PACS e Compressão deImagens Médicas
Conceitos Importantes 1
Resolução EspacialDefine riqueza de detalhes da imagem
Resolução de ProfundidadeDefine riqueza de meios-tonsDefine cores
Tamanho da ImagemCailbração
Tamanho do píxel, intensidade, tabela de cores
Conceitos Importantes 2
Modalidade e Sub-Modalidade:MN, MRI, RX, US, Angiografia Digital
Tipo de Imagem:estáticas, dinâmicas: 2D, 3D, n-D
Órgão e Projeção:coração, tórax -- PA, OAD 30º
Conteúdo de Informação:miocárdio marcado, sangue marcado,secção transversal, 3D to 2D
Conceitos Importantes 3
Operações Básicascontraste, brilho, zoom
Dispositivos em Usoimpressora, display, cores
Operações Avançadassubtração de imagensreconstrução tomográfica
Conceitos Importantes 4
Representação de Conhecimentoestereótipo, aprendizado, heurística
Base de Casospara aprendizado, para avaliação
Biblioteca de Métodosmétodos x classes de imagens
Conceitos Importantes 5
Métodos para Comparação de Imagensestudos multi-modaisregistro de imagensmodelos para acesso
Métodos para Validação de Métodosbases de casos homologadosprotocolos de validação
Tamanhos TípicosRX estático: 2048 x 2048 x 2 ………….……….…8 MbCT Scan & MRI: 512 x 512 x 2 ..………………. 512 KbGated Blood Pool: 128 x 128 x 32 x 2…………512 KbDSA: 512 x 512 x 30 x 1 ………..………………..7,5 MbEstudo 3D CT: 256 x 256 x 128 x 1..…………….16 MbMamografia: 4.000 x 5.000 x 1.5 bytes………… 30 MbHemodinâmica: 10242 x 1 x 30/s x 4 min ………..4 Gb
PACS: O Sonho
RecursosComunsparaImagens
Conceitos Importantes 6
Sistema de Aquisiçãodigital, analógico eletrônico, analógico filme
Interface para Redefull, troca de arquivos, só em disco
Formato de Dados e Imagensaberto, fechado, DICOM, HL7
Técnicas de Compressãolossy, loss-less
Paciente
ExameMédico
PlanejamentoInvestigação Terapia
ExamesComplementares
Imagens(Sinais)
InterpretaçãoConsulta
Relatório
ProntuárioEletrônico
HIS
PACS
O. Ratib, From PACS to the World Wide Web Medical Imaging Unit, Geneva University Hospital
Integração da Informação
ProntuárioEletrônico
Sistemas Administrativos
PACSRIS
SIH/SIS
Paciente
Tecnologia de Internet
Conjunto de padrõesque viabiliza a trocade informaçõesindependente de marca,fabricante, nacionalidadee linguagem.
A Internet é
“A Plataforma Universal!”
computadorcomputador
“browser”“browser”
comunicaçãocomunicação
O Hospital e a Internet
AutenticaçãoFabricantesFornecedoresDistribuidoresFarmácias
Laboratórios
Governo: MS/SES
Médicos, Pacientes ePúblico em Geral
O Prontuário Eletrônico na Internet
O Prontuário Eletrônico do Paciente
Sistema computadorizado de registro erecuperação das informaçõesrelevantes do paciente.
Informação Simbólica (texto) anamnese, diagnóstico, prescrições
Informação Gráfica sinais (ecg e curvas de pressão) imagens (raio-X, SPECT, ultra-som)
Visão Esquemática
Matrícula
AltaConsulta Cirurgia
Diagnóstico
Lab
Rx Consulta
tBase de DadosLongitudinal
Nascimento
Óbito
Prontuário Eletrônico “Inteligente”
Paciente:José SilvaSpect realizadoem 01/07/95Laudo: normal
existe exameanterior !!!
Conceitos Importantes 7
Conexão com Estudos Anterioreslinks lógicosconceito de “similaridade”
Métodos para Integraçãosincronizar imagens dinâmicas
Necessidade de Modelosconteúdo de informação das imagensvalidade da relação entre imagensestudos multi-modais
Questão CentralO que falta para a criação de umsistema que responda a consultas dotipo:
“Selecione todas as imagensde miocárdio que evidenciem
HVE”
“Quais destas imagens podemser sobrepostas?”
Resposta
Padrões RedeAplicação HTTP/IIOP
TransporteEnlace
TCP/IP
FísicoEthernet (80%)FDDI, ATM
UML
OOA
CORBASQL3JAVA Plataform
Dis
trib
uiçã
o
HL7
Comunicação e Registro
DICOM
Comunicação e Registro
Médicos
MLMArden Sintaxe
Representação
UMLS
Terminologia
SNOMEDICD-10
Diagnósticos
ASTM E31
Prontuário
LOINC
Laboratórios
DefiniçãoUtilizar a redundância de informações emimagens de forma a descrevê-las com ummenor número de parâmetros Descrever imagens de uma forma mais compacta do que a descrição em matriz MxN
Compressão de Imagens Médicas
Compressão de Imagens Médicas
ObjetivosRedução do espaço de armazenamento
1 Imagem de CT X-ray: 256 x 256 x 1 byte = 65 Kbytes1 Volume de CT X-ray: 256 x 256 x 256 x 1 byte = 16 Mb1 Série de Volumes MN: 16 x 64 x 64 x 64 x 2 bytes = 8 Mb1 Estudo Mamográfico: 4.000 x 5.000 x 1.5 bytes = 30 Mb1 Estudo Hemodinâmico: 4 GB!!!
Redução do tempo de transmissãoLinha serial 10 Mbits/s e 256 Kbits/s:Calcular ?
Compressão de Imagens Médicas
Compressão Descompressão
Transmissão
AX
Â
A=Â+η
Armazenamento
Compressão de Imagens Médicas
Conceitos ImportantesTaxa de compressão:
Tamanho de A / Tamanho de XBytes para representar A / bytes para representar XTamanho de X pode ser maior do que tamanho de A?
Tempo para compressãoTempo para descompressãoMedidas de erro
Compressão de Imagens Médicas
Medidas de Erro:Medidas objetivas
Erro Quadrático Médio: 1/N Σ {A(i,j)- Â(i,j)}2
Medida de erro pixel a pixelMedidas subjetivas
Verificar como a compressão/descompressão alteraas características visuais da imagem quanto aos pontosimportantes para análise (diagnóstico, quantificação deparâmetros etc...)
Observador Numérico
Compressão de Imagens Médicas
As técnicas de compressão podem serdivididas em:
Técnicas sem perdas (loss-less techniques) Â=A; η= 0
Técnicas com perdas (lossy techniques) Â ≠ A; η≠0
Compressão de Imagens Médicas
Técnicas sem perdas:Exploram redundâncias na imagem sem alteraro conteúdo de informaçãoExemplos:
Run-length codeHuffman codingLZW
Taxas de Compressão Típicas: 1.5 a 3
Compressão de Imagens MédicasLossless techniques: Run-length
OriginalRun-length code(por linhas)9 0 6 1 2 0 6 1 5 0 2 16 0 1 1 5 0 2 1 6 0 2 16 0 2 1 4 0
Ou simplesmente:9 6 2 6 5 2 6 1 5 2 6 2 6 2 4
Compressão de Imagens MédicasLossless techniques: LZW
Original (arquivo texto)
a b a b c b a b a b a a a a a a a_ _ ___ _ ___ _____ _ ___ ______1 2 4 3 5 8 1 10 11
Tabela de Códigosa 1 ba 5 baba 9b 2 abc 6 aa 10c 3 cb 7 aaa 11ab 4 bab 8 aaaa 12
Compressão de Imagens Médicas
Técnicas com perdas:Exploram redundâncias mas alteramo conteúdo de informaçãoExemplos:
Transformadas • (Hoteling, Cossenos, Walsh-Hadamard)Expansões em SérieQuadtreesCritérios de homogeneidade
Compressão de Imagens MédicasLossy Techniques
Quadtrees: 2n Palavra-chave: similaridade
(1 1 0 1) 1 ((1 1 0 0) (1 1 1 0) (0 1 1 1) (0 0 1 1)) (1 0 (0 0 1 1) 1)
Compressão de Imagens MédicasLossy Techniques
Critérios de SimilaridadeEmax, EmédioIntensidade dos píxels entre dois valores limitesIntensidade dos píxels próxima da média da regiãoBoa aproximação polinomial dentro da regiãoBoa aproximação por função dentro da região
f(t)f(t) F(w)F(w)
ff11(t)(t)FF11(w)(w)
Compressão de ImagensTransformada do Cosseno (JPEG)
A técnica:Dividir a imagem em blocos de 8x8 píxelsAplicar a DCT em cada bloco (em zig-zag)Cortar os coeficientes para as componentesabaixo de um certo limiteArmazenar a série de coeficientes inteirosusando LZW
Compressão de ImagensTransformada do Cosseno (JPEG)
original decompressed
Normal Heart
Compressão de ImagensTransformada do Cosseno (JPEG)
original 30%
50% 70%
Compressão de ImagensTransformada do Cosseno (JPEG)
DiscussãoPorque compressão?Compressão lossless x lossyComo avaliar a perda de informação
Análise subjetivaAnálise objetivaExtração de parâmetros
Compressão de Imagens
ConclusõesAs técnicas de compressão podem ser úteisTaxas elevadas podem ser obtidas (80:1)Difícil avaliar impacto da compressãoAnálise deve ser feita caso a casoAnálise objetiva e subjetivaA aplicação médica deve determinar aqualidade da imagemO que os olhos não vêem o coração não sente?
Compressão de Imagens