Aquisição e manipulação de imagens por tomografia computadorizada da região maxilofacial visando à obtenção de protótipos biomédicos

O processo de construção de protótipos biomédicos surgiu da união das tecnologias de prototipagem rápida e do diagnóstico por imagens. No entanto, este processo é complexo, em função da necessária interação entre as ciências biomédicas e a engenharia. Para que bons resultados sejam obtidos, especial atenção deve ser dispensada à aquisição das imagens por tomografia computadorizada e à manipulação dessas imagens em softwares específicos. Este artigo apresenta a experiência multidisciplinar de um grupo de pesquisadores com a aquisição e a manipulação de imagens por tomografia computadorizada do complexo maxilofacial, visando à construção de protótipos biomédicos com finalidade cirúrgica.

Controle de qualidade de monitores de diagnóstico por imagem e iluminância nos espaços de pós-processamento em serviços de imagiologia

OBJETIVO: Avaliar a qualidade dos monitores de diagnóstico e tratamento de imagem digital em radiologia convencional (raios X) com base nos níveis de luminância. Fez-se a medição da iluminância dos postos de trabalho onde estavam os monitores. MATERIAIS E MÉTODOS: A medição da luminância foi realizada usando-se um detector Unfors Xi Light em cinco instituições, com 23 monitores primários e 22 secundários, sendo 6 usados em urgência, seguindo o método descrito no relatório TG18 da American Association of Physicists in Medicine (AAPM). O instrumento de medida utilizado foi o Delta Ohm HD 9221 luximeter. RESULTADOS: Para as recomendações da AAPM, tanto monitores primários como secundários cumpriram, no geral, os níveis de tolerância. No caso dos níveis de iluminância, nos locais de trabalho dos monitores primários encontravam-se ligeiramente acima do intervalo recomendado. Quanto às recomendações do The Royal College of Radiologists (RCR), os monitores que respeitaram os níveis recomendados estavam em minoria, embora as diferenças não fossem significativas. CONCLUSÃO: Em geral, os resultados foram satisfatórios, embora os monitores não fossem adequados para atingir as recomendações exigentes do RCR. Os níveis de referência entre os monitores primários e secundários deveriam aproximar-se, de modo a garantir a qualidade de imagem. Os monitores para visualização e diagnóstico de imagens médicas devem ser regularmente avaliados para manter um sistema com a qualidade exigida, dada a função que desempenham.

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.

O marketing na indústria médica : uma análise do sistema de distribuição de serviços médicos (clínicas médicas, laboratórios e análises clínicas e serviços de diagnóstico por imagem)

Trata da aplicação de um dos conceitos de marketing ,a distribuição, na Inústria de DiagnósticoMédico. Pesquisa junto aos médicos a viabilidade de adoção de estratégias de verticalização integral de clínicas sobre laboratórios de análises clínicas e serviços de diagnóstico por imagem . Avalia os beneficios que tais estratégias geram para o paciente / consumidor .

Persistência hiperplástica do vítreo primitivo: avaliação por métodos de imagem

Persistência hiperplásica do vítreo primitivo (PHVP) é um desenvolvimento anormal, afetando crianças, resultante da falha de regressão do vítreo primitivo e dos vasos hialóides, com proliferação de tecido conectivo. A PHVP pode ter três variações: uma anterior, outra posterior e uma terceira com a combinação das duas. Clinicamente manifesta-se como leucocoria (reflexo branco pupilar) em um olho de dimensões reduzidas. Esta anomalia é usualmente unilateral e não associada com outros achados sistêmicos. Leucocoria, descolamento de retina, pregas retinianas e catarata podem confundir PHVP com outras afecções oculares que têm achados semelhantes. Retinoblastoma, catarata congênita, retinopatia da prematuridade e pseudogliomas são doenças com achados semelhantes aos da PHVP. A visualização direta dos remanescentes do sistema vascular hialóide fetal é a melhor evidência da lesão presente, se não fosse, muitas vezes impossivel, à fundoscopia, devido à opacidade do tecido. Nestes casos, a visualização indireta, por meio de ultra-sonografia, tomografia computadorizada e ressonância magnética, fornece o diagnóstico. As imagens obtidas por estes métodos proporcionam, ainda, informações e diagnóstico diferencial com outras doenças, particularmente com o retinoblastoma. Os autores fazem uma revisão na literatura e apresentam um estudo iconográfico das imagens e achados da PHVP.

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.

Determinação da idade dental de crianças brasileiras nordestinas: novos valores de conversão de maturidade dental para população específica

Since Demirjian's system of estimating dental maturity was first described, many researchers from different countries have tested its accuracy among diverse populations. Some of these studies have pointed out a need to determine population-specific standards. In Brazil, the Northeast region is the one that most suffers the negative impact of exodus, specially related to the increase of abandoned children in the cities. The aim of this study was to test the accuracy of Demirjian's system for assessing the dental maturity of northeastern Brazilian children, so as to present a scale for maturity score conversion into dental age developed specifically for this population. This could be used for forensic, anthropological and legal matters, and also as a model for other countries attempting to formulate their own conversion scales. Panoramic radiographs of 1,491 children (821 females and 670 males), aged 7 to 13 years, from Ceará state, northeast Brazil, were assessed by a single observer to determine dental age (DA) according to Demirjian's system. The mean percentage of intra-observer agreement was 86.6%, with a mean Cohen's Kappa coefficient of 0.67 (substantial agreement). The DA was compared by paired t-test to subjects' chronological age (CA). The differences between CA and DA in all age groups were statistically significant (p<0.0001), demonstrating a great advancement in DA among Brazilians. Scatter plots were drawn for both genders, and the data were fitted to a growth curve, y = 100/ (1 + e-a(x b)). Graphs corresponding to the 50th percentile curves were produced. A table with new values for the conversion of maturity score into dental age for northeastern Brazilian children is presented. The great advancement in DA, as obtained by Demirjian's system in this population, justified the determination of specific scores for dental maturity assessment

Avaliação das condições de uso de um equipamento de tomografia computadorizada e otimização de protocolos de crânio empregados na rotina do HCFMB-UNESP

Almost forty years computed tomography (CT) has been one of the most powerful tools in diagnostic imaging. However, this modality delivers relatively high doses to their patients. It is known that the inappropriate use and unnecessary radiation may be associated with a significant risk of cancer, especially in pediatric patients. Moreover, the quality assurance in CT, provided and required by Portaria 453/98 and the guide of the RE 1016/05, ensures that the images generated by computer tomography provide reliable diagnostic information with doses as low as reasonably achievable. This research aimed to make the quality control (QC) of CT equipment; establish a better relationship between dose and noise on the image to protocols of skull CT according to the study of optimization proposed in 2005 by Daros; and assess the dose distribution in different cranial organs for protocols of adult and pediatric use in the routine of the Department of Diagnostic Imaging of HCFMB-UNESP. The equipment used for testing QC, optimization and dosimetry was a third generation tomograph GE Sytec 3000i

Imageologia na odontologia e aspectos legais

The technology, through the advent of new equipments that allow imaging exams, has helped very much in the diagnosis and prognosis of diseases in Dentistry. The use of informatics, in general, in the manufacture of clinical reports is increasingly present in the dental offices. The legal validity of these systems is questioned, and is matter of discussion. This work makes considerations about Imageology or Diagnostic by image, a new area that is appearing on Dentistry. Among other exams, there are: digital radiography, tomography, computed tomography, artomography, magnetic resonance, computed cefalometry and ultra-sonography. It permits the professional to obtain a better diagnostic, and to the patient, the visualization of his problem and treatment. A survey on the possibilities of using informatics in Dentistry, particularly in Radiology, was also carried out, as well as the legal aspects, which are in accordance with the Law 8.935/94, what guarantees its practicability. Digital Certification is a mechanism that provides legal validity to documents and, as such, to radiographic images and others. It is a procedure that the dentist should take to ensure that he/she has safeguarded the judicial proofs that may be necessary in an eventual demand.

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)

Incorporação do espalhamento Compton no modelo de TBC modificado

No último século, houve grande avanço no entendimento das interações das radiações com a matéria. Essa compreensão se faz necessária para diversas aplicações, entre elas o uso de raios X no diagnóstico por imagens. Neste caso, imagens são formadas pelo contraste resultante da diferença na atenuação dos raios X pelos diferentes tecidos do corpo. Entretanto, algumas das interações dos raios X com a matéria podem levar à redução da qualidade destas imagens, como é o caso dos fenômenos de espalhamento. Muitas abordagens foram propostas para estimar a distribuição espectral de fótons espalhados por uma barreira, ou seja, como no caso de um feixe de campo largo, ao atingir um plano detector, tais como modelos que utilizam métodos de Monte Carlo e modelos que utilizam aproximações analíticas. Supondo-se um espectro de um feixe primário que não interage com nenhum objeto após sua emissão pelo tubo de raios X, este espectro é, essencialmente representado pelos modelos propostos anteriormente. Contudo, considerando-se um feixe largo de radiação X, interagindo com um objeto, a radiação a ser detectada por um espectrômetro, passa a ser composta pelo feixe primário, atenuado pelo material adicionado, e uma fração de radiação espalhada. A soma destas duas contribuições passa a compor o feixe resultante. Esta soma do feixe primário atenuado, com o feixe de radiação espalhada, é o que se mede em um detector real na condição de feixe largo. O modelo proposto neste trabalho visa calcular o espectro de um tubo de raios X, em situação de feixe largo, o mais fidedigno possível ao que se medem em condições reais. Neste trabalho se propõe a discretização do volume de interação em pequenos elementos de volume, nos quais se calcula o espalhamento Compton, fazendo uso de um espectro de fótons gerado pelo Modelo de TBC, a equação de Klein-Nishina e considerações geométricas. Por fim, o espectro de fótons espalhados em cada elemento de volume é somado ao espalhamento dos demais elementos de volume, resultando no espectro total espalhado. O modelo proposto foi implementado em ambiente computacional MATLAB® e comparado com medições experimentais para sua validação. O modelo proposto foi capaz de produzir espectros espalhados em diferentes condições, apresentando boa conformidade com os valores medidos, tanto em termos quantitativos, nas quais a diferença entre kerma no ar calculado e kerma no ar medido é menor que 10%, quanto qualitativos, com fatores de mérito superiores a 90%.

Processamento e Análise de Imagens Adquiridas através de Cápsula Endoscópica para o Auxílio ao Diagnóstico Clínico

O carcinoma foi a principal causa de morte para cerca de 8,2 milhões de habitantes no ano de 2012 a nível mundial. Deste valor, estima-se que o carcinoma colo retal foi responsável por 694.000 mortes nesse mesmo ano. O tratamento eficaz deste carcinoma carece de uma deteção precoce de determinadas patologias associadas, nomeadamente, à presença de hemorragia ou pólipo na mucosa intestinal. Essa deteção precoce passa pela realização frequente de determinados exames clínicos invasivos, como a endoscopia e a colonoscopia, que poderão ser demasiado invasivos para o Homem para serem realizados regularmente. Assim surgiu a capsula endoscópica (CE) como método de diagnóstico pouco invasivo, confortável, seguro e com a funcionalidade de permitir a visualização de todo o trato gastrointestinal (TGI), uma vez que, com os métodos tradicionais de diagnóstico (endoscopia e colonoscopia) isso não acontece. Técnicas computacionais de processamento e análise de imagem automáticas, tais como filtros de suavização, remoção de ruído, deteção de contorno ou segmentação de zonas de interesse, podem ser utilizadas para facilitar a deteção destas patologias e homogeneizar a resposta entre diferentes clínicos, uma vez que, por cada exame de endoscopia por capsula são recolhidas cerca de 57 600 imagens. As imagens recolhidas a partir da CE passam por uma série de passos de processamento de imagem a m de clarificar a existência ou ausência de patologias no interior do TGI. Essa classificação pretende simplificar e auxiliar o clínico no diagnóstico precoce relativamente às patologias em causa, assim como reduzir o seu cansaço, aumentar a sua performance e aumentar a sua eficiência na análise de dados. Neste contexto e em parceria com a empresa INOVA+, esta tese está integrada no projeto PhotonicPill cofinanciado pelo QREN (Quadro de Referência Estratégico Nacional). Este projeto visa desenvolver um conjunto de módulos baseados em fotónica para incorporar numa CE, a m de possibilitar um diagnóstico mais preciso e atempado de diversas patologias, nomeadamente a presença de pólipos e hemorragias, assim como a possibilidade de terapêutica em locais do trato gastrointestinal de difícil acesso, como é o caso do intestino delgado. Um dos módulos baseados em fotónica assenta na tecnologia narrow band imaging (NBI). A contribuição desta tese no projeto prendeu-se no desenvolvimento de 3 métodos de deteção automática. O primeiro direcionado para a deteção de hemorragia, baseou-se na identificação dos valores mínimos e máximos dos canais de R,G,B para criar um valor de threshold duplo. De seguida, complementa-se o método através de operações morfológicas e operações locais. O segundo método de deteção automática é direcionado para a deteção de pólipo e baseou-se na aplicação da transformada de watershed juntamente com o cálculo de medidas associadas à forma típica de um pólipo. Por último, desenvolveu-se um método de deteção de vascularização na mucosa intestinal recorrendo essencialmente à deteção de valores máximos para cada canal do modelo RGB, definindo um valor de threshold máximo para cada um dos três canais. Uma vez testados os algoritmos e obtendo uma percentagem de especificidade e sensibilidade média superior a 70% em todos os métodos, desenvolveu-se um protótipo de uma interface gráfica para este sistema de apoio à decisão clínica que engloba os três parâmetros em análise: deteção de hemorragia, deteção de pólipo e deteção de vascularização. Esta interface fará toda a gestão do processo, ou seja, fara de forma automática a deteção e classificação das patologias a detetar, lançando uma mensagem de alerta ao clínico a informar se o paciente é ou não portador de alguma das anomalias em análise.

Segmentação de imagens fetais com potencial para desenvolvimento de ferramentas de apoio ao diagnóstico

Programa Doutoral em Engenharia Eletrónica e de Computadores