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MAMOGRAFIA E PROCESSAMENTO DE IMAGENS DIGITAIS TNR EUDES INACIO DA SILVA Componentes de um equipamento de Radiografia Digital 1. Máquina de raios X; 2. Sensores: CCD (Charged Coupled Device), CMOS (Complimentary Metal Oxide Semiconductor), PSP (Photo-Stimulable Phosphor); 3. Scanner Laser scanner (PSP somente); 4. Computador com monitor e modem ou cabo de rede de alta velocidade; 5. Impressora; Detectores CCD e CMOS Estes sensores digitais são compostos de chip puro de silício dividido em vetor de pixels (elementos de imagem). Quando os raios X atingem a superfície do sensor, a energia é armazenada no pixel; a quantidade de energia armazenada é determinada intensidade do raios X que bate em um pixel particular. Devido à incidência de raios x no detector são geradas cargas elétricas. As cargas são então eletronicamente removidas, e na sequência, criam um sinal de uma voltagem proporcional à energia armazenada em cada pixel. Estes sinais produzem a imagem digital vista no monitor. Os sistemas CCD e CMOS produzem uma imagem "instantânea" e podem ser útil para emergências. PSP (Photostimulable phosphor) Estes fósforos absorvem a energia do raio X até certo ponto semelhante aos fósforos usados em telas intensificadoras. Raios X atingem o fósforo e excitam elétrons nos átomos, alguns dos quais produzem luz; mas a maioria dos elétrons ficam armadilhados (presos) dentro do fósforo. Quando o sensor é escaneado com um laser de rubi, os elétrons armadilhados são libertados, enquanto causando emissão de luz de curto-comprimento de onda na região azul do espectro eletromagnético. Quanto mais raios X absorvidos pelo fósforo, mais luminosa será a luz. A luz emitida é detectada por um tubo fotomultiplicador e a informação é digitalizada para formar a imagem. Sistema de detecção é um conjunto de semicondutores que recebem a radiação e a transformam em sinal elétrico; Sem intervenção do operador; Características físicas do detector digital de campo total têm demonstrado maior eficiência quanto à : Cintilador + CCD O dispositivo de carga acoplada (CCD) é um chip eletrônico (sensor) que contém elementos sensíveis à luz, similar aos CCDs encontrado em câmaras fotográficas. O processo de formação de imagem começa com a incidência dos raios X que saem dos pacientes e chegam a um material cintilador (iodeto de césio dopado com tálio, CsI:Tl, ou óxissulfito de gadolínio, Gd2O2S) que tem a propriedade de converter a energia dos raios X em luz. A luz alcança o CCD e, então, é transformada em cargas elétricas Esse sinal analógico, em forma de cargas, é convertido em sinal digital no conversor de sinal analógico- digital (analog- to-digital converter - ADC). • Segundo Coutinho et al. (UFRJ COPPE) as doses glandulares médias (DGMs), para pacientes que fazem o exame de mamografia digital (DR) são, em média, 33% mais baixas do que as que fazem em equipamentos convencionais (tela-filme). As DGMs para as pacientes que fazem o exame em equipamentos de radiografia computadorizada (CR) são, em média, 25% mais altas do que as que fazem em equipamentos convencionais. Sistemas digitais diretos Esses sistemas possuem muitos componentes : • Fonte de alta tensão; • Eletrodo do topo; • Camada dielétrica; • Fotocondutor; • Eletrodo de coleta; • Transistor de filme fino (TFF); • Capacitor de armazenamento de cargas; • Vidro como substrato. O componente principal é o fotocondutor, que geralmente é o selênio amorfo (a-Se), que tem a função de converter os fótons de raios X diretamente em cargas elétricas. Sensibiliza Documenta Verifica Processo Convencional Processo Digital Sensibiliza Verifica Documenta Pixel • É a menor parte de uma imagem digital e cada um destes pontos contém informações que determinam suas características. • Unidade de medida para descrever a dimensão geométrica de uma imagem. • Quanto mais pixel tiver uma imagem, melhor será a resolução. • Cada pixel carrega a informação sobre o nível de cinza ou cor que ele representa. Matriz • Número de linhas e colunas • Tamanhos das matrizes: 64x64 128x128 256x256 512x512 Detalhe da Imagem • Tamanho do pixel afeta o detalhe da imagem • Boa visibilidade de detalhe requer pixel pequenos que são selecionados com tamanho de matrizes grandes. • Campo de visão, que está relacionado com à área examinada. Capacidade de Armazenamento • Está relacionado ao número de pixel • Matrizes grandes têm muitos pixels, por isso necessitam de grande capacidade de armazenamento e tempo de processamento, comparado a matrizes de tamanho menor. Produção da Imagem Digital e Conversão • As imagens digitais não são formadas diretamente como as imagens radiográfica; elas são criadas por um processo de conversão. • O processo de conversão depende da fonte e forma como os dados ou imagens são adquiridos, que varia de uma modalidade de imagem para outra. Processamento da Imagem • O computador é parte do equipamento de processamento e pode ser programado para mudar as características da imagem de diferentes formas. • O equipamento determina um intervalo de localização da exposição e ajusta a sensibilidade efetiva do receptor e determina a condição da exposição atual. PROCESSAMENTO DA IMAGEM DIGITAL • Reduzir o ruído; Ajustar e otimizar as características de contraste; • Extrair características de regiões de interesse; • Aumentar a visibilidade de detalhes; A melhor resolução espacial Controle de Exposição Automático • Na mamografia digital, o brilho da imagem e o contraste são controlados por ajustes no display do sistema, independentemente da aquisição da imagem. • É determinar o nível de radiação para determinar a diferença entre o sinal e o ruído e garantir que a intensidade de radiação não excederá a capacidade do detector ou digitalizador. São feitas duas incidências em cada mama e, eventualmente, é necessária alguma incidência adicional, como por exemplo, uma compressão localizada ou magnificação, para melhor avaliação de uma área da mama, não significando necessaria-mente algum problema. Etapas do processamento de imagens. Fonte: (Filho, Vieira, 1999) Representação esquemática de um sitema de mamografia digital (retirado de (Bronzino, 2000)). Processamento e Análise de imagem • Filtragem de imagem O processo consiste simplesmente em mover o centro da máscara ponto a ponto na imagem. • Deteção de contornos Define corretamente os contornos das regiões e dos seus limites para avaliação e classificação das mesmas; correspondem a mudanças no brilho da imagem. ESTAÇÃO DE TRABALHO PORTARIA 531/2012 ART 5. III - enviar trienalmente, para o INCA/SAS/MS ou as instituições ou entidades por ele formalmente designadas, nos termos do § 3º do art. 4º, uma amostra de 5 (cinco) exames completos (imagem radiográfica e laudo) realizados em sistema digital ou 5 (cinco) incidências para os sistemas convencionais, sendo 2 (duas) incidências em crânio-caudal e 3 (três) incidências em médio-lateral-oblíqua, para que se procedam às respectivas avaliações. PORTARIA 531/2012 ART. 6. V - o exame deve ser composto por, no mínimo, duas incidências básicas de cada mama: a crânio-caudal e a médio-lateraloblíqua, observado o seguinte: a) se as imagens forem analógicas, devem ser feitas em filmes separados; b) se as imagens forem digitais, devem ser impressas em filme específico, sem redução, ou gravadas em meio magnético; PORTARIA 531/2012 ART. 6. XIII - nas imagens digitais, deve haver: a) visualização da linha da pele, dos ligamentos de Cooper e das estruturas vasculares nas áreas claras e escuras; b) ausência de ruído perceptível nas áreas claras e escuras; e c) contraste suficiente nas áreas claras e escuras, com tecido glandular claro e área de fundo escura e sem saturação dos tons de cinza, tanto nas áreas claras como nas áreas escuras das imagens. Posição:Cránio-caudal Mama:esquerda Tamanho do Pixel: 0.075 Bits de contraste: 12 BI-RADS: 2 Achado: sim Localização I)Axilar Tipo I)Linfonodo Patologia I)Indefinida Posição: Cránio-caudal Mama: direita Tamanho do Pixel: 0.075 Bits de contraste: 12 BI-RADS: 0 Achado: sim Localização I) Não Informado II) Não Informado III)Axilar Tipo I)Imagem nodular arredondada II)Imagem Nodular Lobulada III)Linfonodo Patologia I)Indefinida II)Indefinida III)Indefinida Posição:Cránio-caudal Mama:esquerda Tamanho do Pixel: 0.075 Bits de contraste: 12 BI-RADS: 0 Achado: sim Localização I)Axilar Tipo I)Linfonodo Patologia I)Indefinida Posição: Cránio-caudal Mama: esquerda Tamanho do Pixel:0.075 Bits de contraste: 12 BI-RADS: 3 Achado: sim Localização I) Não Informado Tipo I)Calcificações Puntiformes Benignas Patologia I)Indefinida Breast Imaging Reporting and Data System (Bi rads) Mamografia: mamas simétricas de contornos regulares. Tecido fibroglandular apresenta-se heterogeneamente denso. Imagem nodular ausente. Linfonodos axilares bilaterais. Calcificações ausentes. Conclusão: quadro radiológico compatível com mamas densas. Sugere-se mamografia de rotina. Exame anterior não disponível para comparação. Categoria: BI-RADS II. REFERÊNCIAS Bronzino,J.(2000). The Biomedical Engineering Handbook (2nd ed.,Vol.1).U.S.:CRC Press FILHO O.; VIEIRA NETO, H. M. Processamento Digital de imagens. Brasport, 1999. Portaria 531 de 26 de março de 2012. http://www.cmdi.med.br http://lapimo.sel.eesc.usp.br/bancoweb/ Processamento Digital de Imagens 1 – Quais os primeiros equipamentos de Radiologia Digital? Quem lançou e quando? Quais avanços eles trouxeram? 2 – Quais os limites dos Sistemas Analógicos? 3 – Cite cinco vantagens do sistema Digital com relação ao Convencional (Analógico). 4 – Defina pixel. 5 – Com base na figura abaixo responda. 5 – Quais os componentes de um equipamento de Radiografia Digital? 6– Diferencie Sistema digital de aquisição direta de Sistema digital de aquisição indireta. Quais os sensores utilizados em cada um deles? 7– Explique como funcionam os detectores CCD e CMOS. 8 – Explique como funciona o detector PSP. 9 – Quais dispositivos são necessários para a aquisição das imagens? Dê exemplos. 10 – O que é pré-processamento? 11 – O que é segmentação? 12 – O que os valores da função imagem normalmente são representativos? E se as imagens obtidas forem de raios X? 13 – Defina Imagem matricial. 14 – Como ocorre o processo de digitalização da imagem, ou seja, os sinais contínuos são discretizados? 15 – Quais os três principais tipos de imagem? 16 – Defina imagem binária. 17 – Defina imagem em tons de cinza. 18 – Defina imagem colorida 19 – Classifique as seguintes imagens. a) Binária. b) Tons de Cinza c) Colorida