Radiologia Digital, Notas de estudo de Cultura

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Almir Inácio da Nóbrega

- 2002 -

Índice:

• • Radiologia Digital
• • Imagem Digital
• • Imagens Digitais nos atuais Centro de Diagnóstico por Imagem
• • Workstation
• • Tratamento da Imagem Digital
  • ƒ Formatação
  • ƒ Apresentação (Display)
  • ƒ Reformatação
  • ƒ Magnificação
  • ƒ Lupa
  • ƒ Deslocamento (Scroll)
  • ƒ Anotação
  • ƒ Apagar ( Delete/Erase )
  • ƒ Rodar ( Flip/Rotate )
  • ƒ Medidas ( Measure )
  • ƒ Filtros Digitais
  • ƒ Imagens de Referência
  • ƒ Algoritmos de Reconstrução (TC)
  • ƒ Arquivo
  • ƒ Documentação
• • Reconstruções Tridimensionais
• • Reconstruções Vasculares
  • ƒ Angio TC
  • ƒ Protocolos TC
  • ƒ Angio RMN

Radiologia Digital

A radiologia digital é o ramo do diagnóstico médico que emprega sistemas computacionais nos diversos métodos para a aquisição, transferência, armazenamento, ou simplesmente tratamento das imagens digitais adquiridas. A evolução da computação, especialmente na área médica, permitiu um enorme avanço no diagnóstico por imagem. A partir de modernos sistemas computacionais desenvolvidos em plataforma apropriadas de tratamento gráfico tornou-se possível uma gama de aplicações que vão, desde uma simples medida linear, até um complexo modelo de apresentação tridimensional. Os mecanismos de comunicação, transferência de arquivos e armazenamento de informações, possibilitou ainda o estabelecimento do trabalho em rede onde, equipamentos conectados entre si, passaram a trocar informações do paciente, de exames, de protocolos, ou simplesmente passaram a fazer armazenamento de imagens e documentação radiográfica em impressoras laser. O ambiente de rede comum nos serviços de diagnóstico por imagem é conhecido pela sigla “ RIS” ( Radiology Information System). A rede RIS apresenta melhor eficiência, quando conectada ao Sistema de Informações do Hospital – “HIS” (Hospital Information System). Com o auxilio de redes de transmissão de alta velocidade ou mesmo via INTERNET, tornou-se possível o envio de imagens para equipamentos localizados em pontos distantes do serviço de origem. Este tratamento da imagem digital constitui a base da Teleradiologia. A comunicação entre os equipamentos de diagnóstico por imagem e estações remotas, tornou-se possível graças ao desenvolvimento de redes de computação de longa distância (WAN – Wide Área Network) e de softwares modernos de transmissão de dados. A partir do uso da teleradiologia, hospitais, clínicas ou mesmo residências particulares localizadas em pontos distantes passaram a receber arquivos de imagens permitindo a seus usuários um tratamento interativo à distância, abrindo novas perspectivas para o tratamento das imagens com fins diagnósticos.

O Computador.

O computador usa o sistema binário de informações como base numérica para interpretação e execução das suas funções. O elemento básico de informação é o bit (binary integer), unidade que admite o estado lógico “um “ ou “zero” ( ON / OFF ).

A ordem de execução de uma tarefa a um computador é dada através do “Byte “. O byte, por sua vez, é a informação contida num conjunto de 8 bits. Os computadores podem receber ordem a partir de 8 bits (1 Byte), 16 bits (2 bytes) , 32 bits ( 4 bytes ) ou mesmo 64 bits ( 8 bytes ).

A CPU ( Central Processing Unit )

A CPU é o principal processador das informações. A velocidade com que uma CPU trabalha os dados é fundamental, particularmente na radiologia digital que lida com imagens médicas, muitas vezes, de alta resolução. Nos computadores pessoais o processador PENTIUM é o mais comum, sendo também utilizado em alguns sistemas digitais de imagens.

Velocidade de alguns processadores em MIPS ( Milhões de Instruções por Segundo )

SUN – SPARC 100

ALPHA 1000

PENTIUM 100 Mhz 100 PENTIUM-IV 1 Ghz 1000 PENTIUM-IV 2 Ghz 2000

Memória:

Memória RAM : (Random Access Memory )

Os computadores utilizam-se dispositivos que armazenam informações como “bits”, por meio de capacitores, semicondutores e

Um número de amostras inferior ao proposto por Nyquist seria incapaz de reproduzir com fidelidade a informação analógica. Número de amostras superior ao proposto produz excesso de informação (overrange) ocasionando “aliasing”.

Imagem Digital

As imagens geradas nos diferentes equipamentos de diagnóstico por imagem, podem ser reconstruídas a partir da transformação de um número muito grande de correntes elétricas em dígitos de computador formando uma imagem digital. A imagem digital é apresentada em uma tela de computador ou filme radiográfico na forma de uma matriz formada pelo arranjo de linhas e colunas. Na intersecção das linhas com as colunas forma-se a unidade básica da imagem digital, o Pixel (picture element). Para que a imagem digital possa interpretada como a imagem de um objeto ou de uma estrutura anatômica os dígitos de cada pixel da imagem são convertidos em tons de cinza numa escala proporcional a seus valores. A imagem digital final será o resultado do arranjo de uma grande quantidade de pixels apresentando tonalidades diferentes de cinza e formando no conjunto uma imagem apreciável.

Características:

Pixel

O arranjo de linhas e colunas forma a matriz da imagem digital. Quanto maior a quantidade de linhas e colunas menor será o pixel e conseqüentemente a imagem final apresentará melhor resolução, no entanto, não necessariamente melhor qualidade, pois os sinais provenientes de pixels de pequenas dimensões apresentam grande quantidade de ruído eletrônico, prejudicando as imagens que passarão a se apresentar com aspecto granulado.

Matrizes usuais de imagens digitais em diagnóstico.

Simétricas Assimétricas MN 64 x 64 64 x 32 MN/RMN 96 x 96 128 x 96 MN/RMN 28 x 128 256 x 192 MN/RMN 192 x 192 MN/RMN/CT 256 x 256 CT/RMN/ASD 512 x 512 512 x 256 CT/ASD/ RD 1024 x 1024 RD 2048 x 2048

As imagens digitais poderão ainda se apresentar com resolução diferente da que foi adquirida. Com ajuda do computador e pela técnica de interpolação de dados, uma imagem inicialmente adquirida com matriz 192 x 192 poderá ser apresentada como de matriz 256 x 256. Neste caso o preenchimento dos pixels será calculado com base nas informações disponíveis na memória do computador. Em ressonância magnética a técnica de interpolação de dados reproduz imagens em matriz com resolução de até 1024 x 1024.

Voxel

Em tomografia computadorizada e ressonância magnética nuclear as imagens representam as estruturas anatômicas em “cortes” ou “fatias”. A espessura do corte está relacionada com a profundidade da imagem. O cubo de imagem formado pelo pixel mais a espessura do corte que representa (profundidade) é denominado VOXEL (Elemento de volume). O voxel poderá ser isotrópico, quando apresentar as mesmas dimensões entre a sua largura, altura, e profundidade ou, anisotrópico, quando essas medidas forem diferentes.

Voxel Isotrópico Voxel Anisotrópico

Após o devido processamento esta imagem estará disponível para ser apresentada na forma de uma matriz de escala de cinzas, em um terminal de vídeo, impressora, ou mesmo, filme radiográfico.

Qualidade da imagem digital.

O ruído é o principal fator que afeta a qualidade de uma imagem digital. O ruído pode ser definido como um artefato eletrônico e se caracteriza pela presença de “granulação”na imagem. Depende de vários fatores:

• Detectores: Os detectores são responsáveis pelo ruído quântico, resultado da interação do fluxo de fótons do feixe com o material sensitivo dos detectores.
• Eficiência na digitalização: Eficiência na conversão dos sinais analógicos na codificação binária. Depende diretamente da eletrônica utilizada no equipamento.
• Magnificação: Diminuindo-se o campo de visão, diminui a densidade de fótons, o que, aumenta o ruído.

Resolução da imagem

A resolução da imagem digital está relacionada com a matriz. Quanto maior o arranjo da matriz melhor será a resolução da imagem. O tamanho do pixel varia em função do campo de visão (FOV) utilizado.

O tamanho do pixel é dado pela fórmula:

Pixel = F O V. Matriz

A resolução da imagem pode ainda ser definida em linhas por mm (Lp mm-1) especialmente nas imagens apresentadas em telas de computador.

A mamografia digital 18 x 24 cm necessita de uma matriz 2048 x 2048 para fornecer uma resolução de aproximadamente 0.1 mm.

Processamento das imagens digitais

A grande vantagem da imagem digital está na possibilidade do seu processamento, alterando-se, com técnicas simples de computação, o realce dos contornos, a suavização das imagens, magnificação, inversão de cores, etc...

Distinguimos 2 tipos básicos de filtros digitais que influenciam a qualidade das imagens digitais; o filtro Low Pass e o filtro High Pass.

Low pass (Smoothing filter ): Suavisa a imagem reduzindo o ruído aparente.

High pass ( Enhancing filter ) : Aumenta o detalhe da imagem através do realce dos contornos. Também aumenta o ruído aparente.

O processo de filtragem digital associa uma escala maior ou menor de tons cinzas que representarão os dígitos nos dados brutos da imagem.

Imagens Digitais nos atuais Centros de Diagnóstico por Imagem.

A tecnologia digital implementada nos últimos anos, permitiu que as imagens produzidas nos atuais centros de diagnóstico pudessem ser trocadas ou, simplesmente enviadas para diferentes equipamentos, estações de trabalho, ou mesmo, diferentes setores em uma unidade hospitalar, como por exemplo, entre o setor de diagnósticos e a unidade de terapia intensiva. Este trabalho, no entanto, nunca foi de fácil implantação, dado ao tamanho dos arquivos gerados pelas imagens digitais, onde, muitas vezes, nos deparamos com exames que apresentam um número muito grande de imagens. Outro fator de limitação está relacionado com a velocidade de transmissão de dados. Se os dados forem transmitidos a velocidades baixas este procedimento poderá não ser viável.

determinadas tarefas de rotina.

Mouse: Usualmente apresenta triplo comando. Normalmente o botão da esquerda executa os comandos principais e se assemelha a tecla “enter” do computador. O botão da direita executas tarefas de rotina pré-definidas. O botão central controla o brilho e o contraste auxiliando na documentação das imagens.

Trackball: O trackball é um dispositivo em forma de esfera que substitui em alguns casos o mouse e está relacionado com o tratamento gráfico das imagens.

Workstation General Elétric

Tratamento da Imagem Digital

Principais tarefas em uma Workstation

1. FORMATAÇÃO (Format)

• Tela ( Screen )
• Film ( Filme )

Filme 5 x 3 Monitor 2 x 2

A formatação está relacionada com a disposição de imagens apresentadas no filme ou na tela do monitor. Podemos formatar a tela ou filme para apresentar uma única imagem ou múltiplas imagens. Normalmente a tela do monitor é formatada para apresentação de uma única imagem, enquanto o filme pode apresentar uma formatação para até 60 imagens.

2. APRESENTAÇÃO (Display ).

As imagens depois de adquiridas poderão aparecer na tela do monitor sem nenhuma alteração, ou ainda, magnificadas, invertidas, em cores, etc...

2 - O centro de reconstrução não deve ser mudado entre a primeira e a última imagem do bloco. 3 - O FOV e a espessura do corte devem permanecer constantes no bloco de imagens fontes.

4. MAGNIFICAÇÃO (Zoom – Magnify) Fator de Magnificação ( MF ).

A magnificação é a técnica que modifica as dimensões da imagem. Quando o fator de magnificação for igual a 1 a imagem será apresentada na sua dimensão normal de aquisição. Fatores maior que 1 mostram uma imagem ampliada em relação a original. Fatores menor que 1 mostram uma imagem menor que a original. O fator de magnificação de 1.2 apresentará uma imagem com ampliação de 20% em relação a original. O fator 2.0 apresenta uma imagem com o dobro do tamanho da original.

Magnificação

- LUPA (Magnifying Glass) A lupa é um pequeno quadrado ou círculo que se apresenta sobre a tela do monitor, podendo ser deslocada para colocar em evidência áreas de interesse na imagem.

5. DESLOCAR IMAGEM (Scrolling)

Coma ajuda do mouse ou trackball é possível deslocar a imagem na tela do computador. Esta função é especialmente útil quando desejamos enquadrar uma imagem ou área de interesse antes de fotografá-la.

6. FECHAR ÁREA NA IMAGEM ( Shot / Matte )

A função “matte” ou “shot”, permite que se escolha uma área da imagem colocando-a em evidência e apagando-se o que não for de interesse. Esta função é útil para retirar da imagem eventuais artefatos e imagens indesejadas.

7. – ANOTAÇÃO ( Write / Annotate ) Recurso que permite a inserção na imagem de textos, setas e pequenos gráficos.

11. MEDIDAS – ( Measure – Distance – Angle – Volume – ROI )

11.1 – Distância: A função distance mede a distância entre dois pontos.

11.2 – Volume: Medidas de volume são obtidas por meios de círculos, figuras geométricas definidas e figuras obtidas por traçado livre.

11.3 – Angle: Medidas de ângulos necessitam de pelo menos três pontos definidos ou duas retas que se intersectam.

11.4 – ROI (Region of Interest )

O ROI (region of interest) é uma função muito utilizada em tomografia computadorizada. O ROI corresponde a uma figura geométrica colocada sobre a imagem, normalmente um círculo, e mede a densidade relativa do tecido segundo a escala de Hounsfield, a área correspondente em milímetros quadrados, e o seu desvio padrão.

Angle ROI Medida linear

12 - FILTROS DE IMAGEM ( Enhance / Smooth / Sharp ).

As imagens digitais podem receber tratamento que alteram o seu aspecto visual. Os tratamentos são obtidos por filtros tipo High Pass e Low Pass.

Os filtros High Pass dão realce as imagens e podem ser do tipo: Enhance / Sharp / Edge.

Os filtros Low Pass suavizam a imagem e podem ser do tipo: Smooth / Soft.

13 – INVERSÃO DE TELA (Inversion) Função que permite a inversão da escala de cinzas na tela. Esta função é útil na documentação de estudos vasculares.

Imagem invertida Imagem normal.

14 – IMAGENS DE REFERÊNCIA ( Reference Image / Cross Reference ).

Reference Image: Pequena imagem colocada no canto da tela e que mostra a orientação anatômica da imagem principal.

Cross Reference: Mostra o planejamento de toda uma série, ou parte dela, ou mesmo de uma única imagem. Através da demonstração gráfica dos planos de cortes realizados.

Reference Image Cross Reference