Impacto da utilização de um filtro de Minimização da Variação Total na qualidade de imagem em exames de Tomografia por Emissão de Positrões

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Alves, Patrícia Pereira Marques
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/53869
Resumo: Tese de mestrado integrado, Engenharia Biomédica e Biofísica (Sinais e Imagens Médicas), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2022
id RCAP_5a31d91cd9606177e21a460437e4f8f0
oai_identifier_str oai:repositorio.ul.pt:10451/53869
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Impacto da utilização de um filtro de Minimização da Variação Total na qualidade de imagem em exames de Tomografia por Emissão de PositrõesFiltro Minimização da Variação TotalMedicina NuclearProcessamento de ImagemTomografia por Emissão de PositrõesRedução da DoseTeses de mestrado - 2022Departamento de FísicaTese de mestrado integrado, Engenharia Biomédica e Biofísica (Sinais e Imagens Médicas), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2022Ao longo dos anos, tem-se verificado um aumento na realização de exames de medicina nuclear em toda a população. Embora os exames sejam cruciais para a obtenção de um diagnóstico, a utilização de radiação continua a ser um problema, especialmente para os pacientes mais jovens, sendo necessário reduzir a dose administrada nestes exames sem prejudicar a qualidade de imagem obtida. Esta dissertação tem como objetivo o desenvolvimento de uma interface para uso médico que permita abrir imagens de medicina nuclear e através da aplicação do filtro minimização da variação total (TV, do inglês ‘Total Variation’) devolverá as mesmas imagens melhoradas. Esta plataforma incluirá ainda as ferramentas de quantificação de imagem mais usadas pelos clínicos para permitir a quantificação do impacto do uso do filtro. Desta forma, será avaliada a possibilidade de que com a aplicação do filtro minimização da TV seja possível reduzir o ruído em imagens de medicina nuclear, com o objetivo de que no futuro os exames de medicina nuclear sejam realizados com uma menor dose de radiação administrada. Uma vez que, após serem processados com este método, espera-se que as imagens adquiridas com menos dose fiquem com uma qualidade de imagem igual as imagens adquiridas com maior dose e sem a aplicação do filtro. Para a realização da dissertação, utilizou-se a versão do filtro minimização da TV utilizando o modelo de ruído de Poisson, uma vez que o mesmo tem sido utilizado na redução de ruído em imagens de mamografia e tem demonstrado resultados bastante encorajadores, uma vez que, este filtro tem a capacidade de preservar os contornos e simultaneamente, reduzir o nível de ruído presente nas imagens. A plataforma criada, utilizando o módulo app designer do Matlab R2020, destaca-se pela sua simplicidade e intuitividade no que toca a sua apresentação e funcionamento, cumprindo os requisitos que lhe foram propostos. Para a sua validação comparou-se, os resultados obtidos utilizando a plataforma com resultados já publicados. De seguida, o método foi validado com imagens de PET de vários órgãos e diferentes patologias obtidas através de uma base de dados pública. Para avaliar o impacto da aplicação deste filtro para imagens de medicina nuclear, nomeadamente através de imagens PET, as imagens filtradas e não filtradas foram sujeitas a análises quantitativas, relativamente aos parâmetros obtidos nos valores de TV para a imagem original, para a imagem filtrada, o valor da variação da TV, a relação sinal ruído (SNR), a percentagem de ruído retirado e por fim o contraste. Foi também avaliado a existência de um λ ideal para imagens PET de um adenocarcinoma pulmonar. Os resultados obtidos através da aplicação do filtro em imagens de PET de vários órgãos e diferentes patologias, são bastante promissores uma vez que, o filtro minimização da TV conseguiu em todos os casos reduzir os valores de TV. Foi possível observar a redução do ruído, juntamente com o aumento dos valores de SNR. Foi unicamente nos valores de contraste que ocorreu uma ligeira diminuição face as imagens originais. Relativamente a avaliação da existência de um λ ideal para imagens PET de um adenocarcinoma pulmonar, a utilização dos valores médios de λ, nomeadamente o λ=20 para o modo ‘2D Slice’, o λ=18 para o modo ‘3D Slice-by-slice’ e λ=19 para o modo ‘3D Filter’, conseguiu em todos os casos a redução do ruído e o aumento do SNR. Demonstrando assim que os valores apresentados para λ médios possam ser bons candidatos para serem os λ ideais para imagens PET de um adenocarcinoma pulmonar, que tenham como ano de aquisição 2011, uma espessura de corte de 3 mm, uma resolução de 200 x 200 pixels, o espaçamento entre pixéis de 4,07mm x 4,07mm, e por fim adquiridas utilizando o radiofármaco FDG.Over the years, there has been an increase in the number of nuclear medicine tests performed by the entire population. Although the tests are crucial for obtaining a diagnosis, the use of radiation remains a problem, especially for younger patients, and it is necessary to reduce the dose administered in these tests without compromising the quality of the image obtained. This dissertation aims to develop an interface for medical use that allows opening nuclear medicine images and through the application of the filter total variation (TV) minimization will return the same improved images. This platform will also include the image quantification tools most used by clinicians to allow the quantification of the impact of filter use. In this way, the possibility that the application of the TV minimization filter will be able to reduce noise in nuclear medicine images will be evaluated, with the aim that in the future nuclear medicine exams are performed with a lower dose of administered radiation. Since, after being processed with this method, it is expected that the images acquired with a lower dose will have an image quality equal to the images acquired with a higher dose and without the application of the filter. To carry out the dissertation, were used the version of the TV minimization filter using the Poisson noise model, since it has been used to reduce noise in mammography images and has shown very encouraging results, since this filter has the ability to preserve the edges and simultaneously reduce the noise level present in the images. The platform created, using the Matlab R2020 app designer module, stands out for its simplicity and intuitiveness in terms of its presentation and operation, fulfilling the requirements proposed. For its validation, the results obtained using the platform were compared with results already published. The method was then validated with PET images of various organs and different pathologies obtained from a public database. To assess the impact of applying this filter to nuclear medicine images, namely through PET images, the filtered and unfiltered images were subjected to quantitative analysis, in relation to the parameters obtained in the TV values for the original image, for the filtered image, the TV variation value, the signal to noise ratio (SNR), the percentage of noise removed and finally the contrast. The existence of an ideal λ for PET imaging of a pulmonary adenocarcinoma was also evaluated. The results obtained by applying the filter to PET images of various organs and different pathologies are quite promising since the TV minimization filter was able to reduce TV values in all cases. It was possible to observe a reduction in noise, along with an increase in SNR values. It was only in the contrast values that there was a slight decrease compared to the original images. Regarding the assessment of the existence of an ideal λ for PET images of a pulmonary adenocarcinoma, the use of mean values of λ, namely λ=20 for the '2D Slice' mode, the λ=18 for the '3D Slice-by-slice' mode and λ=19 for the '3D Filter' mode, achieved in all cases the noise reduction and the increase of the SNR. Thus, demonstrating that the values presented for mean λ can be good candidates to be the ideal λ for PET images of a pulmonary adenocarcinoma, which have as acquisition year 2011, a slice thickness of 3 mm, a resolution of 200 x 200 pixels, the pixel spacing of 4.07mm x 4.07mm, and finally acquired using the FDG radiopharmaceutical.Matela, Nuno Miguel de Pinto Lobo e, 1978-Repositório da Universidade de LisboaAlves, Patrícia Pereira Marques2022-07-20T08:34:31Z202220212022-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/53869porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T17:00:06Zoai:repositorio.ul.pt:10451/53869Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:04:51.050807Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Impacto da utilização de um filtro de Minimização da Variação Total na qualidade de imagem em exames de Tomografia por Emissão de Positrões
title Impacto da utilização de um filtro de Minimização da Variação Total na qualidade de imagem em exames de Tomografia por Emissão de Positrões
spellingShingle Impacto da utilização de um filtro de Minimização da Variação Total na qualidade de imagem em exames de Tomografia por Emissão de Positrões
Alves, Patrícia Pereira Marques
Filtro Minimização da Variação Total
Medicina Nuclear
Processamento de Imagem
Tomografia por Emissão de Positrões
Redução da Dose
Teses de mestrado - 2022
Departamento de Física
title_short Impacto da utilização de um filtro de Minimização da Variação Total na qualidade de imagem em exames de Tomografia por Emissão de Positrões
title_full Impacto da utilização de um filtro de Minimização da Variação Total na qualidade de imagem em exames de Tomografia por Emissão de Positrões
title_fullStr Impacto da utilização de um filtro de Minimização da Variação Total na qualidade de imagem em exames de Tomografia por Emissão de Positrões
title_full_unstemmed Impacto da utilização de um filtro de Minimização da Variação Total na qualidade de imagem em exames de Tomografia por Emissão de Positrões
title_sort Impacto da utilização de um filtro de Minimização da Variação Total na qualidade de imagem em exames de Tomografia por Emissão de Positrões
author Alves, Patrícia Pereira Marques
author_facet Alves, Patrícia Pereira Marques
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Matela, Nuno Miguel de Pinto Lobo e, 1978-
Repositório da Universidade de Lisboa
dc.contributor.author.fl_str_mv Alves, Patrícia Pereira Marques
dc.subject.por.fl_str_mv Filtro Minimização da Variação Total
Medicina Nuclear
Processamento de Imagem
Tomografia por Emissão de Positrões
Redução da Dose
Teses de mestrado - 2022
Departamento de Física
topic Filtro Minimização da Variação Total
Medicina Nuclear
Processamento de Imagem
Tomografia por Emissão de Positrões
Redução da Dose
Teses de mestrado - 2022
Departamento de Física
description Tese de mestrado integrado, Engenharia Biomédica e Biofísica (Sinais e Imagens Médicas), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2022
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021
2022-07-20T08:34:31Z
2022
2022-01-01T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10451/53869
url http://hdl.handle.net/10451/53869
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799134599616397312

Registros relacionados