Processamento de imagens e Radiologia digital

Imaginologia
Biomedicina- 2011
Ms. Ana Paula Schwarz
Processo Convencional de
Diagnóstico por Imagem
Etapas da Radiologia convencional
Prós e Contras da Radiologia
Convencional
Contras
Contras – tratamento de efluentes
Tratamento de efluentes
Repetição de Filmes
Panorama
• Os equipamentos de aquisição de imagem em
sua maioria já produzem imagens em formato
digital.
- TC;
- RNM;
- CR;
- US;
- MN;
- PET.
Tomografia
Computadorizada
- TC
Ressonância
MagnéticaRNM
CR- Radiografia Computadorizada
UltrassonografiaUS
Medicina
Nuclear- MN
PET-CT
Tomografia por
emissão de
pósitron
Processo Digital
de Diagnóstico por Imagem
• Radiografia Computadorizada – CR (do inglês Computerized
Radiology) - Neste processo, utilizam-se os aparelhos de
radiologia convencional (os mesmo utilizados para produzir
filmes radiográficos), porém substituem-se os “cassete” com
filmes radiológicos em seu interior por “chassis” com placas
de fósforo.
Processamento do filme
CR x Convencional
Os sistemas de imagem radiográfica convencionais registram e mostram seus dados
numa forma Analógica. Têm freqüentemente exigências de exposição muito rígidas
devido à gama estreita de profundidade de brilho dos filmes e hipóteses muito
reduzidas de processamento de imagem.
Os sistemas de radiografias digitais oferecem a possibilidade de obtenção de imagens
com exigências de exposição muitas menos rigorosas do que os sistemas analógicos.
No sistema de aquisição convencional as imprecisões em termos de exposição
provocam normalmente o aparecimento de radiografias demasiado escuras,
demasiado claras ou com pouco contraste, são facilmente melhoradas com técnicas
digitais de processamento e exibição de imagem.
Vantagens
•
As vantagens dos sistemas de radiografia digitais, que são também extensíveis às demais
modalidades diagnósticas, podem ser divididas em quatro classes:
1º) Facilidade de exibição da imagem – Na radiografia digital a imagem vai ser mostrada em
um monitor de vídeo, em vez do processo tradicional de expor o filme contra a luz.
2º) Redução da dose de raios-X – Ajustando-se a dose para que a imagem tenha uma
relação sinal ruído conveniente, consegue-se uma diminuição real da radiação absorvida
pelo paciente.
3º) Facilidade de processamento de imagem – O aumento do contraste ou a equalização por
histograma são técnicas digitais que podem ser usadas. A técnica de subtração de
imagens pode remover grande parte da arquitetura de fundo não desejado, melhorando
assim a visualização das características importantes da radiografia.
4º) Facilidade de aquisição, armazenamento e recuperação da imagem – Armazenamento
em bases de dados eletrônicas, facilitando a pesquisa de dados e a transmissão para
longas distâncias, usando redes de comunicações de dados.
Processamento de Imagens
Importante ferramenta
no diagnóstico
Imagens médicas
Cada técnica de aquisição de
imagens
depende
Propriedade física e/ou
fisiológica do corpo
Formação da imagem radiográfica
Formação da imagem radiográfica
FORMAÇÃO DAS IMAGENS
• As imagens médicas tentam reproduzir uma
região do corpo humano da forma mais fiel e
detalhada possível, mas claro que existem
limitações para que estes objetivos sejam
atingidos.
• A imagem será tanto melhor quanto mais
CONTRASTE e RESOLUÇÃO ESPACIAL ela tiver.
ATENÇÃO! Estes dois conceitos são
fundamentais.
CONTRASTE
Contraste significa diferença!!!!
Quanto mais diferente um ponto da imagem for do
meio que o cerca, mais fácil de identificar sua
presença.
Por exemplo, é mais fácil identificar um ponto
preto numa folha de papel branca que numa folha
cinza escura e, é claro que um ponto preto numa
folha de papel preta não pode ser visualizado.
Contraste
A imagem com maior contraste é a composta
somente por preto e branco, mas a falta de tons
de cinza intermediários entre eles, acaba
reduzindo os detalhes da imagem.
O contraste ótimo depende da distribuição
adequada dos tons de cinza na imagem. O olho
humano tem uma capacidade limitada de
identificar tons de cinza entre o branco e o preto
(provavelmente identificamos 16 a 32 tons).
Contraste
Contraste
O contraste é a maior limitação das radiografias, pois a
distribuição das densidades do corpo humano, quando exploradas por
um feixe de raios-x, captado diretamente por um filme fotográfico, não
é favorável a formação de imagens.
As densidades têm uma gama muito ampla, mas algumas poucas
estruturas têm densidade bem alta (os ossos têm densidade de metal
devido ao teor elevado de cálcio) e poucas estruturas têm densidade
muito baixa (como o ar, que existe nos pulmões e tubo digestivo).
A grande maioria dos órgãos tem densidades próximas a da água (é
claro, nós somos 80% água!!!!). Assim, a densidade da maioria dos
órgãos é tão parecida com a do órgão vizinho, que, para o nosso
olho, parece igual, pois cai no mesmo tom de cinza (chamada
genericamente de “partes moles”).
• Por isto se estuda os ossos
nas radiografias, pois suas
densidades
são
muito
diferentes das estruturas
vizinhas.
• Também é muito bom
estudar estruturas com ar,
como os pulmões, pois eles
contrastam com as demais
estruturas com densidade
de partes moles.
• Já regiões como abdome e
encéfalo
têm
péssimo
contraste natural e são
muito mal estudados pelas
radiografias.
Resolução espacial
• É a capacidade de individualizar 2 pontos
numa imagem (naturalmente, desde que haja
contraste suficiente entre eles).
Nas imagens digitais, a
RE depende do tamanho
da matriz. Quanto mais
pontinhos na matriz,
maior é RE.
• Outra razão da perda de RE nas radiografias é a SOBREPOSIÇÃO, pois
estruturas tridimensionais serão representadas num filme plano. Ou
seja, cada ponto da imagem representa muitos pontos do corpo
humanos atravessado pelo raio.
• Para reduzir este problema pode-se estudar cada região com, pelo
menos, 2 incidências perpendiculares (frente e perfil);
A melhor forma de
reduzir a
sobreposição é
obter imagens
“em corte”...
Analógico X Digital
• Existem duas maneiras de representar uma informação: analogicamente ou
digitalmente.
• O sistema digital permite armazenar qualquer informação na forma de uma
sequência de valores positivos e negativos, ou seja, na forma de uns e zeros.
• Qualquer dado será processado e armazenado na forma de uma grande
sequência de uns e zeros. O uso do sistema binário torna os computadores
confiáveis, pois a possibilidade de um valor 1 ser alterado para um valor 0, o
oposto, é muito pequena.
• Cada valor binário é chamado de "bit”.
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1 Bit = 1 ou 0
1 Byte = Um conjunto de 8 bits
1 Kbyte = 1024 bytes ou 8192 bits
1 Megabyte = 1024 Kbytes, 1.048.576 bytes ou 8.388.608 bits
1 Gigabyte = 1024 Megabytes, 1.048.576 Kbytes, 1.073.741.824 bytes ou
8.589.934.592 bits
Imagem digital
• A imagem digital pode ser considerada como sendo
uma matriz cujos índices de linhas e colunas
identificam um ponto na imagem e o correspondente
valor do elemento da matriz identifica o nível de cor
naquele ponto.
• Os elementos dessa matriz digital são chamados de
elementos da imagem, elementos da figura
"pixels".Para fazer a conversão de imagem em números,
a imagem é subdividida em uma grade, contendo
milhões de quadrados de igual tamanho, sendo cada um
destes associado a um valor numérico da intensidade
luminosa naquele ponto.
• A essa grade de quadrados chamamos de
"imagem matriz", e cada quadrado na imagem é
chamado de pixel =“picture element” . Ou seja, a
menor parte de uma imagem digital, que contém
informações que determinam suas
características.
• Quanto mais pixels por polegada tiver uma
imagem melhor será a resolução.
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Cada pixel carrega a
informação sobre o
nível de cinza ou cor
que ele representa.
Número de níveis de cinza
b
G=2
b=8
Número de bits/pixel
A mudança de quantização afeta a resolução
de amplitude, definida pelo número de cinzas
que compõem a imagem.
256 níveis de cinza
16 níveis de cinza
2 níveis de cinza
8 bits/pixel
4 bits/pixel
1 bit/pixel
28=256 níveis de cinza
PROCESSAMENTO DE IMAGENS
Diferentes níveis de cinza
PRETO
escurecimento
BRANCO
PROCESSAMENTO DE IMAGENS
IMAGEM DE BAIXO CONTRASTE
IMAGEM DE ALTO CONTRASTE
PROCESSAMENTO DE IMAGENS
• Do ponto de vista estatístico o histograma de
uma imagem digital representa a função de
distribuição de probabilidade dos níveis de
cinza presentes na imagem.
Imagem binária
A imagem binária é uma imagem que contém apenas dois níveis de cores, preto e
branco. O nome imagem binária vem da referência aos números binários, onde o 0
(zero) é o branco, e o 1 (um) é o preto.
Compressão de histograma
Expansão de histograma