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João F. M. Figueiredo

Orientador: Gustavo H M B Motta

25 de Março de 2012

Universidade

Federal Da Paraíba

Laboratório de Arquitetura e

Sistemas de Software

Programa de Pós-Graduação

Em Informática

Centro de

Informática

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Sumário

1. Introdução

2. Metodologia

3. SocialRAD

4. Resultados

5. Conclusão

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1. Introdução - (Contextualização)

• Necessidade Real de Telerradiologia

• Localidades Desassistidas

• Assistência não contínua (e.g, a cada 15 dias)

• Condições Precárias de Infraestrutura Tecnológica

• Escassez de Recursos Humanos Especializados

• Desenvolver Soluções

• Suportar Serviços Críticos

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1. Introdução - (Objetivo)

• CFM 1890/2009 – Regulamenta a Telerradiologia

• Objetivo Geral:

• Desenvolver e Validar uma Solução, capaz de transpassar a problemática discorrida

• Atingir Localidades Desassistidas

• Diagnóstico de Qualidade

• Cobrir Casos de Urgência

• Segurança

• Agregar Valor à Especialidade

• Disponível Publicamente

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1. Introdução - (Objetivo)

• CFM 1890/2009 – Regulamenta a Telerradiologia

• Objetivo Geral:

• Desenvolver e Validar uma Solução, capaz de transpassar a problemática discorrida

• Atingir Localidades Desassistidas

• Diagnóstico de Qualidade

• Cobrir Casos de Urgência

• Segurança

• Agregar Valor à Especialidade

• Disponível Publicamente

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2. Metodologia

• Revisão Bibliográfica e Análise Crítica (2009-2012)

• Identificação das Principais Deficiências

• Desenvolvimento Evolucionário e Prototipação

• Uso de Padrões de Segurança

• Boas Práticas

• Uso de Tecnologias Livres

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• Principais Características:

• Arquitetura Orientada a Serviços

• Indisponibilidade de IPs estáticos e públicos

• Comunicação Ponto-a-Ponto atrás de NAT

• Autenticação e Autorização Multidomínios

• Abstrair o Ambiente Distribuído

• Segurança em Profundidade

• Provisionamento Automático

2. Metodologia

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2. Metodologia • Principais Trabalhos:

Czekierda Łukasz, Tomasz Masternak, Krzysztof Zieliński - Evolutionary Approach to Development of Collaborative Teleconsultation System for Imaging Medicine - Information Technology in Biomedicine, IEEE Transactions on – 2012

Padhy Rabi Prasad et al - Design and Implementation of a Cloud based Rural Healthcare Information System Model - Universal Journal of Applied computer Science and Technology, Vol 2 (1), 2012, 149-157

Huang Y, ChunYang Hu.Yongwang Zhao and Dianfu Ma - Web-based remote collaboration over medical image using web services - 2009 Global Information Infrastructure Symposium

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Yang, Chao-Tung; Lung-Teng Chen; Wei-Li Chou; Kuan-Chieh Wang

- Implementation of a Medical Image File Accessing System on Cloud Computing - 2010 13th IEEE International Conference on Computational Science and Engineering

DeStigter K K ; Morey, G.E. ; Garra, B.S. ; Rielly, M.R. ; Anderson, M.E.

; Kawooya, M.G. ; Matovu, A. ; Miele, F.R. Low-cost teleradiology for rural ultrasound - Global Humanitarian Technology Conference (GHTC), 2011 IEEE

Ratib, Rosset, Heuberger - Open Source software and social networks Disruptive alternatives for medical imaging. - European journal of radiology – 2011

Thakare A.O. - Dicom image secure communications with internet protocols IPv6 -Journal of Signal and Image Processing ISSN: 0976-8882 & E-ISSN: 0976-8890, Volume 3, Issue 2, 2012

2. Metodologia

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Assíncrona + √ √ - √ - ? Síncrona √ - - - - √ ?

Inter-institucional √ √ √ - √ √ ?

Ponto-a-Ponto sobre NAT - - - + - - ?

Autenticação com Múltiplos

Fatores - - - - - - ?

Autorização na Fonte - - - - - - ?

Implantação Automatizada - - √ - - √ ?

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Aberta e Adaptável - + √ √ √ √ ?

Visualizador Web √ + - - - √ ?

Escalável - √ - + - + ? Uso Padrões de

Segurança + - - + - - ? Criptografia nos

Dados - - - √ √ √ ? Disponível ao

Público - - - - - - ? Funciona sem IP

Estático - - - - - - ?

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3. SocialRAD “Onde quer que você vá, vá com todo o coração.“

(Confúcio)

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3. SocialRAD

• Fluxo de Operação

Figura 1 – Fluxo de Trabalho do SocialRAD em Alto Nível

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3. SocialRAD

• Fluxo de Operação

Figura 1 – Fluxo de Trabalho do SocialRAD em Alto Nível

• UDP Hole Punching

• Técnica P2P do Skype

• RFC 4784 (2007)

• RFC 5382 (2008)

• RFC 5128 (2008)

• Outros...

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3. SocialRAD

• Fluxo de Operação

Figura 1 – Fluxo de Trabalho do SocialRAD em Alto Nível

Hospitais

Catálogo

Global

Usuários

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3. SocialRAD

Figura 2 – Diagrama de Pacotes Ilustrando a Arquitetura Simplificada do SocialRAD em

Alto Nível

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3. SocialRAD

Figura 3 – Fluxo de Operação Sobre o Modelo em Camadas

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3. SocialRAD

• Lado dos Clientes

Figura 4 – Modelo Simplificado de Componentes no Lado dos Clientes (camada 4)

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3. SocialRAD • Cliente RESTful

Figura 5 – Aplicação SocialRAD Cliente

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3. SocialRAD • Cliente RESTful

Figura 5 – Aplicação SocialRAD Cliente

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3. SocialRAD

• Criptografia dos Metadados e dos Exames

Figura 6 – Criptografia nos Metadados e nos Exames de Imagens

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3. SocialRAD

Figura 7 – Visualizador DICOM opensource integrado ao SocialRAD

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3. SocialRAD

• Criptografia dos Metadados e dos Exames

Figura 8 – Visualizador Web

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3. SocialRAD

• Limitação do NAT

Figura 9 – Exemplo Simplificado de Comunicação Usando NAT

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3. SocialRAD

• Conexão Ponto-a-Ponto sobre NAT

Figura 10 – Exemplo do Mecanismo Ponto-a-Ponto UDP Hole Punching

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3. SocialRAD

• Conexão Ponto-a-Ponto sobre NAT

Figura 11 – Tunelamento de múltiplos fluxos pelo socket ponto-a-ponto

A B C D E F A B C D E F

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3. SocialRAD

• Conexão Ponto-a-Ponto sobre NAT

Figura 12 – Cabeçalho Desenvolvido para Realizar Multiplexação do Trafego

Multithread

E F A B C D A B C D E F

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3. SocialRAD

• Conexão Ponto-a-Ponto sobre NAT

Figura 13 – Fluxo do Processo de Multiplexação do Tráfego

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3. SocialRAD

• Lado dos Hospitais

Figura 14 – Modelo Simplificado de Componentes no Lado do Servidor (camadas 1 e 2)

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3. SocialRAD

• Lado dos Hospitais

Figura 14 – Modelo Simplificado de Componentes no Lado do Servidor (camadas 1 e 2)

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3. SocialRAD

• Topologia Lógica nos Hospitais

Figura 15 – Topologia Lógica do SocialRAD no Lado dos Hospitais

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• Topologia Lógica nos Hospitais

3. SocialRAD

Máquina Virtual

Figura 15 – Topologia Lógica do SocialRAD no Lado dos Hospitais

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3. SocialRAD

• Topologia Lógica nos Hospitais

Figura 2 – Topologia Lógica do Componente SocialRAD WebService

Máquina Virtual

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3. SocialRAD

• Topologia Lógica nos Hospitais

Figura 2 – Topologia Lógica do Componente SocialRAD WebService

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3. SocialRAD

• Catálogo Global

Figura 16 – Modelo Simplificado de Componentes no Lado do Catálogo Global

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4. Resultados Nada façais por contenda ou por vanglória, mas por

humildade...” (Felipenses 2:3)

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4. Resultados

Figura 17 – Mapa Ilustrando a Localidade dos Hospitais (C e D) e dos Médicos (A e B)

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4. Resultados

• Salgueiro – Total Exames x Mês

Figura 18 – Quantidade de Exames Laudados Remotamente Para a Cidade de

Salgueiro nos Últimos 5 Meses

100

75 92 99

87

112 120 117 135

110

212 195

209

234

197

0

50

100

150

200

250

out/12 nov/12 dez/12 jan/13 fev/13

Pacie

nte

s Ú

nic

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Masculino Feminino Total

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4. Resultados

• Brejo Santo – Total Exames x Mês

Figura 19 – Quantidade de Exames Laudados Remotamente Para a Cidade de

Brejo Santo nos Últimos 10 Meses

38 53

78

104 88

71 68 57 58 59

41

63

90 82 77

85 73

57 60 73 79

116

168 186

165 156

141

114 118 132

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160

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4. Resultados

Figura 20 – Tempo de Estimado para Acesso a Um Exame Composto por 200 Imagens

Formato Velocidade Tamanho Total Tempo

SEM

COMPACTAÇÃO

62.5 KBytes/s 104.200 KBytes ~28 minutos

21.25 KBytes/s 104.200 KBytes ~82 minutos

JPEG2000 62.5 KBytes/s 37.400 KBytes ~ 10 minutos

21.25 KBytes/s 37.400 KBytes ~ 30 minutos

JPEG-LS 62.5 KBytes/s 29.400 KBytes ~ 8 minutos

21.25 KBytes/s 29.400 KBytes ~ 23 minutos

JPEG 62.5 KBytes/s 5.000 KBytes ~ 1.5 minutos

21.25 KBytes/s 5.000 KBytes ~ 4 minutos

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Assíncrona + √ √ - √ - √ Síncrona √ - - - - √ -

Inter-institucional √ √ √ - √ √ √

Ponto-a-Ponto sobre NAT - - - + - - √

Autenticação com Múltiplos

Fatores - - - - - - √

Autorização na Fonte - - - - - - √

Implantação Automatizada - - √ - - √ √

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Aberta e Adaptável - + √ √ √ √ √

Visualizador Web √ + - - - √ +

Escalável - √ - + - + √ Uso Padrões de

Segurança + - - + - - √ Criptografia nos

Dados - - - √ √ √ √ Disponível ao

Público - - - - - - √ Funciona sem IP

Estático - - - - - - √

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4. Resultados

• SocialRAD está em uso experimental

• Hospital Geral de Brejo Santo – CE

• Pronto Socorro São Francisco, Salgueiro – PE

• Cobertura de Urgências

Retorno Social Direto

• Versão Estável

• Conformidade com Exigências do CFM

• Fácil Utilização, Robusta e Eficaz

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4. Resultados

• Limitações:

• Número de Usuários por Hospital não Escalável

• Aprimorar o Mecanismo Ponto-a-Ponto

• Integração com CFM-Digital

• Meta-Dados Centralizados

• Características Síncronas

• Versão para Dispositivos Móveis

• Estrutura Relacional dos Dados no Catálogo Global (quando o ideal seria Hierárquica)

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4. Resultados

• Publicações

Figueiredo, J F M ; Pizzol, D S A ; Medeiros J L C ; Bezerra, A. F. F. ; Motta, G

H M B Infraestrutura de segurança para comunicação, autenticação e autorização transparentes em hospitais federados. Journal of Health Informatics, ISSN 2175-4411, v. 3, p. 58-63, 2011.

Figueiredo, J F M ; Motta, G H M B ; Medeiros J L C ; Fernandes J H A

SocialRAD: Uma Infraestrutura para Telerradiologia Assíncrona, Colaborativa e Segura. XIII Congresso Brasileiro de Informática em Saúde, 2012. (Vencedor do prêmio CBIS’2012)

Figueiredo, J F M ; Motta, G H M B ; SocialRAD: An Infrastructure for a Secure, Cooperative, Asynchronous Teleradiology System. 14th World Congress on Medical and Health Informatics (MedInfo2013), Copenhague, Dinamarca, 2013. (CAPES B1)

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João F. M. Figueiredo joaomatosf@gmail.com

“E ainda que tivesse o dom de profecia, e conhecesse todos os mistérios e toda a ciência...

...e não tivesse amor, nada disso me aproveitaria” (1 Coríntios 13:2)

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