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† 29/04/2009

Senza di lei non sarei nato

OsiriX combina l'Open Source con le tecnologie chiave di Apple.
La ricerca per il trattamento delle immagini medicali è complessa, richiede tempo ed è spesso molto costosa, inoltre dispone di una vasta gamma di standards, di attrezzature e di software. Per di più, i ricercatori medicali possono trovarsi nell'impossibilità di condividere con facilità i dati con qualcuno dei colleghi che deve impegnarsi costantemente per migliorare le proprie conoscenze per emettere le diagnosi ed i trattamenti.

Due intraprendenti dottori in medicina hanno individuato questo problema ed hanno fornito una soluzione Macintosh-only denominata OsiriX cambiando così molte cose nel campo dell'esame e della valutazione di immagini condivise, dei dati di immagini medicali e delle visualizzazioni. E' potente, completamente integrato con molte applicazioni Apple ehardware, inoltre è open source, in questo modo altri potranno contribuire all'espansione e al perfezionamento del programma. Infine, è liberamente a disposizione per il download e per l'uso.

Durante gli ultimi 20 anni, il trattamento delle immagini medicali si è via via spostato dall'analogico verso il digitale, una transizione che ha fornito molti benefici ma che ha presentato anche nuove sfide. Con MRI, CT ePET i dispositivi di esplorazione producono immagini con dimensioni di gigabyte, spesso con insiemi che consistono in centinaia o persino in migliaia di immagini, soltanto quei medici che hanno accesso alle costose workstations potrebbero pertanto usare i dati di questi dispositivi di esplorazione.

Verso la fine del 2003, questi pensieri erano ben presenti nella mente del Dott. Osman Ratib, professore e vice-preside per i sistemi d'informazione presso il Dipartimento delle Scienze Radiologiche all'UCLA*. Il Dott. Antoine Rosset, un radiologo dell'università di Ginevra ed ex studente del Dott. Ratib, arrivava all'UCLA al seguito del collega, dopo aver fatto un anno da ricercatore, e per entrambi fu subito chiaro stabilire quale direzione avrebbero dovuto prendere le ricerche intraprese dal Dott. Rosset.

* University of California, Los Angeles

Secondo il Dott. Ratib, "sapevamo di avere a che fare con questi insiemi di enormi dati forniti dai dispositivi d'esplorazione di CT, PET e di MRI, che generano volumi di dati molto grandi per la rappresentazione dell'intero corpo. Molti medici erano costretti a visionarli nelle slices, ma la tendenza più conveniente stava portando a guardare questi insiemi di dati nel volume, navigandoli e sfogliandoli attraverso il 3-D.

"il problema era che le attrezzature per fare tutto questo non erano a disposizione per le persone normali. Erano infatti disponibili soltanto per chi aveva acquistato workstations high-end con i dispositivi d'esplorazione high-end. D'altra parte, nelle comunità di ricerca, ci sono alcuni tools VTK e ITK 3-D molto buoni, ma, per esempio, nell'open-source non erano disponibili su nessuna piattaforma di calcolo strumenti convenienti, potenti e di facile impiego."

Il Dott. Ratib aveva precedentemente lavorato su Osiris, un visore per tali immagini open-source e cross-platform, conforme allo standard DICOM del trattamento delle immagini. Tuttavia, Osiris era però limitato all'osservazione di immagini singole e la comunità medica aveva bisogno di un attrezzo più specializzato in grado di permettere ai medici di navigare interagendo attraverso questi grandi insiemi di dati. I Dott.ri Ratib e Rosset hanno pertanto deciso che era tempo di riscrivere Osiris da zero, incorporando gli attuali toolkits open-source per il trattamento delle immagini attuali creando un'applicazione che fosse paragonabile con un software per trattamento di immagini high-end su workstations - con la differenza che questa applicazione avrebbe lavorato su un personal computer comunemente disponibile e che sarebbe stata rilasciata come open-source. Il Dott. Rosset, che oltre che essere un radiologo, aveva maturato una considerevole esperienza nella programmazione, ha portato i due a decidere che il Dott. Rosset avrebbe passato un anno all'UCLA per scrivere questa applicazione DICOM di next-generation.

Il Dott. Ratib spiega che c'erano abbondanti motivazioni per sviluppare questa applicazione, che hanno chiamato OsiriX, sul Macintosh: "l'integrazione hardware dei prodotti Macintosh à eccellente, il G5 ha una potenza elevata confrontata al resto del mercato, il sostegno fornito da OpenGL è fantastico e l'ambiente di sviluppo è proprio quello di cui abbiamo bisogno. Antoine si è focalizzato su questo progetto per un'intero anno, traendo vantaggio da tutte le ultime tecnologie e tools rilasciate da Apple.

Egli aggiunge che l'ambiente di sviluppo di Xcode e i framework di Cocoa hanno fornito "il collegamento mancante" che ha permesso loro di coordinare una varietà di tecnologie di software all'interno di una semplice ma potente interfaccia grafica d'utente.

In meno di un anno, il Dott. Rosset ha reso disponibile la prima versione di OsiriX, e siccome è stata rilasciato come open-source molti programmatori addizionali sparsi in tutto il mondo continuano ad aggiungere nuove caratteristiche ad esso; l'applicazione ha già ora oltre 3000 utenti. OsiriX è un grande successo perchè mette potenti strumenti di visualizzazione nelle mani di chirughi, di medici curanti e di altro personale di cura che altrimenti non avrebbe accesso alle immagini mediche dei pazienti ed ai benefici della loro osservazione.

 


Benefici unici della piattaforma Macintosh

Secondo il Dott. Ratib, "la tecnologia prodotta dal mercato sta cambiando il modo di fare le cose nei reparti di radiologia," e non c'è nessun'altra situazione dove tutto ciò derivi dall'aver scelto la piattaforma Macintosh e da questa nuova versione di software per l'osservazione di immagini DICOM. La piattaforma Macintosh fornisce un ricco insieme di risorse, comprendendo sia i prodotti che le tecnologie, che permettono al suo team di fornire un'applicazione più utile e vantaggiosa rispetto a quanto si potrebbe avere su una qualunque altra piattaforma.

Poichè queste risorse sono integrate nel Macintosh, gli sviluppatori possono usarle più rapidamente e con molto meno sforzo rispetto a quanto sarebbe necessario se tentassero di usare tecnologie prodotte da terze-parti. In aggiunta, l'uso di tali risorse integrate, comporta inoltre una migliore esperienza per gli utenti, includendo i vantaggi di una maggiore stabilità del software, di un'interfaccia utente più coerente e di minori problemi con l'installazione e la configurazione del prodotto.

iPod: Immagini mediche indipendenti dal calcolatore

Il primo esempio di come OsiriX trae beneficio dalla piattaforma Macintosh è offerto da una delle sue caratteristiche più popolari, l'innovativo uso dell'iPod.

"la nostra adozione dell'iPod," dice il Dott. Ratib, "è iniziata semplicemente perchè abbiamo avuto bisogno dello spazio su disco. Ci stiamo abitualmente occupando di immagini con dimensioni di parecchi gigabytes, più grandi di un intero CD, di un flash drive, o persino in un DVD. Io ho un iPod da 40 GB con un certo spazio libero su di esso per cui ho cominciato a spostare manualmente queste grandi immagini sul mio iPod.

"finchè non abbiamo avuto un'idea, 'perchè non farlo fare ad iTunes?' Così abbiamo modificato OsiriX in modo che ogni volta che colleghiamo il nostro iPod con il mac, OsiriX cerca in esso le immagini DICOM e le importa automaticamente. Inoltre abbiamo fatto in modo che possiate esportare anche voi le immagini verso un iPod direttamente dal programma di OsiriX con appena un solo click del mouse."

L'introduzione dell'iPod photo ha dato al Dott. Ratib un'idea che ha trasformato OsiriX un tool per facilitare la collaborazione. "abbiamo modificato una piccola parte di OsiriX, così ora potete caricare le immagini attraverso iPhoto verso l'iPod per visualizzarli sullo schermo di un iPod photo o su una televisione. Abbiamo persino la possibilità di fare i filmati dei vostri dati che potrete mostrare con visualizzazioni di rotazioni 3-D direttamente sull'iPod, senza il bisogno della presenza del Macintosh. Ci? ha un effetto importante nell'utilizzo clinico ed in particolare, nell'ambiente accademico, perchè vi dà la capacità di condividere e comunicare insiemi di dati molto grandi mettendoli semplicemente su un dispositivo che potete trasportare dentro la vostra tasca."

iChat AV: Teleconferenza resa facile

Il Dott. Ratib spiega come iChat AV abbia portato alla realizzazione di una caratteristica di OsiriX che fornisce agli utenti un importante beneficio di collaborazione che non è possibile ottenere in nessun altro modo. "sono stato in IT per anni ed ho speso molto tempo a provare ad installare un sistema di teleconferenze per le consultazioni a distanza. E' difficile, dovendo maneggiare hardware e software specializzato. Tutto questo poi lavora con ISDN o DSL, e coinvolge i services provider, che devono installare in una sessione, tutto questo.

"con iChat AV, è semplice. E tutto quello che dovevamo fare con OsiriX era riutilizzare una certa parte di codice ripresa da un progetto open-source che indicava l'uscita da OsiriX al flusso video di iChat. La persona con la quale state comunicando vede l'immagine da OsiriX, esattamente come è, attraverso la camera di iChat. Con iChat ed OsiriX, è molto facile fare una consultazione a distanza con chiunque nel mondo."

iDisk: Rendere facile la condivisione fra utenti di OsiriX

Un altro modo con cui OsiriX si è trasformato in un tool per facilitare la collaborazione è l'uso del servizio online di stoccaggio di dati offerto da Apple, iDisk (incluso con il servizio .Mac). Poichè iDisk è stato destinato ad essere una parte integrante di ogni computer Macintosh, il team del Dott. Ratib non ha avuta difficoltà ad aggiungere una toolbar ad OsiriX che permette agli utenti di trasmettere insiemi di dati immagine o di riceverli da iDisk con un semplice click del mouse. Poichè iDisk ? sviluppato nell'architettura Macintosh, aggiungere questa caratteristica era molto più facile di quanto sarebbe stato se il team avesse provato a interfacciarsi con qualche sistema di memorizzazione basato su Internet. Inoltre, il collegamento con iDisk è molto meno soggetto a malfunzionamenti e fornisce un'esperienza migliore per gli utenti.

Rendere la condivisione dei files facile sia per il mittente che per il ricevente, OsiriX rende possibile per il medico, il radiologo, o per il personale di cura, la collaborazione al telefono mentre si osservano le stesse immagini, aumentando quindi la qualità della cura del paziente. (gli utenti di Windows possono trasferire le immagini da iDisk usando un ftp.)

Il Dott. Ratib dice che migliora persino la qualità della vita dei medici: "i medici amano tutto questo perchè possono inviare le loro immagini verso iDisk e poi richiamarle sui macs che hanno a casa."
OsiriX fornisce inoltre una importante funzione di anonimizzazione dei dati - le informazioni demografiche dei pazienti di un insieme di dati di immagini facilitano la condivisione di dati senza compromettere la riservatezza del paziente. Così potete vedere i dati, senza conoscere chi è il paziente.

 


QuickTime VR: Condividere i frutti della visualizzazione.

Una delle caratteristiche più importanti di OsiriX è l'abilità nel trasformare molte immagini bidimensionali "slices" che sono un output proveniente da MRI o da un'altro dispositivo d'esplorazione di trattamento di immagini, in una rappresentazione tridimensionale virtuale dell'insieme di dati che può essere osservata da angoli multipli. Le workstations high-end erano, fino a OsiriX, il solo mezzo che il personale di cura aveva per osservare queste elaborazioni di dati 3-D dei dispositivi di acquisizione. Purtroppo, quando il personale di cura cerca di condividere tali visualizzazioni in modo interattivo, l'unica scelta è di esportare i dati immagine in formato AVI. Un file AVI memorizza i dati come sequenza lineare delle immagini bidimensionali. Un tale file torna indietro come animazione non-interattiva mostrando "un percorso di volo" fisso intorno o attraverso la rappresentazione 3-D virtuale.

Poichè OsiriX è implementato sulla piattaforma Macintosh, il team di OsiriX ha potuto aggiungere la capacità di esportare le visualizzazioni 3-D generate come file di QuickTime VR. Questi files, visionabili usando le versioni di QuickTime per Windows o per Macintosh, permettono agli utenti di interagire con gli oggetti 3-D memorizzati, ruotando lungo tutte le combinazioni degli assi.

Le visualizzazioni interattive di files memorizzati come QuickTime VR fornisce agli utenti un'esperienza più ricca ed intuitiva dei dati tri-dimensionali. Il personale di cura può utilizzare OsiriX per esplorare interpretazioni multiple dello stesso insieme di dati, quindi esportarle, se desiderano, come files per QuickTime VR, che possono essere condivisi nei meeting o inviati ai colleghi per e-mail.

Dr. Ratib dice che questa caratteristica di QuickTime VR è stata facilmente implementata su OsiriX e quello che può fare OsiriX così dotato è diventato molto popolare nella comunità medica. Le visualizzazioni di OsiriX che sono condivise usando QuickTime VR incrementano l'utilizzo dei dati esistenti, così come li rendono disponibili per un numero maggiore di persone.

Per di più, questa è una caratteristica che la comunità medica non ha mai avuto prima: "nessuno dei fornitori high-end offre caratteristiche che permettono di creare la realtà virtuale, in modo così facile ed economico, come fa OsiriX."

Xcode e Cocoa: Consentono anche ai piccoli team di fare l'impossibile

Il Dott. Ratib accredita all'ambiente di sviluppo di Apple la possibilità di generare rapidamente applicazioni potenti, anche con piccoli team di sviluppo. "Xcode e Cocoa sono stupefacenti. è evidente che non potremmo aver generato qualche cosa di vicino a OsiriX se avessimo usato un ambiente di programmazione tradizionale. Hanno permesso che ci muovessimo molto, molto rapidamente, durante lo sviluppo, in un modo che non potevamo prevedere diversamente."

Il Dott. Ratib dice che l'ambiente di sviluppo di Apple ha aiutato il Dott. Rosset a terminare OsiriX più velocemente. "ogni giorno, Antoine ricordava come Xcode ha reso lo sviluppo più semplice per lui. Antoine ha fatto progetti di sviluppo su altre piattaforme e pertanto conosce la differenza fra un ambiente di sviluppo di C++ e un Xcode convenzionale. Tutto sulla piattaforma è integrato con Xcode, è possibile lavorare con un'interfaccia utente grafica e l'intero ambiente di sviluppo è semplicemente stupefacente."

Supporto multiprocessore e Xgrid: Performance elevate, automaticamente.

Quando i Dott.ri Ratib e Rosset stavano progettando OsiriX, hanno saputo che era importante che l'applicazione venisse codificata in modo che potesse eseguire il processo simultaneo di immagini multiple. Implementando questa caratteristica, OsiriX ha potuto approfittare automaticamente degli odierni computer bi-processore Macintosh, così come tutti i futuri modelli Macintosh basati su processori multipli.

Per le linee guida di riferimento di Apple da seguire per la generazione di applicazioni multithreaded, il Dott. Ratib dice, OsiriX potra diventare un potente sistema di Apple per la visione con multiprocessori e grid computing.

"E' una meraviglia l'utilizzo della piattaforma Macintosh -- perchè non dobbiamo fare della programmazione specializzata, perchè Apple ha già fatto tutto questo per noi. Tutto quello che dovevamo fare era assicurarci che OsiriX fosse compatibile con il multithreading e l'elaborazione multitask di Apple. Poichè abbiamo fatto questo, OsiriX lavorerà con un bi-processore G5 Macintosh, o con 10-processori cluster, o con 20-processori grid."

In aggiunta il team di sviluppo che ha progettato OsiriX ha integrato anche la tecnologia di Xgrid di Apple. Ciò permetterà agli utenti che lavorano in luoghi che impiegano molti computer Macintosh di sfruttare il tempi morti degli altri calcolatori, così da permettere ad OsiriX di funzionare più velocemente. Ciò è particolarmente utile nella creazione di filmati ad alta definizione per QuickTime VR, dove possono essere necessarie parecchie ore per il render su un singolo calcolatore Macintosh.

Macintosh e OsiriX: Una combinazione con gli elementi giusti per ottenere il meglio.

Il Dott. Ratib dice che c'era un certo interesse all'interno della comunità medica per il porting di OsiriX su Linux, benchè non sia proprio così sicuro che l'interesse si traduca poi in un utilizzo concreto. E' certo che, si può anche sostenere che molte delle applicazione più popolari e la maggior parte delle caratteristiche utili (comprese quelle discusse in questo articolo) siano legate alla piattaforma Macintosh, ma che neanche la prospettiva di non poterle offrirle tutte in una versione per Linux ridurrebbe l'entusiasmo per fare il tentativo.

In aggiunta, il Dott. Ratib dice che il suo team sta implementando su OsiriX le caratteristiche più significative che sono state sviluppate con le nuove tecnologie all'interno di Mac OS x v10.4 "Tiger". Quello che il team di OsiriX ha fatto finora, e vorrà certamente continuare a fare con OsiriX, sarà l'utilizzo dei molti vantaggi disponibili per chiunque con il software di sviluppo per la piattaforma Macintosh.

Per maggiori informazioni su OsiriX consultare il sito web di OsiriX.

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