Der gemeinsame Zugriff auf verteilte Datenbanken und die Möglichkeit zur Kooperation ist für die Verbundforschung in der Medizin von zunehmender Wichtigkeit. Auch spielen bildgebende Verfahren eine immer größere Rolle. Der Einsatz von 3D- und 4D-Techniken sowie die kontinuierliche Verbesserung der räumlichen und zeitlichen Auflösung stellen immer höhere Anforderungen an die digitale Bildverarbeitung, vor allem an Speicherplatz und Rechenleistung. Ein Lösungsansatz zur Erfüllung dieser Anforderungen ist der Einsatz von "Grid- Infrastrukturen". Dies sind neuartige Strukturen bei der Vernetzung von Informationssystemen. Dabei werden viele räumlich verteilte Rechner zu einem virtuellen Großcomputer zusammengeschlossen. Im Unterschied zu anderen Forschungsbereichen, in denen diese Technologie bereits seit langem genutzt wird, erfordert der Einsatz in der Medizin zusätzliche Maßnahmen. Dies liegt unter anderem an den sensiblen Daten, die hohe Sicherheitsanforderungen an Datentransfer und Kommunikationswege stellen. Die Folge ist, dass der bisherige de facto Standard zur Bildübertragung, DICOM, allein nicht mehr ausreicht. Das Ziel dieser Arbeit war es daher, ein möglichst effizientes und sicheres Verfahren zur DICOM-Bildübertragung in medizinischen Grid- Infrastrukturen zu entwickeln. Die Grundlage dieses Verfahrens bildet dabei die durchgängige DICOM-Kommunikation nach dem in Grids genutzten Sicherheitsstandard GSI. Gegenüber den bisherigen Verfahren hat dies den Vorteil, dass die grundlegenden Eigenschaften des DICOM-Protokolls erhalten bleiben. Zusätzlich ermöglichen Software-Router, die herkömmlichen, bereits verfügbaren DICOM-Geräte ohne weitere Änderungen an das Grid anzuschließen. Ein weiterer, wesentlicher Bestandteil der Arbeit bilden zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz patientenbezogener Daten auf den Gridrechnern sowie zur sicheren Anbindung klinikinterner Bildarchive an die öffentliche Infrastruktur. Dazu wurden erfolgreich der Einsatz einer neuen, noch nicht im DICOM-Standard verabschiedeten Pseudonymisierungstechnik untersucht, die den Zugriff auf einzelne Daten in den Bildern erlaubt, ohne diese auf den fremden Rechnern entschlüsseln zu müssen. Schließlich wurden die besonderen Vorteile dieser drei entwickelten Übertragungsverfahren genutzt, um ein modellbasiertes System zu entwickeln, welches Bildserien automatisiert im Grid übertragen kann. Dabei kann es auf Fehler und Systemausfälle im Grid selbständig reagieren und somit eine erfolgreiche und zuverlässige Bildübertragung garantieren. Damit stellt die Arbeit neue Verfahren vor, die eine zuverlässigere, schnellere und sichere Bildübertragung in Grid-Infrastrukturen ermöglichen, als die bisher verfügbaren Methoden es boten. Mithilfe dieser Verfahren steigt die Zuverlässigkeit von Grid-Systemen in der medizinischen Bildverarbeitung deutlich und ermöglicht so einen Einsatz in der klinischen Routine.
In the medical field, cooperating and sharing distributed databases and resources is becoming increasingly important. Equally emerging is the role of digital imaging solutions. Here, however, the advent of modern 3D and 4D imaging techniques and the continual improvement of both, spacial and temporary resolution, are making raising demands on the image processing solutions, especially in terms of computing and storage resources. One possible solution to satisfy these increased requirements are “grid- infrastructures”. Grids are modern networks which interconnect many geographically distributed computers and bundle them to one virtual “super- computer”. Unlike other areas, where this technology is been widely used, the medical field requires additional measures due to the sensible data. As a result, the existing de-facto standard for medical image transfer, DICOM, is not sufficient anymore. The goal of this work is to develop a highly efficient and secure DICOM image transfer in medical grid infrastructures. The basis of this method is a continuous end-to-end DICOM communication according to the grid security standard GSI. In contrast to existing methods, this transfer has the advantage of maintaining the fundamental properties of the DICOM protocol. Furthermore, software routers allow conventional, existing DICOM devices to connect to the grid without modifications. Another, integral part of this work are additional security provisions to protect patient-related sensitive data at the grid nodes and also securely connect clinical picture archives to the public infrastructure. For this, the use of a new pseudonymization technique has been tested. The technique allows accessing single data items in the pictures without having to decrypt the entire image. Finally, based on the advantages of these three methods a model-based system has been developed which transfers image series automatically in a grid infrastructure. The system can react autonomously to errors and outages in the grid and therefore ensures a successful and reliable image transfer. In combination, the work presents an original method which allows a faster, more reliable and more secure image transfer in grids than previously possible. This method significantly enhances the reliability of grid infrastructures in medical imaging and thus even allows the operation in the clinical routine.
