Sistemas Biomédicos de Objetos Distribuídos Sistemas Biomédicos de Objetos Distribuídos baseados em CORBA baseados em CORBA

Departamento de Física e Matemática (DFM)Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP)

Universidade de São Paulo (USP)

Adriano de Jesus Holanda

Sistemas biomédicosSistemas biomédicos

Desafios• Distribuída (evolução dos servidores/PCs)• Complexa

– Informações– Procedimentos e protocolos– Evolução

Sistemas biomédicosSistemas biomédicos

Problemas de integração• Sistemas heterogêneos

– Modelo de dados, linguagem de programação, formato de arquivos, tipos de dados, semântica inconsistente

?????

InteroperabilidadeInteroperabilidade

Arquitetura CORBA

CORBACORBA

Common Object Request Broker Architecture - 1991• Padrão OMG (Object Management Group)• Hoje: + 800 companhias• Núcleo da OMA (Object Management Architecture)

– Modelo de objetos

– Modelo de referência (componentes e interação)

• Especificação de arquitetura aberta e neutra

CORBACORBA

• Objetivo– Arquitetura distribuída de objetos independente de

plataforma

• Como alcançar– Linguagem de definição de interface – IDL (neutra)

– Mapeamento de linguagens de programação

– Facilidades de invocação de operações

– Adaptadores de objetos

– Protocolo de comunicação (IIOP)

LinuxLinux

CORBA - ambienteCORBA - ambiente

IDL

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B

Servidor

JAV

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LinuxLinux

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Cliente

IDL

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LinuxLinuxWindowsWindows

CORBA - ambienteCORBA - ambiente

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LinuxLinuxWindowsWindows

CORBA - ambienteCORBA - ambiente

JAV

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65723A312E3

C+

+

C+

+

JAV

A

CORBA - diversidadeCORBA - diversidade

• Ambientes– Aeroespacial, computação gráfica, simulações,

aplicações militares, robótica, astronomia (telescópio Hubble), interface gráfica (Gnome), ...

• Hardware– PCs, mainframes, PDAs, sistemas embarcados e

supercomputadores

• Mapeamento– Oficial: C, C++, Java, CORBAScript, COBOL,

Smalltalk, Ada, PL/1, Lisp, Python e XML– Independente: Perl, Objective-C, Oberon, Eiffel, Modula

3, Scheme e Tcl.

EspecificaçõesEspecificações

• CORBA/IIOP (ORB)• Serviços (horizontais)

– Naming, trading, event, transaction, concurrency, security, ...

• Domínio (vertical)– Healthcare, Life Sciences Research, Finance,

Telecommunications, Electronic Commerce,...

• Recursos (Facilities)– Internationalization and Time, Mobile Agent

• Modelo de Componentes (CCM)

OMAOMA

Fonte: http://www.omg.org/oma/

CORBA/ORB

Serviços CORBA

identificação

transações eventos concorrência segurança

Interfaces aplicações

Interfaces domínios (vertical)

Recursos CORBA (horizontal)

Especificação de Sistemas Especificação de Sistemas BiomédicosBiomédicos

Ambiente clínico

Healthcare Domain Task Force

CORBAMed - 1996

Person IDentification Service - PIDSPerson IDentification Service - PIDS

• Definição:– Serviço de identificação única de uma pessoa

• Design:– Permite id único e correlação de vários ids

(federação);– Permite implementação de mecanismos de

segurança (confidencialidade);– Garante interoperabilidade de perfis

padronizados (HL7) e permite personalização.

Nome:Registro:Data de nascimento:Sexo:

Clinical Observation Access Service - Clinical Observation Access Service - COASCOAS

• Definição:– Serviço de armazenamento e recuperação de

observações clínicas

• Design:– Interface e estrutura de dados– Armazena informações qualitativas e

quantitativas• Sinais vitais, exames de laboratório, impressões de

um exame clínico, imagens,...

Registro:Exame:Data:Resultado:

Lexicon Query Service - LQSLexicon Query Service - LQS• Definição:

– Serviço de acesso a sistemas de terminologias

• Design:– Possui métodos somente-leitura– Genérico e amplo

• Conjunto de frases e códigos (CID10)

• Sistema hierárquico de classificação

CID10N28.0 Isquemia e infarto renalN28.1 Cisto do rim, adquiridoN28.8 Outros transtornos especificados do rim e do ureter

MeSH Streptococcus [B03.510.400.800.872]  Streptococcus agalactiae [B03.510.400.800.872.100] Streptococcus bovis [B03.510.400.800.872.150]

Streptococcus equi [B03.510.400.800.872.225] ...

Clinical Image Access Service - CIASClinical Image Access Service - CIAS

• Definição:– Serviço de armazenamento e recuperação de

imagens clínicas

• Design:– Estende COAS (especialização)– Manipula imagens DICOM e não DICOM– Não manipula vídeos

Resource Access Decision - RADResource Access Decision - RAD

• Definição:– Determina o privilégio de acesso do usuário às

informações do paciente.

CORBA

Interface Gráfica|Web

PIDS COAS CIAS

SGBD

CIAS

implementação

Nome:Registro:Data de nascimento:Sexo:

Registro:Exame:Data:Resultado:

PIDS

implementação

COAS

implementação

Especificação de Sistemas Especificação de Sistemas BiomédicosBiomédicos

Bioinformática

Life Sciences Research DTFLife Sciences Research DTF19971997

• Bibliographic Query Service• Biomolecular Sequence Analysis (BSA)

– BioObjects (nucleotídeo, aminoácido)

– Analysis (BLAST, Smith-Watterman, etc)

• Gene Expression• Genomic Maps• Laboratory Equipment Control Interface

Specification (LECIS)• Macromolecular Structure

CORBA

Interface Gráfica|Web

PIDS COAS CIAS

SGBD

PIDS

implementação

COAS

implementação

CIAS

implementação

Nome:Registro:Data de nascimento:Sexo:

Registro:Exame:Data:Resultado: Gene

Expression

Gene Expression

implementação

SGBD

Sinergia entre IM e BISinergia entre IM e BI

Maojo et al. (2001)

• Comitê europeu (2001-2007)– Informática Médica (IM) – padrões, sistemas de

terminologias (UMLS)– Bioinformática (BI) – algoritmos, sistemas de

recuperação de dados

• Objetivo – melhorar o entendimento das causas moleculares de algumas doenças

Biomedical InformaticsBiomedical Informatics - - Informática BiomédicaInformática Biomédica

DISCUSSÃODISCUSSÃO

Benefícios - CORBABenefícios - CORBA

• Reuso – arquitetura de objetos– Aumenta reuso de funcionalidades horizontais

– Evita implementação redundante de funções

• Interoperabilidade e integração de sistemas heterogêneos

• Integridade conceitual (Brooks, 1995)– Sintática e semântica– Modelo (OMA)

• Redução da redundância• Extensibilidade – acoplamento de novos

componentes/funcionalidades

+ Benefícios+ Benefícios

• Longevidade da arquitetura

• Compartilhamento de recursos escassos e dispendiosos

• Distribuição da carga computacional

• Execução de aplicações nos ambientes mais adequados

DesvantagensDesvantagens

• Complexidade na implementação

• Aumento do número de camadas

• Passo adicional de compilação (IDL)

• Problemas com interoperabilidade semântica de federações (exceção: PIDS)

• Diferença entre os modelos OO (programas) e relacional (persistência)

AlternativasAlternativas

• sockets

• RPC (Remote Procedure Call)

• DCE (Distributed Computing Environment)

• Microsoft .Net

• Java Enterprise Edition (J2EE-EJB)

• Web Services

ReferênciasReferências

• Maojo et al. (2001). J. Biomedical Informatics 34, 423-427.

• F. P. Brooks Jr. (1995). The Mythical Man-Month. Addison-Wesley.

• Object Management Group. http:// www.omg.org

• Healthcare DTF. htttp://healthcare.omg.org

• Life Sciences Research DTF.http://www.omg.org/homepages/lsr

AgradecimentosAgradecimentos

• Grupo ImagCom - DFM/FFCLRP-USP

• Laboratório de Bioinformática – Fundação Hemocentro de Ribeirão Preto

OBRIGADO!OBRIGADO!

ContatoContato

Adriano J. Holanda – aholanda@dfm.ffclrp.usp.br

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