Técnicas Avançadas de Processamento de Imagens Médicas
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TTéécnicas Avancnicas Avanççadas de adas de Processamento de Imagens Processamento de Imagens
MMéédicasdicasIntroduIntroduçção, motivaão, motivaçção, Princão, Princíípios pios
FFíísicos e Modelossicos e Modelos
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downloaddownload de artigos e dadosde artigos e dados
http://www.incor.usp.br/spdwebhttp://www.incor.usp.br/spdweboo http://www.incor.usp.br/spdweb/frame_cursos_eng.htmhttp://www.incor.usp.br/spdweb/frame_cursos_eng.htmoo arquivos PDF (10 artigos)arquivos PDF (10 artigos)oo dados de Ultradados de Ultra--sonografia (formato sonografia (formato rawraw))
oo IVUS 64 IVUS 64 framesframes de 480 x 480, 8 bitsde 480 x 480, 8 bitsoo corte longitudinal 480 x 64, 8bitscorte longitudinal 480 x 64, 8bits
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Proc. Digital de Proc. Digital de ImagensImagens
•Aquisição•Rec. Tomog.
Formação Identific.de
estruturas•Pré-proc.•Segment.•Reconh.
Quantif.e
Visualiz.Interpretação
•Classificação•Intel. Artif.•Redes neurais•Integr. Inform.
Normalized Kinetic Energy7 normal subjects
0.0
0.3
0.5
0.8
1.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Cardiac Cycle
Kin
etic
Ene
rgy
HDJGLSCMWPMLAS
c
•Cálculos•Comp.Graf.•Parametr.
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MotivaMotivaçção: Visualizaão: Visualizaçção 2D e ão 2D e contextcontext
ResliceResliceEstruturas Estruturas dinâmicasdinâmicasCompressãoCompressão, PACS, PACSTelemedicinaTelemedicina
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MotivaMotivaçção: Visualizaão: Visualizaçção de superfão de superfííciescies
11 SegmentaSegmentaçção ão (contornos)(contornos)
–– primitivas primitivas 11 RenderingRendering
–– mapeamento p/ 2Dmapeamento p/ 2D
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MotivaMotivaçção: fusãoão: fusão
ConjugaConjugaçção de imagens ão de imagens para melhorar a para melhorar a sensitividadesensitividade e e sensibilidadesensibilidade diagndiagnóóstica stica (fusão)(fusão)AlinhamentoAlinhamento de de imagensimagens3D3D11 EstudoEstudo multimulti--modal (CT, modal (CT,
MRI, SPECT, ..) MRI, SPECT, ..) quantitativaquantitativa11 AumentoAumento dada sensitividadesensitividade e e
dada especificidadeespecificidadediagndiagnóósticastica
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MotivaMotivaçção: Quantificaão: Quantificaççãoão
ÁÁreareaVolumeVolumeDistância 3DDistância 3DCurva de evoluCurva de evoluçção temporalão temporalÍÍndices ndices 11 variavariaçção (fraão (fraçção de ejeão de ejeçção, ...)ão, ...)11 derivadas (taxas de enchimento, ...)derivadas (taxas de enchimento, ...)
Normalized Kinetic Energy7 normal subjects
0.0
0.3
0.5
0.8
1.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Cardiac Cycle
Kin
etic
Ene
rgy
HDJGLSCMWPMLAS
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MotivaMotivaçção: estruturas 3Dão: estruturas 3D
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MotivaMotivaççãoão: : ananááliselise
VisualizaVisualizaççãoão 3D, 3D 3D, 3D dinâmicadinâmicaVisualizaVisualizaçção em direão em direçções oblões oblííquasquasAspectos funcionaisAspectos funcionais11 movimento, contramovimento, contraççãoão11 fisiologia, metabolismofisiologia, metabolismo
ClassificaClassificaççãoão
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Imagens 3DImagens 3D
Estruturas mEstruturas méédicas inerentemente 3Ddicas inerentemente 3D11 Anatomia, metabolismo, funcionalAnatomia, metabolismo, funcional
AquisiAquisiçção volumão voluméétrica: trica: 11 CT CT (raio X)(raio X)11 SpiralSpiral CT (~1 min/ tCT (~1 min/ tóórax)rax)11 fastCTfastCT11 SPECTSPECT ((SingleSingle PhotonPhoton EmissionEmission CT)CT)11 PETPET ((PositronPositron EmissionEmission TomogrTomogr.).)11 MRIMRI ((MagneticMagnetic ResonReson. . ImageImage))11 IVUSIVUS ((IIntrantraVVascularascular UUltraltraSSoundound))11 MicroscMicroscóópio pio ConfocalConfocal11 Digitalizador 3D (laser)Digitalizador 3D (laser)
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Formato de arquivosFormato de arquivos
ProprietProprietááriosriosInterfileInterfileACRACR--NEMA 1 NEMA 1 (1985)(1985)11 AAmericanmerican CCollegeollege ofof RRadiographyadiography -- NNationalational
EElectricallectrical MManufactureranufacturer’’s s AAssociationssociationACRACR--NEMA 2 NEMA 2 (1988)(1988)DICOM3 DICOM3 (1992, 1994)(1992, 1994)11 DDigital igital IImagingmaging CoCommunicationmmunication in in MMedicineedicine11 formato p/ imagensformato p/ imagens11 modelo de informamodelo de informaçção hierão hieráárquica rquica multimodalmultimodal11 protocolo de comunicaprotocolo de comunicaçção e servião e serviççosos11 GE, Philips, GE, Philips, SiemensSiemens, , AdacAdac, ...(RSNA, ...(RSNA’’95)95)
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Imagens: representaImagens: representaçção e ão e manipulamanipulaççãoão
FunFunçção contão contíínuanuaf(x,y) f(x,y) f: Rf: Rnn => => RRpp
FunFunçção discretaão discretaf(i,j)f(i,j)f: Zf: Z++
n n => Z=> Z++pp
Pixel (Pixel (picturepicture elementelement))f(i,j)f(i,j)
VoxelVoxel (volume (volume elementelement))f(i,j,k)f(i,j,k)
SpelSpel ((spacespace elementelement))f(i,j, ... n)f(i,j, ... n)
RepresentaRepresentaçção matricialão matricialF[i][j]F[i][j]
F
f f ff f f
f f f
nXm
m
m
n n nm
=
11 12 1
21 22 2
1 2
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•Músc. Atrial
•Músc. Ventr.
•Fibras excitatóriase de condução
Vol. Diast.=120 ml
Vol. Sist.=50 ml
Vol. Ejet=70 ml
fração ejeção=58%
4.2 l/min=6048 l/dia
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Seleção de série para visualização