| Resumo: | O planejamento radioterápico é uma etapa que exige muita precisão, tanto da aquisição dos dados quanto dos profissionais envolvidos. Assim, artefatos metálicos gerados durante o processo de imageamento são prejudiciais ao planejamento e, consequentemente, ao paciente em questão. Entretanto, devido ao elevado custo das soluções comerciais e ao baixo grau de preparo da solução para uso externo das soluções propostas pela academia, o Sistema Único de Saúde não dispõe de ferramentas de redução destes artefatos. Desta forma, este trabalho visa desenvolver um software de código-aberto adequado ao ambiente hospitalar, para ser utilizado no contexto do planejamento radioterápico. Neste software foram implementadas diversas técnicas comumente utilizadas em algoritmos de redução de artefatos metálicos, tais como técnicas de reconstrução de imagens de tomografia por raios X e algoritmo de simulação de artefatos metálicos. Para isso, duas técnicas de redução de artefatos distintas encontradas na literatura serão implementadas e comparadas com uma terceira técnica, desenvolvida neste trabalho, em busca da maior redução sem perda de qualidade da imagem. Para dar suporte a isto, técnicas de imageamento em tomografia por raios X, como a retroprojeção filtrada, e de simulação dos artefatos metálicos, baseadas no equacionamento do endurecimento dos feixes de raios X, também serão implementadas. Para a análise comparativa entre as imagens de referência e as imagens com o metal inserido antes e após a redução, serão utilizados o erro quadrático médio (SME), a medida de índice de similaridade estrutural (SSIM), a relação ao sinal-ruído (SNR) e a relação sinal-ruído de pico (PSNR). Os resultados indicam, seguindo uma análise quantitativa, que a retroprojeção filtrada reconstrói as imagens com um MSE de zero, um SNR de 15,9dB, PSNR de 72, dB e SSIM de 0,953 para um fantoma, e um MSE de 1340, SNR de 27,4dB, PSNR de 16,8dB e SSIM de 0,965 para imagens reais. Além disto, a simulação de inserção dos artefatos metálicos, utilizando-se dos feixes policromáticos, do ponto de vista qualitativo, resulta em uma imagem crível do que seria um ruído causado por artefatos metálicos em uma imagem, o que é o resultado esperado. Em relação `a comparação entre os algoritmos de redução de artefatos metálicos, o algoritmo proposto apresentou resultados ligeramente superior ao NMAR, utilizando da interpolação por spline bidimensional. Isto foi indicado tanto pelo MSE (média de 28830 contra 31534) quanto pelo SNR (média de 13,9dB contra 13,5dB) e pelo PSNR (média de 3,4dB contra 3,1dB). Das quatro métricas implementadas, o SSIM não apresentou resultados consistente
quando comparadas com as outras três, principalmente com o incremento do número de artefatos metálicos. Em um cenário com três artefatos inseridos, o NMAR, algoritmo de redução que melhor performou nessa métrica, apresentou um SSIM de 0,767, enquanto a imagem sem a redução do artefato possui um SSIM de 0,773. Cabe, nesta métrica, uma maior investigação sobre a sua viabilidade ou não. Por fim, o encapsulamento destes algoritmos em uma interface amigável, quando se comparada as outras propostas da academia, de código aberto, possibilita com que testes iterativos de reconstrução e tratamento de redução de artefatos metálicos possam ser incorporadas ao tratamento radioterápico, dado um devido período de treinamento e adaptação dos profissionais da equipe médica. Isto diferencia este trabalho de outros, justamente por apresentar um resultado palpável para a comunidade externa a academia. |
