O que é radiologia digital?

Em 1895, o físico alemão Wilhelm Conrad Rõntgen[1] descobriu os raios X, que revolucionaram o meio cientifico, e em especial a Medicina, de tal forma que por volta de 1900 a radiologia já existia como especialidade médica. Por volta de 1940 novas tecnologias como a televisão e intensificadores de imagens permitiram a realização de fluoroscopias de ótima qualidade e em tempo real, as quais foram os únicos métodos existentes até a década de 70. O desejo de separar estruturas superpostas também levou ao desenvolvimento de uma variedade de técnicas tomográficas analógicas, especialmente a tomografia axial, mas que davam maus resultados. Os pesquisadores reconheceram, então, que um computador seria necessário para realizar a limpeza dos borrões, e métodos matemáticos para reconstrução de imagens foram desenvolvidos, principalmente por Cormack[2]. Por volta de 1970, Hounsfield[3] e sua equipe da EMI Corporation desenvolveu o primeiro tomógrafo computadorizado comercialmente viável, que permitiu pela primeira vez a visualização de estruturas internas do corpo através de seções transversais, trabalho pelo qual ambos pesquisadores receberem o prêmio Nobel de Medicina em 1979.

 

     Após a invenção do tomógrafo computadorizado, vários métodos de produção de imagens foram desenvolvidos, como a Ressonância Nuclear Magnética (RNM), que produz cortes tomográficos a partir de campos magnéticos, a ultra-sonografia, e a cintilografia que, com o uso de isótopos radioativos possibilita, além de gerar imagens de estruturas anatômicas, a avaliação da função orgânica. Entre estas últimas destaca-se o SPECT e o PET.

     Pode-se atribuir a muitos fatores a multiplicação das modalidades de produção de imagens médicas, tais como a melhor compreensão dos princípios básicos da captação de imagens, aperfeiçoamento de técnicas matemáticas de reconstrução, a evolução dos computadores com desenvolvimento de equipamentos mais baratos e mais seguros. Esta melhoria na tecnologia da computação levou a uma tendência para a geração de imagens digitais, e os exames tradicionais de raios X podem agora ser adquiridos e processados pelo computador. A aquisição e análise de imagens digitais de raios X formam a base do campo chamado radiologia digital.

     A representação de imagens na forma digital nos permite capturar, armazenar e processar imagens na forma eletrônica assim como processamos um texto em um computador.

     Uma imagem digital refere-se à função bidimensional de intensidade de luz f(x,y), onde x e y denotam as coordenadas espaciais e o valor de f em qualquer ponto (x,y) é proporcional ao brilho (ou nível de cinza) da imagem naquele ponto. A imagem digital pode ser considerada como sendo uma matriz cujos índices de linhas e colunas identificam um ponto na imag e o correspondente valor do elemento da matriz identifica o nível de cor naquele ponto. Os elementos dessa matriz digital são chamados de elementos da imagem, elementos da figura "pixels". Para fazer a conversão de imagem em números, a imagem é subdividida em uma grade, contendo milhões de quadrados de igual tamanho, sendo cada um destes associado a um valor numérico da intensidade luminosa naquele ponto. A essa grade de quadrados chamamos de "imagem matriz", e cada quadrado na imagem é chamado de pixel. O pixel é a abreviatura para “picture element” ou elemento de uma imagem. É a menor parte de uma imagem digital e cada um destes pontos contém informações que determinam suas características. O pixel é usado como unidade de medida para descrever a dimensão geométrica de uma imagem. Quanto mais pixels por polegada tiver uma imagem melhor será a qualidade ou resolução. Cada pixel carrega a informação sobre o nível de cinza ou cor que ele representa.

     A representação dos detalhes de uma imagem é geralmente medida em DPI ("dots per inch" ou "pontos por polegada") que é expressa no formato largura x altura ou pelo número total de pixel verticais e horizontais existentes na imagem, como por exemplo: 800 x 600 ou 3000 x 2000.

     A imagem médica produzida por equipamentos que realizam cortes seccionais traz consigo uma informação de profundidade. A imagem bidimensional que se vê na tela ou filme radiográfico, quando carrega consigo este tipo de informação recebe o nome de voxel. Enquanto que o pixel representa a menor quantidade de informação por unidade de medida quadrada o voxel é a menor quantidade de informação que uma imagem pode ter por unidade de medida cúbica em um espaço tridimensional.

     A fim de igualar a resolução espacial típica do filme com imagens analógicas dos exames de raios-X, uma imagem de 35 x 43 cm deve ter minimamente 2.000 X 2.500 pixels, e para capturar todas as informações de níveis de cinza, cada pixel deve carregar no mínimo 10 bits (1.024 tons de cinza). Por este método o tamanho da imagem chegaria a 6,5 Mb. Para dobrar-se a qualidade da resolução espacial é necessário quadruplicar o número de pixels.

Os valores de matriz mais utilizados em medicina são:

Tipo de imagem	Resolução Típica	Espaço
Radiografia	2048 x 2048 x 12 bits	32 MB
Mamografia	4096 x 5120 x 12 bits	160 MB
TC	512 x 512 x 12 bits	15 MB
RNM	256 x 256 x 12 bits	6.3 MB
Ultra-som	256 x 256 x 8 bits	1.5 MB
Med. Nuclear	128 x128 x 8 bits	0.4 MB

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[1] Wilhelm Conrad Rõntgen - Físico alemão, da Universidade de Würzburg, que em 8 de novembro de 1895, produziu radiação electromagnética nos comprimentos de onda correspondentes aos atualmente chamados Raios X.

[2] Allan McLeod Cormack – Americano, ganhador do premio nóbel de medicina em 1979 pelo desenvolvimento da Tomografía Computadorizada juntamente com Godfrey Newbold Hounsfield.

[3] Godfrey Newbold Hounsfield  - Britânico, ganhador do premio Nóbel de medicina em 1979 pelo desenvolvimento da Tomografía Computadorizada juntamente com Allan McLeod Cormack.