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Diagnóstico de Nódulo PulmonarDiagnóstico de Nódulo Pulmonar

Aluno : Aristófanes Corrêa Silva

Professor : Paulo Cezar Carvalho

Setembro/2001

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Tópicos1ª Fase

Projeto VISMED Estimativa de Volume Pulmonar

2ª FaseDiagnóstico de Nódulo Pulmonar

Aquisição da ImagemTomografia computadorizadaDicom

Protótipo (recursos visuais, segmentação, volume, área, etc.)Resultados

3ª FaseAvaliação do Crescimento do Nódulo Visualização em 3DSegmentação automática de nódulos

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Projeto VISMEDEstação médica de baixo custoHardware e Software Software para aplicações médicas capaz de operar em computadores pessoaisArquitetura extensívelParceiros

IMPA – Instituto de Matemática Pura e AplicadaVisgrafUERJ – Universidade Estadual do Rio de JaneiroFaculdade de Ciências MédicasFIOCRUZ – Fundação Oswaldo CruzInstituto Fernandes Figueira

ApoioFAPERJ

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Estimativa de Volume Pulmonar

CãesTomografia helicoidalAlgoritmo baseado na bordaCálculo do volume do pulmão

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Considerações sobre Lesões Pulmonares

Câncer que causa mais morte no mundo

No Brasil, 20.400 casos novos e aproximadamente 12.000 mortes por ano

Detecção prévia aumenta a sobrevida do paciente

Várias lesões podem ser encontradas na estrutura pulmonarCâncerEnfisemaTuberculomaAsma brônquica

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Considerações sobre a Imagem

Complexidade do DiagnósticoNódulos com mesma densidade dos vasosNódulos ligados a vasosNódulos ligados a caixa torácica

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Aquisição - Tomografia ComputadorizadaHelicoidalHRCT (High Resolution Computed Tomography)Unidade Hounsfield (UH)

Tomógrafo Helicoidal

Estrutura HounsfieldAr -1000Pulmão -900 a –400Gordura -110 a –65Água 0Tecido mole 40 a 60Cálculos 100 a 400Osso 1000

Hounsfield

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Aquisição - DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine)American College of Radiology (ACR) and National Electrical Manufacturers Association (NEMA). Armazenamento de imagens digitaisPadrão abertoConectividade universalServidor DICOM - eFilm

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Aquisição - DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine)

LiteBox

MAGN

ETOM

ArmazenaArmazena,, Consulta, RecuperaConsulta, RecuperaComponente de EstudoComponente de Estudo

Consulta/RecuperaConsulta/RecuperaResultadosResultados

Consulta/RecuperaConsulta/RecuperaPaciente & Paciente & Gerenciamento EstudoGerenciamento Estudo

ImpressImpressããoo

MMíídiadiaArmazenamentoArmazenamento

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Ferramenta DesenvolvidaManipular tomografiasModularizado : geral e específicoPreocupação com a interfaceC++ , IUP e CDRecursos

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Recursos da FerramentaNavegação entre fatias

Visão individual

Visão global

Zoom de detalhes

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Recursos da FerramentaJanela / Nível (contraste)

Ajusta o grayscale para exibir o voxelJanela define a faixa de valores para mapear entre preto e brancoNível indica o valor do centro da janelaAlgoritmo

Valor de grayscale é mapeado :

• abaixo nível-janela/2 = preto

• de nível-janela/2 até nível+janela/2 = grayscale

• acima nível+janela/2 = branco

Estrutura Janela Nível

Pulmão 1500 -700

Crânio 100 35

Abdômen 400 40

Mediastino 350 40

Vértebra 2000 350

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Recursos da FerramentaSegmentação semi-automática de lesões

Região de crescimento por agregação 3DIdéia do algoritmo

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Recursos da FerramentaSegmentação semi-automática de lesões (continuação)

Região de crescimento por agregação 3DSemente

HomogeneidadeLimiares inicial e final em Hounsfield (HU)

Conectividade (6 vizinhos)

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Diagnóstico de Nódulo PulmonarDiagnóstico de Nódulo PulmonarRecursos da Ferramenta

Segmentação semi-automática de lesões (continuação)Região de crescimento por agregação 3D

ProblemasLimiarNódulo colado a caixa torácicaNódulo conectado a outras estruturas (ex.: vasos, brônquios, tráquea, etc.)

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Recursos da FerramentaSegmentação semi-automática lesões (continuação)

Região de crescimento por agregação 3D

Solução

Barreira fechada

Barreira aberta

Borracha

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Recursos da FerramentaVisualização 3D ( Marching Cubes)

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Recursos da FerramentaMedidas (Tentativa de diagnóstico)

DiâmetroCresce MalignoEstabiliza / diminui Benigno> 3 cm Maligno

PerímetroCresce MalignoEstabiliza / diminui Benigno

ÁreaCresce MalignoEstabiliza / diminui Benigno

Cálculo do diâmetro

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Recursos da FerramentaMedidas (Tentativa de diagnóstico)

VolumeCresce MalignoEstabiliza ou diminui Benigno

CircularidadeIrregular ou Especulado MalignoRedondo Benigno

2

4P

Aπ

Cálculo do volume

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Recursos da FerramentaMedidas (Tentativa de diagnóstico)

Histograma do nóduloPresença de calcificação Benigno

Ausência de calcificação Maligno

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ResultadosMétodos

Tomógrafo helicoidal GE SpeedFatia

Espessura : 1 mmIntervalo : 2 mmReconstrução : 1 mm

Tamanho da imagem : 512 x 512Tamanho do pixel : 0,654 x 0,654Voltagem do tubo : 120 KVCorrente do tubo : 100 mA15 pacientes

36 exames1.502 imagens

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Resultados

PacienteMédicos Ferramenta

Volumeml

Diâmetrocm

Perímetrocm

Volumeml

Diâmetrocm

Perímetrocm

1 4,4 3,0 x 2,2 8,0 4,17 2,83 x 2,18 8,55

2 1,7 1,3 x ?? 4,7 1,82 1,62 x 1,51 5,63

3 2,8 2,5 x 1,5 > 7 2,74 2,11 x 1,87 7,3

4 6,1 3,0 x 2,4 6,8 6,17 2,7 x 2,4 8,1

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Conclusão

Resultados satisfatóriosSuporte a decisões de diagnósticosAplicável a outras imagens tomográficasFunciona em microcomputadores pessoaisPossui uma interface amigávelFácil utilização

Validação das medidasObjeto de forma conhecida ( esfera, por exemplo)

Precisão no controle da segmentação

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Trabalhos Futuros

Avaliação do crescimento do nóduloVelocidade Forma

Visualização e ajustes em 3D

Segmentação automática de nódulos