Sviluppo di un algoritmo di calibrazione per analisi quantitative di immagini in microscopia a fluorescenza

Questo progetto di tesi ha come obiettivo lo sviluppo di un algoritmo per la correzione e la calibrazione delle immagini in microscopia a fluorescenza e della sua implementazione come programma. Infatti, senza tale calibrazione le immagini di microscopia a fluorescenza sarebbero intrinsecamente affette da molteplici tipi di distorsioni ottiche. Questo limita fortemente la possibilità di effettuare analisi quantitative del livello di fluorescenza osservato. Il difetto sul quale ci siamo soffermati è la disomogeneità di campo, ossia una non uniforme fluorescenza causata dalla forma irregolare del fascio di eccitazione. Per conseguire l'obiettivo da noi proposto è necessaria l'acquisizione, in parallelo al campione in esame, di immagini di calibrazione contenenti sfere nanometriche a fluorescenza nota. A partire da queste, tramite procedure di image processing da noi implementate, abbiamo stimato la funzione di correzione della fluorescenza, localmente per ogni punto dell'immagine. Per la creazione di tale algoritmo abbiamo ipotizzato una possibile distribuzione dell'intensità dovuta alla non omogeneità del fascio ed abbiamo quindi stimato i parametri tramite un'apposita procedura di maximum likelihood. Tale stima è stata eseguita tenendo conto di possibili effetti dovuti alla luminosità di background, alla sovrapposizione di più nanosfere e ad effetti di bordo nel corso dell'elaborazione. Questa procedura è stata ripetuta su quattro diverse immagini di calibrazione, per valutarne la consistenza e la validità. Inoltre, per poter verificare che il software di elaborazione abbia le desiderate proprietà di linearità tra segnale misurato ed intensità nota, ci siamo serviti di un'ulteriore immagine di calibrazione contenente una mistura di sfere nanometriche con intensità variabili su due ordini di grandezza. Il risultato di questo lavoro di tesi verrà incluso in un programma per la calibrazione delle immagini in fluorescenza acquisite al laboratorio di biofisica del Dipartimento di Fisica ed Astronomia di Bologna.

Indagini di tomografia geoelettrica sulle dune costiere della Provincia di Ravenna

Questa tesi Magistrale è frutto di un'attività di ricerca, che consiste nella realizzazione di un'indagine geofisica di tipo geoelettrico (ERT Electrical Resistivity Tomography). Lo scopo è quello di caratterizzare l'idrogeologia di una porzione limitata dell'acquifero freatico costiero ravennate, situato nella Pineta Ramazzotti di Lido di Dante, cercando di apportare nuove conoscenze sulle dinamiche che favoriscono l'ingressione marina (problema di forte attualità)che potrebbero contribuire a migliorare la gestione e la tutela delle risorse idriche. In questo contesto la tesi si pone come obiettivo quello di valutare l'applicabilità del metodo geoelettrico verificando se questo è in grado d'individuare efficacemente l'interfaccia acqua dolce-salata e le strutture presenti nel sottosuolo, in due tipologie di ambiente, con e senza un sistema di dune. I risultati dimostrano che dal punto di vista scientifico, il metodo geoelettrico ha verificato il principio di Ghyben-Herzberg, il quale suppone che vi sia una relazione inversa tra quota topografica e limite superiore della zona satura con acqua salata, inoltre si è riscontrata una certa stagionalità tra i profili acquisiti in momenti diversi (influenzati dalla piovosità). Mentre dal punto di vista tecnologico, il metodo, è di difficile utilizzo negli ambienti di transizione tanto ché chi si occupa professionalmente di questi rilievi preferisce non eseguirli. Questo è dovuto alla mancanza di un protocollo per le operazioni di acquisizione e a causa dell'elevato rumore di fondo che si riscontra nelle misurazioni. Con questo studio è stato possibile calibrare e sviluppare un protocollo, utilizzabile con diverse spaziature tra gli elettrodi, che è valido per l'area di studio indagata. Si è riscontrato anche che l'utilizzo congiunto delle informazioni delle prospezioni e quelle dei rilievi classici (monitoraggio della superficie freatica, parametri chimico-fisici delle acque sotterranee, rilievo topografico e sondaggi geognostici), generino un prodotto finale di semplice interpretazione e di facile comprensione per le dinamiche in atto.

Segmentazione e categorizzazione di oggetti mediante immagini depth e deep learning

Questo lavoro è iniziato con uno studio teorico delle principali tecniche di classificazione di immagini note in letteratura, con particolare attenzione ai più diffusi modelli di rappresentazione dell’immagine, quali il modello Bag of Visual Words, e ai principali strumenti di Apprendimento Automatico (Machine Learning). In seguito si è focalizzata l’attenzione sulla analisi di ciò che costituisce lo stato dell’arte per la classificazione delle immagini, ovvero il Deep Learning. Per sperimentare i vantaggi dell’insieme di metodologie di Image Classification, si è fatto uso di Torch7, un framework di calcolo numerico, utilizzabile mediante il linguaggio di scripting Lua, open source, con ampio supporto alle metodologie allo stato dell’arte di Deep Learning. Tramite Torch7 è stata implementata la vera e propria classificazione di immagini poiché questo framework, grazie anche al lavoro di analisi portato avanti da alcuni miei colleghi in precedenza, è risultato essere molto efficace nel categorizzare oggetti in immagini. Le immagini su cui si sono basati i test sperimentali, appartengono a un dataset creato ad hoc per il sistema di visione 3D con la finalità di sperimentare il sistema per individui ipovedenti e non vedenti; in esso sono presenti alcuni tra i principali ostacoli che un ipovedente può incontrare nella propria quotidianità. In particolare il dataset si compone di potenziali ostacoli relativi a una ipotetica situazione di utilizzo all’aperto. Dopo avere stabilito dunque che Torch7 fosse il supporto da usare per la classificazione, l’attenzione si è concentrata sulla possibilità di sfruttare la Visione Stereo per aumentare l’accuratezza della classificazione stessa. Infatti, le immagini appartenenti al dataset sopra citato sono state acquisite mediante una Stereo Camera con elaborazione su FPGA sviluppata dal gruppo di ricerca presso il quale è stato svolto questo lavoro. Ciò ha permesso di utilizzare informazioni di tipo 3D, quali il livello di depth (profondità) di ogni oggetto appartenente all’immagine, per segmentare, attraverso un algoritmo realizzato in C++, gli oggetti di interesse, escludendo il resto della scena. L’ultima fase del lavoro è stata quella di testare Torch7 sul dataset di immagini, preventivamente segmentate attraverso l’algoritmo di segmentazione appena delineato, al fine di eseguire il riconoscimento della tipologia di ostacolo individuato dal sistema.

Analisi e processi di immagini astronomiche

Questa tesi riguarda l'analisi di immagini astronomiche. In particolare esamineremo tecniche che permettono l'elaborazione di immagini. Si parlerà di operazioni di base che comprendono le usuali operazioni matematiche e le trasformazioni geometriche fornendo alcuni esempi di applicazioni. Parleremo inoltre approfonditamente dell'operazione di convoluzione tra immagini e delle sue proprietà. Successivamente tratteremo in modo approfondito la teoria di Fourier, a partire dai suoi lavori sulle serie omonime fino allo sviluppo dell'algoritmo FFT. Vedremo inoltre svariate applicazioni della trasformata di Fourier all'analisi di immagini. Per concludere parleremo di deconvoluzione, analizzando in particolare due algoritmi deconvolutivi, l'algoritmo di Van Cittert e l'algoritmo di Richardson-Lucy.

Nuove tecniche di diagnostica per immagini: La pet/ct

L'obiettivo di questo studio è quello di mettere in luce i diversi fattori che, negli ultimi anni, hanno portato ad un impiego sempre più diffuso della PET in ambito clinico, in Italia e all'estero. La recente integrazione delle informazioni funzionali della PET con le informazioni morfologiche di una TC, mediante tomografi ibridi PET/CT, ha radicalmente cambiato l’approccio alla stadiazione e al follow-up dei pazienti, rendendo questa tecnica una delle massime espressioni della moderna diagnostica per immagini, al giorno d'oggi utilizzata principalmente in campo oncologico. Nei primi capitoli, dopo un breve richiamo alla struttura della materia, ai concetti di radiazione e decadimento radioattivo, si analizzano le apparecchiature e i principi di funzionamento della tecnica PET/TC. Successivamente, nel capitolo 4 sono illustrati i diversi tipi di radiofarmaci e le loro applicazioni, con un’attenzione particolare al PSMA, impiegato principalmente nei tumori alla prostata, reni, tiroide e mammella. Proprio alla cura e alla diagnosi del tumore alla prostata è dedicato il capitolo 5, con un breve confronto tra l’ormai accreditata PET/CT con 18F-Colina e l’innovativa Ga-PSMA PET/CT. Nel capitolo 6 si prendono in considerazione le procedure e i protocolli da seguire durante un esame PET/TC, le misure di preparazione, prevenzione e le precauzioni che pazienti e personale sanitario devono osservare. Nel capitolo 7, infine, un breve cenno alle ultime innovazioni tecnologiche: imaging ibrido PET/MRI e fotomoltiplicatori SiPM. Le fonti bibliografiche citate constano principalmente di articoli in lingua inglese pubblicati sul portale PubMed. Parte della documentazione relativa alla progettazione dell'apparecchiatura PET/CT e al suo utilizzo è, invece, stata fornita da personale dell'arcispedale Santa Maria Nuova di Reggio Emilia.

L'informazione di fase per la valutazione della perfusione epatica in ecografia

L'elaborato illustra una possibile soluzione al problema della correzione del movimento respiratorio in dati ecografici di perfusione epatica per la valutazione della pressione portale. La tecnica proposta si basa sul segnale monogenico e sull’informazione di fase dell’immagine. Inizialmente sono stati presentati gli strumenti atti alla valutazione della vascolaritá epatica, con una particolare focalizzazione sulle tecniche non invasive per diagnosticare l’ipertensione portale. Tra di esse l’ecografia con mezzo di contrasto si impone come uno dei metodi più efficaci e soprattutto meno invasivi. In seguito è stato presentato un recente studio secondo cui, tramite l’elaborazione delle curve di enhancement ottenute dalla sequenza ecografica, è possibile stimare dei parametri correlati al valore di pressione portale. Tuttavia, durante l’esecuzione dell’esame ecografico, i movimenti respiratori del paziente non sempre consentono una corretta valutazione di tali parametri. In questa tesi è stata indagata la possibilità di compensare questi artefatti mediante l'applicazione di una metodo di tracking basato sul vincolo di conservazione della fase dell'immagine. Il metodo è stato testato qualitativamente su sequenze di immagini ecografiche acquisite all’ospedale di Barcellona e all’ospedale Sant’Orsola di Bologna, con risultati promettenti.

Algoritmi di segmentazione di immagini mediche

Nell'ambito dell'elaborazione delle immagini, si definisce segmentazione il processo atto a scomporre un'immagine nelle sue regioni costituenti o negli oggetti che la compongono. Ciò avviene sulla base di determinati criteri di appartenenza dei pixel ad una regione. Si tratta di uno degli obiettivi più difficili da perseguire, anche perché l'accuratezza del risultato dipende dal tipo di informazione che si vuole ricavare dall'immagine. Questa tesi analizza, sperimenta e raffronta alcune tecniche di elaborazione e segmentazione applicate ad immagini digitali di tipo medico. In particolare l'obiettivo di questo studio è stato quello di proporre dei possibili miglioramenti alle tecniche di segmentazione comunemente utilizzate in questo ambito, all'interno di uno specifico set di immagini: tomografie assiali computerizzate (TAC) frontali e laterali aventi per soggetto ginocchia, con ivi impiantate protesi superiore e inferiore. L’analisi sperimentale ha portato allo sviluppo di due algoritmi in grado di estrarre correttamente i contorni delle sole protesi senza rilevare falsi punti di edge, chiudere eventuali gap, il tutto a un basso costo computazionale.

A influência da espessura óssea na medição da altura da borda alveolar em imagens de tomografia computadorizada de feixe cônico e espiral

Imagens de tomografia computadorizada (TC) permitem a visualização, sem distorções ou sobreposições, do complexo maxilo-facial, principalmente do osso alveolar. Estudos demonstraram boa reprodutibilidade e precisão da mensuração da altura da borda alveolar, todavia a influência da espessura óssea ainda é pouco descrita. Através da comparação com a mensuração direta, o objetivo deste estudo foi avaliar a precisão, reprodutibilidade e a influência da espessura óssea, na mensuração da altura da borda alveolar em imagens volumétricas e imagens bidimensionais multiplanares em TC de feixe cônico (TCFC) e em TC espiral (TCE). Utilizando 10 mandíbulas secas de humanos, 57 dentes anteriores foram tomografados em equipamentos iCAT (Imaging Science International, Hatfield, PA, EUA) e Brilliance 64 canais (Philips Eletronics, Eindhoven, Holanda), ambos utilizando voxels de 0,25 mm. Através de imagens volumétricas (3D) e imagens bidimensionais (2D) de cortes multiplanares, foi comparada a mensuração da altura da borda alveolar dessas imagens com a mensuração direta nas mandíbulas, feita por vestibular e lingual, por três avaliadores, com o auxílio de um paquímetro, totalizando 114 bordas alveolares medidas. Alta reprodutibilidade intra-avaliador (0,999 a 0,902) e interavaliador (0,998 e 0,868) foi observada através do índice de correlação intraclasse (ICC). Observou-se alta correlação entre a mensuração direta e indireta da altura da borda alveolar em imagens 2D, sendo r=0,923** e 0,916**, e em imagens 3D, com r=0,929** e 0,954*, em TCFC e TCE, respectivamente. Imagens 2D superestimam a altura da borda alveolar em 0,32 e 0,49 mm e imagens 3D em 0,34 e 0,30 mm, em TCFC e TCE respectivamente. Quando o osso alveolar apresenta espessura de no mínimo 0,6 mm a média da diferença entre medidas diretas e indiretas é de 0,16 e 0,28 mm em imagens 2D e de 0,12 e 0,03 mm em imagens 3D para TCFC e TCE respectivamente, sendo que 95% do limite de concordância varia de -0,46 a 0,79 mm e -0,32 a 0,88 mm em imagens 2D, e de -0,64 a 0,67 mm e -0,57 a 0,62 mm em imagens 3D, para TCFC e TCE respectivamente. Quando o osso alveolar é mais fino do que 0,6 mm a TC é imprecisa, pois 95% do limite de concordância variou de -1,74 a 5,42 mm e -1,64 a 5,42 mm em imagens 2D, e de -3,70 a 4,28 mm e -3,49 a 4,25 mm em imagens 3D, para TCFC e TCE respectivamente. Conclui-se que a mensuração da altura da borda alveolar através de imagens tomográficas apresenta alta reprodutibilidade, sendo que quando a borda alveolar apresenta pelo menos 0,6 mm, a precisão da mensuração é alta, todavia quando esta espessura é menor do que 0,6 mm a técnica é imprecisa.

Impacto orçamentário da incorporação da tomografia de emissão de pósitrons (PET scan) no estadiamento do câncer de pulmão na perspectiva do Sistema Único de Saúde

O aumento exponencial dos gastos em saúde demanda estudos econômicos que subsidiem as decisões de agentes públicos ou privados quanto à incorporação de novas tecnologias aos sistemas de saúde. A tomografia de emissão de pósitrons (PET) é uma tecnologia de imagem da área de medicina nuclear, de alto custo e difusão ainda recente no país. O nível de evidência científica acumulada em relação a seu uso no câncer pulmonar de células não pequenas (CPCNP) é significativo, com a tecnologia mostrando acurácia superior às técnicas de imagem convencionais no estadiamento mediastinal e à distância. Avaliação econômica realizada em 2013 aponta para seu custo-efetividade no estadiamento do CPCNP em comparação à estratégia atual de manejo baseada no uso da tomografia computadorizada, na perspectiva do SUS. Sua incorporação ao rol de procedimentos disponibilizados pelo SUS pelo Ministério da Saúde (MS) ocorreu em abril de 2014, mas ainda se desconhecem os impactos econômico-financeiros decorrentes desta decisão. Este estudo buscou estimar o impacto orçamentário (IO) da incorporação da tecnologia PET no estadiamento do CPCNP para os anos de 2014 a 2018, a partir da perspectiva do SUS como financiador da assistência à saúde. As estimativas foram calculadas pelo método epidemiológico e usaram como base modelo de decisão do estudo de custo-efetividade previamente realizado. Foram utilizados dados nacionais de incidência; de distribuição de doença e acurácia das tecnologias procedentes da literatura e de custos, de estudo de microcustos e das bases de dados do SUS. Duas estratégias de uso da nova tecnologia foram analisadas: (a) oferta da PET-TC a todos os pacientes; e (b) oferta restrita àqueles que apresentem resultados de TC prévia negativos. Adicionalmente, foram realizadas análises de sensibilidade univariadas e por cenários extremos, para avaliar a influência nos resultados de possíveis fontes de incertezas nos parâmetros utilizados. A incorporação da PET-TC ao SUS implicaria a necessidade de recursos adicionais de R$ 158,1 (oferta restrita) a 202,7 milhões (oferta abrangente) em cinco anos, e a diferença entre as duas estratégias de oferta é de R$ 44,6 milhões no período. Em termos absolutos, o IO total seria de R$ 555 milhões (PET-TC para TC negativa) e R$ 600 milhões (PET-TC para todos) no período. O custo do procedimento PET-TC foi o parâmetro de maior influência sobre as estimativas de gastos relacionados à nova tecnologia, seguido da proporção de pacientes submetidos à mediastinoscopia. No cenário por extremos mais otimista, os IOs incrementais reduzir-se-iam para R$ 86,9 (PET-TC para TC negativa) e R$ 103,9 milhões (PET-TC para todos), enquanto no mais pessimista os mesmos aumentariam para R$ 194,0 e R$ 242,2 milhões, respectivamente. Resultados sobre IO, aliados às evidências de custo-efetividade da tecnologia, conferem maior racionalidade às decisões finais dos gestores. A incorporação da PET no estadiamento clínico do CPCNP parece ser financeiramente factível frente à magnitude do orçamento do MS, e potencial redução no número de cirurgias desnecessárias pode levar à maior eficiência na alocação dos recursos disponíveis e melhores desfechos para os pacientes com estratégias terapêuticas mais bem indicadas.

Estudo clínico prospectivo das modificações da borda alveolar inferior após projeção ortodôntica em tomografia computadorizada de feixe cônico

A projeção de incisivos e expansão dos arcos dentários são uma alternativa valiosa à extração dentária, especialmente quando se considera a estética facial em pacientes adultos. O efeito da projeção ortodôntica dos incisivos inferiores sobre o periodonto é controverso devido às avaliações em exames bidimensionais e os aspectos multi-fatoriais que envolvem as recessões gengivais. O objetivo deste estudo foi comparar as modificações na altura da borda alveolar dos dentes ântero-inferiores de pacientes, que foram submetidos à projeção ortodôntica, com pacientes tratados sem projeção; e correlacionar estas modificações com o grau de inclinação dentária, com as alterações da distância bicanina e com o biotipo gengival. Pacientes adultos com mais de 3 mm de falta de espaço no arco inferior e curva de Spee moderada ou acentuada compuseram o grupo experimental (n=15). O grupo controle (n=7) consistiu de pacientes com bons arcos inferiores, que não necessitavam de grandes movimentos dentários. Estes pacientes foram submetidos a alinhamento e nivelamento dentário até o fio de aço .020". Tomografias computadorizadas de feixe cônico (TCFC) foram obtidas antes do tratamento e ao final da fase de alinhamento e nivelamento. As alturas das bordas alveolares (BA) de incisivos e caninos inferiores foram medidas nas TCFC em reconstruções 3D e comparadas entre os grupos e entre os tempos pelos testes-t de Student não pareado e pareado, respectivamente. As BA foram correlacionadas com o grau de inclinação dentária (IMPA), com a distância intercaninos (DIC) e com o biotipo gengival (BG) pelo teste de correlação de Pearson. Os resultados demonstraram que os caninos inferiores do grupo experimental apresentaram perda óssea significativa (p<0,005), quando comparados com o grupo controle, em média 2,5 mm. As BA dos dentes 43, 33 e 32 ao final do alinhamento e nivelamento eram significativamente maiores do que ao início do tratamento no grupo experimental (p<0,001). Não foram encontradas diferenças significativas entre as medidas iniciais e finais das BA de todos os dentes do grupo controle. Apesar destes resultados, não foram encontradas correlações entre a remodelação da BA e o IMPA, a DIC e o BG. Pode-se concluir que o aumento no comprimento do arco inferior com arcos ortodônticos contínuos aumenta a inclinação dos incisivos inferiores e a DIC. O aumento da DIC parece exercer maior efeito sobre a BA dos caninos inferiores do que a inclinação de incisivos sobre a BA dos incisivos inferiores. No entanto, as modificações da BA não estão associadas ao grau de inclinação dos incisivos, a quantidade de expansão do arco inferior e ao biotipo gengival.

Quantificação e correlação do volume pulmonar de pacientes com acromegalia por meio de tomografia computadorizada e testes de função pulmonar

A acromegalia é uma doença multissistêmica decorrente da hipersecreção do hormônio do crescimento (GH) e do fator de crescimento semelhante à insulina tipo I (IGF-I), o que resulta no crescimento somático exagerado e alterações nas proporções corporais, estando associada à considerável aumento da morbidade e mortalidade. Estima-se ainda que os problemas respiratórios contribuam com 25% de todas as mortes encontradas neste grupo de pacientes. Diferenças metodológicas entre os diversos estudos levaram ao surgimento de dados inconsistentes sobre o papel do crescimento alveolar no desenvolvimento do aumento do volume pulmonar em acromegálicos, o que reforça a importância de novos trabalhos e outras abordagens sobre o tema. Ao mesmo tempo, com o desenvolvimento tecnológico, os métodos de imagem propostos em alguns estudos foram substituídos por outros mais sensíveis como a tomografia computadorizada (TC) multislice (Q-MDCT) que garante adequada mensuração do volume pulmonar, o que proporciona diferentes tipos de comparação e análise e, ainda, permite o estudo anatômico do tórax e vias pulmonares. Nossos objetivos foram identificar os principais achados da tomografia computadorizada (TC) em pacientes acromegálicos, determinar por meio da TC de tórax o volume pulmonar e comparar os achados da densitometria pulmonar com os da função pulmonar entre pacientes acromegálicos com doença ativa e doença controlada e, secundariamente, correlacionar estes achados. Foi realizado um estudo transversal com 29 portadores de acromegalia que tiveram diagnóstico da acromegalia suspeitado por características clínicas e confirmado por níveis elevados de GH não suprimido ou com níveis de IGF-I acima do limite normal. Posteriormente, os pacientes foram subdivididos nos grupos doença ativa(11 indivíduos) e doença controlada(18 indivíduos), segundo os níveis séricos de IGF-I. Houve ainda um grupo controle (17 indivíduos) em que os pacientes, após já terem realizado TC de tórax por alguma razão, foram convidados à realizar os testes de função pulmonar. A Q-MDCT e os testes de função pulmonar apresentaram excelente correlação: o volume total do pulmão (VTP) medido na TC inspiratória apresentou correlação significante com a capacidade pulmonar total (rs=0,742, p=0,0001), enquanto VTP medido na TC expiratória apresentou correlação significante com a capacidade residual funcional (rs=0,606, p=0,0005). Os pacientes acromegálicos com doença ativa apresentaram pulmões mais pesados em relação aos controles [885 (723994) vs. 696 (599769) g, p=0.017]. Os pacientes com acromegalia ativa também apresentaram maiores quantidades de compartimentos pobremente aerados em relação aos outros dois grupos, sendo esta diferença observada em %VTP [3,25 (2,553,46) vs. 2,24 (1,702,56) vs. 1,70 (1,452,15), p = 0,001] e g [82,6 (75,4 100,2) vs. 63,9 (49,180,3) vs. 54,2 (42,259,2), p = 0,0001]. O compartimento pobremente aerado medido na TC inspiratória apresentou correlação significante com os níveis de GH e IGF (rs=0,407, p=0,029; rs=0,467, p=0,011, respectivamente). Em conclusão, a Q-MDCT mostra que os pacientes acromegálicos com doença ativa apresentam pulmões mais pesados e maiores quantidades de compartimentos não aerados e pobremente aerados. Há relações entre os achados da densitovolumetria pulmonar e os parâmetros dos testes de função pulmonar na acromegalia.

Medição automática do diâmetro da aorta torácica em imagens de tomografia computorizada

O calibre da artéria aorta torácica é avaliado em situações de suspeita de patologia ou em pacientes com pre-disposição para desenvolverem doenças vasculares. A medição das suas dimensões, em duas direcções diametralmente opostas e, assim, fulcral na avaliação desta estrutura. Para tal, o exame de primeira linha definido é a Angiografia por Tomografia Computorizada (Angio-TC), injectando-se um produto de contraste na veia radial que irá opacificar os vasos, permitindo a sua distinção das estruturas adjacentes. O presente trabalho, inserido na disciplina de Dissertação/ Projecto/ Estágio Profissional do Mestrado em Engenharia de Computação e Instrumentação Médica e com a cooperação da empresa Efficientia, foi sugerido pela equipa de Angio-TC do Centro Hospitalar de Vila Nova de Gaia (CHVNG) e tem por objectivo o desenvolvimento de uma aplicação para a medição e registo automático do diâmetro da aorta torácica em nove pontos anatómicos pre-definidos em imagens de Tomografia Computorizada (TC). A aplicação foi desenvolvida no ambiente integrado de processamento e análise de imagem, Fiji, sendo a metodologia composta pelas etapas de segmentação, desenho da linha central, determinação dos planos de cortes, segmentação e medição da aorta nos planos de corte. Os resultados obtidos pela metodologia proposta são concordantes com os obtidos por especialistas para o conjunto de teste utilizado neste trabalho.

Avaliação de realce tardio do miocárdio por tomografia computorizada

A distinção entre miocárdio atordoado e danificado tem sido uma preocupação relevante, no cenário de um enfarte agudo do miocárdio (EAM). A avaliação da viabilidade do miocárdio, pós-enfarte, é de importância vital, no contexto clínico, principalmente numa fase inicial. Actualmente a Ressonância Magnética Cardíaca é o exame de referência para a avaliação de viabilidade do miocárdio. No entanto, é um exame com elevado custo e de difícil acesso. Estudos preliminares demonstraram potencial na utilização de imagens por Tomografia Computorizada para avaliação da área de enfarte, quer em estudos animais quer em humanos. É objectivo desta tese verificar a utilidade de um protocolo de avaliação de viabilidade do miocárdio, com base em imagens de realce tardio (RT) por Tomografia Computorizada, após um procedimento de intervenção coronária percutânea, no contexto de enfarte agudo do miocárdio com elevação do segmento ST (STEMI). Pretende-se igualmente contribuir para a análise da imagem médica do miocárdio, proporcionando métodos de quantificação do RT e software de suporte à decisão médica nesta modalidade de imagem substancialmente recente. São avaliados vários processos para a quantificação do volume de RT, incluindo um método inovador baseado na detecção automática do miocárdio normal. _E ainda proposto um algoritmo para detecção automática do grau de transmuralidade, por segmento do miocárdio, e comparado o seu grau de eficiência face ao diagnóstico médico dos mesmos exames. Apesar do reduzido número de exames utilizado para validação das técnicas descritas nesta tese, os resultados são bastante promissores e podem constituir uma mais-valia no auxilio à gestão do paciente com EAM.

Optimização e Validação da Produção de [13n]-Nh3 para Estudos Clínicos de Tomografia por Emissão de Positrões na Avaliação da Perfusão Miocárdica

A par das patologias oncológicas, as doenças do foro cardíaco, em particular a doença arterial coronária, são uma das principais causas de morte nos países industrializados, devido sobretudo, à grande incidência de enfartes do miocárdio. Uma das formas de diagnóstico e avaliação desta condição passa pela obtenção de imagens de perfusão miocárdica com radionuclídeos, realizada por Tomografia por Emissão de Positrões (PET). As soluções injectáveis de [15O]-H2O, [82Rb] e [13N]-NH3 são as mais utilizadas neste tipo de exame clínico. No Instituto de Ciências Nucleares Aplicadas à Saúde (ICNAS), a existência de um ciclotrão tem permitido a produção de uma variedade de radiofármacos, com aplicações em neurologia, oncologia e cardiologia. Recentemente, surgiu a oportunidade de iniciar exames clínicos com [13N]-NH3 para avaliação da perfusão miocárdica. É neste âmbito que surge a oportunidade do presente trabalho, pois antes da sua utilização clínica é necessário realizar a optimização da produção e a validação de todo o processo segundo as normas de Boas Práticas Radiofarmacêuticas. Após uma fase de optimização do processo, procedeu-se à avaliação dos parâmetros físico-químicos e biológicos da preparação de [13N]-NH3, de acordo com as indicações da Farmacopeia Europeia (Ph. Eur.) 8.2. De acordo com as normas farmacêuticas, foram realizados 3 lotes de produção consecutivos para validação da produção de [13N]-NH3. Os resultados mostraram um produto final límpido e ausente de cor, com valores de pH dentro do limite especificado, isto é, entre 4,5 e 8,5. A pureza química das amostras foi verificada, uma vez que relativamente ao teste colorimétrico, a tonalidade da cor da solução de [13N]-NH3 não era mais intensa que a solução de referência. As preparações foram identificadas como sendo [13N]-NH3, através dos resultados obtidos por cromatografia iónica, espectrometria de radiação gama e tempo de semi-vida. Por examinação do cromatograma obtido com a solução a ser testada, observou-se que o pico principal possuia um tempo de retenção aproximadamente igual ao pico do cromatograma obtido para a solução de referência. Além disso, o espectro de radiação gama mostrou um pico de energia 0,511 MeV e um outro adicional de 1,022 MeV para os fotões gama, característico de radionuclídeos emissores de positrões. O tempo de semi-vida manteve-se dentro do intervalo indicado, entre 9 e 11 minutos. Verificou-se, igualmente, a pureza radioquímica das amostras, correspondendo um mínimo de 99% da radioactividade total ao [13N], bem como a pureza radionuclídica, observando-se uma percentagem de impurezas inferiores a 1%, 2h após o fim da síntese. Os testes realizados para verificação da esterilidade e determinação da presença de endotoxinas bacterianas nas preparações de [13N]-NH3 apresentaram-se negativos.Os resultados obtidos contribuem, assim, para a validação do método para a produção de [13N]-NH3, uma vez que cumprem os requisitos especificados nas normas europeias, indicando a obtenção de um produto seguro e com a qualidade necessária para ser administrado em pacientes para avaliação da perfusão cardíaca por PET.