Processamento de imagens na prática

Ultrassonografia

A ultrassonografia, também chamada de exame de ultrassom, ou ecografia, é um método diagnóstico que aproveita o eco produzido pelo som para ver em tempo real as reflexões produzidas pelas estruturas e órgãos de um organismo, como o corpo humano, por exemplo. Conforme a densidade e composição das estruturas do corpo que o som encontra, a atenuação (diminuição) e mudança de direção do sinal (som) varia. Por isso é possível a tradução do eco em uma escala de cinza, que formará a imagem dos órgãos internos.

Ultrassom obstétrico.

Ultrassom obstétrico.

Por não utilizar radiação ionizante, como na radiografia e na tomografia computadorizada, é um método inócuo, barato e ideal para avaliar gestantes e mulheres em idade procriativa.

Este texto procura demonstrar de forma simples como esta técnica de imageamento funciona, e como as imagens produzidas por ela podem ser utilizadas.

De som para imagem

A criação de uma imagem a partir de som se dá em 3 etapas: produção da onda sonora, recepção do eco e interpretação do eco recebido.

A produção do som

Uma onda sonora é produzida tipicamente por um transdutor piezoelétrico (se precisar de uma definição, just google it). Fortes e curtos pulsos elétricos originados no aparelho de ultrassom fazem com que o transdutor vibre, emitindo som em uma determinada frequência. O som é direcionado pelo formato do transdutor, um tipo de lente acoplada a ele, ou por sistemas mais complexos de controle. O direcionamento produz uma onda sonora em forma de arco. A onda se move para dentro do corpo do paciente e retorna, ao encontrar uma mudança na densidade do corpo, a uma determinada profundidade.

O som é parcialmente refletido (aí está o eco) pelas camadas formadas por diferentes tecidos do corpo. Especificamente, o som é refletido em qualquer lugar em que a densidade do corpo mude.

Recepção dos ecos

O retorno da onda sonora ao transdutor resulta no mesmo processo que foi necessário para emitir o som, só que ao contrário. O retorno das ondas sonoras faz vibrar o transdutor, que transforma as vibrações em pulsos elétricos que se deslocam para o scanner de ultrasson. O scanner processa os pulsos elétricos e os transforma em uma imagem digital.

Formação da imagem

O scanner sonográfico determina três informações de cada eco recebido:

1. Quanto tempo levou desde a transmissão até a recepção do eco.

2. A partir do intervalo de tempo, calcula a distância (profundidade) onde o foco se formou, possibilitando uma imagem nítida do eco na dada profundidade

3. Qual a intensidade do eco.

Quando o scanner sonográfico determina estas três informações, ele pode alocar cada pixel da imagem em uma intensidade.

Outra forma de explicar…

A transformação do sinal recebido em uma imagem pode ser explicada usando uma planilha como analogia. Imagine o transdutor localizado na primeira linha, ocupando várias colunas. Ele manda pulsos para baixo, em cada coluna da planilha. Então espera para ver quanto tempo cada pulso levou para retornar (eco).

Quando mais demorar, mais o sinal se deslocou para baixo na coluna correspondente. A intensidade do eco determina a cor que a célula vai ter (branco para um eco forte, preto para um muito fraco, e graduações de cinza para as intensidades intermediárias). Quando todos os ecos retornam e toda a informação é armazenada na planilha, a imagem está pronta.

Software

A maioria dos fabricantes de equipamentos já incluem o software no “pacote”.

Ultrassom obstétrico em "4D"

Ultrassom obstétrico em "4D"

De posse da imagem gerada no equipamento, é possível processá-la em diferentes programas, desde que o programa original permita que se salve a imagem. O formato DICOM é o padrão para imagens médicas e, no caso do ultrassom, pode ser exportado como uma série temporal em um único arquivo dicom. No ImageJ, por exemplo, ele abrirá como uma stack.

O principal entrave para o uso de técnicas de processamento e análise de imagens mais avançadas nestas imagens é o ruído. Por isso a pesquisa hoje se concentra em avançar em dois sentidos: técnicas que diminuam o ruído da imagem e técnicas que melhoram a visualização, para facilitar a observação humana dos exames.

O segundo tópico é mais proeminente, e gerou a tecnologia conhecida como Ultrassom 4D, que é a geração de uma imagem em 3 dimensões a partir do ultrassom (a quarta dimensão é o tempo, já que as imagens são geradas em tempo real).

No YouTube, quem procurar por ultrassom, ou ultrassonografia (ou o equivalente em inglês) encontra tantos exemplos de ultrassom quantos puder assistir.

Crédito das imagens

As duas imagens de ultrassom exibidas aqui são de VirtualErn. Quem quiser conhecer o bebê depois de pronto é só visitar o link, que ele já nasceu.

1 Comentário para Ultrassonografia

  1. fabrisa's Gravatar fabrisa - 5 de maio de 2010 at 9:44 | Permalink

    gostei muito presciso mais enformações para estudo pois sou uma tecnica em radioligia.

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