Imagiologia médica

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(a) Tomografia computadorizada, (b) Ressonância magnética, (c) PET scan, (d) Ultrassom.
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Introdução[editar | editar código-fonte]

Imagiologia desempenha um papel central no processo de cuidados de saúde na comunicação médica, educação, investigação e diagnóstico. Com técnicas de imagem cada vez mais sofisticados que não só mostrar a estrutura do corpo em detalhe, como também a função dos tecidos dentro do corpo. Embora existam muitos tipos de equipamento de imagem, as diferentes modalidades de imagem adquiridas de forma analógica ou digital. A evolução da imagem do sistema analógico (aquisição baseado em filme) para o formato digital tem sido impulsionado pelas necessidades de redução de custos, com rendimento eficiente e fluxo de trabalho na gestão e visualização de uma proliferação crescente no número de imagens produzidas. Assim como as imagens em formato digital tornam passíveis de metodologias de processamento de imagem para o realce, análise de exibição, o armazenamento e interpretação mesmo aumentada. Por causa da onipresença de imagens em biomedicina, a disponibilidade crescente de imagens em formato digital, a ascensão do hardware de alta potência computador e redes e, a comunhão de soluções de processamento de imagem, imagens digitais tornaram-se um tipo de dados central que deve ser considerada em muitas aplicações informática biomédica.[1] A criação de um padrão internacional para imagens médicas e informações relacionadas, o DICOM (Imaging Digital e Comunicações em Medicina) que define os formatos das imagens médicas propiciaram a troca de dados para uso clínico. O DICOM é incorporado a diversos aparelhos de radiologia, cardiologia e radioterapia.[2] Imagiologia médica, popularmente conhecida como exame de imagem, se refere às técnicas e processos usados para criar imagens do corpo humano para análise clínica.

Imagens Digitais - Conceitos Básicos[editar | editar código-fonte]

Uma imagem digital é tipicamente representada num computador por uma matriz bidimensional de números (um mapa de bits). Cada elemento da matriz representa a intensidade de uma pequena área quadrada da imagem, chamado um pixel. Se considerarmos a imagem de um volume, então é necessária uma matriz tridimensional de números; cada elemento da matriz representa neste caso um elemento de volume, chamado um (voxel). Podemos armazenar qualquer imagem num computador desta maneira, quer convertendo-a de um análogo de uma representação digital ou gerá-la diretamente sob a forma digital. Uma vez que uma imagem é em formato digital, que pode ser tratada assim como todos os outros dados. Ele pode ser transmitido através de redes de comunicações, armazenadas de forma compacta em bancos de dados em meios magnéticos ou ópticos, e exibidos em monitores gráficos. Além disso, a utilização de computadores tem criado um campo completamente novo de capacidades de geração e de análise de imagem; imagens pode ser calculado em vez de medido diretamente. Além disso, as imagens digitais podem ser manipuladas para exibição ou análise de formas que não são possíveis com imagens baseadas em filmes.

Imagens Digitais - Parâmetros de imagem[editar | editar código-fonte]

Todas as imagens podem ser caracterizadas por vários parâmetros de qualidade de imagem. O mais útil destes parâmetros estão resolução espacial, resolução de contraste e resolução temporal. Estes parâmetros têm sido amplamente utilizados para caracterizar tradicionais imagens de raios-X; eles também fornecem um objetivo meios para comparar imagens formadas por modalidades de imagem digitais.

  • resolução espacial é relacionada com a nitidez da imagem; é uma medida de quão bem a modalidade de imagem pode distinguir pontos no objeto que estão juntos. Para uma imagem digital, a resolução espacial é geralmente relacionado com o número de pixels por área de imagem.
  • resolução de contraste é uma medida da capacidade de distinguir pequenas diferenças de intensidade, que por sua vez estão relacionados com diferenças nos parâmetros mensuráveis, tais como atenuação de raios-X. Para imagens digitais, o número de bits por pixel está relacionado com a resolução de contraste de uma imagem.
  • resolução temporal é uma medida do tempo necessário para criar uma imagem. Nós consideramos um procedimento de imagem para ser uma aplicação em tempo real, se ele pode gerar imagens simultâneas com o processo físico é imagem. A uma taxa de pelo menos 30 imagens por segundo, é possível produzir imagens destravadas do batimento cardíaco.

Outros parâmetros que são especialmente relevantes para imagens médicas é o grau de invasão, a dosagem de radiação ionizante, o grau de desconforto do paciente, o tamanho (portabilidade) do instrumento, a habilidade para representar a função fisiológica bem como a estrutura anatômica e a disponibilidade e custo do procedimento em um local específico. A modalidade de imagem perfeita iria produzir imagens com alta resolução espacial, contraste e resolução temporal; seria de baixo custo, portátil, isento de riscos, indolor e não invasivo; ele iria usar radiação não ionizante; e seria representam funções fisiológicas, bem como da estrutura anatômica.[3]

Aquisição de Imagens[editar | editar código-fonte]

A aquisição de imagens é o processo de geração de imagens a partir da modalidade e convertendo-os para a forma digital, se eles não são intrinsecamente digital. Representação conteúdo da imagem torna a informação em imagens acessíveis a máquinas para processamento. Imagem gerenciamento / armazenamento inclui métodos para armazenar, transmitir, exibir, recuperar e organizar imagens. processamento de imagem compreende métodos para melhorar, segmento, visualizar, fusível ou analisar as imagens. A interpretação das imagens / com auxílio do computador é o processo pelo qual o indivíduo visualiza a imagem torna uma impressão da importância médica dos resultados de estudo de imagem, potencialmente ajudado por métodos computacionais. (Fig 1). [4]

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FIG.1 Os principais tópicos em informática imagiologia biomédica seguir um workfl ow de atividades e tarefas que começam com incluem a aquisição da imagem, seguida pela representação conteúdo de imagem, gerenciamento / armazenamento de imagens, processamento de imagem, e interpretação de imagens / raciocínio computador[5]


Em geral, existem duas estratégias diferentes em imagem do corpo: delinear a estrutura anatômica (imagens anatômicas / estrutural), e determinar a composição ou a função (imagem funcional) (Fig 2) do tecido. Na realidade, não se escolhe entre imagens anatômicas e funcionais; muitas modalidades fornecer informações sobre ambos, morfologia e função. No entanto, em geral, cada modalidade de imagem é caracterizada principalmente como sendo capaz de processar imagens de alta resolução com boa resolução de contraste (imagens anatômicas) ou para renderizar imagens que retratam a função do tecido (imagiologia funcional).

Fig2 Imagem2

FIG.2 Os vários métodos de imagiologia diferem de radiologia de acordo com dois eixos maiores informações de imagens, a resolução espacial (detalhes anatômicos) e informação funcional descrito (que representa o tecido composição- por exemplo, normal ou anormal). Uma amostra das modalidades de imagem mais comuns é mostrado.[6]


Por quase meio século após a descoberta de raios-x por Roentgen em 1895, a imagem radiológica foi baseada principalmente na radiografia simples e contrastada. Essas imagens foram criadas expondo a película a um feixe de raios X atenuado após penetrar no corpo. A produção de raios-x e imagens radiográficas é descrita no próximo capítulo. No recente meio século, radiologia de diagnóstico sofreu mudanças dramáticas e desenvolvimentos. A angiografia convencional, a medicina nuclear, a ultra-sonografia e a tomografia computadorizada (CT) foram desenvolvidas entre 1950 e 1970. Ressonância magnética (RM), radiologia intervencionista e tomografia por emissão de pósitrons (PET) foram desenvolvidas posteriormente. A radiologia convencional, incluindo radiografia de contraste e CT, utiliza radiação ionizante criada a partir de equipamentos de raios-x. A medicina nuclear usa a radiação ionizante que é emitida dos produtos farmacêuticos radioativos injetados ou injetados em várias partes do corpo. A ultra-sonografia e as modalidades de RM utilizam ondas sonoras e magnetismo, respectivamente, em vez de radiação ionizante.[7]

Modalidades de Imagens[editar | editar código-fonte]

Um biomarcador é uma substância rastreável no corpo que indica um estado de doença particular, função de órgão ou outros aspectos da saúde. Médicos e pesquisadores usam biomarcadores para ajudar a prever, diagnosticar e tratar uma variedade de estados de doença e distúrbios neuropsiquiátricos. [8]

A Tomografia Computadorizada (TC), também conhecida como uma tomografia computadorizada, é um método de imagem médica que combina várias projeções de raios-X tomadas de ângulos diferentes para produzir imagens detalhadas de áreas transversais de áreas dentro do corpo. As imagens de CT permitem que os médicos obtenham visões tridimensionais muito precisas de certas partes do corpo, como tecidos moles, pelve, vasos sanguíneos, pulmões, cérebro, coração, abdômen e ossos. A TC também é frequentemente o método preferido para diagnosticar muitos cancros, tais como cancro do fígado, do pulmão e do pâncreas. A TC é frequentemente utilizada para avaliar:

  • Presença, tamanho e localização dos tumores
  • Órgãos na pelve, tórax e abdômen
  • Saúde do cólon (CT colongraphy)
  • Estado vascular / fluxo sanguíneo
  • Embolia pulmonar (angiografia por TC)
  • Aneurisma da aorta abdominal (angiografia por TC)
  • Lesões ósseas
  • Tecido cardíaco
  • Lesões traumáticas
  • Doença cardiovascular

Ressonância Magnética (MRI) é uma tecnologia de imagem médica que usa ondas de rádio e um campo magnético para criar imagens detalhadas de órgãos e tecidos. MRI provou ser altamente eficaz no diagnóstico de uma série de condições, mostrando a diferença entre normais e doentes tecidos moles do corpo. A RM é frequentemente utilizada para avaliar:

  • Veias de sangue
  • Tecido anormal
  • Peito
  • Ossos e articulações
  • Órgãos na pelve, tórax e abdômen (coração, fígado, rim, baço)
  • Lesões na coluna
  • Rasgos do tendão e do ligamento. [9]

Tomografia por emissão de pósitrons (PET) é uma técnica de imagem nuclear que fornece aos médicos informações sobre como os tecidos e órgãos estão funcionando. PET, muitas vezes usado em combinação com a tomografia computadorizada, usa um scanner e uma pequena quantidade de radiofármacos que é injetado na veia de um paciente para ajudar a fazer imagens detalhadas, computadorizadas de áreas dentro do corpo. O PET é frequentemente utilizado para avaliar:

  • Doenças neurológicas como Alzheimer e Esclerose Múltipla
  • Câncer
  • Eficácia dos tratamentos
  • Condições cardíacas


Para maior precisão, os médicos usam uma técnica de imagem médica que combina PET e CT. Isso permite que imagens adquiridas de ambos os dispositivos sejam tomadas sequencialmente e combinadas em uma única imagem superposta. PET-CT serve como uma ferramenta primordial na delineação de volumes de tumor, estadiamento e na preparação de planos de tratamento do paciente. A combinação demonstrou melhorar o cuidado oncológico, impactando positivamente as decisões de tratamento ativo, o monitoramento da recorrência da doença e os resultados dos pacientes, como a progressão livre de doença.

O ultra-som de diagnóstico, também conhecido como ultrassonografia ou ultrassonografia médica, usa ondas sonoras de alta freqüência para criar imagens do interior do corpo. A máquina de ultra-som envia ondas sonoras para o corpo e é capaz de converter os ecos de som de retorno em uma imagem. A tecnologia de ultra-som também pode produzir sons audíveis de fluxo sanguíneo, permitindo que os profissionais médicos usem sons e imagens para avaliar a saúde do paciente. O ultra-som é frequentemente utilizado para avaliar:

  • Gravidez
  • Anormalidades no coração e vasos sanguíneos
  • Órgãos na pelve e no abdômen
  • Sintomas de dor, inchaço e infecção

A tecnologia de raios-X é a forma mais antiga e mais comumente utilizada de imagens médicas. Os raios-X usam radiação ionizante para produzir imagens da estrutura interna de uma pessoa enviando raios X através do corpo, que são absorvidos em diferentes quantidades dependendo da densidade do material. Além disso, incluídos como dispositivos de "raios-X" são também mamografia, radiologia intervencionista, radiografia computorizada, radiografia digital e tomografia computadorizada (TC). Radioterapia é um tipo de dispositivo que também utiliza raios-x, raios gama, feixes de elétrons ou prótons para tratar o câncer. As imagens de raios-X são tipicamente usadas para avaliar:

  • Ossos quebrados
  • Cavidades
  • Objetos ingeridos
  • Pulmões
  • Veias de sangue
  • Mama (mamografia)

Técnicas que utilizam raio X

Tomografia computadorizada mostrando ruptura de aneurisma de aorta abdominal.

Radiografia convencional É o exame de imagem mais antigo, usa raio X para projetar uma imagem 2D. Ainda é largamente utilizado, apesar de o avanço da tomografia 3D, devido ao baixo custo, alta resolução, doses mais baixas de radiação e ampla literatura e treinamento médico para seu uso. Diferentes partes do corpo exigem diferentes doses de radiação para produzir uma imagem nítida, que como regra deve ser a mínima possível. Atualmente técnicas digitais estão substituindo os filmes convencionais.[10]

Fluoroscopia A fluoroscopia produz imagens em tempo real de estruturas internas do corpo de uma forma semelhante a uma radiografia, mas emprega uma potência constante de raios-x, com menor radiação. Os meios de contraste, como bário, iodo e ar são usados para melhor visualizar o funcionamento dos órgãos internos. A fluoroscopia também é usado em procedimentos guiados por imagem quando se pretende uma resposta constante durante um procedimento.

Mamografia É um tipo especial de técnica de raios-X para criar imagens detalhadas da mama, comumente usado em rastreamento de tumores da mama.

Angiografia É um tipo específico de técnica de raios-X para a visualização de vasos sanguíneos e órgãos, especialmente no coração. Necessita uma injeção de um agente de contraste que aumenta a visibilidade do sangue na imagem de raios-X.

Tomografia computadorizada O CT scanner produz imagens detalhadas do corpo em 3D. Devido à sua alta resolução, estas imagens podem fornecer informações adicionais em comparação com a radiografia convencional.

Técnicas nucleares ou moleculares[editar | editar código-fonte]

Ressonância magnética

Ressonância magnética da cabeça em corte transversal.

A Ressonância Magnética Nuclear (RMN) utiliza ímãs potentes para polarizar e excitar os núcleos de hidrogênio (prótons individuais), que são amplamente encontrados no tecido humano. O scanner usa antenas para produzir pulsos de ondas de rádio na frequência de ressonância dos átomos de hidrogênio nas moléculas de água. As ondas de rádio geradas em resposta são codificadas e resultam em imagens do órgão desejado.[11]

Nas técnicas com raio-X, apenas os tecidos densos criam boas imagem, sendo muito difícil avaliar tecidos pouco densos como o tubo digestivo e o sistema reprodutor. Assim, pode ser usado para investigar tumores, o fluxo de sangue do coração, função renal e função pulmonar.

Cintilografia Também chamada de "cintigrafia", "gamagrafia" ou "cintilograma" é uma forma de teste de diagnóstico em que radioisótopos são administrados por via intravenosa ou por via oral. Uma câmara gama de captura registra imagens em duas dimensões usando a radiação emitida pelos radiofármacos.[12]

Ultrassonografia/Ecografia O ultrassom é um exame que utiliza ondas sonoras de alta frequência e banda larga (megahertz) que são refletidas pelo tecido em diferentes graus, para produzir imagens em tempo real, sem emitir radiação ionizante. As imagens nao sao tao nítidas como uma TC ou uma RMN, mas ainda é muito usado por ser econômica, segura e rápida.[13]

A resolução pode ser melhorada utilizando modo A (amplitude), B(brilho), C(contraste), M(movimento), Doppler, colorido, pulso invertido ou harmônico.[14]

Ecocardiograma A ecocardiografia utiliza ultrassom para analisar as estruturas do coração, incluindo a dimensão de cada câmara, a função cardíaca, as válvulas e o pericárdio (a membrana que envolve o coração).

Elastografia A elastografia é uma nova modalidade de imagem que mapeia as propriedades elásticas dos tecido moles. A elastografia diferencia os tecidos mais rígidos e mais finos dos tecidos saudáveis sendo útil para diagnosticar tumores cancerosos, transtornos da elasticidade cardíaca ou pulmonar, fígado gorduroso ou cirrose.[15]

Termografia É uma técnica que permite a visualização artificial da luz dentro do espectro infravermelho, útil para detectar algumas neoplasias agressivas, pois a revascularização e crescimento acelerado das células tumorais aumentam a temperatura do local onde está o tumor.

Ver também[editar | editar código-fonte]

Conclusão[editar | editar código-fonte]

Na medicina moderna, imagiologia médica tem sofrido grandes avanços. Hoje, essa capacidade de obter informações sobre o corpo humano tem muitas aplicações clínicas úteis. Ao longo dos anos, diferentes tipos de imagens médicas foram desenvolvidos, com suas próprias vantagens e desvantagens. Há métodos baseados em raios-X convencionais, tomografia computadorizada (TC) e mamografia. Para melhorar a imagem de raios X, os agentes de contraste podem ser utilizados, por exemplo, para exames de angiografia. A imagiologia molecular é utilizada na medicina nuclear e utiliza uma variedade de métodos para visualizar os processos biológicos que ocorrem nas células dos organismos. Pequenas quantidades de marcadores radioactivos, chamados produtos radiofarmacêuticos, são utilizados para imagiologia molecular. Outros tipos de imagens médicas são a ressonância magnética (MRI) e imagens por ultrassom. Ao contrário dos raios-X convencionais, CT e Molecular Imaging, a ressonância magnética e o ultra-som operam sem radiação ionizante. A RM utiliza campos magnéticos fortes, que não produzem efeitos biológicos irreversíveis conhecidos nos seres humanos.[16]


Referências

  1. SHORTLIFFE, Edward H.; CIMINO, James J.. Biomedical Informatics: Computer Applications in Health Care and Biomedicine. 4. ed. London: Springer, 2014.
  2. DICOM. Digital Imaging and Communication in Medicine. Disponível em: <http://dicom.nema.org/>. Acesso em: 12 nov. 2016.
  3. A LISLE, David. Hodder Arnold / Imaging for Students: Introduction to medical imaging. 2012. Disponível em: <http://cw.tandf.co.uk/imagingforstudents/sample-material/Chapter-1-Introduction-to-Medical-Imaging.pdf>. Acesso em: 12 nov. 2016. [S.l.: s.n.]  Ligação externa em |title= (Ajuda)
  4. SHORTLIFFE, Edward H.; CIMINO, James J.. Biomedical Informatics: Computer Applications in Health Care and Biomedicine. 4. ed. London: Springer, 2014.
  5. SHORTLIFFE, Edward H.; CIMINO, James J.. Biomedical Informatics: Computer Applications in Health Care and Biomedicine. 4. ed. London: Springer, 2014.
  6. SHORTLIFFE, Edward H.; CIMINO, James J.. Biomedical Informatics: Computer Applications in Health Care and Biomedicine. 4. ed. London: Springer, 2014.
  7. CHEN, Michael Y. M.; WHITLOW, Christopher T.. Basic Radiology: Chapter 1. Scope of Diagnostic Imaging. 2. ed. United States Of America: Lange, 2011.
  8. ASSOCIATION, National Electrical Manufacturers (Org.). MEDICAL IMAGING MODALITIES. 2016. Disponível em: <http://www.medicalimaging.org/about-mita/medical-imaging-primer/>. Acesso em: 12 nov. 2016. [S.l.: s.n.]  Ligação externa em |title= (Ajuda)
  9. «ASSOCIATION, National Electrical Manufacturers (Org.). MEDICAL IMAGING MODALITIES. 2016.». Consultado em 12 nov. 2016. 
  10. https://www.medicalradiation.com/types-of-medical-imaging/imaging-using-x-rays/
  11. http://www.magnetic-resonance.org/
  12. http://medical-dictionary.thefreedictionary.com/scintigraphy
  13. Dhawan P, A. (2003). Medical Imaging Analysis. Hoboken, NJ: Wiley-Interscience Publication
  14. The Gale Encyclopedia of Medicine, 2nd Edition, Vol. 1 A-B. p. 4
  15. Sarvazyan A, Hall TJ, Urban MW, Fatemi M, Aglyamov SR, Garra BS (2011). "Overview of elastography–an emerging branch of medical imaging". Current Medical Imaging Reviews. 7 (4): 255–282.
  16. SIEMENS. Undersdtending Medical Radiation. Disponível em: <https://www.medicalradiation.com/types-of-medical-imaging/>. Acesso em: 12 nov. 2016.