Arquitetura orientada a serviços para integração de tecnologias aplicadas a um atlas tridimensional interativo da anatomia mamária

Abstract

A Organização Mundial de Saúde (OMS) apresenta anualmente estatísticas de evolução do câncer para as futuras gerações. Especificamente na mulher, o câncer de mama tem maior incidência. Assim sendo, esta condição merece uma atenção maior não só do Governo Federal e órgãos internacionais, mas principalmente dos centros de pesquisas, universidades e empresas, a fim de desenvolver tecnologias que auxiliem no diagnóstico e treinamento médico. Este trabalho aborda a concepção de uma arquitetura de software que permite a integração entre as áreas de Realidade Virtual (RV), Sistemas Tutores Inteligentes (STI) e Ontologia, tendo como domínio inicial de estudo, o ensino da anatomia da mama feminina em ambiente Web, assim como a concepção de ambientes de simulação de procedimentos cirúrgicos do mesmo contexto. Esta integração propõe uma arquitetura que busca auxiliar estudantes da área da saúde no entendimento das estruturas internas e externas da mama em ambiente colaborativo a partir da navegação, visualização e interação do estudante com o conteúdo e do conteúdo com o ambiente tridimensional (3D). O módulo conteúdo é acessível por um módulo de interface existente no domínio do STI presente na arquitetura, que auxiliado pelo módulo que avalia o perfil e pelo módulo tutor que processa as interações do estudante, customiza a informação a ser apresentada ao estudante. Neste ponto, o aprendiz pode requisitar os serviços do módulo 3D para visualizar a estrutura selecionada, caso a seleção seja um procedimento de simulação, por exemplo a Core Biopsy assistida por ultrassom destinada a punção de nódulos mamários, foco desse trabalho, a interface 3D é customizada para esse fim. Esta arquitetura, além do seu caráter inovador em relação ao modo de integração orientado a serviço, distribuído, modular e multiplataforma, baseados em tecnologias de última geração de comunicação, processamento, padrões de projeto e compilação, também permitiu a representação de uma cena gráfica 3D em um padrão não convencional, no qual instâncias de classe em formato de Ontologias armazenam propriedades e relacionamentos que configuram o ambiente 3D. Este contexto de visualização 3D pré-configurado permite a ativação de diferentes módulos de interação e navegação, entre eles: câmeras, malhas 3D, textura, colisão, deformação, iluminação, semântica e interfaces hápticas, sendo este último o mecanismo responsável pela compreensão de detalhes biológicos como dimensões, texturas e propriedades físicas, tais como peso, rigidez e elasticidade. Outro foco do trabalho foi a pesquisa de métodos de deformação híbridos (Físicos e Geométricos) de processamento em tempo real, que agregam maior realismo à simulação. A pesquisa foi submetida a especialistas da área médica, arquitetos de software e professores com conhecimentos correlatos a fim de validar o protótipo, diagrama esquemático da arquitetura e metodologia e tecnologias empregadas nos módulos, assim como a comunicação o desempenho e a interação de componentes. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The World Health Organisation (WHO) statistics annually presents the evolution of cancer for future generations. Specifically in women, breast cancer has a higher incidence. Therefore, this condition deserves greater attention not only from the Federal Government and international bodies, but mainly from research centers, universities and companies to develop technologies that help in the diagnosis and medical training. This paper discusses the design of a software architecture that allows integration between the fields of Virtual Reality (VR), Intelligent Tutoring Systems (ITS) and Ontology, with the initial domain of study, teaching the anatomy of the female breast in environment Web, and to design simulation environments surgical procedures the same context. This integration presents an architecture that seeks to assist students in the health field in understanding the internal and external structures of the breast in a collaborative environment from navigation, visualization and interaction with student content and content with the environmentdimensional (3D). The module content is accessible by a module interface with existing STI present in the architecture, which aided by the module which evaluates the profile and the tutor module that processes student interactions, customizes the information being presented to the student . At this point, the student can request service module to visualize the 3D structure selected if the selection procedure is a simulation, for example the Core Biopsy Ultrasound-assisted designed to puncture breast lumps, focus of this work, 3D interface is customized for that purpose. This architecture, in addition to its innovative compared to integration mode service-oriented, distributed, and modular platform, based on the latest technologies of communication, processing, compilation and design patterns also allowed graphical representation of a 3D scene in an unconventional pattern in which class instances in format Ontologies store properties and relationships that make up the 3D environment. This context of pre-configured 3D visualization allows the activation of different interaction and navigation modules, including: cameras, 3D meshes, texture, collision, deformation, lighting, semantic and haptic interfaces, the latter being the mechanism responsible for the understanding of biological details such as dimensions, textures and physical properties such as weight, rigidity and elasticity. Another focus of the study was to research methods of deformation hybrids (Physical and Geometrical) processing in real time, that add greater realism to the simulation. The study was submitted to medical experts, architects software and teachers with knowledge related to validate the prototype, schematic diagram of the architecture and methodology and technologies used in the modules, as well as communication, performance and interaction of components.