Processamento, integração e visualização de imagens multimodais - Mealha, Óscar Emanuel Chaves (2022)
As modalidades imagiológicas tomográficas existentes actualmente são um instrumento, por vezes, imprescindível para se elaborar e/ou consolidar determinado diagnóstico, conduzir uma terapia ou efectuar um estudo pré e/ou pós-operatório. Embora existam desde a introdução destas modalidades programas que fazem a análise e visualização dos dados gerados, só muito recentemente, com a banalização de computadores com grande poder de cálculo, é que se tem vindo a explorar a vertente de representação tri-dimensional (3D) das estruturas clínicas sob análise. Começa-se por fazer um levantamento das estratégias existentes para visualização 3D de dados volúmicos discretos, semelhantes aos que são fornecidos pelas modalidades imagiológicas. Avaliam-se os operadores e metodologias necessárias para construir uma solução de visualização 3D adequada à realidade clínica. As soluções existentes para visualização 3D são classificadas em dois grupos. Os métodos que detectam e trabalham unicamente com a superfície do objecto sob estudo constituem um dos grupos, os métodos ditos de geração de superfície. O outro grupo é composto pelos métodos que manipulam, detectam e representam as estruturas existentes no volume, sempre a partir do volume original, os métodos ditos de representação de volume. Estudadas e avaliadas as várias estratégias, apresenta-se uma solução híbrida que, permite por um lado explorar a interactividade com uma representação de superfície e por outro, elevada precisão com uma representação de volume, no segundo caso utilizando uma técnica do tipo raycaster. O programa que se implementou e descrito nesta tese, traduz a nossa perspectiva de um visualizador 2D /3D de dados imagiológicos. O tempo de processamento demasiado longo de algumas tarefas envolvendo os dados imagiológicos levou-nos a procurar uma solução com arquitecturas e topologias para processamento paralelo. A topologia em farm apresenta-se como a mais apropriada para os dados e tarefas em causa, tendo sido efectuados testes de eficiência utilizando uma rede de transputers. Conscientes de que, começa a ser prática corrente o recurso a exames multimodais para elaborar ou confirmar um diagnóstico, prosseguimos o trabalho tendo como objectivo a resolução dos problemas que surgem pelo facto de se possuir vários volumes discretos de modalidades diferentes. Apresentam-se soluções para o registo, fusão e visualização 2D / 3D de informação multimodal de uma forma integrada. Efectuamos o estudo de três casos contendo dois volumes, um de TAC e outro de SPECT, para demonstrar a importância da visualização 3D multimodal integrada, ainda que aliada a uma representação clássica, em 2D, dos cortes tomográficos. A tese encontra-se dividida em 5 capítulos e 3 apêndices. Começa com a introdução onde é apresentado o tema e a problemática envolvente. No capítulo 2, multimodalidade, após a descrição das modalidades que utilizamos, é feito um levantamento das metodologias e operadores necessários à visualização 3D num contexto multimodal, sendo também abordados temas relacionados com arquitecturas paralelas e atributos de um interface. No capítulo seguinte é feita a avaliação e discussão de: (i) alguns operadores que pensamos serem relevantes para a precisão com que é gerada a imagem final, assim como de (ii) topologias de processamento. O capítulo 4 documenta: (i) a estratégia de visualização 3D que dá suporte ao programa que implementamos (ii) o programa propriamente dito e (iii) o estudo de um caso multimodal utilizando SPECT e TAC. Por fim, o capítulo 5, contém as conclusões e perspectivas futuras. Nos três apêndices descrevem-se respectivamente: a formulação necessária para descrever o processo de reconstrução tomográfica por retroprojecção e um programa de visualização em tomografia de emissão simples, as matrizes de convolução para a detecção da normal utilizando os momentos geométricos e a lista de símbolos utilizados nesta tese.