Recursos digitais no diagnóstico radiográfico de reabsorção radicular externa apical : estudo in vitro simulando movimentação ortodôntica

Para avaliar, in vitro, o desempenho diagnóstico de imagens radiografadas convencionais digitalizadas através da obtenção de medidas de cmprimento radicular, da comparação de pares de imagens e da subtração digital em dentes submetidos a reabsorções radiculares externas apicais e à movimentação ortodôntica simulada, 28 incisivos centrais superiores, em cujas coroas foi colado um bracket, tiveram seu comprometimento radicular medido através de paquímetro digital e foram radiografados associados e um simulador de tecidos ósseo e moles, como auxílio de posicionadores individualizados, pela técnica periapical da bissetriz. Os dentes foram novamente medidos e radiografados após desgastes apicais seqüênciais de aproximadamente 0,5 m (R1) e 1 nn(R2), variando sua inclinação no sentido vestibulo-palatno (0º, 5º, 10º e 15º). As radiografias foram digitalizadas e submetidas incialmente à análise quantitativa do comprimento dentário, através de régua eletrônica. Após, pares de imagens do mesmo dente (inicial x inclinação) foram exibidos, em monitor, a um observador, que as avaliou quanto à presença ou à ausência de imagem compatível com reabsorção apical, atribuindo-lhes escores de 1 a 5. As imagens resultantes da subtração dos mesmos pares de radiografias foram avaliados pelos mesmos critérios. As medidas lineares de comprimento radicular foram reprodutíveis (r = 0,93), diferindo significativamente entre as duas etapas de reabsorção (R1: 0,59 0,19 mm; R2:1,14 0,37 mm) porém não diferindo significativamente em função da inclinação do dente. A avaliação de pares de imagens apresentou correlaçao média (r = 0,46) quando repetida em 20% da amostra, não apresentando diferenças estatisticamente significativas nos escores atribuídos às imagens de acordo coma inclinação dos dentes (Teste não paramétrico de Friedman, R1:p = 0,704 e R2:p = 0,508). A avaliação por subtração digital de imagens apresentou correlação média (r = 0,485) quando repetida em 20% da amostra, não diferiu significativamente (Teste não paramétrico de Friedman), em ambas as etapas de reabsorção, apenas para as inclinações 0º e 5º. Tais resultados permitem concluir que os rescursos testados tiveram desempenhos diferentes de Reabsorções Radiculares Externas Apicais (RREA) simuladas, pois os valores médios das medidas de comprimento do dente, para cada nível de reabsorção, não variaram, significativamente em função da inclinação do mesmo, permitindo a identificação e quantificação da RREA, na comparação de pares de imagens exibidas lado a lado na telado computador, os escores atribuídos também não variam signficativamente para as diferentes inclinaçãoes, permitindo a identificação da RREA; e, na avaliação qulitativa de imagens de subtração, os escores atribuídos permitiram a identificação da RREA apenas quando os dentes foram inclinados em até 5º.

Modelagem de articulações para humanos virtuais baseada em anatomia

Técnicas de Processamento de Imagens e de Computação Gráfica vêm sendo empregadas há bastante tempo para o diagnóstico por imagens em Medicina. Mais recentemente, aplicações baseadas em modelos anatômicos, tanto extraídos de volumes de imagens como criados com base em estudos de anatomia, despontam com força. Tais modelos visam suportar simulação de movimento e de fisiologia. Porém, para que isso se torne realidade, modelos anatômicos do corpo humano precisam ser construídos e aperfeiçoados. Entre outras funcionalidades, esses modelos devem ser capazes de representar o movimento articulado do corpo humano. O problema de modelagem das articulações já foi considerado em diversos trabalhos, principalmente em Robótica e Animação. Entretanto, esses trabalhos não levaram em conta fidelidade anatômica com profundidade suficiente para que pudessem ser utilizados em aplicações de Medicina. O principal objetivo deste trabalho, portanto, é a criação de uma estratégia de representação de articulações embasada em características anatômicas para modelagem de esqueletos humanos virtuais. Um estudo da anatomia do esqueleto humano é apresentado, destacando os tipos de articulações humanas e aspectos do seu movimento. Também é apresentado um estudo dos modelos de articulações encontrados na literatura de Computação Gráfica, e são comentados alguns sistemas de software comercial que implementam corpos articulados. Com base nesses dois estudos, procurou-se identificar as deficiências dos modelos existentes em termos de fidelidade anatômica e, a partir disso, propor uma estratégia de representação para articulações humanas que permitisse a construção de corpos humanos virtuais anatomicamente realísticos. O modelo de articulações proposto foi projetado com o auxílio de técnicas de projeto orientado a objetos e implementado no âmbito do projeto Virtual Patients. Usando as classes do modelo, foi construído um simulador de movimentos, que recebe a descrição de um corpo articulado através de um arquivo em formato XML e apresenta uma animação desse corpo. A descrição do movimento também é especificada no mesmo arquivo. Esse simulador foi utilizado para gerar resultados para verificar a correção e fidelidade do modelo articular. Para isso, um joelho virtual foi construído, seus movimentos foram simulados e comparados com outros joelhos: o modelo de outro simulador, um modelo plástico anatômico e o joelho real.

Visualização de estruturas internas em volumes de dados multimodais

Com o aperfeiçoamento de técnicas de aquisição de imagens médicas, como, por exemplo, a tomografia computadorizada e ressonância magnética, a capacidade e a fidelidade do diagnóstico por imagens foram ampliadas. Atualmente, existe a tendência de utilizarem-se imagens através de diversas modalidades para um único diagnóstico, principalmente no caso de doenças graves. Entretanto, o registro e a fusão dessas imagens, chamadas mutimodais, em uma única representação 3D do paciente é uma arefa extremamente dif[icil, que consome tempo e que está sujeita a erros. Sendo assim, a integração de imagens de diferentes modalidades tem sido objeto de pesquisa sob a denominação de Visualização de Volumes de Dados Multimodais. Sistemas desenvolvidos com este objetivo são usados, principalmente, para combinar informações metabólicas e funcionais com dados de anatomia, aumentando a precisão do diagnóstico, uma vez que possibilitam extrrair uma superfície ou região da imagem que apresenta a anatomia, e, então, observar a atividade funcional na outra modalidade. Durante a análise de tais imagens, os médicos estão interessados e quantificar diferentes estruturas. Seusobjetivos envolvem, por exemplo, a visualização de artérias e órgãos do corpo humano para análise de patologias, tais como tumores, má-formações artério-venosas, ou lesões em relação às estuturas que as circundam. Assim, um dos principais obetivos de um algoritmo de visualização volumétrica é permitir a identificação e exploração de estruturas internas no volume. Como o volume é normalmente um "bloco de dados", não se pode visualizar o seu interior, a menos que se assuma que é possível ver através de voxels transparentes, ou que é possivel remover voxels que estão na frente na qual o usuário está interessado, o que foi feito através de técnicas de segmentação ou de corte. Este trabalho presenta uma abordagem para a visualização de estruturas internas em volumes de dados multimodais. A abordagem está fundamentada na utilização de ferramentas de corte, tanto geométricas quanto baseadas em conteúdo, evitando, assim, o uso de técnicas de segmentação; e na integração dos dados multimodais na etapa de acumulação de pipeline de visualização volumétrica. Considerando que as aplicações que suportam este tipo de visualização envolvem a integração de várias ferramentas, tais como registro, corte e visualização, também é apresentado o projeto de um framework que permite esta integração e um alto grau de interação com usuário. Para teste e validação das técnicas de visualização de estruturas internas propostas e do algoritmo desenvolvido, que consiste numa extensão do algoritmo de ray casting tradicional, foram implementadas algumas classes desse framework. Uma revisão baseada na análise e na classificação das ferramentas de corte e funções de transferências, que correspondem a técnicas que permitem visualizar estruturas internas, também é apresentada.

Modelo de metadados para armazenamento e recuperação de imagens estáticas no formato DICOM

Em linhas gerais, este trabalho aborda os temas de armazenamento de grandes volumes de imagens no formato DICOM, e a recuperação das mesmas com base em informações associadas a estas imagens (metadados independentes do conteúdo), informações obtidas na fase da interpretação das imagens (metadados descritivos de conteúdo), ou usando informações visuais que foram anotadas nas imagens ou extraídas das mesmas, por médicos especialistas em imagens médicas (metadados dependentes do conteúdo). Este trabalho foi desenvolvido com o propósito de elaborar uma modelagem conceitual que permita a descrição dos dados relevantes de imagens no formato DICOM, de maneira a facilitar a recuperação das mesmas posteriormente. As classes pertencentes ao modelo conceitual, decorrentes dessa modelagem, viabilizam a documentação de imagens médicas estáticas no formato DICOM. Visando o armazenamento de um grande volume de imagens médicas por um longo período de tempo, e considerando o desenvolvimento de uma solução economicamente viável para as instituições que provêm diagnóstico médico por imagens, o modelo propõe o armazenamento das imagens em um ambiente separado do banco de dados. Portanto, este trabalho apresenta uma solução que gerencia a localização das imagens em mídias on-line, near-line e off-line. Este gerenciamento mantém o banco de dados atualizado quanto à localização atual das imagens, mantém as imagens armazenadas e distribuídas em mídias conforme a disponibilidade dos recursos físicos de armazenamento, e auxilia na recuperação das imagens. Este modelo serviu como base para a implementação de um sistema protótipo que possibilita a descrição e a recuperação de imagens DICOM. Os resultados obtidos através da implementação do sistema protótipo, em termos de armazenamento, recuperação e gerenciamento da localização das imagens nos diferentes ambientes (online, near-line e off-line), são apresentados e discutidos.

Medidas de estruturas cardíacas fetais através de imagens ecocardiográficas segmentadas

O presente trabalho implementa um método computacional semi-automático para obter medidas de estruturas cardíacas de fetos humanos através do processamento de imagens de ultra-som. Essas imagens são utilizadas na avaliação cardíaca pré-natal, permitindo que os médicos diagnostiquem problemas antes mesmo do nascimento. A dissertação é parte de um projeto desenvolvido no Instituto de Informática da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, denominado SEGIME (Segmentação de Imagens Médicas). Neste projeto, está sendo desenvolvida uma ferramenta computacional para auxiliar na análise de exames ecocardiográficos fetais com o apoio da equipe de Cardiologia Fetal do Instituto de Cardiologia do Rio Grande do Sul. O processamento de cada imagem é realizado por etapas, divididas em: aquisição, pré-processamento, segmentação e obtenção das medidas. A aquisição das imagens é realizada por especialistas do Instituto de Cardiologia. No pré-processamento, é extraída a região de interesse para a obtenção das medidas e a imagem é filtrada para a extração do ruído característico das imagens de ultra-som. A segmentação das imagens é realizada através de redes neurais artificiais, sendo que a rede neural utilizada é conhecida como Mapa Auto-organizável de Kohonen. Ao final do processo de segmentação, a imagem está pronta para a obtenção das medidas. A técnica desenvolvida nesta dissertação para obtenção das medidas foi baseada nos exames realizados pelos especialistas na extração manual de medidas. Essa técnica consiste na análise da linha referente à estrutura de interesse onde serão detectadas as bordas. Para o início das medidas, é necessário que o usuário indique o ponto inicial sobre uma borda da estrutura. Depois de encontradas as bordas, através da análise da linha, a medida é definida pela soma dos pixels entre os dois pontos de bordas. Foram realizados testes com quatro estruturas cardíacas fetais: a espessura do septo interventricular, o diâmetro do ventrículo esquerdo, a excursão do septum primum para o interior do átrio esquerdo e o diâmetro do átrio esquerdo. Os resultados obtidos pelo método foram avaliados através da comparação com resultados de referência obtidos por especialistas. Nessa avaliação observou-se que a variação foi regular e dentro dos limites aceitáveis, normalmente obtida como variação entre especialistas. Desta forma, um médico não especializado em cardiologia fetal poderia usar esses resultados em um diagnóstico preliminar.

Avaliação, in vitro, da reprodutibilidade de uma metodologia de obtenção de radiografias periapicais para diagnóstico de reabsorção radicular externa apical, em dentes submetidos à movimentação ortodôntica simulada

Para avaliar, in virtro, uma metodologia que visa a reprodutividade de radiografias periapicais, obtidas com posicionadores individualizados através de registros oclusais, de incisivos centrais superiores, submetidos à movimentação ortodôntica simulada - através da obtenção de medidas lineares do comprimento dos dentes, da comparação visual de imagens observadas lado a, nomonitor; e da subtração radiogrráfica digital qualitativa ded imagens - foram utilizados 29 dentes incisivos centrais extraídos de humanos. Os dentes foram radiografados em um simulador de tecidos ósseo e moles, em diferentes inclinações no sentido vestíbulo-palatino (0º incial, 0º contrle, -10º, -5º, +5º e 10º). As radiografias foram digitalizadas e submetidas, inicialmente, à análise quantitativa do comprimento dentário, através de régua eletrônica. Posteriormente, pares de imagens domesmo dente (inicial X inclinação) foram exibidos a um observador, que as avaliou quanto apresença ou ausência de imagem compatível com reabsorção apical, atribuindo-lhes escores de 1 a 5. As imagens resultantes da subtração dos mesmos pares de radiografias foram avaliadas pelos mesmos critérios. As medidas lineares de copmprimento dentário foram reprodutíveis (r=0,99) tanto na repetição das avaliações quanto na comparação entre as imagens 0º incial e 0º controle, não diferindo significativamente (ANOVA, p+ 0,827) nas radiografias com diferentes angulações. A avaliação por subtração digital de imagens apresentou boa correlação (r=0,798) quando repetida em 20% da amostrra, não diferindo, signitivamente (Teste não paramétrico dee Friedmann, p = 0,379), em relação aos escores atribuídos às imagens provenientes de diferentes angulações. A avaliação de pares de imagens apresentou em média correlação (r=0,413) quando repetida em 20% da amostra, porém também não apresentou diferenças estatisticamente significativas (Teste não paramétrico de Friedman, p=0,700) nos escores atribuídos às imagens de acordo com a inclinação os dentes. Tais resultados permitem concluir que a metodologia proposta para a obtenção, in vitro, de radiografias periapicais de incisivos superiores, através do uso de um posicionador individualizado por registro oclusal, resultou em imagens reprodutíveis de comprimento dentário, mesmo quando a movimentação ortodôntica foi simulada através da inclinação do dente em até 20% nos sentido vestibulo-palatino, quando avaliadas através das medidas de comprimento dentário e da subtração digital.

Validação da termografia no diagnóstico de lesões por esforços repetitivos/distúrbios osteomusculares relacionados ao trabalho

As Lesões por Esforços Repetitivos e Doenças Osteomusculares Relacionadas ao Trabalho estão caracterizadas por queixas de grande incapacidade funcional, causadas pelo uso dos membros superiores em tarefas que envolvam movimentos repetitivos. Esses distúrbios também podem ocorrer nas atividades de lazer ou no cotidiano das pessoas, especialmente quando realizadas por períodos longos, sem pausas adequadas para recuperação muscular, ou ainda, sem devido acompanhamento médico. A avaliação de doenças ocupacionais é eminentemente clínica. São raros os casos em que os exames complementares apóiam o diagnóstico médico. Diante disso, o objetivo desta pesquisa foi verificar a eficácia da técnica de Termografia no diagnóstico de LER/DORT. A amostra (n=51) foi dividida em dois grupos. Um grupo experimental (n=41) composto por 26 Taquigrafas da Assembléia Legislativa do Rio Grande do Sul e 15 digitadores da Companhia Estadual de Energia Elétrica do Rio Grande do Sul e um grupo controle (n=10) composto por participantes com outras profissões. Todos eles estavam de acordo com o que prescreve a resolução 196/96 do Conselho Nacional de Saúde. Os resultados do teste Q de Cochran mostraram diferenças estatisticamente significativas entre os 3 observadores da Termografia nas regiões dos punhos, cotovelos e ombros para o teste. Os coeficientes de concordância Kappa de cada observador no teste e reteste foram elevados. O coeficiente de concordância Kappa entre os observadores no teste mostraram que os 3 observadores estavam seguros para diagnosticar punho direito e cotovelos. Tais resultados mostram que a Termografia foi mais sensível e específica que a Ecografia e o Exame Clínico nos punhos direito e esquerdo. Assim, podemos inferir que os dados obtidos através das imagens termográficas permitiram uma melhor visualização das áreas traumatizadas nos componentes da amostra.

Avaliação da qualidade de imagens médicas geradas por Ray Casting

Técnicas de visualização volumétrica direta propiciam a geração de imagens de alta qualidade já que se baseiam na amostragem do volume de dados original. Tal característica é particularmente importante na área da Medicina, onde imagens digitais de dados volumétricos devem ganhar maior importância como meio de apoio à tomada de decisão por parte dos médicos. No entanto, a geração de imagens com melhor qualidade possível acarreta um alto custo computacional, principalmente em relação ao algoritmo de ray casting, onde a qualidade de imagens depende de um maior número de amostras ao longo do raio fato este refletido no tempo de geração. Assim, a utilização de tais imagens em ambientes interativos é muitas vezes inviabilizada e, para a redução do custo computacional, é necessário abdicar parcialmente da qualidade da imagem. O conceito de qualidade é altamente subjetivo, e sua quantificação está fortemente relacionada à tarefa para qual a imagem está destinada. Na área da Medicina, imagem de boa qualidade é aquela que possibilita ao médico a análise dos dados através da sua representação visual, conduzindo-o a um diagnóstico ou prognóstico corretos. Nota-se que é necessário, então, avaliar a qualidade da imagem em relação a uma determinada tarefa a partir de critérios e métricas subjetivas ou objetivas. A maior parte das métricas objetivas existentes medem a qualidade de imagens com base no cálculo da diferença de intensidade dos pixels, fator que pode não ser suficiente para avaliar a qualidade de imagens do ponto de vista de observadores humanos. Métricas subjetivas fornecem informação mais qualificada a respeito da qualidade de imagens, porém são bastante custosas de serem obtidas. De modo a considerar tais aspectos, o presente trabalho propõe uma métrica objetiva que procura aproximar a percepção humana ao avaliar imagens digitais quanto à qualidade apresentada. Para tanto, emprega o operador gradiente de Sobel (enfatização de artefatos) e o reconhecimento de padrões para determinar perda de qualidade das imagens tal como apontado por observadores humanos. Os resultados obtidos, a partir da nova métrica, são comparados e discutidos em relação aos resultados providos por métricas objetivas existentes. De um modo geral, a métrica apresentada neste estudo procura fornecer uma informação mais qualificada do que métricas existentes para a medida de qualidade de imagens, em especial no contexto de visualização volumétrica direta. Este estudo deve ser considerado um passo inicial para a investigação de uma métrica objetiva mais robusta, modelada a partir de estudos subjetivos.