Usando o Computador para Processamento de Imagens Médicas

Antônio Bittencourt de Almeida

O dia a dia da atividade médica é marcado por uma busca constante de um diagnóstico preciso e da avaliação da terapêutica, para esse fim o médico serve-se de uma grande variedade de técnicas de produção de imagens, entre eles destacando-se os métodos radiológicos (raios X simples e contrastado, CT, MRI, imagens de medicina nuclear, tomografia PET; ultra-sonografia, ecocardiografia), micrografias, exames anatomopatológicos, endoscopias, análises cromossomiais, fotografias e exames relacionados a especialidades em particular, como a oftalmologia.

A medicina estava inicialmente atrasada na adoção dos computadores, mas o manejo e manipulação das informações em larga escala e as altas velocidades venceram os médicos e administradores hospitalares. O trabalho com imagens médicas pode ser dividido em quatro categorias: geração de imagens, análise de imagens, gerenciamento de imagens, e gerenciamento de informações. Em cada uma destas tarefas é possível o uso do computador.

O processamento de imagens por computador é no momento um dos ramos da computação que mais tem crescido, baseado em técnicas digitais que tem suas origens nos projetos espaciais da NASA. Atualmente, o desenvolvimento deve-se fundamentalmente à produção de componentes eletrônicos mais potentes, baratos e menores, que permitem o aumento das investigações nesse campo, que antes estavam limitados a grandes instituições de países do primeiro mundo.O objetivo deste artigo é discorrer sobre o processamento digital de imagens médicas, dando ênfase as técnicas radiológicas, e abordando os princípios básicos da digitalízação de imagens, análise, arquivamento e comunicação através de redes das imagens médicas.

Evolução das Técnicas Radiológicas

Em 1895, o físico alemão Wilhelm Conrad Rõntgen descobriu os raios X, que revolucionaram o meio cientifico, e em especial a Medicina, de tal forma que por volta de 1900 a radiologia já existia como especialidade médica. Por volta de 1940 novas tecnologias como a televisão e intensificadores de imagens permitiram a realização de fluoroscopias de ótima qualidade e em tempo real, as quais foram os únicos métodos existentes até a década de 70. O desejo de separar estruturas superpostas também levou ao desenvolvimento de uma variedade de técnicas tomográficas analógicas, especialmente a tomografia axial (seções transversais), mas que davam maus resultados. Os pesquisadores reconheceram, então, que um computador seria necessário para realizar a limpeza dos borrões, e métodos matemáticos para reconstrução de imagens foram desenvolvidos, principalmente por Cormack. Por volta de 1970, Hounsfield e sua equipe da EMI Corporation desenvolveu o primeiro tomógrafo computadorizado comercialmente viável, que permitiu pela primeira vez a visualização de estruturas internas do corpo através de seções transversais, trabalho pelo qual ambos pesquisadores receberem o prêmio Nobel de Medicina em 1979.

Após a invenção do tomógrafo computadorizado, vários métodos de produção de imagens foram desenvolvidos, como a MRI (tomografia de ressonância magnética), que produz cortes tomográficos a partir de campos magnéticos, a ultra-sonografia, e a cintilografia, com o uso de isótopos radioativos que além de gerar imagens de estruturas anatômicas, presta-se á avaliação da função orgânica; e entre as quais se conta o SPECT e o PET (tomógrafo de emissão positrônica).

Podemos atribuir a muitos fatores a multiplicação das modalidades de produção de imagens médicas, tais como a melhor compreensão dos princípios básicos da captação de imagens, aperfeiçoamento de técnicas matemáticas de reconstrução, a evolução dos computadores com desenvolvimento de equipamentos mais baratos e mais seguros. Esta melhoria na tecnologia da computação levou a uma tendência para a geração de imagens digitais, e os exames tradicionais de raios X podem agora ser adquiridos e processados pelo computador. A aquisição e análise de imagens digitais de raios X formam a base de um novo campo chamado radiologia digital.

Conceitos Básicos de Imagem Digital

O que é, e o que faz da digitalização de imagens algo tão importante? A resposta está na forma com que a imagem é representada. O computador não pode guardar em sua memória ou modificar em seus circuitos qualquer imagem na forma analógica, que é a como o olho humano a enxerga, porque o computador trabalha com números discretos, não podendo representar diretamente tons de cinza ou cores contínuas. Para que o computador possa operar com imagens, elas precisam primeiro ser convertidas para uma grande lista de números.

Numa radiografia simples do tórax, as variações nas áreas claras e escuras são codificadas como um conjunto de números, por exemplo, nas áreas claras do filme (correspondentes a regiões que absorvem uma grande porção do feixe de raios X), pode ser dado o valor numérico de 0 (zero), enquanto que nas áreas escurecidas (que são causadas por baixa absorção de raios X) poderá ser atribuído algum valor alto, tal como 255 para o negro total. Aos níveis de cinza intermediários podemos atribuir algum valor entre 0 e 255, por exemplo. Para fazer essa conversão de imagem em números, a imagem é subdividida em uma grade, contendo milhões de quadrados de igual tamanho, sendo cada um dos mesmos associado a um valor numérico da intensidade de raios X naquele ponto. A essa grade de quadrados chamamos de “imagem matriz”, e cada quadrado na imagem é chamado de “pixel” (do inglês “picture element”). Cada pixel carrega a informação sobre o nível de cinza que ele representa.

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