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ALGORITMO PARA DETECÇÃO DO CENTRO DO CAMPO DOS SISTEMAS RADIOLÓGICOS M. Z. Nascimento, A. F. Frère, M. A. S. Bissaco e L. A. Neves.

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1 ALGORITMO PARA DETECÇÃO DO CENTRO DO CAMPO DOS SISTEMAS RADIOLÓGICOS M. Z. Nascimento, A. F. Frère, M. A. S. Bissaco e L. A. Neves

2 O campo de radiação gerado por um anodo inclinado não é isotrópico, nem invariante em relação ao centro do feixe. O campo de radiação gerado por um anodo inclinado não é isotrópico, nem invariante em relação ao centro do feixe. TUBO DE RAIOS X TUBO DE RAIOS X Para auxiliar o controle de qualidade: MÉTODO COMPUTACIONAL que permite localizar a posição de uma referência (centro do campo) assim como a projeção do eixo anodo/catodo do tubo de raios X somente com as informações da imagem e corrige as variações das densidades do fundo existentes nos filmes radiográficos. INTRODUÇÃO

3 ESTADO DA ARTE Pawlyczyk e Yaffe (2001) Combinam dados empíricos com modelos analíticos (simulação) para corrigir a imagem; Behiels et al. (2002) Simulam o efeito heel com aproximações sucessivas até encontrar os melhores valores para os parâmetros; Nascimento et al. (2002) Simulam computacionalmente a distribuição da intensidade ao longo do campo de radiação para corrigir a imagem; Schiabel et al. (1997) e Curi et al. (1998) Desenvolveram dispositivos experimentais para determinação do centro do campo de radiação. Os métodos não são automáticos

4 Eixo anodo/catodo: Método para Detecção do Centro do Campo dos Sistemas Radiológicos MATERIAIS E MÉTODOS AUTOMÁTICO – localizar o eixo anodo/catodo e o centro do campo de radiação a partir dos dados da imagem. Distribuição da radiação no campo

5 Determinação do eixo anodo/catodo; Examinamos a similaridade das densidades dos pixels na parte superior e inferior da imagem. MATERIAIS E MÉTODOS

6 Para representar o eixo anodo/catodo: p i : ponto de controle; m: número de pontos do polígono de controle; Ni: funções definidas por Cox-de Boor (BOOR (1972) ). MATERIAIS E MÉTODOS Centro do campo de radiação: Utilizamos um algoritmo para calcular a distribuição da intensidade em relação ao ângulo de emissão dos raios X (NASCIMENTO, 2003). Simulação do Efeito Heel representar o perfil da linha do eixo anodo/catodo simulado Determinação do centro do campo de radiação:

7 s é o comprimento do caminho; é o ângulo entre o eixo central e o raio medido; d é a profundidade da produção bremsstrahlung; é o ângulo de inclinação do anodo; Anodo Feixe de Elétrons Eixo Central Raio Medido Fóton t iner d S Cálculos da Intensidade de Radiação e do Alcance E : energia do fóton; E 0 : energia de bombardeamento dos elétrons; Z : número atômico do anodo; v 0 : velocidade inicial do elétron; c : velocidade da luz; C : (W – 1,02 x ), ( Mo – 0,579 x ); MATERIAIS E MÉTODOS

8 Cálculos da Filtração do Anodo e da Filtração Inerente Para o material do anodo: Para o material do anodo: Para a filtração inerente: Para a filtração inerente: onde: I(E) é a intensidade de radiação transmitida; I 0 (E) é a intensidade de radiação incidente; / é o coeficiente de atenuação da massa, que depende da energia dos fótons incidentes e do material do alvo utilizado como filtro; onde: é a densidade do material absorvedor; x é a espessura do filtro. Utiliza a equação de Lambert-Beer ; Utiliza a equação de Lambert-Beer ; MATERIAIS E MÉTODOS

9 Calculamos as porcentagens para determinar os pontos de controle (PC) na simulação e imagem radiográfica; Imagem radiográfica onde, x i valor em níveis de cinza do pixel i na região S 1, y i valor em níveis de cinza do pixel i na região e S 2 e n número de pixels analisados. MATERIAIS E MÉTODOS % Eixo anodo/catodo (cm) Simulação PC centro do campo

10 anodo catodo RESULTADOS Imagem radiográfica 34 kVp, 160 mAs e 1s; Resolução espacial 150 dpi e 8 bits de quantização.

11 Níveis de cinza das linhas selecionadas; RESULTADOS Determinação do eixo anodo/catodo

12 Pontos de ControleCorrelaçãoPorcentagem de correlação 10,88789% 20,84484% 30,84685% 40,88689% 50,86987% 60,87387% 70,95195% 80,98498% 90,96697% Porcentagem e correlação entre pontos de controle: RESULTADOS Determinação do centro do campo de radiação

13 34 kVp, 160 mA e 1s anodo catodo RESULTADOS Eixo anodo/catodo Posição experimental do centro do campo de radiação Posição calculada do centro do campo de radiação Determinação do eixo anodo/catodo e centro do campo

14 kVpmATempofilmeDistância foco/filme (cm) MedidoCalculadoDesvio XYXYXY MinR Mamo-M MinR MinR Localização do centro medido, calculado pelo método e desvio: RESULTADOS Determinação do eixo anodo/catodo e centro do campo

15 Imagem obtida após aplicação da correção do efeito heel. Imagem obtida após aplicação da correção do efeito heel. anodo catodo RESULTADOS Variação de fundo residual: 22, 86 sem correção 0,63 com correção (97,25 %) Correção do efeito heel

16 RESULTADOS Centro do Campo Anodo Catodo Linha A Linha B Posições das leituras: Posições das leituras: Validação do método

17 RESULTADOS

18 O algoritmo desenvolvido permite tanto que os níveis de cinza em todos os pontos do fundo da imagem sejam aproximadamente constantes quanto que os objetos apresentem suas densidades ópticas originais. O método localizou o centro do campo com um pequeno desvio, devido provavelmente a influência de: CONCLUSÕES ruído quântico, digitalização, processamento.

19 AGRADECIMENTO Contato:

20 TUBO DE RAIOS X O anodo apresenta uma superfície conhecida como área do alvo, onde os elétrons emitidos pelo catodo se chocam para formar os fótons de raios X.

21 100% centro do campo 75%125% Lado do anodo Lado do catodo Plano imagem Ponto Focal DISTRIBUIÇÃO DAS INTENSIDADES Efeito heel - fenômeno que provoca variação das intensidades de radiação no campo dificultando a detecção visual e computadorizada.

22 IMAGEM DIGITALIZADA anodo catodo Terry et al. (1999): ao longo do eixo anodo/catodo - variação de 40% a 16%; na direção perpendicular variação de 1% a 9%.

23 DISTRIBUIÇÃO DAS INTENSIDADES Direção perpendicular D.O. Distância (cm) Direção do eixo anodo/catodo D.O. Distância (cm)


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