Modelo 3D de Imagens Radiográficas para Auxilio em Diagnósticos

Maurício C. Freitas, Armando M. Toda, Elen A. S. Botelho Clívia L. A. Rocha, Igor R. Gomes

Centro Universitário do Pará (CESUPA) – Área de Ciências Exatas e Tecnologia (ACET) Laboratório de Computação Natural (LCN) – Grupo de Estudos Temáticos de Matemática Computacional

(MatComp-CESUPA) - 66.060- 230, Belém – Pará – Brasil E-mail: {mauriciocarvbcc, armando.toda, elenarantza, clivia.lar, ruiz.igor} @gmail.com

RESUMO

Este artigo busca desenvolver o processo de modernização da ciência radiológica, à medida que os atuais métodos baseados em fotografias e radiografias considerados elementos essenciais para diagnosticar fraturas e lesões ósseas ainda são tradicionalmente materializados por meio da tecnologia 2-D, o que dificulta em certas ocasiões a correta identificação do problema e o tratamento adequado ao paciente.

A dificuldade em questão reside especialmente na deficiência de detalhes ou na nitidez das atuais radiografias tradicionais, pois quanto mais visível for a radiografia, melhor será a capacidade de definir o prognóstico.

Atualmente o que existe no mercado é a utilização da radiografia computadorizada (RC), que utiliza placas de fósforo (IP) ou filmless radiography basicamente utilizando os mesmos recursos para execução da radiografia convencional porém com a diferença básica de que o filme radiográfico é substituído por uma placa de material sensível a radiação ionizante (placa de fósforo flexível). Esta placa de fósforo contém cristais cujos elétrons se posicionam em órbitas de alta energia após serem estimulados por uma radiação ionizante. Tais elétrons, instáveis, podem reverter à situação de equilíbrio devido ao principio da luminescência foto estimulada, que basicamente é a capacidade que possuem certos materiais de absorver energia e liberarem esta em forma de luz [1].

Na RC a placa sensível à radiação contém partículas que absorvem a radiação emitida por uma fonte adequada (fonte de raios-X ou radiação gama). Estas partículas posteriormente são excitadas por um feixe de laser emitindo luz. A luz emitida é captada num fotomultiplicador e gera uma imagem digital que é exposta numa tela de computador [1].

Dessa forma, as imagens geradas pela técnica de RC passaram por uma enorme quantidade de baterias de avaliações primeiramente quanto aos requisitos do código ASME V e depois quanto aos requisitos da norma EM 1435. Ambas as normas calculam uma distância fonte-filme mínima para evitar uma penumbra geométrica inadequada e utilizando um indicador (IQI) [2]. Após todos esses longos testes para provar a eficiência da utilização do método da radiografia computadorizada, busca-se utilizar através de um simples processo de tratamento de imagem construir um aplicativo que seja capaz de renderizar uma radiografia inteiramente em 3D utilizando conceitos parecidos com os da tomografia, porém apenas utilizando três chapas radiográficas de ângulos pré-definidos, tornando assim capaz de construir um molde 3D da estrutura óssea.

Esse objetivo será alcançado através da utilização da captação da imagem da radiografia, e através de um processo de tratamento de imagem conhecido como Image

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Enhancement, onde seu processo é explicitado na Tabela 1. Tornando-se possível a criação do molde simetricamente igual ao modelo real da radiografia, onde o aplicativo será capaz de receber as chapas de radiografia digitais que passaram pelo processo de tratamento de imagem* e melhoramento (“image enhancement”)* e em seguida modelar o osso em uma visão completamente 3D utilizando os processos de segmentação da imagem* e reconhecimento* da mesma[4] , possibilitando ao usuário fazer uma rotação em 360 graus em torno de um osso completamente modelado em 3D com bases simétricas idênticas as medidas retiradas das chapas.

Tabela 1: Etapas do Image Enhancement.

Em síntese, com o desenvolvimento desse aplicativo será possível construir a estrutura óssea quase que completa em 3D através da utilização de chapas radiográficas simples. Esse processo já foi feito em outras áreas, tendo até tido uma utilização na área de engenharia na parte de juntas soldadas através de radiografia computadorizada [3]. Dessa forma, o projeto em análise tornará possível a obtenção de modelos completos em 3D que simularão simetricamente o real modelo ósseo visando a facilitação do atendimento ao paciente e a rapidez no prognostico do caso.

Palavras-chave: Radiografia Computadorizada, Radiografia 3D, Computação Gráfica.

Referências:

[1] - ASTM E747: Standard Practice for Design, Manufacture and Material Grouping Classification of Wire Image Quality Indicators (IQI) Used for Radiology. Disponível em: <http://www.astm.org/Standards/E747.htm>. Acesso em 16. Abri. 2010. [2] - FUJIFILM. Computed Radiography for NDT. 2001. [3] - Milani, H. e Videira José, J.C. ARCTEST. Pr-IT-002-RC – Projeto de Instrução para realização de “Radiografia Computadorizada em juntas soldadas de pequeno diâmetro” – técnica em PD-VS . 2001. [4] - ALBUQUERQUE,P. M, ALBUQUERQUE, P. M. Processamento de Imagens : Métodos e Análises. Disponível em <http://www.cbpf.br/cat/pdsi/pdf/ProcessamentoImagens.PDF>. Acessado em : 20/05/2010

Etapa Descrição

1 Tratamento fora da imagem * Correção de iluminação, uso de colorantes químicos,etc.

2 Aquisição da imagem* Amostragem, armazenamento e compactação 3 Melhoramento ("Image enhancement")* Pré-tratamento digital da imagem 4 Segmentação da informação * Extração dos "objetos" do "fundo" da imagem

5 Parametrização*

Determinação de grandezas sobre cada "objeto": Área, perímetro, forma,descrição, estrutural, topologia, etc.

6 Reconhecimento* Classificação dos "objetos"

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