SISTEMA DIGITAL ABNT

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UNIC-UNIVERSIDADE DE CUIABA
CURSO CST-EM RADIOLOGIA
SISTEMAS DIGITAIS –
CAMARA ESCURA
Alexandra Cristiane F.de Campos
Edlaza A.G. da Costa
João Pantoja Gomes
Monike N. de Oliveira
Thiago Emanoel F.da Silva
2°bimestre 
CUIABÁ 
2019
 1.0 RESUMO
A radiologia digital é o ramo do diagnóstico médico que emprega sistemas computacionais nos diversos métodos para a aquisição, transferência, armazenamento, ou simplesmente tratamento das imagens digitais adquiridas.Com tudo entraremos em detalhes desde suas características, formas de aquisição, processamento, armazenamento e sistemas atualmente disponíveis, mostrando as vantagens e desvantagens dos sistemas digitais, pixel, voxel, sistema DICOM, WORKSTATION, sistema PACS.
1.1 INTRODUÇAO 
A radiologia digital (DR) é o ramo do diagnostico medico que emprega sistemas computacionais para aquisição, transferência, armazenamento ou tratamento das imagens digitais; A evolução da computação, especialmente na área medica, permitiu um enorme avanço no diagnóstico por imagem. O mecanismo de comunicação, transferência de arquivos e armazenamento de informações, possibilitou ainda mais o estabelecimento do trabalho em rede , com o auxílio de redes de transmissão de alta velocidade ou mesmo via internet, tornou-se possível o envio de imagens para equipamentos localizados em pontos distantes do serviço de origem. A comunicação entre os equipamentos de diagnósticos por imagem e estações remotas, tornou-se possível com desenvolvimentos de redes de computação de longa distancia e softwares modernos de transmissão de dados, Os sistemas digitais de placas planas (flat panel) foram introduzidos em meados da década de 19905 em imagem radiológica.
O surgimento da radiologia digital (Digital Radiology - DR) trouxe a expectativa de abaixar a dose de radiação X aos pacientes minimizando a repetição de exames devido à qualidade de imagem insuficiente ao diagnóstico.
2.0 SISTEMAS DIGITAIS
CPU- CENTRAL DE PROCESSAMENTO UNITÁRIO
É o principal processador das informações quanto a tudo, a velocidade da CPU para se trabalhar com os dados é fundamental, pois tende a lidar com imagens medicas de alta resolução, nos computadores pessoais o processador Pentium é o mais comum, sendo também utilizado em alguns sistemas digitais de imagens.
2.1 MEMÓRIA RAM
Os computadores utilizam-se dispositivos que armazenam informações como “bits”, por meio de capacitores, semicondutores e transitores, denominados RAM, a memória RAM contém os programas que fazem o computador funcionar, e só funcionam quando o computador está ligado.
Os equipamentos de imagem possuem computadores com memória RAM entre 16 e 256 M-bytes.
2.2 ARMAZENAMENTO DAS IMAGENS DIGITAIS X FORMAS DE ARMAZENAMENTO.
 As imagens habitualmente são arquivos grandes, que ocupam muito espaço em disco. 0 tamanho do arquivo gerado depende principalmente da resolução. A resolução é a capacidade de um dispositivo, como um scanner ou uma impressora de mostrar detalhes. Geralmente é medido por d.p.i ou ppp (pontos por polegada). )i medida que aumenta o número de pontos por polegadas, aumenta também a qualidade da imagem e o tamanho do arquivo. 17 O padrão de ordenamento de uma informação é chamado de formato que é reconhecido pela extensão gerada. São exemplos de formatos de imagem: CDR, PCX, BMP, GIF, TIF e JPG. 0 formato também interfere no tamanho do arquivo. Os formatos BMP e CDR geram arquivos grandes. Quando possível, deve-se escolher ou transformar para formatos mais compactos, como JPG e GIF. Uma mesma imagem em BMP e JPG tem uma grande diferença de tamanho, embora não tenha muita diferença de qualidade. Os arquivos de imagem também podem ser comprimidos, porém devemos ter em mente que perde-se qualidade nas imagens quando se comprime demais os arquivos utilizando os compactadores habituais. É importante ressaltar que depois de compactar uma imagem, é impossível reverter o processo em termos de qualidade. Há formatos de JPG que produzem arquivos de boa qualidade com tamanho menor. Arquivos de imagens que serão colocadas em home pages na Internet, devem necessariamente estar em formato JPG ou GIF.
2.3 MEIOS DE ARMAZENAMENTO
 Disco rígido 0 disco é um dos mais adequados para se trabalhar com os arquivos, dada a sua rápida velocidade de acesso As informações. Porém, se há a necessidade de guardar definitivamente as imagens, o disco rígido por maior que seja, será insuficiente para armazenar todos os arquivos. Assim, tem-se que adotar algum procedimento de gerenciamento dessas imagens (discos e mais discos, backups, etc.). Outro detalhe a ser considerado é a possibilidade de haver problemas com o disco rígido (possibilidade não tão remota), ou seja, esses dados podem ser perdidos. Por isso, se as imagens devem ser guardadas por um longo tempo, devemos ter no mínimo uma cópia de reserva (backup).
 1.8.2 Disquetes Os disquetes, atualmente em uso mais corriqueiros tem uma capacidade de armazenagem de 1.44 Mb, normalmente insuficiente para o armazenamento de imagens. São regraváveis. Podem sofrer danos com a umidade (fungos), calor e podem ter seus dados apagados por campos magnéticos. Devemos ter cuidado na manipulação e armazenamento.
CD ROM Tem capacidade para armazenar 650Mb (equivalente a aproximadamente 420 disquetes). Ao contrário dos disquetes, o CD-ROM sofre pouca influencia de campos magnéticos, calor e umidade. A gravação é ótica e não magnética. Atualmente já não regraváveis (o que traz uma vantagem — são imunes a virús e acidentes de digitação). Há um drive apropriado para a gravação de CD-ROM, cujo custo ainda é relativamente alto. 
Cartões ópticos 0 uso de cartões ópticos (semelhantes aos cartões magnéticos) tem aos poucos se definido por gravar imagens pelo sistema ótico (ou seja, não podem ser alterados e tem durabilidade) e pelo seu tamanho, facilmente "guardado" pelo paciente. Também necessita de um drive especial para gravação e leitura.
3.0 SINAL ANALOGICO
São transmitidos de forma continua e periódica pela propagação de energia, a propagação do som é um exemplo típico de sinal analógico também pelo cumprimento de onda.
3.1 SINAL DIGITAL
Os sinais digitais são transmitidos de forma discreta, isto é, em valores absolutos, e podem facilmente ser manipulados por computador. Neste caso os valores discretos são transformados em dígitos e convertidos no sistema binário. Os sinais digitais constituem o princípio da formação das imagens digitais. 
 
3.2 CONVERSOR DIGITAL ANALOGICO 
 
 A conversão dos sinais analógicos para digitais deve obedecer ao Teorema de Nyquis. 
Diz o teorema que para a representação em valores discretos de um sinal analógico periódico devemos obter no mínimo duas amostras do sinal por período. Os dados brutos armazenados pelo computador, serão processados pelos dispositivos conhecidos por DAC.
O DAC deve atribuir aos diferentes dígitos a escala de cinzas, após o processamento a imagem estará disponível para ser apresentada na forma de matriz de escala de cinza nos terminais de vídeos, impressoras ou filmes radiográficos.
Os diversos métodos de diagnóstico que trabalham com imagem digital, necessitam fazer uma conversão da imagem analógica, para a linguagem compreendida pelos computadores, o sistema binário de informação. O dispositivo responsável pela transformação dos sinais da imagem em equivalente no sistema binário é o ADC (Analog to Digital Converter). Este dispositivo tem por finalidade converter a voltagem correspondente a um ponto em particular do objeto em dígitos de computador. As informações presentes na curva senoidal da voltagem são transformadas em amostras que obedecem ao princípio da freqüência de Nyquist (Informações não inferior a 2 x a freqüência de uma onda ). M
3.3 IMAGEM DIGITAL
 
 Asimagens geradas nos diferentes equipamentos de diagnóstico por imagem, podem ser reconstruídas a partir da transformação de um número muito grande de correntes elétricas em dígitos de computador formando uma imagem digital. 
A imagem digital é apresentada em uma tela de computador ou filme radiográfico na forma de uma matriz formada pelo arranjo de linhas e colunas. Na intersecção das linhas com as colunas forma-se a unidade básica da imagem digital, o Pixel . 
Para que a imagem digital possa interpretada como a imagem de um objeto ou de uma estrutura anatômica os dígitos de cada pixel da imagem são convertidos em tons de cinza numa escala proporcional a seus valores. 
A imagem digital final será o resultado do arranjo de uma grande quantidade de pixels apresentando tonalidades diferentes de cinza e formando no conjunto uma imagem apreciável. As imagens digitais poderão ainda se apresentar com resolução diferente da que foi adquirida. Com ajuda do computador e pela técnica de interpolação de dados, uma imagem inicialmente adquirida com matriz 192 x 192 poderá ser apresentada como de matriz 256 x 256. Neste caso o preenchimento dos pixels será calculado com base nas informações disponíveís na memória do computador. 
 
3.4 PIXEL
O arranjo de linhas e colunas forma a matriz da imagem digital. Quanto maior a quantidade de linhas e colunas menor será o pixel e conseqüentemente a imagem final apresentará melhor resolução, no entanto, não necessariamente melhor qualidade, pois os sinais provenientes de pixels de pequenas dimensões apresentam grande quantidade de ruído eletrônico, prejudicando as imagens que passarão a se apresentar com aspecto granulado. As imagens digitais poderão ainda se apresentar com resolução diferente da que foi adquirida. Com ajuda do computador e pela técnica de interpolação de dados, uma imagem inicialmente adquirida com matriz 192 x 192 poderá ser apresentada como de matriz 256 x 256. Neste caso o preenchimento dos pixels será calculado com base nas informações disponíveis na memória do computador. Em ressonância magnética a técnica de interpolação de dados reproduz imagens em matriz com resolução de até 1024 x 1024.
3.5 MATRIZ 
Matriz é a aquisição e análise de imagens digitais de raios X formam a base do campo chamado radiologia digital. ... 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.
4.0 VOXEL
Em tomografia computadorizada e ressonância magnética nuclear as imagens representam as estruturas anatômicas em “cortes” ou “fatias”. A espessura do corte está relacionada com a profundidade da imagem. O cubo de imagem formado pelo pixel mais a espessura do corte que representa (profundidade) é denominado VOXEL (Elemento de volume). O voxel poderá ser isotrópico, quando apresentar as mesmas dimensões entre a sua largura, altura, e profundidade ou, anisotrópico, quando essas medidas forem diferentes. Voxel Isotrópico Voxel Anisotrópico 8 O conjunto de imagens utilizado na preparação de modelos tridimensionais ou de reformatação multiplanar, deverá, tanto quanto possível, se aproximar do modelo isotrópico. Com os modelos isotrópicos obtemos imagens de reconstrução ou reformatação com qualidade comparável as imagens adquiridas originalmente. Modelo Isotrópico Modelo Anisotrópico Os diversos métodos de diagnóstico que trabalham com imagem digital, necessitam fazer uma conversão da imagem analógica, para a linguagem compreendida pelos computadores, o sistema binário de informação. O dispositivo responsável pela transformação dos sinais da imagem em equivalente no sistema binário é o ADC (Analog to Digital Converter). Este dispositivo tem por finalidade converter a voltagem correspondente a um ponto em particular do objeto em dígitos de computador. As informações presentes na curva senoidal da voltagem são transformadas em amostras que obedecem ao princípio da freqüência de Nyquist (Informações não inferior a 2 x a freqüência de uma onda ). Matriz Filme 35 x 43 cmm 3500 x 4000 10 pixels/mm Vídeo 625 linhas 512 x 512 1 pixel / mm Vídeo 1249 linhas 1024 x 1024 2 pixel / mm
4.1 QUALIDADE DA IMAGEM 
O ruído é o principal fator que afeta a qualidade de uma imagem digital. Que pode ser definido como um artefato eletrônico e se caracteriza pela presença de “granulação” na imagem, porem depende de vários fatores como, detectores que resultam da interação do fluxo de fótons do feixe com o material sensitivo dos detectores, ter eficácia na digitação, na conversão dos sinais, dependendo diretamente da eletrônica utilizada no equipamento, há também a magnificação que diminui o campo de visão diminui também a densidade de fotons, no entanto aumentando os ruídos.
4.2 RESOLUÇAO DA IMAGEM
A resolução da imagem digital está relacionada com a matriz. Quanto maior o arranjo da matriz melhor será a resolução da imagem. O tamanho do pixel varia em função do campo de visão (FOV) utilizado. A resolução da imagem pode ainda ser definida em linhas por mm (Lp mm-1) especialmente nas imagens apresentadas em telas de computador. A mamografia digital 18 x 24 cm necessita de uma matriz 2048 x 2048 para fornecer uma resolução de aproximadamente 0.1 mm.
4.3 PROCESSAMENTO DAS IMAGENS DIGITAIS
A grande vantagem da imagem digital está na possibilidade do seu processamento, alterando-se, com técnicas simples de computação, o realce dos contornos, a suavização das imagens, magnificação, inversão de cores, etc... Distinguimos 2 tipos básicos de filtros digitais que influenciam a qualidade das imagens digitais; o filtro Low Pass e o filtro High Pass. 
Low pass (Smoothing filter ): Suavisa a imagem reduzindo o ruído aparente. 
High pass ( Enhancing filter ) : Aumenta o detalhe da imagem através do realce dos contornos. Também aumenta o ruído aparente. O processo de filtragem digital associa uma escala maior ou menor de tons cinzas que representarão os dígitos nos dados brutos da imagem.
5.0 SISTEMA DIGITAL DIRETO
Esses sistemas possuem muitos componentes, fonte de alta tensão, eletrodo do topo, camada dielétrica, fotocondutor, eletrodo de coleta, transistor de filme fino(TFF), capacitor de armazenamento, e vidro como substrato.
O componente principal é o fotocondutor, que geralmente é o selênio amorfo (a-Se), que tem a função de converter os fótons de raios X diretamente em cargas elétricas.
Outros fotocondutores podem ser utilizados, porém, a escolha do a-Se se dá por suas propriedades de detecção e maior alta resolução espacial quando comparada aos demais.
Um arranjo de TFFs e eletrônica associada ao a-Se coletam e armazenam as cargas elétricas produzidas. O sinal analógico então, é convertido em sinal digital por um ADC.
O arranjo de TFFs é chamado de matriz de elemento detector e está associada à matriz de pixels produzidos na imagem, como mostra a Figura 11. Pode-se perceber que a área sensível para a detecção de sinal tem uma perda de informação, onde está posicionada a parte eletrônica. O tamanho do pixel e espaçamento entre eles (pitch) determinam a resolução espacial da imagem.
 
Uma característica importante neste tipo de detector é o fator de preenchimento, que considera a área total do pixel e a área sensível. Esse fator determina o quanto da informação pode ser perdida.
Por exemplo, se o fator de preenchimento é de 85 %, significa que 15 % do pixel não é sensível à informação.
Quanto maior o fator de preenchimento maior será a resolução espacial e a resolução de contraste do detector
5.1 SISTEM DIGITAL INDIRETO
Os sistemas digitais indiretos são assim chamados por utilizar um material cintilador que converte os fótons de raios X incidentes em luz antes que sejam convertidos em cargas elétricas e formem a imagem, detecção indireta pode utilizar dois tipos de detectores: dispositivo de carga acoplada e fotodiodos com transistor de filme fino.
5.2 VANTAGEMDO SISTEMA DIGITAL DIRETO
As vantagens são:
 As imagens obtidas podem ser visualizadas na tela do computador logo após sua obtenção (formação quaseinstantânea); 
A menor dose de radiação necessária para obter uma exposição adequada; 
Possibilidade de tratamento desta imagem, alterando suas características como: controle de brilho e contraste, matiz e saturação;
 Proporcionar a organização de imagens de pacientes em forma mais efetiva (ex.: disquetes, CDs, cartões óticos);
 Possibilidade de integração, com sistema de cadastramento de paciente e gerenciamento de consultório odontologico, permitindo também a utilização de programes computadorizados de auxilio aodiagnóstico e de procedimentos radiograficos quantitativos; 
Transmissão destas imagens via Internet para colegas ou consultores especializados;
A não utilização de produtos quimicos, diminuindo o potencial de poluir o meio ambiente.
5.3 DESVANTAGEM DO SITEMA DIGITAL INDIRETO
 As desvantagens são: 
Alto custo inicial do sistema digital.
Rigidez dos receptores de imagem, especificamente os receptores CCD;
O tamanho do pixel é maior que o dos cristais halogenicos do filme convencional; com isso a qualidade da imagem é menor. Se ampliada apresenta "pixelização" além de uma falta generalizada de detalhes; 
Imagem digital impressa é de qualidade inferior a imagem exibida na tela do computador; 
Necessidade de computador para a visualização da imagem por parte dos profissionais que solicitam exame radiográfico; 
Falta de padronização dos sistemas digitais atuais
Acentuado curva de aprendizado para profissionais e técnicos.
5.4 PACS- SISTEMA
PAC- Sistema de Comunicação e Arquivamento de Imagens) é uma tecnologia de imagiologia médica que oferece armazenamento econômico e acesso conveniente a imagens de várias modalidades (tipos de máquinas de origem).
Relatórios e imagens eletrônicas são transmitidos digitalmente através do PACS. Isto elimina a necessidade de manualmente arquivar, recuperar ou transportar filmes. O formato universal para a transferência e armazenamento de imagem de PACS é DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine). Combinado com as tecnologias da internet disponíveis, o PACS tem a capacidade de entregar um eficiente acesso às imagens e interpretações e dados relacionados. São várias as imagens médicas utilizadas no PACS, incluindo ultra-som (US), ressonância magnética (RM), tomografia por emissão de positróns, (PET), mamografia (MG), radiografia digital (DR), radiografia computadorizada (CR), etc. Outros tipos de formatos de imagem estão sempre sendo adicionados. Áreas clínicas além de Radiologia; Oncologia, cardiologia, Gastroenterologia e até mesmo o laboratório estão criando imagens médicas que podem ser incorporadas em PACS.
5.4.1 UTILIZAÇAO PACS
PACS 4 usos principais
Substituição de cópia impressa
 PACS substitui impressos com base em meios de gerenciamento de imagens médicas, tais como arquivos de filme. Com o preço decrescente de armazenamento digital, o PACS fornece um custo crescente e vantagem de espaço sobre filme arquivos além do acesso instantâneo a imagens anteriores na mesma instituição.
Acesso remoto
Ele se expande sobre as possibilidades dos sistemas convencionais, fornecendo recursos de fora do local de exibição e relatórios (educação a distância, telediagnose). Ele permite que os profissionais em diferentes localizações físicas acessar as mesmas informações simultaneamente por telerradiologia.
Plataforma de integração de imagem eletrônica
 PACS fornece a plataforma electrónica para imagens com outros sistemas de automação médica como sistema de informação do Hospital (HIS), registro médico eletrônico (EMR), prática de gerenciamento de Software e sistema de informação de Radiologia (RIS).
Gestão de fluxo de trabalho de Radiologia
 PACS é usado por pessoal de Radiologia para gerenciar o fluxo de trabalho dos exames do pacientes.
5.4.2 FUNCIONAMENTO PACS
Um PACS consiste de uma multiplicidade de dispositivos. O primeiro passo em sistemas PACS típico é a modalidade. As modalidades são geralmente a tomografia computadorizada (CT), ultra-som, medicina nuclear, tomografia por emissão de pósitrons (PET) e ressonância magnética (MRI).
Dependendo do fluxo de trabalho da instalação, a maioria das modalidades envia para uma estação de trabalho. Estação de trabalho é um ponto de verificação para certificar-se de que o exame está correto, bem como outros atributos importantes de um estudo. Depois que se verifica se as informações de estudo estão corretas, que as imagens são passadas para o arquivo para o armazenamento.
O dispositivo de armazenamento central (arquivo) armazena imagens e em alguns relatos de casos, medidas e outras informações que reside com as imagens. O próximo passo do fluxo de trabalho PACS é as estações de trabalho de leitura. A estação de trabalho de leitura é onde o radiologista realiza o estudo do paciente e formula o seu diagnóstico. 
O PACS inclui interfaces baseadas na web para utilizar a internet ou uma rede de área ampla como seus meios de comunicação, geralmente através de VPN (Rede Virtual privada) ou SSL (Secure Sockets Layer). O acesso web para objetos de DICOM cria o padrão necessário para aumentar a distribuição de imagens e relatórios referentes a médicos e pacientes.
5.5 SISTEMA DICOM 
Com objetivos de unificar os arquivos de imagens e facilitar a manipulação e transferência desses arquivos entre os diversos equipamentos e setores de um hospital, o American College of Radiology – ACR, em conjunto com o National Electronics Manufacters Association – NEMA - criou no ano de 1993 um protocolo de imagens médicas denominado DICOM. O sitema DICOM – Digital Image and Communications in Medicine, é um protocolo que permite a manipulação e transferência de imagens usadas em medicina, entre diferentes equipamentos. Uma imagem arquivada em modo Dicom pode ser manipulada, modificada, ou mesmo transferida, para qualquer estação de trabalho compatível com este protocolo. As plataformas usuais de manipulação de imagens digitais são: Silicon Graphics, Digital Graphics, Sun Systems, Windows e Linux. 
5.6 WORKSTATION (estação de trabalho)	
é o posto onde se processam as imagens digitais com diversas finalidades, destacando-se:
Reformatações multiplanares 
Reconstruções 3D (Tridimensionais) 
Reconstruções vasculares
Medidas lineares, de ângulos, e de volumes.
Análise de densidades.
Adição ou subtração de imagens 
Análises funcionais. 
E outras.
 Características de uma Workstation Monitor: 17 à 21 polegadas. Colorido. Necessita de ajuste de brilho/contraste com o sistema de impressão de filmes, normalmente uma câmara laser. Keyboard: Teclado alfa-numérico acrescido com funções que agilizam 12 determinadas tarefas de rotina. 
Mouse: Usualmente apresenta triplo comando. Normalmente o botão da esquerda executa os comandos principais e se assemelha a tecla “enter” do computador. 
O botão da direita executas tarefas de rotina pré-definidas. O botão central controla o brilho e o contraste auxiliando na documentação das imagens. 
Trackball: O trackball é um dispositivo em forma de esfera que substitui em alguns casos o mouse e está relacionado com o tratamento gráfico das imagens.
6.0 CONCLUSAO 
Os sistemas de imagem digital trazem uma série de benefícios, não só apara nós, mas também para o meio ambiente, por não utilizar os químicos que são dispensados na natureza. Sem dúvida o maior benefício é a redução na dose de radiação, tanto para o paciente quanto para o profissional, além de proporcionar diversas vantagens sobre a convencional, como reduzido tempo de trabalho, capacidade de ajuste da imagem, eliminação de filmes e processadores químicos, qualidade da imagem e formação quase instantânea da imagem. Cabe ao profissional analisar os prós e contras de cada sistema, pois a radiologia digital está se aprimorando cada vez mais etende a substituir a convencional, e compostos por diversos elementos para a realização e processamentos digitais, como armazenamento e sistemas avançados. De modo geral, o uso de computadores para auxílio à análise de imagens radiológicas tem-se mostrado eficiente na melhoria da detecção e classificação de lesões, especialmente em imagens mamográficas e de tórax. Muitos artigos descrevendo essa tecnologia têm enfatizado que a análise automatizada é um auxílio, e não um substituto, para o radiologista, não necessitando ser perfeita e sim possuir um desempenho próximo ao do especialista. Nesse contexto, as pesquisas que estão sendo desenvolvidas indicam ser bastante promissor o uso de sistemas de diagnóstico auxiliado por computador como uma segunda opinião no processo
6.1 REFERENCIA
6. 2 Doi K. Computer-aided diagnose and its potential impact on diagnostic radiology. In: Doi K, MacMahon H, Giger ML, Hoffmann KR, eds. Computer-aided diagnosis in medical imaging. Amsterdam: Elsevier Science, 1999:11–20. 
6.3 Giger ML. Computer-aided diagnosis. RSNA Categorial Course in Breast Imaging 1999:249–72.
6.4 Thurfjell EL, Lernevall KA, Taube AA. Benefit off independent double reading in a population-based 
6.5 Castleman KN. Digital image processing. New Jersey. 
6.6 Pereira Jr RR, Azevedo-Marques PM, Frère AF
6.7 Scielo
6.8 PubMed