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.

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".

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:

• “Primeira Aula Prática”, por Adolfo de Carvalho Neto, da Unifersidade Federal do Paraná
• TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA 2006 – Se o autor tivesse assinado a apresentação, seu nome estaria aqui. (pelas outras publicações ele provavelmente é professor da ULBRA)