Radiological imaging in digital systems: the effect of exposure parameters in diagnostic quality and patient dose

Esta tese pretende contribuir para o estudo e análise dos factores relacionados com as técnicas de aquisição de imagens radiológicas digitais, a qualidade diagnóstica e a gestão da dose de radiação em sistema de radiologia digital. A metodologia encontra-se organizada em duas componentes. A componente observacional, baseada num desenho do estudo de natureza retrospectiva e transversal. Os dados recolhidos a partir de sistemas CR e DR permitiram a avaliação dos parâmetros técnicos de exposição utilizados em radiologia digital, a avaliação da dose absorvida e o índice de exposição no detector. No contexto desta classificação metodológica (retrospectiva e transversal), também foi possível desenvolver estudos da qualidade diagnóstica em sistemas digitais: estudos de observadores a partir de imagens arquivadas no sistema PACS. A componente experimental da tese baseou-se na realização de experiências em fantomas para avaliar a relação entre dose e qualidade de imagem. As experiências efectuadas permitiram caracterizar as propriedades físicas dos sistemas de radiologia digital, através da manipulação das variáveis relacionadas com os parâmetros de exposição e a avaliação da influência destas na dose e na qualidade da imagem. Utilizando um fantoma contraste de detalhe, fantomas antropomórficos e um fantoma de osso animal, foi possível objectivar medidas de quantificação da qualidade diagnóstica e medidas de detectabilidade de objectos. Da investigação efectuada, foi possível salientar algumas conclusões. As medidas quantitativas referentes à performance dos detectores são a base do processo de optimização, permitindo a medição e a determinação dos parâmetros físicos dos sistemas de radiologia digital. Os parâmetros de exposição utilizados na prática clínica mostram que a prática não está em conformidade com o referencial Europeu. Verifica-se a necessidade de avaliar, melhorar e implementar um padrão de referência para o processo de optimização, através de novos referenciais de boa prática ajustados aos sistemas digitais. Os parâmetros de exposição influenciam a dose no paciente, mas a percepção da qualidade de imagem digital não parece afectada com a variação da exposição. Os estudos que se realizaram envolvendo tanto imagens de fantomas como imagens de pacientes mostram que a sobreexposição é um risco potencial em radiologia digital. A avaliação da qualidade diagnóstica das imagens mostrou que com a variação da exposição não se observou degradação substancial da qualidade das imagens quando a redução de dose é efectuada. Propõe-se o estudo e a implementação de novos níveis de referência de diagnóstico ajustados aos sistemas de radiologia digital. Como contributo da tese, é proposto um modelo (STDI) para a optimização de sistemas de radiologia digital.

Estabilizador de sistemas de potência digital aplicado a uma unidade geradora da UHE de Tucuruí

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e resultados de testes de campo de um estabilizador de sistemas de potência (ESP) digital, destinado ao amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas interligados. Os testes experimentais foram efetuados em uma das unidades hidrogeradoras, de 350 MVA, da UHE de Tucuruí. A lei de controle amortecedor do ESP digital foi embarcada em um sistema de hardware baseado em um controlador digital de sinais (DSPIC 30f5011). A estrutura da lei de controle é na forma canónica RST, de tempo discreto, sendo os parâmetros do controlador calculados através da técnica de deslocamento radial de pólos. Para fins de projeto, a dinâmica da planta, no ponto de operação considerado, foi representada por um modelo paramétrico, o qual foi estimado a partir de dados medidos em campo. Os resultados experimentais mostraram um excelente desempenho do ESP digital no amortecimento de um dos modos eletromecânicos observável na UHE de Tucuruí.

Estudo comparativo de sistemas de rádio digital sobre fibra aplicado a C-RAN

O objetivo deste trabalho é comparar aspectos relacionados ao uso de Multiplexação por Subportadora (SCM) em um sistema de transmissão de Rádio Digital sobre Fibra (DRoF) aplicado à Arquitetura de Acesso a Rádio Centralizado (C-RAN). Para isso, foram criados dois cenários que fazem uso da tecnologia DRoF, onde no primeiro, três subportadoras são transmitidas em um comprimento de onda e, para o segundo cenário, três comprimentos de onda são transmitidos, onde cada um possui uma única subportadora. Para ambas configurações é visado alimentar unidades de rádio remoto (RRH) localizadas na torre de transmissão. São analisados aspectos de desempenho da recepção, alcance das redes e complexidade do sistema para cada um dos cenários propostos. Além disso, são mostrados passo a passo como os sistemas foram construídos utilizando o software de simulação VPITransmissionMaker. Foram considerados para cada subportadora uma taxa de 250 Mbps, modulação 16-QAM, centrados na frequência de 5GHz. Os resultados obtidos demonstram que, para SCM-DRoF, uma Taxa de Erro de Bit (BER) de 10^-6 é mantida constante para enlaces de até 20 km. No segundo modelo, sem uso de SCM, um desempenho similar foi verificado, contudo com alcance de até 40 km. Dado o contexto da aplicação, os fatores desempenho e distância levam a crer que ambos cenários de transmissão podem ser utilizadas para C-RAN. Contudo, levando em consideração o custo e a complexidade no domínio óptico, o sistema utilizando SCM, comparativamente, possui mais vantagens. Conclui-se então que o uso de SCM apresenta-se como uma forte opção para aplicações no contexto das novas tecnologias de redes de acesso móvel.

Acidose ruminal subaguda em ovinos Santa Inês: estudo clínico, laboratorial e avaliação da laminite por termografia infravermelha e radiologia digital

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Evaluación del funcionamiento de sistemas de análisis digital de imágenes - wipfrag (edición manual) y split online

En minería, la estimación de la curva granulométrica del escombro de voladura es importante para evaluar el diseño, ejecución y optimización de la misma. Para ello, actualmente se usan sistemas digitales de fotografías que obtienen dicha curva a partir de imágenes tomadas por una cámara. En este proyecto se ha analizado la fragmentación de seis voladuras realizadas en el año 2012 en la cantera “El Aljibe” situada en el término municipal de Almonacid de Toledo con un sistema automático en línea (Split Online) y con un software de otra compañía (WipFrag) que permite la edición manual de las imágenes. Han sido analizadas 120 imágenes de seis voladuras, elegidas aleatoriamente. Tras el estudio granulométrico, se observa que las curvas granulométricas obtenidas con ambos sistemas, estadísticamente, no son la misma en la mayor parte de la curva, por tanto, se analiza una posible relación entre los tamaños característicos X50 y X80, llegando a la conclusión de que ninguno de los sistemas es totalmente fiable, y es necesario calibrar los sistemas con datos de fragmentación reales obtenidos por medio de básculas. Abstract In mining, the estimate of the granulometric curve blasting debris is very important to evaluate the design, implementation and optimization of it. Currently, for the obtaining of this curves are used digital system of pictures taken by a camera. In this project, the fragmentation of six rock blasting were analyzed. The rock blastings are executed in 2012 in the quarry “El Aljibe” located in Almonacid de Toledo, with a automatic online system (Split Online) and a manual editing software (WipFrag). 120 randomly selected pictures have been analyzed. After the granulometric study, it appears that the size distribution curves obtained with both systems, statistically, are not the same, then, a possible relationship between the feature sizes X50 and X80 is analyzed, concluding that none of the systems is fully reliable, and systems must be calibrated with real data fragmentation obtained from data scales.

A interoperabilidade nos sistemas de televisão digital interativa.

A televisão nos dias atuais tem sofrido inúmeras inovações tecnológicas nos campos das transmissões multimídia, qualidade audio-visual e diversidade de funcionalidades. Entretanto, esta essencialmente mantêm sua característica de fornecer informações de forma quase que instantânea à população. O ambiente atual da televisão digital é caracterizado pela coexistência de inúmeros dispositivos capazes de oferecerem uma experiência televisa, associando-se computadores pessoais, smartphones, tablets e outros eletrônicos de consumo. Ainda, pode se incluir a este cenário a disponibilidade de inúmeras redes de transporte de dados tais como a radiodifusão, satélite, cabo e redes em banda larga. Este cenário diversificado, em termos de dispositivos e redes, é denominado de cenário de televisão digital híbrida, a qual destaca-se a interação do expectador com os diversos dispositivos. Estes cenários, por sua vez, motivam o desenvolvimento de tecnologias que permitem o aperfeiçoamento da pervasividade e dos meios pelos os quais os aplicativos possam ser suportados em diferentes plataformas. Este trabalho propõe ambientes interoperáveis envolvendo a televisão digital interativa e outros eletrônicos de consumo, aos quais foram realizados estudos e experimentos para se observar diferentes técnicas de sincronização e comunicação entre plataformas de interatividade para a televisão digital híbrida. Os resultados apontam para a possibilidade de cenários interoperáveis envolvendo o uso de marcadores e também recursos de redes e serviços TCP/IP, levando em consideração a eficiência e eficácia nos diferentes métodos. Conclui-se que os resultados odem motivar o desenvolvimento de cenários diferenciados envolvendo a televisão digital interativa e dispositivos de segunda tela, o que incrementa a interatividade e as formas de entretenimento.

Eficácia dos sistemas de impressão digital vs impressões convencionais na medicina dentária

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

Avaliação da dose glandular média (MGD) em três sistemas mamográficos

Este estudo tem por objectivos determinar a Dose Glandular Média - Mean Glandular Dose (MGD) - em 3 sistemas de Mamografia e comparar os valores obtidos com os referenciais internacionais. O estudo foi realizado num sistema analógico de Écran-Película (EP) e em dois sistemas de imagem digital (CR e DR). Foi efectuado o cálculo da Entrance Surface Air Kerma (ESAK) e da MGD em três equipamentos a partir de uma amostra de dados referentes a 30 mulheres assintomáticas, com idades compreendidas entre os 40 e 64 anos. Em cada equipamento objecto de análise, foram recolhidos os dados referentes a 10 mulheres. Foram consideradas as projecções crânio-caudal (CC) e oblíqua médio-lateral (MLO). A análise de resultados revelou que o valor de MGD varia quando se compara os três sistemas. Nas incidências CC os valores de MGD obtidos foram de 1,54 mGy (EP), 1,78 mGy (CR) e 0,82 mGy (DR). Nas incidências MLO o valor de MGD foi de 1,53 mGy no sistema EP, de 1,78 mGy no CR e 0,87 mGy no sistema DR. Constata-se que o valor de MGD na incidência de CC é inferior ao valor de MGD na incidência MLO, excepto para o sistema EP. Verifica-se também que o sistema EP apresenta maior variabilidade nos dados de MGD comparativamente com os restantes sistemas. O sistema DR é o que apresenta a menor variabilidade de valores MGD e também valores de MGD mais baixos. Comparando os resultados deste estudo com as referências internacionais, verifica-se que a MGD se encontra abaixo do limite de 2 mGy recomendado. ABSTRACT - This study aims to estimate the Mean Glandular Dose (MGD) associated with three different mammographic systems and compare the results with recommended international reference values. The systems included in the study included a conventional Screen-Film (SF) system and two digital mammography systems (CR and DR). Entrance Surface Air Kerma (ESAK) and MGD associated with each equipment were calculated. A sample of 30 healthy women (age ranging from 40 to 64 years old) undertaking screening mammography was considered in this study. The mammographic exam includes two projections, cranio-caudal (CC) and medio-lateral oblique (MLO). The MGD results obtained for CC projection were 1,54 mGy (SF), 1,78 mGy (CR) and 0,82 mGy (DR). MGD values for the MLO projection were 1,53 mGy (SF), 1,78 mGy (CR) and 0,87 mGy (DR). Results show that MGD value is slightly lower in the CC projection than in MLO, except for the SF system (1,54 mGy; 1,53 mGy). In addition the MGD for the SF system varied more than that associated with the digital systems. The DR system allows a narrow variation of MGD values and also lower MGD values. Comparing this study results with the international references we concluded that MGD values are below the 2 mGy recommended value for the three systems evaluated.

Caracterização tecnológica da mamografia digital em Portugal: progresso de um projeto em implementação

Introdução – A mamografia é o principal método de diagnóstico por imagem utilizado no rastreio e diagnóstico do cancro da mama, sendo a modalidade de imagem recomendada em vários países da Europa e Estados Unidos para utilização em programas de rastreio. A implementação da tecnologia digital causou alterações na prática da mamografia, nomeadamente a necessidade de adaptar os programas de controlo de qualidade. Objetivos – Caracterizar a tecnologia instalada para mamografia em Portugal e as práticas adotadas na sua utilização pelos profissionais de saúde envolvidos. Concluir sobre o nível de harmonização das práticas em mamografia em Portugal e a conformidade com as recomendações internacionais. Identificar oportunidades para otimização que permitam assegurar a utilização eficaz e segura da tecnologia. Metodologia – Pesquisa e recolha de dados sobre a tecnologia instalada, fornecidos por fontes governamentais, prestadores de serviços de mamografia e indústria. Construção de três questionários, orientados ao perfil do médico radiologista, técnico de radiologia com atividade em mamografia digital e técnico de radiologia coordenador. Os questionários foram aplicados em 65 prestadores de serviços de mamografia selecionados com base em critérios de localização geográfica, tipo de tecnologia instalada e perfil da instituição. Resultados – Foram identificados 441 sistemas para mamografia em Portugal. A tecnologia mais frequente (62%) e vulgarmente conhecida por radiografia computorizada (computed radiography) é constituída por um detector (image plate) de material fotoestimulável inserido numa cassete de suporte e por um sistema de processamento ótico. A maioria destes sistemas (78%) está instalada em prestadores privados. Aproximadamente 12% dos equipamentos instalados são sistemas para radiografia digital direta (Direct Digital Radiography – DDR). Os critérios para seleção dos parâmetros técnicos de exposição variam, observando-se que em 65% das instituições são adotadas as recomendações dos fabricantes do equipamento. As ferramentas de pós-processamento mais usadas pelos médicos radiologistas são o ajuste do contraste e brilho e magnificação total e/ou localizada da imagem. Quinze instituições (em 19) têm implementado um programa de controlo de qualidade. Conclusões – Portugal apresenta um parque de equipamentos heterogéneo que inclui tecnologia obsoleta e tecnologia “topo de gama”. As recomendações/guidelines (europeias ou americanas) não são adotadas formalmente na maioria das instituições como guia para fundamentação das práticas em mamografia, dominando as recomendações dos fabricantes do equipamento. Foram identificadas, pelos técnicos de radiologia e médicos radiologistas, carências de formação especializada, nomeadamente nas temáticas da intervenção mamária, otimização da dose e controlo da qualidade. A maioria dos inquiridos concorda com a necessidade de certificação da prática da mamografia em Portugal e participaria num programa voluntário. ABSTRACT - Introduction – Mammography is the gold standard for screening and imaging diagnosis of breast disease. It is the imaging modality recommended by screening programs in various countries in Europe and the United States. The implementation of the digital technology promoted changes in mammography practice and triggered the need to adjust quality control programs. Aims –Characterize the technology for mammography installed in Portugal. Assess practice in use in mammography and its harmonization and compliance to international guidelines. Identify optimization needs to promote an effective and efficient use of digital mammography to full potential. Methodology – Literature review was performed. Data was collected from official sources (governmental bodies, mammography healthcare providers and medical imaging industry) regarding the number and specifications of mammography equipment installed in Portugal. Three questionnaires targeted at radiologists, breast radiographers and the chief-radiographer were designed for data collection on the technical and clinical practices in mammography. The questionnaires were delivered in a sample of 65 mammography providers selected according to geographical criteria, type of technology and institution profile. Results – Results revealed 441 mammography systems installed in Portugal. The most frequent (62%) technology type are computerized systems (CR) mostly installed in the private sector (78%). 12% are direct radiography systems (DDR). The criteria for selection of the exposure parameters differ between the institutions with the majority (65%) following the recommendations from the manufacturers. The use of available tools for post-processing is limited being the most frequently reported tools used the contrast/ brightness and Zoom or Pan Magnification tools. Fifteen participant institutions (out of 19) have implemented a quality control programme. Conclusions – The technology for mammography in Portugal is heterogeneous and includes both obsolete and state of the art equipment. International guidelines (European or American) are not formally implemented and the manufacturer recommendations are the most frequently used guidance. Education and training needs were identified amongst the healthcare professionals (radiologists and radiographers) with focus in the areas of mammography intervention, patient dose optimization and quality control. The majority of the participants agree with the certification of mammography in Portugal.

Uso de software como ferramenta pedagógica no processo de ensino-aprendizagem da mamografia digital

OBJETIVO: Avaliar o impacto sobre o treinamento de residentes utilizando uma ferramenta computacional dedicada à avaliação do desempenho da leitura de imagens radiológicas convencionais e digitais. MATERIAIS E MÉTODOS: O treinamento foi realizado no Laboratório de Qualificação de Imagens Médicas (QualIM). Os residentes de radiologia efetuaram cerca de 1.000 leituras de um total de 60 imagens obtidas de um simulador estatístico (Alvim®) que apresenta fibras e microcalcificações de dimensões variadas. O desempenho dos residentes na detecção dessas estruturas foi avaliado por meio de parâmetros estatísticos. RESULTADOS: Os resultados da probabilidade de detectabilidade foram de 0,789 e 0,818 para os sistemas convencional e digital, respectivamente. As taxas de falso-positivos foram de 8% e 6% e os valores de verdadeiro-positivos, de 66% e 70%, respectivamente. O valor de kappa total foi 0,553 para as leituras em negatoscópio e 0,615 em monitor. A área sob a curva ROC foi de 0,716 para leitura em filme e 0,810 para monitor. CONCLUSÃO: O treinamento proposto mostrou ser efetivo e apresentou impacto positivo sobre o desempenho dos residentes, constituindo-se em interessante ferramenta pedagógica. Os resultados sugerem que o método de treinamento baseado na leitura de simuladores pode produzir um melhor desempenho dos profissionais na interpretação das imagens mamográficas.

Estudo da interferência entre sistemas LTE e de TV digital em canal adjacente na faixa dos 700 MHz

Este trabalho tem como objetivo analisar o impacto da interferência mútua entre os sistemas de Televisão Digital (DTV) e Long Term Evolution (LTE) em canal adjacente na faixa dos 700 MHz. Durante a análise, são determinadas mínimas distâncias de separação e bandas de guarda adequadas para garantir a coexistência dos sistemas nesta faixa de frequências. O impacto da interferência é avaliado em um cenário onde a Televisão digital e o LTE operam nos canais 51 e 52 respetivamente. Para obtenção dos resultados, este trabalho foi feito através de simulações de Monte Carlo. Quatro classes de Televisão Digital foram consideradas durante as simulações: classe Especial, classe A, classe B e classe C. Os resultados mostram que, as classes Especial, A e B causam interferência no LTE e que o impacto desta interferência depende da banda de guarda e também da distância de separação entre os dois sistemas. Além disso, os resultados mostram também que o aumento da largura de banda do sistema LTE só tem maior impacto se o LTE for o sistema interferido. Entretanto, os resultados mostraram que é possível a coexistência dos sistemas LTE e TVD nesta faixa desde que distâncias de isolamento e bandas de guarda adequadas sejam respeitadas.

Radiology Service Bus: Interoperabilidade semântica para Radiologia

A integração de sistemas é um tema sempre actual na temática das tecnologias de informação. Desde há muito tempo que as grandes empresas identificaram a necessidade de integrar dados de diferentes sistemas, criando mais valor para os seus negócios. Alguns sectores da indústria estão claramente mais avançados do que outros no que diz respeito à integração de sistemas. Alguns factores, como a concorrência e competitividade mais agressiva em alguns mercados, foram os catalisadores desses avanços tecnológicos. A indústria da saúde não foi, infelizmente, um dos sectores onde se registaram grandes avanços na integração de sistemas. Foi, no entanto, onde se registou uma explosão de normas e protocolos que suportam as diversas disciplinas da medicina, como por ex, a Radiologia. Essas normas e protocolos permitiram dotar a medicina de meios mais rigorosos de produzir diagnósticos e encontrar curas para as mais diversas patologias. Existem muitos produtos que adoptam estas normas. As organizações foram, progressivamente, adquirindo esses produtos mas sem grande preocupação da eventual necessidade da integração. A disciplina da Radiologia é uma das disciplinas onde se verifica, ainda hoje, uma enorme diversidade de equipamentos e sistemas de informação mas onde se encontra desafios consideráveis no que diz respeito à integração. Foram esses desafios que despoletaram o interesse de investigação e cujos resultados se partilham nesta dissertação.

Avaliação de técnicas de classificação digital de imagens landsat em diferentes padrões de cobertura da terra em Rondônia

Remotely sensed imagery has been widely used for land use/cover classification thanks to the periodic data acquisition and the widespread use of digital image processing systems offering a wide range of classification algorithms. The aim of this work was to evaluate some of the most commonly used supervised and unsupervised classification algorithms under different landscape patterns found in Rondônia, including (1) areas of mid-size farms, (2) fish-bone settlements and (3) a gradient of forest and Cerrado (Brazilian savannah). Comparison with a reference map based on the kappa statistics resulted in good to superior indicators (best results - K-means: k=0.68; k=0.77; k=0.64 and MaxVer: k=0.71; k=0.89; k=0.70 respectively for three areas mentioned). Results show that choosing a specific algorithm requires to take into account both its capacity to discriminate among various spectral signatures under different landscape patterns as well as a cost/benefit analysis considering the different steps performed by the operator performing a land cover/use map. it is suggested that a more systematic assessment of several options of implementation of a specific project is needed prior to beginning a land use/cover mapping job.

Digital radiology and Picture Archiving and Communication System (PACS)

Plain radiography still accounts for the vast majority of imaging studies that are performed at multiple clinical instances. Digital detectors are now prominent in many imaging facilities and they are the main driving force towards filmless environments. There has been a working paradigm shift due to the functional separation of acquisition, visualization, and storage with deep impact in the imaging workflows. Moreover with direct digital detectors images are made available almost immediately. Digital radiology is now completely integrated in Picture Archiving and Communication System (PACS) environments governed by the Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) standard. In this chapter a brief overview of PACS architectures and components is presented together with a necessarily brief account of the DICOM standard. Special focus is given to the DICOM digital radiology objects and how specific attributes may now be used to improve and increase the metadata repository associated with image data. Regular scrutiny of the metadata repository may serve as a valuable tool for improved, cost-effective, and multidimensional quality control procedures.