Comissão Nacional de Energia Nuclear
CENTRO DE DESENVOLVIMENTO DA TECNOLOGIA NUCLEAR
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais
ESTUDO DO DESEMPENHO DE SISTEMAS DE VISUALIZAÇÃO DE IMAGENS MAMOGRÁFICAS CORRELACIONADOS COM QUALIDADE DE IMAGEM.
Danielle Soares Gomes
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais, como requisito parcial à obtenção do Grau de Mestre.
Belo Horizonte 2014
Área de concentração: Ciência e Tecnologia das Radiações
Comissão Nacional de Energia Nuclear
CENTRO DE DESENVOLVIMENTO DA TECNOLOGIA NUCLEAR
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais
ESTUDO DE DESEMPENHO DE DOSÍMETROS ELETRÔNICOS EM FEIXES DE RAIOS X CONTÍNUOS E PULSADOS
Danielle Soares Gomes
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais, como requisito parcial à obtenção do Grau de Mestre.
Área de concentração: Ciência e Tecnologia das Radiações
Orientador: Dra. Maria do Socorro Nogueira Tavares
Belo Horizonte 2014
DEDICATÓRIA Dedico esse trabalho a toda minha família, e em especial meu filho Arthur, pois é através dele que encontro forças para sempre seguir em frente.
AGRADECIMENTOS
Agradeço à Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) pelo auxílio financeiro concedido durante o mestrado e ao Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN/CNEN) pela infraestrutura e suporte técnico.
À minha orientadora Dra. Maria do Socorro Nogueira, pela confiança, mais uma vez depositada, no meu trabalho de dissertação, tendo em vista que foi minha orientadora na Iniciação Científica, e em Projetos de Pesquisa; agradeço pelo apoio, dedicação, e compreensão durante todos esses anos.
A todos os amigos conquistados aqui no CDTN, pela ajuda e orientações sugeridas.
À minha família, pais e irmãs pelo carinho e apoio mútuo, ao meu esposo amado e filho querido por sempre me apoiar e incentivar.
Enfim, a todos que de alguma maneira participaram do meu trabalho e da minha vida. Muito Obrigada!!!
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1: Exame mamográfico em projeção crânio caudal (<boaspraticasfarmaceuticas.blogspot.com.br/2011/10/mamografia-e-um-grande-aliado-na-luta.html>) ...19 FIGURA 2: Os detectores digitais têm uma resposta linear e uma ampla faixa dinâmica em comparação com o filme. A resposta digital é apresentada como a linha diagonal (fonte adaptada de (Bansal G J.2006) ... 21 FIGURA 3: Fluxo de geração de imagens de mamografia do tipo CR . ... 23 FIGURA 4: Mamógrafo Digital (DR), (<radioinmama.com.br/digitalmama.html>).
...24 FIGURA 5: Médico radiologista analisando o exame mamográfico. (<cmdi.med.br/mamografia-digital.html>) ... 24 FIGURA 6: Software livre utilizado para carregar as imagens teste. ... 32 FIGURA 7: Fotômetro PMLX, utilizado nos testes de luminância e Iluminância. .. 34 FIGURA 8: Imagem do teste TG18-QC, com identificação de cada um de seus elementos (AAPM, 2005). ... 36 FIGURA 9: Teste TG18-BR com identificação de quadrantes (A), painéis e enumeração das figuras dentro de cada painel (B). ... 37 FIGURA 10: Imagem padrão TG18-CT para a avaliação da Luminância. ... 38 FIGURA 11: Padrões (A) TG18-UNL80 e (B) TG18-UNL10 para as avaliações de resposta da uniformidade da luminância. (AAPM, 2005). ... 39 FIGURA 12: Padrões de teste de luminância TG18-LN-01; (a) TG18-LN-09; (b) e TG18-LN-18; (c) que apresentam incrementos iguais de valores de luminância dos pixels cobrindo toda faixa de escala de cinzas. (AAPM, 2005). ... 40 FIGURA 13: Padrão de teste TG18-AD, para a avaliação visual de reflexão difusa de resposta à exibição da luz ambiente. (AAPM, 2005). ... 41 FIGURA 14: Padrão TG18-LPV50 para resolução. ... 42 FIGURA 15: Imagem do teste TG18-GV, contendo 5 (cinco) objetos de baixo contraste na região central. Para tornar este alvo visível, nesta figura a região central foi magnificada e o contraste realçado (AAPM, 2005). ... 43
FIGURA 16: O padrão de teste TG18-AFC para a avaliação visual do ruído (AAPM, 2005). ...44 FIGURA 17: Os padrões TG18-MM1 (A) e TG18-MM2 (B) imagens anatômicas da mama (AAPM, 2005). ... 45 FIGURA 18: Gráfico referente a variação de contraste em relação ao padrão DICOM GSDF para o monitor PLANAR 5MP. O único na estação de trabalho. ... 49 FIGURA 19: Gráfico referente à variação de contraste em relação ao padrão DICOM GSDF para os monitores BARCO 5MP esquerdo e direito associado à mesma estação de trabalho, sendo que nenhum passou no teste. ... 49 FIGURA 20: Gráfico referente à variação de contraste em relação ao padrão DICOM GSDF para o monitor EIZO 5MP, único na estação de trabalho. ... 50 FIGURA 21: Gráfico referente à variação de contraste em relação ao padrão DICOM GSDF para o monitor EIZO de 3MP, o único na estação de trabalho. ... 50
LISTA DE TABELAS
TABELA 1: Testes analisados com seus respectivos padrões, sua descrição e o tipo de avaliação realizada. ... 33 TABELA 2: Resultado dos testes. ... 46 TABELA 3: Resultado da Uniformidade da luminância nos monitores analisados. 48 TABELA 4: Conformidade relacionada a cada parâmetro analisado... 52
LISTA DE SIGLAS E ABREVIAÇÕES
INCA Instituto Nacional do Câncer
DICOM Digital Imaging and Communications in Medicine
AAPM American Association of Physicists in Medicine
PNQM Programa Nacional de Qualidade em Mamografia
MS Ministério da Saúde
CR Computed Radiography
DR Digital Radiography
PACS Picture Archiving and Communication System
AEC Automatic Exposure Control
PSL Photostimulated luminescence
IP Image Plate / Placa de fósforo
TG 18 Task Group 18
GSDF Grayscale Standard Display Function
Lmáx. Luminância Máxima
Lmin. Luminância Mínima
Lcentro Luminância do Centro
Lamb. Luminância Ambiente
RC Resposta de Contraste
Cd/m2 Candela / metro ao quadrado
JND Just Noticeable Difference
LX Lux
DDLs Digital Driving Levels
Sumário
LISTA DE FIGURAS ... VI LISTA DE SIGLAS E ABREVIAÇÕES ... IX RESUMO ... XIII ABSTRACT ... XIV 1. INTRODUÇÃO ... 15 2. JUSTIFICATIVA ... 17 3. OBJETIVO ... 17 4. ESTADO DA ARTE ... 18 5. REFERENCIAL TEÓRICO ... 18 5.1. Mamografia ... 18
5.2. Sistemas de Aquisição das Imagens ... 20
5.2.1. Radiografia Convencional ou Analógica ... 20
5.2.2. Radiografia Computadorizada (CR – computed radiography) ... 22
5.2.3. Radiografia Digital (DR) ... 23
5.3. Análise de Imagens Mamográficas ... 24
5.4. O Documento AAPM TG-18 ... 25
5.5. Testes de Aceitação ... 25
5.5.1. Múltiplos propósitos ... 26
5.5.2. Luminância ... 27
5.5.3. Uniformidade da Luminância ... 27
5.5.4. Resposta de luminância e contraste ... 28
5.5.5. Reflexão ... 29
5.5.6. Resolução ... 30
5.5.7. Reflexão interna - Glare ... 30
5.5.8. Ruído ... 31
5.5.9. Imagens Anatômicas ... 31
6.1. Teste de Múltiplos propósitos TG18-QC ... 34
6.2. Múltiplos propósitos TG18-BR ... 37
6.3. Luminância ... 38
6.4. Uniformidade da Luminância ... 39
6.5. Resposta de luminância e contraste ... 40
6.6. Reflexão ... 40
6.6.1. Reflexão Difusa ... 40
6.6.2. Reflexão Especular ... 41
6.6.3. Resolução ... 41
6.6.4. Reflexão interna – glare ... 42
6.6.5. Ruído ... 43
6.6.6. Imagens Anatômicas ... 44
7. RESULTADOS ... 45
8. CONCLUSÃO ... 53
9. BIBLIOGRAFIA ... Erro! Indicador não definido. 10. ANEXOS ... 57 10.1. LUMINÂNCIA AMBIENTE ... 57 10.2. MULTIPLO PROPÓSITO ... 58 10.3. LUMINÂNCIA ... 61 10.4. UNIFORMIDADE DA LUMINÂNCIA... 61 10.5. LUMINÂNCIA E CONTRASTE ... 62 10.6. RESOLUÇÃO ... 63 10.7. RUÍDO ... 64
10.8. GLARE (BRILHO) / REFLEXÃO INTERNA ... 65
10.9. REFLEXÃO ... 66
RESUMO
Danielle Soares Gomes.
Estudo do Desempenho de Sistemas de Visualização de Imagens Mamográficas Correlacionados com Qualidade de Imagem.
Para as análises de imagens mamográficas, médicos radiologistas fazem uso de monitores médicos especializados, capazes de proporcionar laudos seguros, uma vez que devem oferecem resolução adequada, níveis corretos de luminância e contraste dentro do padrão DICOM - Digital Imaging and Communications in Medicine (Comunicação de Imagens Digitais na Medicina). Este trabalho teve como objetivo avaliar a qualidade dos monitores específicos para mamografia digital, através de testes propostos pelo Report Nº 3 da American Association of Physicists in Medicine – AAPM usando medidores calibrados de luminância (fotômetro) e padrões TG18 em testes quantitativos e qualitativos. Avaliou-se as condições de luz ambiente e outros indicadores básicos de desempenho, como, distorção geométrica, ruído, resolução, reflexão, uniformidade da luminância, o cumprimento resposta contraste de luminância para padrão DICOM e padrão anatômico das mamas. Em resposta, o teste que mais apresentou não conformidade foi à variação excessiva com o padrão de resposta contraste DICOM Grayscale Standard Display Function (GSDF), apresentando não conformidade em (100%) dos monitores analisados. Nos demais testes, todos os monitores de 5MP e o de 3MP apresentaram conformidade nos parâmetros avaliados. Em uma ação corretiva para as não conformidades, indica-se a realização de calibrações e procedimentos de verificação de controle de qualidade feitas por profissionais capacitados ou orientados.
ABSTRACT
Danielle Soares Gomes
Study of the Performance of Visualization Mammographic Systems Images Correlated With Image Quality.
For the analysis of mammographic images, radiologists make use of specific medical monitors, able to provide insurance reports, as they offer appropriate resolution, correct levels of luminance and contrast within the standard DICOM - Digital Imaging and Communications in Medicine (Communication Images digital in Medicine). This study aims to evaluate the quality of specific monitors for digital mammography, by testing the calibrated luminance meters (photometer) and TG18 standards in quantitative and qualitative methods proposed by Report No. 3 of American Association of Physicists in Medicine – AAPM. It was evaluated the ambient light conditions and other basic performance indicators, such as, the as geometric distortion, noise, resolution, reflection, luminance uniformity, contrast luminance response compliance to DICOM standard and anatomical pattern of the breasts. The results showed that non-compliance test fails when visualizing low-contrast objects (100% of monitors analyzed) in the response pattern contrast DICOM Grayscale Standard Display Function (GSDF). For the other tests, all monitors of 5 and 3MPixel presented in agreement to the evaluated parameters. For a further corrective action for instance, non-compliance, it may be indicate to perform calibrations and verification of quality control developed by trained
1. INTRODUÇÃO
O câncer de mama é um dos tipos de câncer mais temidos entre as mulheres de todo o mundo, e, devido ao aumento significativo a cada ano, dar-se ênfase à necessidade de um diagnóstico preciso. No Brasil, dados do Instituto Nacional de Câncer (INCA) para o ano de 2014 consideram que o tumor mamário é o mais frequente sem considerar a neoplasia do tipo não melanoma, com incidência de 57.120 casos para cada 100 mil mulheres (INCA, 2014).
A mamografia é considerada a técnica mais confiável, atualmente, para a detecção do câncer de mama, constituindo o método ideal para a identificação de lesões subclínicas (Godinho, 2004). A detecção de câncer mamário é completamente imagem-dependente, necessitando de aparelhos específicos, técnicos motivados, técnica radiográfica absolutamente correta, processamento de imagem adequado e radiologista bem treinado (Koch, 1998; Lamas, 1999; Mendonça 1999).
O Colégio Brasileiro de Radiologia criou em 1993 o “Programa de Qualidade em Mamografia”, de adesão voluntária pelos serviços de mamografia, visando avaliar a qualidade dos diagnósticos realizados. Em junho de 1998, foi aprovado no artigo 1º da Portaria 453 do Ministério da Saúde, o regulamento técnico “Diretrizes de Proteção Radiológica em Radiodiagnóstico Médico e Odontológico”. Esta portaria define os níveis de referência para exposições à radiação em radiodiagnóstico, dentre os quais as exposições para a realização de mamografias, e determina também que seja realizada a avaliação da qualidade da imagem nestes exames (Brasil MS, Portaria 453, 1998). E em março de 2012 criou-se uma nova portaria, a portaria de Nº 531, na qual institui o Programa Nacional de Qualidade em Mamografia (PNQM), com o objetivo de garantir a qualidade dos exames de mamografia oferecidos à população, minimizando-se o risco associado ao uso dos raios X (Brasil MS, Portaria 531, 2012). Sabe-se que não existe um único padrão “ótimo” no que diz respeito à qualidade de imagem. Este conceito é muito flexível, pois depende da finalidade do estudo radiográfico realizado, isto é, da informação desejada, do tipo de exame, e das estruturas anatômicas radiografadas. Radiografias sem a adequada qualidade não possibilitam o diagnóstico correto, podendo ocasionar um diagnóstico falso positivo ou falso negativo.
Quando comparada às outras modalidades de radiografias simples, a imagem radiográfica da mama é a que requer o mais alto padrão técnico na sua execução. Isto se
deve à estrutura dos tecidos que compõem o órgão (tecidos de densidades muito semelhantes) e à geometria bastante particular com que ele é radiografado (compressão, localização rigorosa e uso de ampliação). Uma imagem radiográfica é considerada de boa qualidade quando apresenta nitidez de detalhes e visibilidade das estruturas anatômicas de interesse (Peixoto, 1993).
Para as análises das imagens mamográficas digitais, seja ela de Radiografia Computadorizada (CR) ou Radiografia Digital (DR), são necessários monitores médicos especializados, capazes de proporcionar laudos seguros. Estes monitores oferecem resolução adequada, autocalibração, níveis corretos de luminância e contraste, dentro do padrão DICOM - Digital Imaging and Communications in Medicine (Comunicação de Imagens Digitais na Medicina), que é uma formatação com finalidade de estabelecer um padrão de aquisição e transmissão da imagem radiológica digital, mantendo características originais e escalas de cinzas consistentes com imagens médicas, quando visualizadas em dispositivos de exibição compatíveis e calibradas (AAPM, 2005; NEMA, 2004) uma vez que há uma grande necessidade de transferência e troca de informações dessas imagens para diagnóstico e análise.
A portaria 531 do Ministério da Saúde que institui o Programa Nacional de Qualidade em Mamografia, (PNQM), (Brasil MS, Portaria 531, 2012) recomenda que análises das imagens digitais sejam necessariamente diagnosticadas em monitores específicos para mamografia. Algumas características já são bem conhecidas da mamografia, como é o caso dos protocolos de exposição padronizados, do tamanho da matriz da imagem que excede o tamanho do monitor, da necessidade de reprocessamento da imagem, etc. Estas características trazem um cuidado especial no momento de gerenciamento e interpretação da mamografia dentro de um sistema digital de informação (Iomani,2009).
Segundo o Report 03 da AAPM (AAPM, 2005), existem dois tipos de monitores médicos, os primários e os secundários. Os monitores primários são todos aqueles usados para interpretação de imagens médicas da especialidade de radiologia. Definem-se como monitores Definem-secundários os que são utilizados para visualização de imagens médicas, utilizados por técnicos de radiologia ou outros profissionais de saúde.
Muitos radiologistas, atualmente se encontram em situações de urgência, onde são capazes de acessar e interpretar um exame em seu tablet ou smartphone, e se
necessário dar um laudo de qualquer lugar a qualquer momento. Notadamente esses dispositivos vêm sendo muito utilizados por radiologistas, possibilitando a revisão móvel de diagnóstico de imagens médicas, o que acelera o diagnóstico e planejamento de tratamento, facilitando a comunicação entre médicos (Laughli, et al, 2011). Porém tal dispositivo somente é utilizado no ambiente hospitalar, onde se comunica com os demais sistemas através do canal de comunicação PACS. Logo o descarte da avaliação no dispositivo tablet foi necessário, devido à dificuldade de encontrar profissionais regionais que utilizem tal dispositivo como ferramenta para diagnóstico.
2. JUSTIFICATIVA
Com avanços tecnológicos na radiologia, é crescente o número de instituições que estão substituindo sistemas analógicos de aquisição da imagem radiológica por sistemas digitais. Neste contexto, utilizando sistemas digitais diretos (DR) ou computadorizados (CR), as imagens são armazenadas em sistemas PACS (Picture Archiving and Communication System) e interpretadas em monitores médicos, que se diferenciam de monitores domésticos por apresentarem maior resolução, elevada luminância, além de serem calibráveis de acordo com o padrão DICOM (AAPM, 2005). Portanto, uma adequada avaliação dos monitores se faz importante para assegurar uma adequada qualidade de imagem e evitar um diagnóstico errado, como falsos positivos ou falsos negativos, acarretando até mesmo na não detecção precoce do câncer de mama.
3. OBJETIVO
Este trabalho tem como objetivo estudar e avaliar o desempenho e a qualidade da visualização de arquivos de imagens em formato DICOM, em monitores específicos que operam com excelência na área. De forma a demonstrar sua qualidade em receber as imagens mamográficas para possíveis laudos.
4. ESTADO DA ARTE
Na Espanha foram estudadas algumas classes de dispositivos de cristais líquidos de exibição com matrizes de 2,3 e 5M pixels, em 9 serviços de radiodiagnóstico, onde realizaram testes do Report 03 padrões quantitativos e visuais. Nos resultados apenas um dos dispositivos avaliados passou em todos os testes, e este dispositivo pertencia a um hospital. A falta de calibrações frequentes seriam a causa para o desempenho deficiente, e recomendam que tais procedimentos como a calibração, poderia ser realizada por físicos médicos e tecnólogos em radiologia do local (Morant, et al, 2009).
Implementações de testes de aceitação e controle de qualidade em monitores são usados para interpretação de imagens médicas, com o objetivo de estudar e comparar o desempenho de monitores comerciais de cristal líquido (LCD) de classe primária (3 MP e 5 MP) e classe secundária (1,24 MP). Esses testes foram executados seguindo recomendações da publicação AAPM Report 03 (Ribeiro, 2010).
Avaliações do desempenho de 24 monitores LCD utilizados nos laudos médicos, segundo testes recomendados pela AAPM Report 03, foram realizados de acordo com padrões TG18, estes sendo apenas visuais.
Foi criado um artigo em colaboração com a ACR, a Associação Americana de Físicos em Medicina (AAPM), e a Sociedade de Imaging Informatics em Medicina, para estabelecer padrões de qualidade de imagem digital e radiografia computadorizada, onde descrevem o que é conhecido para melhorar a qualidade de imagem digital e radiografia computadorizada fazendo recomendações sobre a aquisição ideal, processamento e exibição (Krupinsk , 2007).
5. REFERENCIAL TEÓRICO
5.1. Mamografia
A mamografia é o exame mais confiável para a detecção do câncer de mama pré-clínico, sendo o único exame de imagem apropriado para rastreamento de
carcinoma mamário, permanecendo com a única modalidade de imageamento que demonstrou diminuir a mortalidade por câncer de mama (F IG. 1) (Esserman, 2005).
A mamografia tem possibilitado oferecer a uma importante parcela das pacientes com câncer de mama um diagnóstico muitas vezes ainda em uma fase inicial, ou mesmo, pré-invasora. Isto repercute intensamente no prognóstico dessas pacientes que podem chegar a altos índices de cura com tratamentos cirúrgicos conservadores e, muitas vezes, sem necessidade de tratamentos adjuvantes sistêmicos.
FIGURA 1: Exame mamográfico em projeção crânio caudal (<boaspraticasfarmaceuticas.blogspot.com.br/2011/10/mamografia-e-um-grande-aliado-na-luta.html>)
Desde o início do uso da radiografia para a aquisição de imagens de mama até os dias de hoje, foram muitos os avanços tecnológicos que ocorreram envolvendo a mamografia. Inicialmente o câncer era diagnosticado em equipamentos de radiografia com tubos de raios-X projetados originalmente para outros procedimentos de imagens médicas.
Atualmente é possível obter imagens de alta qualidade e com dose de radiação muito menor, quando comparadas com as décadas passadas. Sendo possível hoje em dia diagnosticar anomalia na tela de estações de trabalho especiais para laudos.
O rastreamento de diagnóstico do câncer de mama refere-se a exames que são realizados regularmente com periodicidade definida, em uma parte da população
(mulheres acima de certa idade), com o objetivo de se detectar precocemente o câncer de mama. No Brasil, as recomendações do Ministério da Saúde para a detecção precoce, que envolvem mamografia, são as seguintes:
- Um exame a cada dois anos para mulheres com idade entre 50 e 69 anos; - Um exame anual, associado a exame clínico, a partir dos 35 anos, para mulheres pertencentes a grupos de risco elevado (MS, 1998).
5.2. Sistemas de Aquisição das Imagens
Na obtenção de uma imagem mamográfica, os raios X devem ser gerados a partir de um alvo, e posteriormente existirá um filtro de metal no sistema que irá remover a maioria das energias do feixe não desejáveis, antes da sua entrada no paciente. A partir daqui dependerá dos sistemas que regulam a aquisição da imagem, sendo os sistemas convencionais ou sistemas digitais.
5.2.1. Radiografia Convencional ou Analógica
Nos sistemas convencionais, as imagens são gravadas em filmes formados por uma base de acetato ou poliéster que serve de base ao filme, uma camada de haletos (brometo e iodeto) de prata que interage com os raios X, é uma camada protetora. Num sistema convencional, o controle automático de exposição (AEC) termina a exposição do filme quando o tecido acima do AEC tiver transmitido um número adequado de raios X para expor o filme onde será próximo do seu valor máximo e o brilho da imagem aceitável for desejável. No sistema convencional, a tela de intensificação produz luz que é proporcional à quantidade de energia depositada pelos raios X. O filme exposto será processado quimicamente para produzir a imagem permanente mamográfica de diferentes densidades óticas.
Nos sistemas digitais existe um detector que substitui o sistema de filme convencional. Ainda assim, o detector é exposto aos raios X, tal como num sistema de filme. O detector produz um sinal que é linearmente proporcional à intensidade dos fótons transmitidos pela mama e, portanto, é possível produzir uma melhor representação da transmissão de raios X de todas as partes da mama (Feig S; Yaffe M, 1996). Para a
mamografia digital, o Controle Automático de Exposição / Automatic Exposure Control - (AEC) ainda desempenha um papel fundamental, sendo que, ao contrário do filme onde era importante para determinar o contraste da imagem, em mamografia digital, o AEC ajuda na obtenção de uma predeterminada relação sinal-ruído e uma dose de radiação razoável para a mama. Depois de ter sido exposto, o detector digital produz um sinal eletrônico que é digitalizado e armazenado. Com a mamografia digital, o processamento químico de revelação é eliminado e o único papel do detector é a aquisição de imagem. Outra vantagem de um detector digital é a eliminação de granularidade associada ao filme que acrescentava ruído a um sistema convencional. Uma vez que a aquisição de imagens e exibição são processos separados, cada um deles pode ser otimizado. Os detectores digitais têm uma ampla gama dinâmica (resposta linear) em relação ao filme. (FIG. 2).
FIGURA 2: Os detectores digitais têm uma resposta linear e uma ampla faixa dinâmica em comparação com o filme. A resposta digital é apresentada como a linha
diagonal (fonte adaptada de (Bansal G J.2006)
O sistema digital encontra-se em crescente evolução ao longo dos últimos anos, existindo já vários subsistemas dentro da gama do digital. Atualmente o termo digital pode estar associado a um sistema de radiografia digital (DR) ou a um sistema de radiografia computadorizada (CR).
5.2.2. Radiografia Computadorizada (CR – computed radiography)
O sistema CR se assemelha ao analógico convencional pelo fato de o equipamento emissor de radiação ser o mesmo. A diferença está na substituição do cassete receptor de imagem de um sistema de filme-écran para uma placa formada de materiais fósforos. Outra diferença é que o CR baseia-se no fenômeno chamado luminescência foto-estimulada (PSL – photostimulated luminescence), no lugar de uma emissão pronta de luz dada na conversão de raios X que interagem com a tela intensificadora, como no caso da radiografia convencional. Dentro do cassete, a placa de fósforo foto-estimulada é usada para absorver e armazenar a energia dos raios X transmitidos através da mama, produzindo assim uma “imagem latente”. Em seguida, o cassete é introduzido na unidade digitalizadora, esta, é varrida com um laser de baixa energia. Os elétrons armazenados na matriz do fósforo foto-estimulável são estimulados pela energia do laser e uma fração significante retorna ao nível de energia mais baixo do fósforo com a libertação simultânea de uma luminescência foto-estimulada de maior energia. A intensidade da luminescência liberada é proporcional ao número de elétrons liberados e é capturada por um sistema de guia de luz próximo ao Image plate (IP). Por fim, um tubo fotomultiplicador na saída do guia de luz converte e amplifica a luminescência numa voltagem de saída correspondente e a informação da imagem latente residual é apagada. (ALVARENGA FL.2008)
No sistema CR, a cadeia é composta pela aquisição da imagem (mamógrafo), captura e processamento (Digitalizador), visualização (estação e trabalho), impressão (digital à laser) e visualização em filme ou em monitor específico de alta resolução (FIG. 3).
FIGURA 3: Fluxo de geração de imagens de mamografia do tipo CR .
5.2.3. Radiografia Digital (DR)
No sistema da radiografia digital (digital radiography ou DR) mantém-se o princípio geral da obtenção da imagem por meio do feixe de Raios X, tendo sua diferença fundamental na substituição do sistema convencional (filme/écran) e do CR (IP) por um aparelho especialmente projetado com um detector digital que recebe a radiação e converte diretamente em sinal elétrico, que por sua vez, é transmitido para um computador, e a imagem obtida é digital e não “escaneada”, como na radiografia computadorizada, podendo ser lida em monitor e impressa em filme. (FIG.4)
FIGURA 4: Mamógrafo Digital (DR), (<radioinmama.com.br/digitalmama.html>).
5.3. Análise de Imagens Mamográficas
De acordo com a portaria N° 531, a leitura dos exames realizados em equipamentos com tecnologia digital deve ser feita, obrigatoriamente, em monitores específicos para interpretação das imagens das mamas (FIG.5) (Brasil; MS; portaria 531, 2012).
FIGURA 5: Médico radiologista analisando o exame mamográfico. (<cmdi.med.br/mamografia-digital.html>)
Os sistemas de exibição de imagem para o diagnóstico incluem um ou mais monitores de alta resolução, um computador e software de exibição de imagem. Para a interpretação dessas imagens existem ferramentas de anotação e medição que estão disponíveis, incluindo a área e medidas angulares. Antes dos dispositivos serem utilizados, devem ser realizados testes de aceitação, para ser verificada a conformidade dos parâmetros referentes à exibição de uma imagem de qualidade, onde o objetivo do controle de qualidade é assegurar que o desempenho do sistema não seja degradado além de limites aceitáveis e ainda se mantenha semelhante à configuração estabelecida do teste de aceitação. Avaliações periódicas fazem-se necessário, para evitar que problemas decorrentes do uso não impliquem em perda de informações diagnósticas na imagem (AAPM, 2005).
5.4. O Documento AAPM TG-18
Foi desenvolvida nos Estados Unidos, pela Associação Americana de Físicos Médicos (AAPM), o documento Avaliação do Desempenho de Exibição para Sistemas de Imagens Médicas, que consiste em uma série de procedimentos para avaliação da qualidade da imagem em dispositivos de exibição, a partir de padrões que simulam a imagem de objetos de teste, baseados no Report N°3, Task Group 18 (TG18) sendo um documento completo sobre sistemas de visualização e o seu controle da qualidade. Este descreve os diferentes tipos de monitores usados para a visualização de imagens médicas e enumera, ainda, os diferentes testes padrão para a sua avaliação. (Aldrich J.E; Rutledge J.D,2005)
5.5. Testes de Aceitação
Para a realização de um diagnóstico seguro, tornou-se necessária a execução de testes de aceitação e de qualidade em monitores médicos, os quais forneçam imagens com densidade adequada de pixels para visualização de toda a imagem com detalhe espacial suficiente. As avaliações devem ser conduzidas por um físico médico devidamente treinado ou outro profissional como tecnólogos em radiologia, engenheiros biomédicos, ou técnicos na área de eletrônica, todos com competências técnica e clínica apropriada. Nesses casos, o profissional deve assumir as responsabilidades de supervisão tanto para o treinamento da equipe, como para aprovação final dos
resultados. Com base na necessidade de se avaliar os monitores para diagnóstico nas mais diversas aplicações radiológicas, são aplicados alguns testes onde esses determinam sua qualidade, tais como: Múltiplos Propósitos, Luminância, Uniformidade da Luminância, Luminância e Contraste, Resolução, Ruído, Reflexão Interna (Glare), Reflexão, Imagens Anatômicas.
5.5.1. Múltiplos propósitos
O teste de múltiplos propósitos permite a avaliação da qualidade geral da imagem quanto à presença de artefatos, distorção geométrica, resolução espacial, luminância, contraste (detalhe), reflexão e ruído, utilizando o padrão TG18-QC do Report 03.
Ao final do teste se espera que, em geral, não apresente qualquer tipo de artefato como pontos brilhantes, pontos escuros, riscos, sombras ou não uniformidade. Para verificar se não há artefato de “Cross Talk” (interferência indesejável), os elementos que visam sua avaliação devem aparecer contínuos e sem sombras. As bordas e as linhas que dão um aspecto de grade ao padrão não devem apresentar distorção geométrica. As inserções com 5% e 95% da luminância mínima e máxima, respectivamente, devem estar nítidas. As 16 inserções para avaliação da resposta da luminância devem estar distintas, exibindo linearidade entre os tons de cinza. No interior de cada uma dessas inserções devem ser visualizados 4 quadrados menores de baixo contraste, um em cada canto, com ou sem iluminação ambiente. As letras da inserção “Quality Control” devem estar visíveis com contraste decrescente nas regiões de mínimo, médio e máximo valor de pixel. Além disso, a visibilidade das letras deve ser comparada com a do teste de aceitação, a fim de rastrear alguma degradação no contraste. As linhas na frequência e na metade da frequência de Nyquist devem estar distintas umas das outras. Para verificar visualmente se a profundidade de bit está adequada, a escala de cinza das barras verticais, nos lados direito e esquerdo do padrão, deve apresentar linearidade. As transições entre preto e branco, que servem para identificar artefatos de vídeo, devem estar retilíneas, uniformes, de mesmo tamanho e sem sombras. Caso o contraste da imagem esteja insatisfatório, diminuir a iluminação ambiente pode ajudar. No entanto, a mesma configuração de iluminação deve ser
adotada durante a rotina clínica. A aparência desse teste também é influenciada pelo mapeamento dos valores de pixel para luminância.
Outro teste realizado para múltiplos propósitos é TG18-BR padrão de Briggs, utilizado para avaliar visualmente se a resolução e o contraste do monitor estão ajustados apropriadamente. O que se espera deste no final do teste, que não se observe nenhuma sobreposição de imagens, por exemplo, de painéis ou tabuleiros. No segundo quadrante deve ser possível visualizar as figuras com numeração até B-80, enquanto no terceiro e quarto quadrantes até B-90 (AAPM,2005).
5.5.2. Luminância
Esse padrão é utilizado para avaliar visualmente as características da transferência de contraste associadas com a resposta de luminância do monitor e dependência angular de visualização, e o padrão utilizado na realização do teste é o TG18-CT. É um padrão de baixo contraste, que contém 16 regiões quadradas adjacentes com variação de luminância, inseridas em um fundo uniforme. No centro de cada região existem dois alvos meia-lua exibindo ±2 valores de pixel de diferença do fundo. Além disso, nos 4 cantos de cada quadrado existem alvos menores com ± 4 valores de pixel de diferença do fundo, assim como no padrão TG18-QC. O que se espera desse teste é a visualização dos alvos meia-lua ao centro, assim como as 4 (quatro) inserções de baixo contraste nos cantos, devem ser claramente demonstrados em todas as 16 (dezesseis) regiões. Visto que o padrão é visibilizado em um estado de adaptação visual, é esperado que a transferência de contraste seja melhor nas regiões intermediárias do que nos extremos claro e escuro. Uma falha comum é não ser possível visualizar os alvos em uma ou duas das regiões escuras (AAPM, 2005).
5.5.3. Uniformidade da Luminância
O teste de uniformidade da luminância verifica se há regiões da tela onde a intensidade luminosa varia para um mesmo tom de cinza, permitindo uma avaliação quantitativa. Por tanto, são utilizadas imagens padrões de teste TG18-UNL80 (80% da luminância máxima) e TG18- UNL10 (10% da luminância mínima). Nesses padrões as linhas de baixo contraste delimitam as bordas das 5 (cinco) regiões onde a luminância
deve ser avaliada, sendo uma em cada canto e outra central. O resultado esperado é que O desvio percentual para ambos os testes deve ser menor que 10% (Lmax-Lmin)/Lcentro < 0.1) (AAPM, 2005).
5.5.4. Resposta de luminância e contraste
O teste resposta de luminância e contraste, indica se a luminância máxima (Lmáx) do monitor é suficiente para visualização de imagens médicas (Lmáx deve ser maior que 170 cd/m2) e se o nível de contraste está de acordo com o padrão (NEMA, 2001) além de verificar, no caso de estações de trabalho com duas telas, a variação da luminância máxima entre elas, que não pode ser maior que 10% e para estação de trabalho com telas individuais a variação da luminância não pode ser maior que 30%. A série é composta por 18 imagens (padrões), cada um consistindo de uma região central com certo valor de pixel que varia entre elas, ocupando 10% da área total da imagem. A área restante possui valor de pixel de fundo uniforme e igual a 20% do valor máximo de pixel. Em uma série, a diferença entre o valor de pixel da região central de um padrão e de seu subsequente é a mesma, sendo, portanto, a variação do valor de pixel igualmente espaçada dentro de uma série. Cada padrão é designado por TG18-LN x-y, onde x é a profundidade de bit da série exibia e y é o número da imagem dentro da série, por exemplo, TG18-LN12-01 significa ser a imagem 1 de uma série de 12 bits.
O que se espera, é que a resposta do contraste obtida obedeça aos limites de ±10% com relação ao padrão DICOM em monitores de classe primária. Já para a classe secundária, esses limites são de ± 20%. Portanto, na aba 4.1.6.1 da planilha Monitor Check1, os pontos azuis plotados no gráfico (padrão obtido) devem estar dentro do limite estabelecido pelos pontos em verde (padrão DICOM).
1
Na avaliação dos padrões TG18-LN, TG18-UNL é requerido o uso de um fotômetro calibrado. Para a execução dos cálculos solicitados em alguns dos referidos testes, pode ser utilizada uma planilha eletrônica disponível no endereço http://euref.org. Para fazer download da planilha eletrônica para cálculos, acesse o endereço indicado e, posteriormente, os links European Guidelines, Digital
O valor da razão de luminância, exibido na aba 4.1.6.1 da planilha Monitor Check, deve ser maior que 250 cd/m2 para a classe primária e maior que 100 cd/m2 para a classe secundária de monitores. No caso de uma estação de trabalho com mais de um monitor, o Lmax não deve diferir mais que 10% entre eles.
À relação entre as luminâncias máxima e mínima atribui-se o parâmetro resposta de contraste (RC), o qual não pode ser menor que 150 cd/m2 para monitores primários e 250 cd/m2 para monitores secundários. O padrão utilizado é o TG18-LN (AAPM,2005).
5.5.5. Reflexão
Existem dois tipos de reflexão que podem ser verificadas na tela de um monitor: a reflexão difusa e a especular. Ambas diminuem o contraste da imagem e são avaliadas com o monitor desligado.
5.5.5.1. Reflexão Difusa (Luminância Ambiente)
É a reflexão de luz na qual o raio incidente se reflete em muitos ângulos em vez de apenas um (Carrard M.C.C, 1998). È uma contribuição fixa de luz refletida difusamente ambiente durante o teste, mede-se a luminância da tela do monitor desligado com um fotômetro encostado à tela. Convencionou-se chamar essa medida de luminância ambiente (Lamb), a qual não pode ser maior que 2/3 do valor de luminância mínima do monitor.
5.5.5.2. Reflexão Especular
É a reflexão em que a luz incidente à superfície é refletida no mesmo ângulo que chegou. No teste, verifica-se se há algum objeto iluminado refletindo na tela desligada e havendo, verifica visualmente se o objeto afeta o contraste do padrão de teste TG18-AD. A imagem consiste em 49 pares de linhas horizontais inseridas na metade da frequência de Nyquist, com as linhas escuras exibindo valor de pixel igual a zero e as linhas brilhosas exibindo níveis de contraste crescente. As inserções são identificadas pelos números das linhas e das colunas. O brilho da linha em valores de pixel é igual a
b(C+7R), onde, C é o número da coluna, R é o número da linha, e b é um fator multiplicador igual a 1 para a versão de 8 bits e igual a 4 para a versão de 12 bits do padrão. O valor do pixel de fundo é igual a 0 (zero) (AAPM, 2005).
O resultado esperado é a visualização e distinção das linhas. A aparência da imagem não deve sofrer alterações significativas quando visualizada sob iluminação ambiente, Caso essa condição não seja obedecida, a iluminação ambiente deve ser reduzida.
5.5.6. Resolução
O teste de resolução verifica a capacidade de o monitor mostrar a menor estrutura possível de uma imagem. Para tanto, verifica-se o aspecto da imagem padrão de teste TG18-LP que é utilizado para avaliar a resolução e também se há distorção geométrica na imagem exibida. Em monitores de área retangular, o padrão deve cobrir ao menos a menor dimensão e estar centralizado na área de exibição.
O padrão consiste de duas séries, uma com pares de linhas verticais (TG18-LPV) e outra com pares de linhas horizontais (TG18-LPH). Em cada uma delas, as linhas possuem 12% de contraste positivo contra 3 (três) diferentes níveis de luminância, sendo 10%, 50% e 89% do valor máximo.
O esperado é que em ambos os grupos, as linhas devam estar retas e igualmente espaçadas, sendo possível distinguir umas das outras. Caso estas condições não sejam satisfeitas já na primeira imagem (número 10) não se deve dar procedência à avaliação das demais imagens (AAPM,2005) .
5.5.7. Reflexão interna - Glare
Para o teste de reflexão interna são utilizadas duas imagens padrões de teste: o padrão TG18-GV consiste de um disco branco sobre um fundo negro; este disco, por sua vez, apresenta um pequeno disco negro onde temos cinco estruturas de baixo contraste; o padrão TG18-GVN tem as mesmas estruturas de baixo contraste, porém não apresenta o disco branco. Primeiro é verificado se as estruturas são visíveis no padrão
TG18-GVN e depois quantas das estruturas ainda são visíveis no padrão TG18-GV, sendo que essa visualização deve ser feita com o uso de uma máscara que cubra completamente a região clara da imagem para evitar a adaptação natural do olho, o que pode comprometer o teste. No padrão TG18-GV devem ser visualizadas no mínimo três estruturas de baixo contraste (AAPM 2005).
5.5.8. Ruído
O método visual para avaliar o ruído espacial de um sistema de exibição é baseado no método para determinar o JND (just noticeable difference / apenas uma diferença perceptível) - como uma função do tamanho, utilizando o padrão TG18-AFC onde é dividido em 4 quadrantes, cada um contendo múltiplos alvos de área quadrada. Em cada uma dessas áreas quadradas, próximo a um dos cantos, existe um pequeno alvo quadrado distribuído randomicamente com tamanhos correspondentes a 2, 3, 4 e 6 pixels conforme se avança de quadrante. Deve-se verificar a visibilidade dos alvos em cada quadrante, e a quantidade de alvos visualizados nos quadrados maiores, localizados nos quatro cantos e no centro do padrão. A quantidade de alvos visualizados em cada uma das áreas quadradas deve ser constante para um mesmo quadrante (AAPM, 2005).
5.5.9. Imagens Anatômicas
No teste de imagens anatômicas, para tanto, são sugeridas 4 imagens anatômicas, sendo uma imagem de tórax (TG18-CH), outra de joelho (TG18-KN) e mais duas de mamas (TG18-MM1 e TG18-MM2), entretanto, em nosso estudo trabalharemos, apenas as imagens anatômicas das mamas. Nesse teste, duas mamografias são selecionadas para representar a ampla variação do padrão mamário. TG18-MM1 e TG18-MM2, onde deve ser avaliado o contraste e nitidez geral da imagem, além da nitidez com que são apresentados os ligamentos de Cooper, (ligamentos que conferem a mobilidade e sustentação à mama). Somente para a imagem MM1, também deve ser avaliada a estrutura do grampo e a presença de um espaço em seu ápice, a aparência e visibilidade de microcalcificações sutis e a visibilidade de estruturas nas margens da mama. A dificuldade encontrada para analisar a imagem também deve ser avaliada (AAPM 2005).
6. METODOLOGIA
Todo o trabalho realizado compôs na avaliação de 4 monitores específicos em laudos mamográficos chamados de monitores primários, com resolução de 5 e 3MP.
As imagens padrões TG18 utilizadas na realização das avaliações, foram baixadas através do endereço eletrônico (http://deckard.mc.duke.edu/~samei/tg18) no formato DICOM (8 bit e 16 bit), com matrizes 1K, 2K2. Estas carregadas por um programa de imagens (imageJ) (FIG.6), foram realizados testes desenvolvidos pela AAPM, utilizados para testar os parâmetros de cada procedimento analisado, tais como: Múltiplos Propósitos; Distorção Geométrica; Uniformidade da Luminância; Resposta de Luminância e Contraste; Reflexão; Resolução; Ruído; Reflexão interna – (Glare), Padrões Anatômicos.
FIGURA 6: Software livre utilizado para carregar as imagens teste.
Cada teste realizado foi devidamente estudado e levada em consideração sua descrição durante a avaliação do padrão e o tipo de avaliação utilizada. (TAB.1)
Com o auxílio de um formulário (Anexo 10) com dados específicos de cada teste, foram consultados e adicionados os respectivos resultados obtidos relacionados a cada parâmetro analisado.
2
Atualmente, monitores médicos são disponíveis com matrizes de tamanho acima de 2048x2560, referidos como 2k (2000 linhas) ou monitores de 5 megapixel. Monitores com um quarto do número de pixels, referidos como monitores 1K (1000 linhas), são mais baratos e, portanto, mais comuns (AAPM,
TABELA 1: Testes analisados com seus respectivos padrões, sua descrição e o tipo de avaliação realizada.
TESTE PADRÃO TG18 AVALIAÇÃO
Ruído AFC Visual
Anatômico MM1e MM2 Visual
LPV(10/50/89) Visual LPH(10/50/89) Visual QC Visual BR Visual Reflexão AD Visual GV/GVN Visual Visual Luminância e Contraste LN Quantitativa Uniformidade
da Luminância UNL(10/80) Quantitativa
Luminância CT Visual
Luminância e uniformidade de cor em resposta angular com linhas que definem
Resposta de luminância 4 Detalhes de contraste
DESCRIÇÃO
DICOM em tons de cinza séries de calibração Referência padrão da anatômia mamográfica Barras verticais c/ 1 pixel de largura. c/ 3 níveis de
luminosidade.
Barras horizontais c/ 1 pixel de largura, c/ 3 níveis de luminosidade.
Objeto de baixo contraste e manchas escuras
Resolução
Avaliação para resolução, luminância, distorção e artefatos.
Detalhes de baixo contraste Vs luminância Limiar de contraste de baixa luminância para
avaliar reflexão de exibição.
Múltiplo Propósito
Glare
As imagens médicas devem exibir processamento com suficiente densidade de pixels para permitir a visualização de toda a imagem com suficiente detalhe espacial. O tamanho da matriz deve ser o mais próximo possível dos dados para processamento de imagem com possível, ou atingível ampliação (Krupinsk, 2007, Ribeiro 2010). Dessa forma, as avaliações dos padrões foram analisadas através de 100% de seu tamanho.
Ao iniciar os testes nos monitores, foi necessária uma verificação na limpeza da tela do monitor, para evitar possíveis artefatos durante a avaliação.
Com a ajuda de um fotômetro Photo Meter de modelo PMLX calibrado de acordo com o NIST – (National Institute of Standards and Technology) (FIG. 7), os valores de luminância e Iluminância foram medidos através dos testes de Uniformidade
da Luminância, Resposta da Luminância e Reflexão Ambiente, na qual a unidade de medida utilizada para luminância é a candela por metro quadrado (cd/m²), enquanto que para a medida da iluminação ambiente (Iluminância) é recomendado o lux (lx).
FIGURA 7: Fotômetro PMLX, utilizado nos testes de luminância e Iluminância.
As avaliações qualitativas foram feitas por análise visual com o auxílio de uma lupa, e na execução dos cálculos solicitados nos referidos testes, ou seja, nas avaliações quantitativas foi utilizada a planilha eletrônica Monitor Check.
6.1. Teste de Múltiplos propósitos TG18-QC
Esse padrão permitiu a avaliação da qualidade geral da imagem quanto à presença de artefatos, distorção geométrica, resolução espacial, luminância, contraste - detalhe, reflexão e ruído. A imagem do padrão TG18-QC, bem como a identificação de cada elemento nela constante, pode ser verificada na Figura 8. Com um auxílio do formulário (Anexos 10.2.) o teste foi realizado.
Na avaliação deste teste foi necessário:
Identificar os elementos do teste, observar a aparência geral da imagem, prestando atenção se há artefatos, distorção geométrica, sombreamento, principalmente nas transições das barras preto e branco; As barras de rampa devem aparecer contínuas, livres de linhas de contorno o que indica que a placa de vídeo está funcionando de acordo com a profundidade de pixel do monitor. (Morant et al. 2009)
Observar se é possível visualizar nitidamente as inserções contendo 5% e 95% da luminância mínima e máxima;
Observar se há linearidade nos tons de cinza das 16 inserções para avaliação da resposta da luminância e no interior de cada uma delas verificar se é possível visualizar quadrados menores de baixo contraste nos cantos, com e sem iluminação ambiente;
A linearidade no tom de cinza das barras para verificação da profundidade de bit também deve ser observada;
Anotar até qual letra da inserção “Quality Control” é possível visualizar em cada região (mínimo, médio e máximo valor de pixel) e comparar com o resultado obtido no teste de aceitação;
Observar a aparência das linhas inseridas na frequência e na metade da frequência de Nyquist (no centro e nos quatro cantos do padrão).
6.2. Múltiplos propósitos TG18-BR
A versão 1K desse padrão é composta de quatro quadrantes, cada qual contendo oito painéis. Cada painel contém 17 tabuleiros, dispostos a partir do de tamanho 3X3mm, com 25 pixels em cada quadrado (B-10), até o de tamanho 2X2mm, com 1 pixel por quadrado (B-90). A configuração do teste pode ser observada na Figura 9. O principal objetivo é discernir o menor tabuleiro que pode ser distinguido em cada painel de cada quadrante.
(A) (B)
FIGURA 9: Teste TG18-BR com identificação de quadrantes (A), painéis e enumeração das figuras dentro de cada painel (B).
Com auxílio do formulário (Anexo 10.2 BR) observou-se os 4 quadrantes, cada um contendo 8 painéis retangulares com diferentes valores de pixel de fundo e tabuleiros em seu interior; Leu-se os quadrantes em sentido horário, da esquerda superior para a esquerda inferior, observando também dentro de cada quadrante, os painéis também foram lidos em sentido horário;
Para a visualização do menor tabuleiro (B-90) foi utilizado uma lupa para a magnificação deste. Anotou-se até qual figura foi visualizada em cada quadrante, classificando-as conforme sua enumeração (observou-se a enumeração das imagens dentro
de cada painel na figura B) sendo essencial que a mesma figura seja visualizada em todos os painéis do mesmo quadrante.
6.3. Luminância
Com o auxílio do formulário (Anexo 10.3) e o padrão TG18-CT, verificou-se o interior de cada uma das 16 regiões, observando a presença das 4 inserções de baixo contraste, nos 4 cantos. Foi observada também a aparência dos alvos meia-lua no centro de cada região. (FIG. 10).
FIGURA 10: Imagem padrão TG18-CT para a avaliação da Luminância.
Os alvos meia-lua ao centro, assim como as 4 inserções de baixo contraste nos cantos, devem ser claramente demonstrados em todas as 16 regiões. Visto que o padrão é visibilizado em um estado de adaptação visual, é esperado que a transferência de contraste seja melhor nas regiões intermediárias do que nos extremos claro e escuro. Uma falha comum observada é a não visualização dos alvos em uma ou duas das regiões escuras.
6.4. Uniformidade da Luminância
Com o auxílio do formulário (Anexo 10.4) e os padrões TG18-UNL10 e 80, foi verificada, se a intensidade luminosa varia para um mesmo tom de cinza em certas regiões da tela (FIG.11).
(A) (B)
FIGURA 11: Padrões (A) TG18-UNL80 e (B) TG18-UNL10 para as avaliações de resposta da uniformidade da luminância. (AAPM, 2005).
Com a ajuda do fotômetro, medimos as regiões das quatro bordas e do centro, sendo que essas medidas não podem variar em mais de 30% dos tons de cinza para monitores individuais e para mais de 10% para monitores duplos. (Ribeiro, 2010).
6.5. Resposta de luminância e contraste
Essa verificação foi feita medindo-se com o fotômetro a luminância dos 18 níveis de cinza dos padrões de teste TG18-LN (FIG. 12) e auxiliada pelo formulário (Anexo 10.5) onde se anotou todos os valores de luminância. A avaliação foi feita em gráficos que relacionam a luminância e a variação da luminância (nível de contraste) com o índice JND (just noticeable difference), (National Electrical Manufacturers Association, 2001).
FIGURA 12: Padrões de teste de luminância LN-01; (a) LN-09; (b) e TG18-LN-18; (c) que apresentam incrementos iguais de valores de luminância dos pixels
cobrindo toda faixa de escala de cinzas. (AAPM, 2005).
Ambas as curvas não podem exceder o limite de 10% de diferença em relação ao padrão DICOM GSDF.
6.6. Reflexão
6.6.1. Reflexão Difusa
O padrão utilizado na realização do teste foi o TG18-AD (FIG.13) e com o auxílio do formulário (Anexo 10.9), os dados foram coletados. Este é um padrão de baixo contraste e composto por 49 pares de linhas horizontais com as linhas pretas no valor de pixel zero e as linhas brilhantes com níveis de contraste gradativamente aumentando.
Durante a avaliação as inserções foram identificadas com números de linhas e colunas. Com escuridão quase total e em iluminação ambiente normal, este, determinou o limiar de visibilidade. Utilizando um pano escuro, este colocado sobre a tela do dispositivo para estabelecer de perto a escuridão total. O padrão foi examinado a partir de uma distância de visualização de 30 cm, e utilizando o fotômetro encostado à tela mediu-se a luminância do monitor desligado.
FIGURA 13: Padrão de teste TG18-AD, para a avaliação visual de reflexão difusa de resposta à exibição da luz ambiente. (AAPM, 2005).
6.6.2. Reflexão Especular
No teste de reflexão especular, a tela do monitor foi examinada a uma distância de cerca de 30 cm, dentro de uma vista angular de ± 15 ° (graus), o objetivo da avaliação é a verificação de objeto iluminado refletindo na tela desligada e, se caso houvesse, verificaria visualmente se este objeto afetaria o contraste do padrão de teste TG18-AD, figura acima.
6.6.3. Resolução
Para o teste de resolução, o formulário (Anexo 10.6) foi consultado. O padrão de imagem utilizado é o TG18-LP (FIG.14) no qual consiste de duas séries, uma com pares de linhas
verticais (TG18-LPV) e outra com pares de linhas horizontais (TG18-LPH). Em cada uma delas, as linhas possuem 12% de contraste positivo contra 3 diferentes níveis de luminância, são eles 10%, 50% e 89% do valor máximo.
FIGURA 14: Padrão TG18-LPV50 para resolução.
O método utilizado para a avaliação foi abrir o padrão LPV maximizando a imagem de modo que cubra toda a área ativa do monitor. A avaliação para ambas as séries se iniciou pela imagem número 10, de menor luminância, dando sequência nas demais imagens. Foi verificado se há distorção geométrica das linhas e o espaçamento entre elas, devendo estar retas e igualmente espaçadas, onde seja possível distinguir umas das outras. Caso estas condições não sejam satisfeitas já na primeira imagem (10) não se deve dar procedência à avaliação das demais imagens.
6.6.4. Reflexão interna – glare
O padrão TG18-GV (FIG. 15) é composto por um fundo escuro (valor de pixel = 0) e uma região branca (valor máximo do pixel) central, com 300 pixels de raio. No centro dessa região branca há um círculo escuro com raio de 15 pixels, contendo em seu interior 5 (cinco) outros círculos de baixo contraste, cada um com 4,5 pixels de raio.
FIGURA 15: Imagem do teste TG18-GV, contendo 5 (cinco) objetos de baixo contraste na região central. Para tornar este alvo visível, nesta figura a região central foi magnificada
e o contraste realçado (AAPM, 2005).
Na avaliação da Glare, abriram-se os testes padrões TG18-GVN e TG18-GV e, utilizando a régua cuidadosamente para que essa não risque o monitor, a imagem foi maximizada de modo que o círculo branco adquirisse um diâmetro de 20 cm. A avaliação se procedeu inicialmente pela imagem GVN e, posteriormente, pela imagem TG18-GV; Os objetos circulares de baixo contraste localizados no centro dos padrões foram visualizados e a quantidade comparada em ambas às imagens. O formulário utilizado para teste foi (Anexo 10.8)
6.6.5. Ruído
O padrão utilizado na realização do teste de ruído é o TG18-AFC, que é constituído por uma série de pequenos quadrantes contendo pequenas características de baixo contraste, em um quadrante, é fornecido características de sinal-ruído do sistema. O TG18-AFC é dividido em quatro quadrantes contendo várias áreas-alvo quadrados. Cada área de destino contém um alvo quadrado perto de um dos cantos. Para 12 bit, 1024 × 1024 padrão, os quadrantes têm alvos com valores de contraste de 32, 48, 64, e 96 DDLs (Digital Driving Levels / Níveis de Condução Digital) e tamanhos de destino correspondentes de 2, 3, 4, e 6 pixels (FIG.16). O contraste e tamanho são dimensionados
adequadamente para 2048 × 2048 e de 8 bits versões do teste padrão. Cinco grandes áreas com diferentes tamanhos de alvo e contrastes também estão incluídos.
FIGURA 16: O padrão de teste TG18-AFC para a avaliação visual do ruído (AAPM,
2005).
A avaliação no teste de ruído se deu a partir do primeiro (1º) quadrante superior esquerdo, o qual contém a menor relação tamanho/contraste. Foi verificada a visibilidade dos objetos de interesse em cada área-alvo. Nas áreas-alvo maiores localizados nos quatro cantos e no centro do padrão a quantidade de objetos foi avaliada e comparada com as demais. O formulário utilizado foi (Anexo 10.7).
6.6.6. Imagens Anatômicas
Para a avaliação das imagens anatômicas das mamas são selecionados dois padrões TG18-MM1 e TG18-MM2 que representam a ampla variação do padrão mamário, (FIG. 17) são imagens coletadas de incidências crânio-caudal (CC), adquiridas em um sistema de imagem digital direto (Selenia, Lorad, a imagens originais foram cortesias da Lorad Division of Hologic, Inc.) fornecidas no próprio documento da AAPM. Avaliou-se o contraste e a nitidez geral das imagens, além da nitidez com que foram apresentados os
ligamentos de Cooper (ligamentos que conferem a mobilidade e sustentação à mama). Somente para a imagem MM1, avaliou-se: a estrutura de um grampo, a presença de um espaço em seu ápice, a aparência e visibilidade de microcalcificações sutis, e a visibilidade de estruturas nas margens da mama. A dificuldade encontrada para analisar a imagem também foi levada em consideração. Formulário utilizado para auxílio durante a avaliação (Anexo 10.10).
(A) (B)
FIGURA 17: Os padrões TG18-MM1 (A) e TG18-MM2 (B) imagens anatômicas da mama (AAPM, 2005).
7. RESULTADOS
Neste estudo, os resultados são quanto à conformidade ou não com o AAPM Report nº 3 em cada parâmetro testado. A seguir, são apresentados os resultados qualitativos (visuais) e quantitativos respectivamente a cada monitor analisados e aos dados coletados referentes aos formulários de registros. (10. ANEXOS).
Para uma visão do estudo, na TAB.2 segue o resultado geral de todos os parâmetros analisados.
TABELA 2: Resultado dos testes.
Testes Limites
Resultados
(Laboratório) (Clínicas)
PLANAR
5MP BARCO1 5MP BARCO2 5MP EIZO 5MP
EIZO 3MP Múltiplo propósito/ Distorção geométrica TG18-QC Até ≤ 2% de distorção
geométrica Todos os monitores apresentaram 0% de distorção geométrica.
Múltiplo propósito TG18-BR
0% sobreposição de imagens. A figura B-60 deve ser visualizada em todos os painéis. No segundo quadrante deve ser possível visualizar até B-80 e no terceiro e quarto quadrantes até B-90.
Em todos os monitores, foi possível a visualização da figura B-90 até o quarto quadrante.
Luminância
Os alvos meia-lua ao centro, assim como as 4 inserções de baixo contraste nos cantos, devem ser claramente demonstrados em todas as 16 regiões.
Foi possível a visualização de todas as inserções de baixo contraste em todas as regiões nos respectivos monitores analisados.
Uniformidade da
Luminância
Não uniformidade ≥10% para dispositivos com 2 monitores, ≥30% para dispositivos individuais. <30% >10% Teste de 80% no monitor esquerdo com percentual de 12,6% < 30% <30% Luminância e Contraste RL ≥ 100 lux. Variação entre monitores ≤ 10% Variação em relação ao padrão DICOM GSDF ≤ 10%
Em relação à variação de contraste com o padrão DICOM, todos os monitores foram reprovados com um valor acima do limite estabelecido
de 10%. Apenas a resposta de luminância teve aprovação com valores dentro dos limites de ≥ 100 lux.
Resolução
Em ambos os grupos, as linhas devem estar retas e igualmente espaçadas, havendo distinção umas das outras.
Ruído
Todos os alvos visíveis exceto o menor (2 pixels)
Todos os monitores apresentaram alvos visíveis até o quadrante com pontos de 3
pixels.
Reflexão interna/ Glare
Três ou mais alvos visíveis
Em todos os monitores eram visíveis cinco alvos.
Reflexão
Visualização das linhas existentes no padrão, e não alteração da imagem, vistas sob e sem iluminação ambiente.
Nenhuma estação de trabalho apresentou não conformidade
Anatômico
Obter o brilho e o contraste da imagem;
Nitidez da imagem Visualização dos ligamentos de Cooper; Presença de um grampo, e a presença se uma abertura no vértice da mama (MM1)
Visualização de
microcalcificações (MM1) Visualização de estruturas nas margens da mama (MM1)
Nos monitores analisados, todos os parâmetros do teste anatômico foram visualizados.
*Continuação da TAB 2.
A partir da avaliação de cada teste proposto, cada parâmetro foi analisado devidamente, levando em consideração o limite estabelecido por normas competentes e a condição do monitor, sendo este associado à mesma estação ou o único na estação de trabalho.
O resultado apresentado no teste de múltiplo propósito com o padrão TG18-QC apresentou conformidade, por não apresentar distorções geométricas na imagem analisada, ou seja, o valor limite de até 2% de distorção foi totalmente desprezado. Ainda no teste de múltiplos propósitos, porém com o padrão TG18-BR, todos os objetos testes presentes no padrão foram visualizados, não aparentando obter nenhuma sobreposição. Através dessa avaliação, o teste referido foi conforme para todos os monitores.
Na avaliação da luminância, através do padrão TG18-CT, o resultado foi muito bom, os objetos teste do padrão foram todos visualizados, assim como as inserções de baixo contraste localizado nos cantos da imagem, obtendo assim a conformidade em todos os monitores analisados.
O resultado do teste de uniformidade da luminância com o padrão TG18-UNL-10/80 obteve a não conformidade para os monitores de modelo BARCO de 5MP que opera com dois monitores juntos na mesma estação de trabalho, (TAB. 3).
TABELA 3: Resultado da Uniformidade da luminância nos monitores analisados.
PLANAR (5MP) BARCO1 (5MP) BARCO 2 (5MP) EIZO (5MP) EIZO (3MP)
19,4% 9,8% 3,3% 12,6% 8,3% 5,1% 10 80 MONITORES PADRÃO TG18-UNL 0% 36,8% 83,3% 27,7%
Como o desvio máximo do percentual é de 10%, estes apresentaram um valor acima do desejável. O monitor que opera do lado esquerdo obteve um valor de 83,3% de desvio para o teste de 10% de luminância mínima e 12,6% de desvio para 80% de luminância máxima. O monitor direito apenas foi reprovado no desvio máximo para 10% de luminância mínima com um valor de 36,8%. No teste de 80% de luminância máxima este ficou abaixo do limite de 10%, apresentando um valor de 3,3% do desvio, passando apenas nesse requisito.
O teste com mais reprovação foi o teste de luminância e contraste com o padrão TG18-LN. Em todos os monitores analisados, os valores ficaram acima da variação de 10% em relação ao padrão DICOM GSDF. A seguir apresentamos as figuras referentes ao resultado de cada monitor analisado. (FIGS. 18,19, 20 e 21)
FIGURA 18: Gráfico referente a variação de contraste em relação ao padrão DICOM GSDF para o monitor PLANAR 5MP. O único na estação de trabalho.
Os dados obtidos para estes monitores estão fora do limite estabelecido pelo Report Nº 03 da variação +/- 10% referente à variação de contraste ao padrão DICOM GSDF, mostrando um resultado dos valores registrados muito fora do limite estabelecido, obtendo assim a não conformidade.
FIGURA 19: Gráfico referente à variação de contraste em relação ao padrão DICOM GSDF para os monitores BARCO 5MP esquerdo e direito associado à mesma estação de
trabalho, sendo que nenhum passou no teste.
Os dados obtidos no teste do monitor de modelo BARCO 5MP, nos mostra uma variação em relação aos +/- 10% do contraste com a linha DICOM nos dois monitores
esquerdo e direito da estação de trabalho, com apenas alguns pontos dentro dessa variação. No monitor esquerdo (left) observa-se pouca oscilação desses valores, chegando mais próximo dos valores limites, porém, demonstrando não conformidade.
0,010 0,100 1,000 0 1000 2000 3000 4000 5000 dL/L p-values left monitor DICOM 3.14 +/- 10%
FIGURA 20: Gráfico referente à variação de contraste em relação ao padrão DICOM GSDF para o monitor EIZO 5MP, único na estação de trabalho.
O resultado observado através do gráfico para o monitor EIZO de 5MP, demonstra que a variação para esse monitor está fora do limite esperado de +/- 10%, com apenas 3 (três) pontos próximos à linha DICOM de variação de contraste.
FIGURA 21: Gráfico referente à variação de contraste em relação ao padrão DICOM GSDF para o monitor EIZO de 3MP, o único na estação de trabalho.
