Análise do impacto de ruídos por inserção de módulo de aquisição de tomografia por emissão de pósitrons (PET) sobre o imageamento por ressonância magnética (MRI) em equipamentos PET/MRI

Abstract

Em diferentes cenários da medicina e da engenharia, a aquisição de duas imagens de modalidades diferentes simultaneamente possui grande interesse, por permitir avaliar as pectos diferentes de um mesmo fenômeno, como características fisiológicas e anatômicas em detalhes. Contudo a realização de dois exames de imagem em paralelo era de grande complexidade na medicina, física e engenharia. A pesquisa e o desenvolvimento de técni cas híbridas de imageamento possibilitou a junção entre a Ressonância Magnética (MRI) e a Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET). Existem algumas possibilidades para a integração PET/MRI, como é o caso do método de inserção de PET em equipamentos de MRI. Este método possui algumas dificuldades, como é o caso dos ruídos mútuos entre os equipamentos utilizados nas duas modalidades de imageamento médico. Este estudo busca quantificar e analisar os impactos do ruído gerado por inserções de PET/MRI sobre a reconstrução de imagens de MRI, utilizando diferentes cenários de image amento. Para realizar a análise, foram obtidos dados da densidade espectral de potência do ruído causado por uma inserção específica de PET/MRI chamada Hyperion IID, que foram utilizados para gerar ruído com uma relação sinal-ruído (SNR) que retrate o ruído original. Além disso, foram coletados dados de uma imagem real do MRI por meio de diferentes amostragens com trajetórias espirais e radiais. Imagens foram reconstruídas com os dados amostrados, com e sem a adição do ruído, e utilizando dois métodos distintos: Reconstrução por Energia Mínima (REM) e Compressive Sensing (CS). Em seguida, as imagens reconstruídas foram submetidas a análises quantita tivas, por meio da SNR, e qualitativas, através da avaliação visual. Os resultados do estudo realizado indicaram que fora da presença de ruído, as reconstru ções por CS foram mais efetivas que as por REM na maioria das imagens geradas, chegando à uma diferença máxima de SNR de 22 decibéis (dB) em trajetórias espirais, e de 39 dB em trajetórias radiais. Após a contaminação por ruído, o cenário de efetividade de CS se inverteu, foi possível identificar que dentre os cenários estudados, o método de REM foi mais efetivo. Os valores de SNR de ambos os métodos em ambas as trajetórias ficaram saturados entre 7,5 dB e 9,3 dB. Porém o método de REM se apresenta com valores de SNR levemente melhores em comparação com o método de CS. Em suma, a presença do ruído gera granulações nas ima gens, seria necessário um estudo para que médicos especializados em imaginologia possam avaliar a qualidade das imagens do ponto de vista da medicina diagnóstica. Ao final, o estudo apontou indícios de que a presença de ruído de inserções de PET/MRI pode modificar o panorama dos métodos mais eficazes na reconstrução de imagens de MRI. Talvez, na presença de ruído, seja mais vantajoso empregar métodos de reconstrução mais ortodoxos, enquanto se avança nas investigações das abordagens mais sofisticadas, para que sejam capazes de lidar de maneira mais eficiente com ruídos semelhantes ao do Hyperion IID