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

TUBO DE RAIOS X MÉTODO COMPUTACIONAL INTRODUÇÃO O campo de radiação gerado por um anodo inclinado não é isotrópico, nem invariante em relação ao centro do feixe. 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.

Os métodos não são automáticos 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

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

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

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

MATERIAIS E MÉTODOS Cálculos da Intensidade de Radiação e do Alcance  Eixo Central d Feixe de Elétrons Anodo E : energia do fóton; E0: energia de bombardeamento dos elétrons; Z : número atômico do anodo; v0: velocidade inicial do elétron; c : velocidade da luz; C : (W – 1,02 x 10 11) , ( Mo – 0,579 x 10 11); S tiner  Fóton  Raio Medido 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;

MATERIAIS E MÉTODOS Cálculos da Filtração do Anodo e da Filtração Inerente Utiliza a equação de Lambert-Beer ; Para o material do anodo: onde: I(E) é a intensidade de radiação transmitida; I0(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; Para a filtração inerente: onde:  é a densidade do material absorvedor; x é a espessura do filtro.

Eixo anodo/catodo (cm) MATERIAIS E MÉTODOS Calculamos as porcentagens para determinar os pontos de controle (PC) na simulação e imagem radiográfica; onde, xi valor em níveis de cinza do pixel i na região S1, yi valor em níveis de cinza do pixel i na região e S2 e n número de pixels analisados. Imagem radiográfica Simulação % PC centro do campo Eixo anodo/catodo (cm)

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

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

Porcentagem de correlação RESULTADOS Determinação do centro do campo de radiação Porcentagem e correlação entre pontos de controle: Pontos de Controle Correlação Porcentagem de correlação 1 0,887 89% 2 0,844 84% 3 0,846 85% 4 0,886 5 0,869 87% 6 0,873 7 0,951 95% 8 0,984 98% 9 0,966 97%

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

Distância foco/filme (cm) RESULTADOS Determinação do eixo anodo/catodo e centro do campo Localização do centro medido, calculado pelo método e desvio: kVp mA Tempo filme Distância foco/filme (cm) Medido Calculado Desvio X Y 34 120 1 MinR2000 40 830 480 810 484 -20 +4 160 Mamo-M 45 937 425 925 431 -12 +6 1015 420 992 437 -23 +17 200 50 1024 508 1029 488 +5

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

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

RESULTADOS

CONCLUSÕES O método localizou o centro do campo com um pequeno desvio, devido provavelmente a influência de: ruído quântico, digitalização, processamento. 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.

AGRADECIMENTO Contato: http://143.107.235.30/aladim

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.

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

IMAGEM DIGITALIZADA Terry et al. (1999): 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%.

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