Brain-CODE - это расширяемая крупномасштабная нейроинформационная платформа Института мозга в Онтарио (ИМО), которая обеспечивает сбор, хранение, совместное использование и анализ многомерных данных. Brain-CODE в настоящее время используется в качестве центральной платформы для сбора данных из комплексных программ по обнаружению (КПО) в ИМО, которые охватывают 5 основных нарушений мозга, включая психические расстройства (POND), церебральный паралич (CP-NET), эпилепсию (EpLink), депрессию (CAN-BIND) и нейродегенерацию (ONDRI).
Более 400 исследователей и научных сотрудников используют эту платформу, так как Brain-CODE содержит широкий спектр клинических данных: нейровизуальных, молекулярных и многих других от более чем 5000 участников.
Интеграция данных
Анализ объединенных интегрированных данных потенциально может привести к беспрецедентным возможностям для выявления механизмов нарушений в работе головного мозга.
Brain-CODE использует многоступенчатый подход для достижения интеграции данных и максимального их использования при различных заболеваниях мозга.
Этими ступенями являются:
- Компьютерный сбор данных по конкретным модальностям
- Стандартизированные процедуры и оценки: общие клинические элементы данных, стандартизированные требования к визуализации и т.д.
- Базовый контроль и обеспечение качества
- Комбинирование мультимодальных типов данных по конкретным модальностям является первым этапом интеграции, поскольку они обеспечивают общий способ организации электронных форм исследования и проектов на множестве сайтов.
В целом, Brain-CODE применяет веб-приложения для облегчения централизации и доступности этих инструментов. REDCap и OpenClinica обладают необходимыми инструментами для клинических оценок и других исследований, проведенных на форме, XNAT адаптирован к версии SPReD для визуализации, а LabKey используется для сбора молекулярных данных.
Стандартизация переменных величин и экспериментальных процессов является следующим этапом для достижения эффективной интеграции исследовательских данных. Основываясь на существующих стандартах и сотрудничая с научным сообществом, в рамках Дельфийского процесса достижения консенсуса, ИМО создал основной набор из общих элементов данных (ОЭД), который будет использоваться во всех исследованиях человека. Совсем недавно, ИМО также определил базовый набор экспериментальных параметров, которые должны быть использованы во всех исследованиях ЭЭГ, снимаемых при заболеваниях мозга. Стандартизация генома - это следующий этап, на котором участие в международных проектах, таких как Глобальный Альянс по Геномике и Здравоохранению (GA4GH), поможет определить стандарты для большей интероперабельности и аналитического потенциала.
Базовые гарантии и контроль качества основных технологий, для обеспечения сбора данных, с помощью хорошо откалиброванных инструментов и проверки выходных файлов на соответствие минимальным стандартам, таким как:
- предмет, переменная, файл или название проекта;
- получение последовательных наименований и протоколов;
- контроль качества на выходе из канала;
- подтверждение клинической оценки;
- логичность формы отчета;
- выделение пропущенных значений и т.д.
Заключительный этап интеграции данных в Brain-CODE включает в себя объединение массивов данных, полученных с помощью различных методов. Текущие транзакционные инструменты, используемые для сбора клинических данных, обычно основаны на реляционных базах данных, но также включают информацию в файлах, представленные в виде XML-схем. Интеграция и объединение подсистем на платформе Brain-CODE, комбинирует наборы данных из различных форм для получения единого их вида для облегчения многомерного анализа. Канал интеграции/объединения начинается с создания временного хранилища информации, доступного только для чтения, из процесса сбора данных на уровне предприятия, за которым следует выборочная реструктуризация некоторых компонентов. Сервер IBM InfoSphere Federation Server был создан для обеспечения тонкого, но важного уровня определения виртуальных данных, который обеспечивает беспрепятственную связь с источниками информации независимо от их вендора и формата.
Интерфейс API, основанный на бэкэнд-технологиях, опирается на этот объединенный потенциал для предоставления предметно-ориентированных, нормализированных таблиц, внутри среды баз данных DB2, что создает основу для различных инструментов анализа и формирования отчетов.
В целом, интеграция играет важную роль в максимизации ценности данных, но такие процессы должны, также, обеспечивать легкий доступ к данным, их изучение и анализ.
Далее будет описана ценность использования инструментов визуализации для инициирования процесса анализа на основе интегрированных данных.
Визуальное исследование
Одной из основных проблем для создаталей Brain-CODE является мониторинг научных исследований, поскольку они распределены по множеству сайтов с независимыми графиками и приоритетами. Чтобы облегчить эту задачу, ИМО совместно с научными сотрудниками разработал панели визуальных данных на основе Spotfire by Tibco. Spotfire является отличным решением для подключения к серверу IBM InfoSphere Federation Server, который получает результаты интегрированных запросов из объединенных баз данных Brain-Code. Кроме того, Spotfire позволяет создавать веб-виджет визуализации, который динамически загружает данные при обновлении и позволяет осуществлять взаимодействие с пользователем для таких операций, как выбор элемента, фильтрация, запрос и т.д.
Для общего отслеживания хода исследований, была создана общая панель просмотра, отражающая общее состояние сбора данных всех финансируемых ИМО программ.
Ценная информация, сигнализирующая о прогрессе программ, связанных с набором участников, проблемами с администрированием исследования или загрузкой данных, может быть обнаружена в одном представлении с ключевыми метриками. Кроме того, были созданы приборные панели для оказания помощи руководителям, проводящим исследования, в оценке общего прогресса в сборе данных для отдельных программ или исследований. Охватываются такие типичные показатели, как число участников, набранных на каждый исследовательский объект, основные демографические показатели, количество записей данных в разбивке по видам деятельности и т.д. Эти приборные панели позволяют осуществлять постоянный контроль качества и связь между объектами и играют все более важную роль в процессе исследований.
Заключение
В целом, задача создания крупномасштабной платформы, которая собирает широкий спектр типов данных из множества областей, требует сочетания надежного оперативного управления, эффективных информационных технологий и участия исследователей. КПО, такие как Канадская сеть интеграции биомаркеров при депрессии (CAN-BIND), уже получили пользу от интеграции данных и визуализации, имеющихся в Brain-CODE, для раннего мониторинга при планировании исследований. Наконец, приняв международные стандарты, Brain-CODE стремиться участвовать в богатой экосистеме вместе с другими данными партнеров для лучшего понимания проблем головного мозга и здоровья.