Simulação com transdutor operando na frequência central de 3,5 MHz

São apresentados os resultados obtidos para a simulação com o phantom tridimensional do K-Wave em uma simulação com distorção na grade computacional para o caso de um transdutor ressonando na frequência central de 3,5 MHz.

Na Figura 5.11 pode-se visualizar a imagem em Modo-B (esquerda) e a imagem harmônica tecidual- THI (direita).

Figura 5.11 – Imagens reconstruídas: em Modo-B (esquerda) e imagem harmônica tecidual (direita). As setas

cor de rosa (inclinadas) mostram que, na região indicada, não se nota o artefato de sombra (shadowing) na imagem em Modo-B (esquerda) e que este ocorre na imagem THI (direita). As setas vermelhas (horizontais) estão indicando que a primeira esfera quase não aparece na imagem em Modo-B (esquerda) e que fica muito mais evidente na imagem THI (direita). (Fonte: Autora).

Na Tabela 5.11, são mostrados os valores de SNRc e CNRc referentes às imagens simuladas, mostradas na Figura 5.11.

Tabela 5.11 - Valores obtidos para a análise de SNRc e CNRc referentes às imagens em Modo-B e THI.

Região 𝑆𝑁𝑅𝐶 Modo-B 𝑆𝑁𝑅_𝐶 THI 𝐶𝑁𝑅_𝐶 Modo-B 𝐶𝑁𝑅_𝐶 THI Primeira Esfera 14,73 18,65 7,91 8,28 Segunda Esfera 13,40 19,00 11,60 7,54 Terceira Esfera 21,73 17,58 18,61 5,79

De acordo com a Tabela 5.11, houve um aumento na SNRc, o que pode ser atribuído à forma com que as harmônicas são geradas, ou seja, gradualmente, à medida que a onda se propaga pelo meio, e, também porque existe uma relação não linear com a intensidade da energia na frequência fundamental, garantindo que os ecos mais propensos a produzir artefatos, como por exemplo, reverberação de campo próximo, artefato de lóbulo lateral e de largura de feixe, são menos propensos a produzir ondas harmônicas. Entretanto, com a imagem harmônica,

perde-se de 10 a 20 dB de intensidade do sinal e, para preservar a relação sinal- ruído, é essencial que o transdutor opere numa faixa dinâmica ampla e também que, o feixe transmitido deve emitir o mínimo de energia possível na frequência harmônica (AVERKIOU et al., 1997; YADONG & ZAGZEBSKI, 2000).

É interessante ressaltar que uma característica das técnicas de imagens harmônicas (no caso THI) é a acentuação de artefatos como sombra acústica (shadowing) e realce (enhancement). Artefatos citados no Capítulo 2 deste trabalho, e isso pode ser verificado observando-se a Figura 5.11 e comparando a região logo após a primeira esfera, indicada por setas cor de rosa nas duas imagens que são apresentadas (DESSER & JEFFREY, 2001).

É esperado um aumento na resolução de contraste em imagens harmônicas quando comparadas com uma imagem em Modo-B. Desta forma, os resultados da análise de CNRc, mostrados na Tabela 5.11, estão de acordo com o que é esperado apenas para a região da primeira esfera, mas não para as demais.

Na Figura 5.12, pode-se visualizar a imagem em Modo-B (esquerda) e a imagem harmônica por inversão de pulso – PIHI com filtro passa-faixa centrado na frequência da primeira harmônica (direita). A simulação de PIHI com filtro e não sem filtro é devido ao fato de já ter sido demonstrado que esta técnica exige a filtragem passa-faixa na região da primeira harmônica.

Figura 5.12 – Imagens reconstruídas: em Modo-B (esquerda) e imagem harmônica por inversão de pulso com

filtro passa-faixa centrado na frequência da primeira harmônica (direita). As setas cor de rosa (horizontais) estão indicando que a primeira esfera quase não aparece na imagem em Modo-B (esquerda) e que fica muito mais evidente na imagem PIHI (direita). (Fonte: Autora).

Na Tabela 5.12, são mostrados os valores de SNRc e CNRc referentes às imagens simuladas, mostradas na Figura 5.12.

Tabela 5.12 - Valores obtidos para a análise de SNRc e CNRc referentes às imagens em Modo-B e PIHI com filtro passa-faixa centrado na frequência da primeira harmônica.

Região 𝑆𝑁𝑅𝐶 Modo-B 𝑆𝑁𝑅_𝐶 PIHI 𝐶𝑁𝑅_𝐶 Modo-B 𝐶𝑁𝑅_𝐶 PIHI Primeira Esfera 14,73 30,28 7,91 11,36 Segunda Esfera 13,40 20,16 11,60 6,21 Terceira Esfera 21,73 26,07 18,61 6,51

Os resultados da análise de SNRc para a imagem harmônica por inversão de pulso implementada com a etapa de remoção da frequência fundamental está de acordo com o esperado para todas as regiões. Para a análise de CNRc, o resultado obtido nas regiões da segunda e terceira esfera são inferiores aos obtidos para as mesmas regiões analisadas na imagem em Modo-B. Isso também ocorreu com a simulação na frequência de 1,5 MHz.

Na Figura 5.13, pode-se visualizar a imagem em Modo-B (esquerda) e a uma composição espacial de quadros – CEI em Modo-B com ∆θ=5° (direita).

Figura 5.13 – Imagens reconstruídas: em Modo-B (esquerda) e imagem por composição de quadros em Modo-

B com ∆θ=5° (direita). As setas cor de rosa (horizontais) estão indicando que a primeira esfera quase não aparece na imagem em Modo-B (esquerda) e que fica muito mais evidente na imagem CEI (direita). (Fonte: Autora).

Na Tabela 5.13, são mostrados os valores de SNRc e CNRc referentes às imagens simuladas, mostradas na Figura 5.13.

Tabela 5.13 - Valores obtidos para a análise de SNRc e CNRc referentes às imagens em Modo-B e CEI em Modo-B com ∆θ=5°. Região 𝑆𝑁𝑅𝐶 Modo-B 𝑆𝑁𝑅𝐶 CEI 𝐶𝑁𝑅𝐶 Modo-B 𝐶𝑁𝑅𝐶 CEI Primeira Esfera 14,73 37,18 7,91 18,85 Segunda Esfera 13,40 59,25 11,60 43,30 Terceira Esfera 21,73 15,00 18,61 9,68

Com a aplicação da técnica de composição espacial de imagens espera-se um aumento na SNRc e CNRc, o que não ocorreu conforme esperado apenas para a região da terceira esfera analisada, como pode ser visto na Tabela 5.13, o que provavelmente está associado ao mesmo que foi discutido previamente em relação a dimensão da ROI e do background usado para a análise quantitativa em relação

a área da esfera. Ainda é possível avaliar, qualitativamente, a melhor definição das bordas dos alvos e a redução do aspecto granuloso que ocorre devido ao artefato

speckle ao observar a Figura 5.13.

Na Figura 5.14, pode-se visualizar a imagem em Modo-B (esquerda) e a uma composição espacial de quadros harmônicos – CEIH com ∆θ=5° (direita).

Figura 5.14 – Imagens reconstruídas: em Modo-B (esquerda) e imagem por composição de quadros

harmônicos com ∆θ=5° (direita). As setas cor de rosa (horizontais) estão indicando que a primeira esfera quase não aparece na imagem em Modo-B (esquerda) e que fica muito mais evidente na imagem CEIH (direita). (Fonte: Autora).

Na Tabela 5.14, são mostrados os valores de SNRc e CNRc referentes às imagens simuladas, mostradas na Figura 5.14.

Tabela 5.14 - Valores obtidos para a análise de SNRc e CNRc referentes às imagens em Modo-B e CEIH em Modo-B com ∆θ=5°. Região 𝑆𝑁𝑅𝐶 Modo-B 𝑆𝑁𝑅𝐶 CEIH 𝐶𝑁𝑅𝐶 Modo-B 𝐶𝑁𝑅𝐶 CEIH Primeira Esfera 14,73 25,63 7,91 12,34 Segunda Esfera 13,40 27,20 11,60 14,56 Terceira Esfera 21,73 36,21 18,61 21,57

Com a aplicação da técnica de composição espacial de imagens espera-se um aumento na SNRc e CNRc, o que pode ser observado para todas as regiões

analisadas, de acordo com a Tabela 5.14. Também é possível avaliar qualitativamente a melhor definição das bordas dos alvos e a redução do aspecto granuloso que ocorre devido ao artefato speckle ao observar a Figura 5.14.

Na Figura 5.15, pode-se visualizar as seguintes imagens: composição espacial de quadros em Modo-B – CEI (esquerda) e composição espacial de quadros harmônicos – CEIH (direita), ambas com ∆θ=5°.

Figura 5.15 – Imagens reconstruídas: composição espacial de quadros em Modo-B – CEI (esquerda) e

composição espacial de quadros harmônicos – CEIH (direita), ambas com ∆θ=5°. (Fonte: Autora).

Na Tabela 5.15, são mostrados os valores de SNRc e CNRc referentes às imagens simuladas, mostradas na Figura 5.15.

Tabela 5.15 - Valores obtidos para a análise de SNRc e CNRc referentes às imagens obtidas por composição espacial de quadros em Modo-B – CEI e composição espacial de quadros harmônicos – CEIH, para ∆θ=5°.

Região 𝑆𝑁𝑅_𝐶 CEI 𝑆𝑁𝑅_𝐶 CEIH 𝐶𝑁𝑅_𝐶 CEI 𝐶𝑁𝑅_𝐶 CEIH Primeira Esfera 37,18 25,63 18,85 12,34 Segunda Esfera 59,25 27,20 43,30 14,56 Terceira Esfera 15,00 36,21 9,68 21,57

É interessante observar, que a técnica de composição de quadros em Modo- B com ∆θ=5° proporcionou resultados melhores para todas as análises feitas, excetuando-se apenas a região da terceira esfera, quando comparado com a técnica de composição para quadros harmônicos. Acredita-se que outra métrica de comparação entre as técnicas deve ser utilizada, ou mesmo alterar ao número de

pixels nas regiões de interesse.

Na Figura 5.16, pode-se visualizar a imagem em Modo-B (esquerda) e a uma composição espacial de quadros – CEI em Modo-B com ∆θ=2,5° (direita).

Figura 5.16 – Imagens reconstruídas: em Modo-B (esquerda) e imagem por composição de quadros em Modo-

B com ∆θ=2,5° (direita). As setas cor de rosa (horizontais) estão indicando que a primeira esfera quase não aparece na imagem em Modo-B (esquerda) e que fica muito mais evidente na imagem CEI (direita). (Fonte: Autora).

Na Tabela 5.16, são mostrados os valores de SNRc e CNRc referentes às imagens simuladas, mostradas na Figura 5.16.

Tabela 5.16 - Valores obtidos para a análise de SNRc e CNRc referentes às imagens em Modo-B e CEI em Modo-B com ∆θ=2,5°. Região 𝑆𝑁𝑅𝐶 Modo-B 𝑆𝑁𝑅_𝐶 CEI 𝐶𝑁𝑅_𝐶 Modo-B 𝐶𝑁𝑅_𝐶 CEI Primeira Esfera 14,73 42,27 7,91 21,43 Segunda Esfera 13,40 68,46 11,60 48,40 Terceira Esfera 21,73 21,32 18,61 13,76

Com a aplicação da técnica de composição espacial de imagens espera-se um aumento na SNRc e CNRc, o que pode ser observado para duas das três regiões analisadas, exceto para a região da terceira esfera, como pode ser visto na Tabela 5.16. Também é possível avaliar qualitativamente a melhor definição das bordas e a redução do aspecto granuloso que ocorre devido ao artefato speckle ao observar a Figura 5.16.

Na Figura 5.17, pode-se visualizar a imagem em Modo-B (esquerda) e a uma composição espacial de quadros em harmônicos – CEIH com ∆θ=2,5° (direita).

Figura 5.17 – Imagens reconstruídas: em Modo-B (esquerda) e imagem por composição de quadros harmônicos com ∆θ=2,5° (direita). As setas cor de rosa (horizontais) estão indicando que a primeira esfera quase não aparece na imagem em Modo-B (esquerda) e que fica muito mais evidente na imagem CEIH (direita). (Fonte: Autora).

Na Tabela 5.17, são mostrados os valores de SNRc e CNRc referentes às imagens simuladas, mostradas na Figura 5.17.

Tabela 5.17 - Valores obtidos para a análise de SNR, SNRc e CNRc referentes às imagens em Modo-B e CEIH em Modo-B com ∆θ=2,5°.

Região 𝑆𝑁𝑅_𝐶 Modo-B 𝑆𝑁𝑅_𝐶 CEIH 𝐶𝑁𝑅_𝐶 Modo-B 𝐶𝑁𝑅_𝐶 CEIH Primeira Esfera 14,73 32,31 7,91 15,11 Segunda Esfera 13,40 30,00 11,60 15,23 Terceira Esfera 21,73 27,80 18,61 16,22

Com a aplicação da técnica de composição espacial de imagens espera-se um aumento na SNRc e CNRc, o que pode ser observado, de acordo com a Tabela 5.17, para quase todas as regiões analisadas, excetuando-se apenas a CNRc na região da terceira esfera. Também é possível avaliar qualitativamente a melhor definição dos alvos e a redução do aspecto granuloso que ocorre devido ao artefato

speckle ao observar a Figura 5.17. Ainda, fica patente a melhor visualização do

primeiro alvo, apontado pela seta cor de rosa na Figura 5.17.

Na Figura 5.18, pode-se visualizar as seguintes imagens: composição espacial de quadros em Modo-B – CEI (esquerda) e composição espacial de quadros harmônicos – CEIH (direita), ambas com ∆θ=2,5°.

Figura 5.18 – Imagens reconstruídas: composição espacial de quadros em Modo-B – CEI (esquerda) e composição espacial de quadros harmônicos – CEIH (direita), ambas com ∆θ=2,5°. (Fonte: Autora).

Na Tabela 5.18, são mostrados os valores de SNRc e CNRc referentes às imagens simuladas, mostradas na Figura 5.18.

Tabela 5.18 - Valores obtidos para a análise de SNRc e CNRc referentes às imagens obtidas por composição espacial de quadros em Modo-B – CEI e composição espacial de quadros harmônicos – CEIH, para ∆θ=2,5°.

Região 𝑆𝑁𝑅𝐶 CEI 𝑆𝑁𝑅𝐶 CEIH 𝐶𝑁𝑅𝐶 CEI 𝐶𝑁𝑅𝐶 CEIH Primeira Esfera 42,27 32,31 21,43 15,11 Segunda Esfera 68,46 30,00 48,40 15,23 Terceira Esfera 21,32 27,80 13,76 16,22

É interessante observar também, que a técnica de composição de quadros em Modo-B com ∆θ=2,5° proporcionou resultados melhores para as análises de SNRc e CNRc feitas para as regiões da primeira e segunda esferas avaliadas, quando comparado com a técnica de composição de quadros harmônicos com ∆θ=2,5°. Acredita-se ser importante ser buscada outra métrica ou alterar o número de pixels para o cálculo de SNRc e CNRc das regiões de interesse.

Na Figura 5.19, pode-se visualizar as seguintes imagens: composição espacial de quadros em Modo-B – CEI com ∆θ=5° (esquerda) e composição espacial de quadros em Modo-B – CEI (direita) com ∆θ=2,5°.

Figura 5.19 – Imagens reconstruídas: composição espacial de quadros em Modo-B – CEI com ∆θ=5° (esquerda) e composição espacial de quadros em Modo-B – CEI (direita), ambas com ∆θ=2,5°. (Fonte: Autora).

Na Tabela 5.19, são mostrados os valores de SNRc e CNRc referentes às imagens simuladas, mostradas na Figura 5.19.

Tabela 5.19 - Valores obtidos para a análise de SNRc e CNRc referentes às imagens obtidas por composição espacial de quadros em Modo-B – CEI com ∆θ=5° (esquerda) e composição espacial de quadros em Modo-B

– CEI (direita) com ∆θ=2,5°.

Região 𝑆𝑁𝑅_𝐶 CEI 5 𝑆𝑁𝑅_𝐶 CEI 2,5 𝐶𝑁𝑅_𝐶 CEI 5 𝐶𝑁𝑅_𝐶 CEI 2,5 Primeira Esfera 37,18 42,27 18,85 21,43 Segunda Esfera 59,25 68,46 43,30 48,40 Terceira Esfera 15,00 21,32 9,68 13,76

De acordo com a Tabela 5.19, os melhores resultados foram obtidos para a imagem referente à técnica de composição espacial de quadros em Modo-B com ∆θ=2,5.

Portanto, para a simulação de 3,5 MHz com distorção da grade computacional, de maneira geral, para as regiões analisadas e para as métricas em questão, os melhores resultados observados ocorreram para as imagens reconstruídas a partir da técnica de PIHI com filtragem (remoção) da frequência fundamental, e para a técnica de composição espacial de quadros em Modo-B com ∆θ=2,5°. Embora há melhora na SNRc e CNRc para a CEI com 9 quadros (∆θ=2,5°), esta não parece ser significativa o suficiente para compensar os resultados obtidos com somente 5 quadros (∆θ=5°). Assim, com a utilização de 5 quadros é possível obter resultados semelhantes para as métricas avaliadas, tendo em vista que ocorre grande diminuição do frame rate, e isso torna a imagem obtida por composição espacial de 5 quadros mais interessante em um cenário de menor poder computacional.