufwand

o Ressourcen

o Metadatenerstellung und -pflege

Folie 20

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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