Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10216/171585
Author(s): Susana Cristina Lemos Sebasteão
Title: Metadados em Imagem Médica: Como promover o seu potencial na geração de Evidência em Investigação Clínica
Issue Date: 2025-12-17
Abstract: Introduction: Generalized Healthcare digitization brings major challenges in data management and sharing. Standards for modeling, encoding, communicating and storing are key in addressing these challenges, ensuring effective information management and usage. In medical imaging, the Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) standard is widely used, enabling the storage of both images and metadata with great potential for research. Nonetheless, its metadata remains largely underutilized for clinical research purposes. Meanwhile, the Observational Medical Outcomes Partnership Common Data Model (OMOP-CDM) is gaining traction in observational research. This study aims to explore the potential of medical imaging metadata for clinical research, addressing the challenges and opportunities of its reuse, including its integration into the OMOP-CDM. Methods: The study followed a sequential proof-of-concept approach. The first phase consisted of a state-of-the-art analysis and the identification of relevant DICOM metadata in open-access datasets. This was followed by the design of an architecture based on selected open-source tools (Orthanc, Apache NiFi, PostgreSQL), implemented in a reproducible environment using devcontainers. The conceptual mapping of metadata to the OMOP-CDM was performed with the support of OHDSI tools (White Rabbit and Rabbit in a Hat). Finally, validation of the solution included technical verification of data integrity and a demonstration of its utility through descriptive analysis. Results: A modular and reproducible architecture, orchestrated via Docker, was implemented, enabling the development of an ETL pipeline. As a result of this process, metadata from 77,212 DICOM instances corresponding to 117 unique studies were analysed, identifying a total of 807 distinct tags. Descriptive analysis revealed a core of 33 tags present in 100% of studies. In order to address the aim of study although not prevalent in all studies a set of 38 tags particularly related to the domain were seletect for further analisis.Following the extraction and transformation of metadata, White Rabbit and Rabbit in a Hat were used to examine the data structure and design the mapping to OMOP-CDM tables, culminating in the generation of a formal ETL specification. Conclusions: This work explores the integration of DICOM metadata into the OMOP-CDM as a contribution towards strengthening interoperability and promoting observational research. The main metadata elements suitable for reuse in clinical studies are identified, the challenges inherent to integration are discussed, and a conceptual and methodological framework for the harmonisation of medical imaging data is proposed. ● Keywords: Metadata, DICOM, OMOP; Medical Image.
Description: Introdução: A digitalização dos cuidados de saúde coloca desafios substanciais à gestão e partilha de dados. A definição de standards para modelação, codificação e armazenamento constitui um elemento central na superação destes desafios, assegurando uma gestão eficaz da informação. No domínio da imagiologia médica, o Standard Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) encontra-se amplamente difundido, permitindo o armazenamento simultâneo de imagens e metadados com elevado potencial para investigação. Todavia, o reaproveitamento dos seus metadados em contextos de investigação clínica permanece limitado. Paralelamente, o Observational Medical Outcomes Partnership Common Data Model (OMOP-CDM) tem vindo a assumir crescente relevância no âmbito da investigação observacional. O presente estudo tem como objetivo explorar o potencial dos metadados provenientes de imagem médica para investigação clínica, abordando os desafios e oportunidades da sua reutilização, incluindo a sua integração no modelo de dados comum OMOP-CDM. Métodos: O estudo seguiu uma abordagem sequencial de prova de conceito. A primeira fase consistiu na análise do estado da arte e na identificação de metadados DICOM relevantes em conjuntos de dados de acesso aberto. Seguiu-se o desenho de uma arquitetura baseada em ferramentas open-source selecionadas (Orthanc, Apache NiFi, PostgreSQL), implementada num ambiente reprodutível com devcontainers. O mapeamento conceptual dos metadados para o OMOP-CDM foi efetuado com o auxílio das ferramentas OHDSI (White Rabbit e Rabbit in a Hat). Por fim, a validação da solução incluiu a verificação técnica da integridade dos dados e uma demonstração da sua utilidade através da sua análise descritiva. Resultados: Foi implementada uma arquitetura modular e reprodutível, orquestrada via Docker, que permitiu o desenvolvimento de um pipeline ETL. Como resultado deste processo foram analisados os metadados de 77 212 instâncias DICOM de 117 estudos únicos, identificando um total de 807 tags distintas. A análise descritiva revelou um núcleo de 33 tags presentes em 100% dos estudos. Para atender ao objetivo do estudo, embora não prevalente em todos os estudos, um conjunto de 38 tags particularmente relacionadas ao domínio foram selecionadas para análise posterior. Após a extração e transformação dos metadados, as ferramentas White Rabbit e Rabbit in a Hat foram utilizadas para analisar a estrutura dos dados e desenhar o mapeamento para as tabelas do OMOP-CDM, culminando na geração de uma especificação ETL formal. Conclusões: Este trabalho explora a integração de metadados DICOM no OMOP-CDM como contributo para o reforço da interoperabilidade e para a promoção da investigação observacional. São identificados os principais elementos de metadados suscetíveis de reutilização em estudos clínicos, são discutidos os desafios inerentes à integração e é proposto um enquadramento conceptual e metodológico para a harmonização de dados de imagiologia médica. Palavras-chave: Metadados; DICOM; OMOP; Imagem Médica
Subject: Ciências médicas e da saúde
Medical and Health sciences
Scientific areas: Ciências médicas e da saúde
Medical and Health sciences
TID identifier: 204145449
URI: https://hdl.handle.net/10216/171585
Document Type: Dissertação
Rights: openAccess
Appears in Collections:FMUP - Dissertação

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