Processamento de imagens na prática

Densidade Radiológica

Densidade radiológica é um conceito que relaciona os tons de cinza da imagem com a densidade dos materiais (ou tecidos) do corpo humano. Quando ouvi o termo pela primeira vez imaginei que seria bem mais complexo do que é, mas uma pesquisa por materiais didáticos de alguns cursos técnicos de Radiologia resolveu o assunto. Em resumo, os radiologistas deram outro nome e outra escala para os tons de cinza dos pixels…

É sobre brilho e contraste

O tomógrafo é capaz de captar imagens em até 16 bits por pixel, que é igual a 216, igual a 65.536 tons de cinza, mas nossos olhos são capazes de distinguir apenas uns 16 a 32 tons. Numa radiografia (e também na CT), alguns elementos têm uma densidade radiológica muito baixa, como o ar, e outros uma densidade radiológica alta, como os ossos, o que traz um ótimo contraste.

Mas a maioria dos órgãos tem densidade próxima da da água, e fica impossível distinguir uns dos outros numa imagem em que o histograma vai do ar aos ossos. É como uma daquelas fotografias em que metade do rosto da pessoa fica no sol e outra na sombra.

Para solucionar este problema os radiologistas usam apenas a parte do histograma em que as estruturas de interesse aparecem. Ou seja, uma janela do histograma total.

A escala de Hounsfield

Hounsfield é o nome do radiologista que encontrou esta solução, na década de 70. Ele estabeleceu uma escala arbitrária de densidades radiológicas – a escala de Hounsfield (unidade uH).

Alguns valores de referência desta escala:

  • 1000uH é a densidade radiológica do ar;
  • 100uH é da gordura;
  • 0uH é a da água (e de mais ou menos 80% do corpo humano;
  • 1000 é a dos ossos.

Como isso se relaciona com os níveis de cinza

Nos esquemas abaixo usei uma imagem do estudo PHENIX da página de exemplos do osirix que abri com o ImageJ.

Esta imagem foi adquirida em 12 bits por pixel, o que dá um total de 212 = 4096 tons de cinza. Esta é a mesma quantidade de valores do histograma, que está na escala de Hounsfield.

Em bons programas de imageamento médico, os valores dos pixels são expressos na escala de Hounsfield, e não tons de cinza brutos.

Imagem e histograma em unidades uH, no ImageJ.

Imagem e histograma em unidades uH, no ImageJ.

No histograma, à direita da ilustração, assinalei dois picos e uma região importantes. O primeiro pico tem densidade radiológica próxima de -1000 uH, correspondente ao ar, encontrado nas vias respiratórias e na região fora do paciente. O segundo pico está próximo da densidade radiológica da água, de 0 uH, e inclui a maior parte dos tecidos presentes na imagem. A região dos ossos não forma um pico, mas provavelmente era a região de interesse neste estudo.

Ok, e na prática…

No ImageJ, que é um programa mais científico e educacional que de produção, a adaptação da janela é feita com uma ferramenta que mostra o histograma. Mas isso não é a regra geral dos programas de imageamento médico. No Osirix escolhe-se uma opção entre valores pré-selecionados, ideais para cada tipo de exame, ou coloca-se os valores manualmente numa caixa de diálogo.

Operação de histograma usual em imageamento médico, algumas vezes chamada de "janelamento".

Operação de histograma usual em imageamento médico, algumas vezes chamada de "janelamento".

Assinalei as tags 0028,1050 e 0028,1051, que trazem algumas informações para o ajuste do histograma. Usei exatamente estes valores para ajustar a imagem (centro de janela=600uH e abertura de janela=1600uH. O resultado foi um destaque maior para os ossos, que provavelmente eram o assunto deste estudo.

Referências:

6 Comentários para Densidade Radiológica

  1. gilson's Gravatar gilson - 24 de outubro de 2010 at 10:57 | Permalink

    gostei muito da materia, me ajudou na busca de entendimento, parabens

  2. Lucio Kurita's Gravatar Lucio Kurita - 6 de junho de 2011 at 20:22 | Permalink

    Oi Gabriela, sou professor de radiologia e gostaria de saber se vc tem alguma alternativa pra medir densidade de áreas em radiografias e tomografias e como eu poderia calibrar estas imagens. Muito obrigado

  3. Kelma silva's Gravatar Kelma silva - 9 de outubro de 2011 at 20:01 | Permalink

    Ola Gabriela, sou estudant d radiologia e tenho q apresentar um seminário, tenho como tema densidade, raio x, radiaçao e radioatividade, será se vc pode me ajudar com alguma sugestao, idéias e matérias? Aguardo resposta!

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