Processamento Digital de Imagens

Prévia do material em texto

Processamento Digital de Imagens
Disciplina de Qualidade da Imagem 4 Curso Técnico em Radiologia
RADIOLOGIA DIGITAL DICOM QUALIDADE DA IMAGEM
O que Vamos Aprender Hoje?
Três pilares fundamentais do processamento digital de imagens radiográficas:
r Histogramas
Distribuição de tons de cinza
Leitura da exposição
Diagnóstico da qualidade
´ Algoritmos de 
Reconhecimento
Identificação da área de 
interesse
Separação objeto × fundo
Processamento automático
7 Janelamento 
(Windowing)
Window Width (contraste)
Window Level (brilho)
Osso vs. partes moles
D Pergunta de Reflexão: Antes de começar 4 quando você olha para um RX no monitor, quais informações você acha 
que o computador processa automaticamente antes de exibir a imagem?
A Imagem Digital: Pixels e Matriz
Antes de entender o histograma, é essencial compreender como a imagem radiográfica é formada no mundo digital.
Pixel
Menor unidade da imagem 
digital
Cada pixel possui um valor 
numérico de tons de cinza
Em DICOM: valores de 0 a 4095 
(12 bits)
Matriz
Grade de pixels organizada em 
linhas e colunas
Tamanhos típicos: 2048 × 2048 
ou 3000 × 3000
Maior a matriz ³ maior a 
resolução espacial
Padrão DICOM
Digital Imaging and 
Communications in Medicine
Padrão universal para 
armazenamento e transmissão
Metadados: paciente, técnica, 
equipamento
D Pergunta de Reflexão: Se uma imagem DICOM possui matriz de 2048 × 2048, quantos pixels ela contém no total?
Histogramas: O "Termômetro" da Exposição
O que é um Histograma?
Gráfico que mostra a distribuição dos valores de cinza 
de todos os pixels da imagem
Eixo X → valores de cinza (escuro a claro)
Eixo Y → quantidade de pixels com aquele valor
Não mostra a imagem — mostra como a imagem está 
exposta
Analogia Prática
Imagine que você tem um saco com bolas de várias cores de 
cinza. O histograma é como contar e separar essas bolas em 
grupos: quantas são pretas, quantas são cinza-médio, 
quantas são brancas.
Um técnico experiente lê o histograma como um médico lê 
um eletrocardiograma — rapidamente identifica se algo está 
fora do padrão.
Lendo o Histograma: Exposição Correta
Histograma Centrado 
(Exposição Ideal)
Curva em formato de sino 
centrado na região média
Pixels distribuídos 
equilibradamente entre preto 
e branco
Indica latitude de exposição 
adequada
Histograma Deslocado à 
Direita
Maioria dos pixels com 
valores altos (claros)
Imagem superexposta (clara 
demais)
Dose de radiação 
desnecessariamente alta
Histograma Deslocado à 
Esquerda
Maioria dos pixels com 
valores baixos (escuros)
Imagem subexposta (escura 
demais)
Ruído quântico elevado, baixa 
qualidade diagnóstica
D Pergunta de Reflexão: Se o histograma estiver muito deslocado para a direita, a imagem está clara ou escura? O 
paciente recebeu mais ou menos radiação do que o necessário?
Histograma e Latitude de Exposição
Latitude de Exposição
Capacidade do detector digital de registrar uma ampla 
faixa de densidades
Detectores digitais: latitude muito maior que filmes 
convencionais
Permite correções pelo software — mas não elimina o 
erro de técnica
Índice de Exposição (EI)
Número calculado automaticamente pelo sistema DICOM
Baseado na distribuição do histograma
Alerta o técnico quando a exposição está fora do padrão
0 5 10 15 20 25 30 35
Pixels á%â
Preto absoluto á0â
Sombras á1500â
Cinza escuro á5011500â
Cinza médio á15012500â
Cinza claro á25013500â
Branco á35014095â
Zona
Distribuição típica de pixels em uma radiografia de tórax com 
exposição ideal.
D Pergunta de Reflexão: Por que o técnico não pode confiar apenas no aspecto visual da imagem no monitor para 
avaliar se a exposição foi correta?
Algoritmos de Reconhecimento
Após a captura pelo detector digital, o software realiza etapas automáticas de processamento antes de exibir a imagem na tela 
DICOM.
1
Aquisição pelo Detector
O feixe de raios X atinge o detector (CR ou DR) e gera uma 
matriz bruta de valores de pixel.
2
Análise do Histograma
O sistema lê a distribuição dos tons de cinza para 
identificar a faixa de interesse diagnóstico.
3
Segmentação da Área de Interesse
O algoritmo delimita o objeto radiografado, separando-o 
do fundo (borda do campo).
4
Normalização e Exibição
Os valores são remapeados para a escala de exibição e a 
imagem final é enviada ao PACS/DICOM.
D Pergunta de Reflexão: O que pode acontecer com o algoritmo de reconhecimento se o técnico colimar 
incorretamente o campo de irradiação?
Como o Algoritmo Separa Objeto do Fundo?
O Problema
A imagem bruta contém: estruturas anatômicas + 
bordas não irradiadas + colimação
O fundo (não irradiado) gera pixels com valores 
extremos (muito altos ou muito baixos)
Incluir o fundo distorce o histograma e prejudica o 
processamento
A Solução: Segmentação
Limiarização (Thresholding): Separa pixels do objeto dos 
pixels de fundo com base em um valor limiar
Detecção de Bordas: Identifica as bordas do colimador 
na imagem
Região de Interesse (ROI): Define a área anatômica a ser 
processada
Erros de colimação ³ algoritmo confunde borda com 
objeto
Analogia
É como recortar uma foto: você quer apenas o rosto, não o 
fundo branco. O algoritmo "recorta" digitalmente a região 
anatômica.
D Pergunta de Reflexão: Se parte do cassete ficar fora do campo de irradiação (campo aberto), como isso afeta a 
segmentação automática e a qualidade final da imagem?
Tipos de Algoritmos em Radiologia Digital
Análise de Histograma
Localiza picos de densidade do objeto
Identifica sub-histogramas de diferentes tecidos
Base para todos os processamentos seguintes
Detecção de Colimação
Reconhece bordas da área irradiada
Exclui regiões não diagnósticas
Evita erros no cálculo do Índice de Exposição
Processamento de Frequências
Realça bordas e detalhes finos
Reduz ruído de fundo (quantum noise)
Melhora a percepção de estruturas trabeculares
Normalização de Tons
Remapeia valores brutos para a escala DICOM
Garante consistência entre diferentes equipamentos
Permite comparação entre exames de diferentes datas
D Pergunta de Reflexão: Por que exames de diferentes fabricantes (Agfa, Fuji, Carestream) podem apresentar 
aparência visual diferente mesmo com a mesma técnica radiográfica?
Janelamento (Windowing): Introdução
O janelamento é a ferramenta que o técnico e o médico utilizam para otimizar a visualização de diferentes estruturas na 
imagem DICOM 4 sem alterar os dados originais do arquivo.
O que é uma "Janela"?
Uma faixa selecionada dos valores de pixel DICOM 
para exibição
Pixels dentro da janela ³ exibidos em tons de cinza 
visíveis
Pixels abaixo ³ aparecem como preto absoluto
Pixels acima ³ aparecem como branco absoluto
Analogia do Veneziano
Imagine uma persiana (veneziano) sobre uma janela
Você controla onde a abertura está (Window Level)
Você controla o quanto a abertura é larga (Window 
Width)
A luz (informação) que entra é o que você consegue 
ver
D Pergunta de Reflexão: O janelamento altera permanentemente os dados DICOM da imagem ou apenas a forma 
como ela é exibida na tela?
Window Width (WW) — Contraste
O que é Window Width?
Define a amplitude da faixa de valores de cinza exibidos
Controla diretamente o contraste da imagem
Valores típicos: 80 (pulmão) a 2000+ (osso)
WW Aumenta (valor sobe) ↑
Janela mais larga → mais tons de cinza visíveis
Imagem com menos contraste (mais "acinzentada")
Útil para visualizar estruturas com densidades variadas
WW Diminui (valor desce) ↓
Janela mais estreita → menos tons de cinza
Imagem com mais contraste (preto e branco mais 
definidos)
Realça diferenças sutis entre tecidos similares
0
500
1k
1.5k
2k
Window Width Típico
Osso (cortical) Tórax (pulmão) Abdômen Partes Moles Cérebro áTCâ
Estrutura
Valores de WW utilizados em protocolos DICOM padrão para 
diferentes estruturas anatômicas.
D Pergunta de Reflexão: Se o médico quiser ver detalhes finos do osso trabecular, ele deve aumentar ou diminuir o 
WindowWidth? Por quê?
Window Level (WL) — Brilho
O que é Window Level?
Define o ponto central da janela de exibição
Controla o brilho geral da imagem
Corresponde ao valor de pixel que aparecerá como 
cinza médio
WL Aumenta (valor sobe) ↑
Centro da janela desloca para valores mais altos
Imagem fica mais escura (estruturas densas ficam mais 
visíveis)
Útil para realçar tecidos densos (osso, calcificações)
WL Diminui (valor desce) ↓
Centro da janela desloca para valores mais baixos
Imagem fica mais clara (estruturas menos densas ficam 
visíveis)
Útil para visualizar partes moles, tecido adiposo, pulmão
600 500 400 300 200 100 0 100 200 300 400
Window Level Típico
Osso (cortical)
Tórax (mediastino)
Pulmão
Partes Moles
Cérebro áTCâ
Estrutura
Valores de WL para diferentes janelas clínicas em protocolos 
DICOM. Valores negativos indicam estruturas hipoatenuantes 
(ar, pulmão).
D Pergunta de Reflexão: Em uma TC de tórax, por que o Window Level para o pulmão é um número negativo?
WW e WL Juntos: A Combinação Correta
| Janela Óssea
WW: 2000 / WL: 400
Alta amplitude ³ 
pouco contraste
Traumas, fraturas, 
lesões líticas
M Janela Partes 
Moles
WW: 350 / WL: 50
Amplitude média ³ 
contraste moderado
Músculos, gordura, 
órgãos sólidos
Y Janela 
Pulmonar
WW: 1500 / WL: -600
Amplitude larga, nível 
negativo
Nódulos, 
pneumotórax, 
enfisema
í Janela Cerebral 
(TC)
WW: 80 / WL: 35
Janela muito estreita 
³ alto contraste
Diferenciação 
substância 
branca/cinzenta
D Pergunta de Reflexão: Um médico que usa janela óssea (WW 2000) para avaliar partes moles de um trauma 4 
conseguirá identificar lesões musculares com facilidade? Justifique com base no WW.
Visualização Comparativa: Impacto do 
Janelamento
A mesma imagem DICOM — dados idênticos — exibida com janelas diferentes revela estruturas completamente distintas.
Sem janelamento 
otimizado
Valores padrão aplicados pelo 
sistema
Algumas estruturas ficam 
"escondidas" nos extremos
Pode gerar erro diagnóstico se 
não ajustado
Com janelamento 
ajustado
Estruturas-alvo ficam dentro da 
faixa visível
Contraste adequado para o 
tecido de interesse
Informação diagnóstica 
preservada e realçada
Dado DICOM: sempre 
preservado
O arquivo original não é 
alterado pelo janelamento
Qualquer janela pode ser 
reaplicada a qualquer momento
Fundamental para laudo e 
auditoria clínica
D Pergunta de Reflexão: Se o janelamento não altera o arquivo DICOM, por que é tão importante que o técnico 
entregue a imagem já com o janelamento correto para o médico?
Conexão entre os Três Conceitos
JanelamentoSegmentaçã
oHistograma
O histograma informa como a imagem está exposta. O algoritmo de reconhecimento delimita o que é relevante. O janelamento 
otimiza como o médico vê o resultado 4 os três processos trabalham em sequência na cadeia de imagem digital.
D Pergunta de Reflexão: Se o histograma indicar superexposição (desviado à direita), como isso pode afetar a 
segmentação automática e a escolha do janelamento?
Erros Comuns na Prática Clínica
Colimação Incorreta
Campo aberto ³ fundo brilhante 
distorce o histograma
Algoritmo de segmentação falha
Índice de Exposição (EI) 
incorreto
Janelamento Inadequado
Entrega da imagem sem revisão 
da janela
Médico recebe imagem não 
otimizada
Risco de erro diagnóstico 
evitável
Confiança Excessiva no 
Software
"A imagem ficou boa no monitor" 
b técnica correta
Software corrige aparência, não a 
dose
Superexposição invisível ao olho, 
visível no histograma
D Pergunta de Reflexão: Por que o sistema digital pode "mascarar" uma superexposição, tornando a imagem 
aparentemente normal no monitor, mesmo com dose de radiação elevada?
Resumo: Tabela de Referência Rápida
Use esta tabela como guia de consulta rápida na rotina do setor de radiologia.
Conceito O que controla Valor aumenta ± Valor diminui ³
Window Width (WW) Contraste da imagem Menos contraste, mais tons 
visíveis
Mais contraste, menos tons 
visíveis
Window Level (WL) Brilho (ponto central) Imagem mais escura Imagem mais clara
Histograma ³ Direita Distribuição dos pixels Imagem superexposta 
(clara)
4
Histograma ³ Esquerda Distribuição dos pixels 4 Imagem subexposta 
(escura)
Matriz da Imagem Resolução espacial Maior detalhe, maior 
arquivo
Menor detalhe, menor 
arquivo
D Dica para provas: Grave a regra: WW = contraste (largura da janela) e WL = brilho (centro da janela). São as duas 
variáveis independentes do janelamento DICOM.
Revisão Final: Perguntas de Reflexão
Teste seus conhecimentos antes da próxima aula:
1
Histograma
Se o histograma estiver deslocado para a esquerda, a 
imagem está clara ou escura? O paciente recebeu dose 
adequada?
2
Segmentação
O que acontece com o algoritmo de reconhecimento se o 
técnico posicionar dois objetos metálicos fora do campo 
de interesse?
3
Window Width
Para avaliar uma fratura de costela sutil, você deve 
aumentar ou diminuir o WW? Qual o efeito visual 
esperado?
4
Window Level
Em uma TC de tórax, o WL para janela pulmonar é 
negativo. Por quê? Que tipo de estrutura tem valores de 
pixel negativos?
Próxima Aula: Artefatos Digitais Baixar Material de Apoio