Determinação do contorno pulmonar orientado em sequências temporais de imagens de RM pela transformada de Hough.

O estudo do movimento pulmonar é assunto de grande interesse na área médica. A observação direta do mesmo é inviável, uma vez que o pulmão colapsa quando a caixa torácica é aberta. Dentre os meios de observação indireta, escolheu-se o imageamento por ressonância magnética em respiração livre e sem uso de nenhum gás para melhorar o contraste ou qualquer informação de sincronismo. Esta escolha propõe diversos desafios, como: a superar a alta variação na qualidade das imagens, que é baixa, em geral, e a suscetibilidade a artefatos, entre outras limitações a serem superadas. Imagens de Tomografia Computadorizada apresentam melhor qualidade e menor tempo de aquisição, mas expõem o paciente a níveis consideráveis de radiação ionizante. É apresentada uma metodologia para segmentação do pulmão, produzindo um conjunto de pontos coordenados. Isto é feito através do processamento temporal da sequência de imagens de RM. Este processamento consiste nas seguintes etapas: geração de imagens temporais (2DSTI), transformada de Hough modificada, algoritmo de contornos ativos e geração de silhueta. A partir de um dado ponto, denominado centro de rotação, são geradas diversas imagens temporais com orientações variadas. É proposta uma formulação modificada da transformada de Hough para determinar curvas parametrizadas que sejam síncronas ao movimento diafragmático, chamados movimentos respiratórios. Também são utilizadas máscaras para delimitar o domínio de aplicação da transformada de Hough. São obtidos movimentos respiratórios que são suavizados pelo algoritmo de contornos ativos e, assim, permitem a geração de contornos para cada quadro pertencente a sequência e, portanto, de uma silhueta do pulmão para cada sequência.

Diversifying medical imaging of breast lesions

Dissertação de mestrado, Engenharia Informática, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Partial volume correction using bimodal contrast agents in PET-MRI

Tese de mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2014

Modelo de data mining para deteção de embolias pulmonares

Trabalho de Projeto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática e de Computadores

Marcação CE de dispositivos médicos e segurança em software

Com o crescente aumento da Teleradiologia, sentiu-se necessidade de criar mais e melhores softwares para sustentar esse crescimento. O presente trabalho pretende abordar a temática da certificação de software e a sua marcação CE, pois para dar entrada no mercado Europeu todos os Dispositivos Médicos (DM) têm de estar devidamente certificados. Para efetuar a marcação CE e a certificação serão estudadas normas e normativos adequados para marcação de DM ao nível Europeu e também dos Estados Unidos da América. A temática da segurança de dados pessoais será também estudada de forma a assegurar que o dispositivo respeite a legislação em vigor. Este estudo tem como finalidade a certificação de um software proprietário da efficientia sysPACS, um serviço online abrangente, que permite a gestão integrada do armazenamento e distribuição de imagens médicas para apoio ao diagnóstico.

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.

Estudo anatômico e morfométrico da orelha interna da ovelha : através da tomografia computadorizada

INTRODUÇÃO: Os trabalhos sobre o uso de ovelhas para cirurgia experimental e treinamento em cirurgia otológica são raros. O presente trabalho estuda a orelha interna da ovelha por meio de tomografia computadorizada e cortes sucessivos de 0,5 mm, no sentido de apresentar dados morfométricos mais precisos relacionados à comparação entre a orelha de ovelhas e a orelha humana. MATERIAIS e MÉTODO: Foi realizado um estudo descritivo sem seguimento no qual foram comparadas as estruturas da orelha interna da ovelha com as dos humanos. Medidas da orelha interna da ovelha e também da orelha interna humana foram obtidas através de tomografias computadorizadas. As medidas foram armazenadas em unidade de disco compacto no padrão DICOM para posterior análise e manipulação em um programa específico de análise de imagens médicas denominado Osíris 4.16. Neste programa, as imagens foram avaliadas quanto às dimensões de determinadas estruturas, utilizando-se recursos de reconstruções multiplanares, os quais permitiram a realização de medidas nos três eixos: sagital, coronal e axial. As medidas foram tabuladas e posteriormente analisadas pelo programa de planilha de dados e análise estatística Microsoft Excel. Foi calculado um tamanho de amostra mínimo de 36 orelhas ovinas para 12 orelhas humanas. RESULTADOS: O estudo morfológico da orelha da ovelha em média e da orelha humana em média revelaram respectivamente que o vestíbulo apresenta 2,4 mm e 2,9 mm de largura, 4,1 mm e 6,8 mm de comprimento e 3,8 mm e 4,3 mm de altura. O comprimento do modíolo ou columela é de 3,4 mm e 5,9 mm. O diâmetro do giro basal externo da cóclea mede 8,2 mm e 9,1 mm e o diâmetro do giro basal interno da cóclea mede 4,9 mm e 6,4 mm. O diâmetro do giro médio externo da cóclea mede 7,1 mm e 6,9 mm e o diâmetro do giro médio interno da cóclea mede 3,7 mm e 4,4 mm. O diâmetro do giro do ápice externo da cóclea mede 6,2 mm e 6,2 mm e o diâmetro do giro do ápice interno da cóclea mede 3,0 mm e 3,5 mm. O raio do canal do giro basal interno da cóclea mede 1,3 mm e 2,1 mm. O promontório em sua espessura mede 1,4 mm e 1,3 mm. O canal ósseo da cóclea mede 19,9 mm e 26,8 mm de comprimento. O meato auditivo interno em seu diâmetro mede 1,6 mm e 5,2 mm e em seu comprimento mede 2,0 mm e 13,0 mm. CONCLUSÃO: Há grande similaridade entre a anatomia da orelha interna da ovelha e a da orelha interna humana nas mensurações realizadas. A maior parte das estruturas estudadas (10 de 15) preservou a relação proposta de 2/3 da dimensão humana em relação à dimensão ovina. Há uma grande contribuição na morfometria para a ovelha como modelo em cirurgia experimental e treinamento em cirurgia otológica.

Reconstrução e geração de malhas em estruturas biomecânicas tridimensionais para análise por elemento finitos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise de desempenho do Criptossistema Fuzzy Vault em aplicações reais

Pós-graduação em Ciência da Computação - IBILCE

SPECT (Single photon emission tomography): Gama câmara, reconstrução tomográfica e características funcional

The SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) systems are part of a medical image acquisition technology which has been outstanding, because the resultant images are functional images complementary to those that give anatomic information, such as X-Ray CT, presenting a high diagnostic value. These equipments acquire, in a non-invasive way, images from the interior of the human body through tomographic mapping of radioactive material administered to the patient. The SPECT systems are based on the Gamma Camera detection system, and one of them being set on a rotational gantry is enough to obtain the necessary data for a tomographic image. The images obtained from the SPECT system consist in a group of flat images that describe the radioactive distribution on the patient. The trans-axial cuts are obtained from the tomographic reconstruction techniques. There are analytic and iterative methods to obtain the tomographic reconstruction. The analytic methods are based on the Fourier Cut Theorem (FCT), while the iterative methods search for numeric solutions to solve the equations from the projections. Within the analytic methods, the filtered backprojection (FBP) method maybe is the simplest of all the tomographic reconstruction techniques. This paper's goal is to present the operation of the SPECT system, the Gamma Camera detection system, some tomographic reconstruction techniques and the requisites for the implementation of this system in a Nuclear Medicine service

Utilização de material alternativo para a obtenção e caracterização de biomodelos, por meio da técnica de impressão 3DPRINTER

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Segmentação fuzzy de objetos tridimensionais com propriedades texturais

Digital image segmentation is the process of assigning distinct labels to different objects in a digital image, and the fuzzy segmentation algorithm has been used successfully in the segmentation of images from several modalities. However, the traditional fuzzy segmentation algorithm fails to segment objects that are characterized by textures whose patterns cannot be successfully described by simple statistics computed over a very restricted area. In this paper we present an extension of the fuzzy segmentation algorithm that achieves the segmentation of textures by employing adaptive affinity functions as long as we extend the algorithm to tridimensional images. The adaptive affinity functions change the size of the area where they compute the texture descriptors, according to the characteristics of the texture being processed, while three dimensional images can be described as a finite set of two-dimensional images. The algorithm then segments the volume image with an appropriate calculation area for each texture, making it possible to produce good estimates of actual volumes of the target structures of the segmentation process. We will perform experiments with synthetic and real data in applications such as segmentation of medical imaging obtained from magnetic rosonance

LCD-OpenPACS: sistema integrado de telerradiologia com auxílio ao diagnóstico de nódulos pulmonares em exames de tomografia computadorizada

Lung cancer is one of the most common types of cancer and has the highest mortality rate. Patient survival is highly correlated with early detection. Computed Tomography technology services the early detection of lung cancer tremendously by offering aminimally invasive medical diagnostic tool. However, the large amount of data per examination makes the interpretation difficult. This leads to omission of nodules by human radiologist. This thesis presents a development of a computer-aided diagnosis system (CADe) tool for the detection of lung nodules in Computed Tomography study. The system, called LCD-OpenPACS (Lung Cancer Detection - OpenPACS) should be integrated into the OpenPACS system and have all the requirements for use in the workflow of health facilities belonging to the SUS (Brazilian health system). The LCD-OpenPACS made use of image processing techniques (Region Growing and Watershed), feature extraction (Histogram of Gradient Oriented), dimensionality reduction (Principal Component Analysis) and classifier (Support Vector Machine). System was tested on 220 cases, totaling 296 pulmonary nodules, with sensitivity of 94.4% and 7.04 false positives per case. The total time for processing was approximately 10 minutes per case. The system has detected pulmonary nodules (solitary, juxtavascular, ground-glass opacity and juxtapleural) between 3 mm and 30 mm.

Improving minimum rate predictors algorithm for compression of volumetric medical images

Medical imaging technologies are experiencing a growth in terms of usage and image resolution, namely in diagnostics systems that require a large set of images, like CT or MRI. Furthermore, legal restrictions impose that these scans must be archived for several years. These facts led to the increase of storage costs in medical image databases and institutions. Thus, a demand for more efficient compression tools, used for archiving and communication, is arising. Currently, the DICOM standard, that makes recommendations for medical communications and imaging compression, recommends lossless encoders such as JPEG, RLE, JPEG-LS and JPEG2000. However, none of these encoders include inter-slice prediction in their algorithms. This dissertation presents the research work on medical image compression, using the MRP encoder. MRP is one of the most efficient lossless image compression algorithm. Several processing techniques are proposed to adapt the input medical images to the encoder characteristics. Two of these techniques, namely changing the alignment of slices for compression and a pixel-wise difference predictor, increased the compression efficiency of MRP, by up to 27.9%. Inter-slice prediction support was also added to MRP, using uni and bi-directional techniques. Also, the pixel-wise difference predictor was added to the algorithm. Overall, the compression efficiency of MRP was improved by 46.1%. Thus, these techniques allow for compression ratio savings of 57.1%, compared to DICOM encoders, and 33.2%, compared to HEVC RExt Random Access. This makes MRP the most efficient of the encoders under study.

Simulação de escoamento sanguíneo em biomodelos digitais de patologias vasculares humanas

Os procedimentos cirúrgicos requeridos no tratamento de diversas patologias podem ser mais simples, baratos e eficientes com o uso das tecnologias de visualização e análise tridimensional de imagens médicas. Além de facilitar o diagnóstico, os modelos virtuais permitem ao cirurgião um planeamento detalhado e simulação de intervenções complexas. Estes modelos virtuais permitem a melhoria da capacidade de visualização, interação e otimização perante a situação clínica, possibilitando a identificação precoce de problemas. O objetivo deste trabalho é a análise do escoamento sanguíneo na aorta abdominal com aneurisma. A primeira etapa do trabalho consistiu na extração de dados anatómicos de um aneurisma, com recurso à imagiologia médica e à reconstrução do biomodelo digital Posteriormente, efetuou-se o estudo numérico do escoamento sanguíneo no biomodelo construído. Nas simulações numéricas, realizadas para escoamento laminar, a reologia do sangue foi descrita por três modelos: modelo Newtoniano, modelo de Carreau e Lei da Potência. Com a utilização destes três modelos foi possível averiguar o impacto das propriedades não-Newtonianas do sangue nos fluxos estudados. Adicionalmente, as simulações realizadas no biomodelo foram efetuadas num domínio geométrico similar ao biomodelo, mas mais simples. Esta análise foi efetuada de modo a averiguar se para as condições estudadas era possível recorrer a um modelo simplificado sem comprometer a análise do escoamento pretendido. Conclui-se que a utilização do modelo simplificado poderá ser vantajoso na análise de determinadas propriedades, uma vez que apresentou resultados compatíveis com os obtidos com o modelo real.