Reconstrução de tomografia computadorizada através de interpolação baseada em registro.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: GUIMARÃES, Daniel Marques Vasconcelos.
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/15894
Resumo: A presença de artefatos metálicos (ruídos) em tomografias computadorizadas atrapalha o diagnóstico médico. Quando uma imagem é reconstruída usando dados incompletos, ocorrem alterações não naturais na aparência, conhecidas como artefatos, que geralmente são observadas como faixas claras ou escuras na imagem. Erros em tomografias computadorizas afetam a capacidade de diagnóstico e dificultam a distinção precisa dos tipos de tecidos, prejudicando o planejamento de radiação para o tratamento de câncer ou de exames de ortopedia ou odontologia, devido à alta qualidade necessária da imagem de tomografia computadorizada. Diversos métodos para redução de artefatos metálicos em imagens médicas foram desenvolvidos nos últimos 40 anos. Esta dissertação propõe um método de interpolação tridimensional baseada em registro entre fatias adjacentes para reconstrução de tomografias computadorizadas. Foram criados artefatos metálicos em tomografias sem ruídos, que afetassem 1, 2, 3, 4, 5 e 9 fatias consecutivas de tomografias computadorizadas, para posterior reconstrução e comparação com o método de interpolação linear clássica, juntamente com outros métodos de recuperação de informações através da transformada de Radon e da Projeção Fanbeam na reconstrução das fatias de tomografias computadorizadas afetadas por artefatos metálicos. Análises quantitativas utilizando as métricas de correlação, PSNR e erro médio absoluto; e análises qualitativas foram realizadas para avaliar o desempenho do método de interpolação baseada em registro. Os resultados mostram que o método proposto apresenta melhores resultados com as métricas citadas anteriormente em relação a interpolação linear a partir da reconstrução de no mínimo 3 fatias consecutivas de tomografia computadorizada. Com a utilização de métodos de interpolação, as tomografias computadorizadas reconstruídas apresentaram o efeito de aliasing, estando este efeito mais atenuado na interpolação baseada em registro do que na interpolação linear.
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Erros em tomografias computadorizas afetam a capacidade de diagnóstico e dificultam a distinção precisa dos tipos de tecidos, prejudicando o planejamento de radiação para o tratamento de câncer ou de exames de ortopedia ou odontologia, devido à alta qualidade necessária da imagem de tomografia computadorizada. Diversos métodos para redução de artefatos metálicos em imagens médicas foram desenvolvidos nos últimos 40 anos. Esta dissertação propõe um método de interpolação tridimensional baseada em registro entre fatias adjacentes para reconstrução de tomografias computadorizadas. Foram criados artefatos metálicos em tomografias sem ruídos, que afetassem 1, 2, 3, 4, 5 e 9 fatias consecutivas de tomografias computadorizadas, para posterior reconstrução e comparação com o método de interpolação linear clássica, juntamente com outros métodos de recuperação de informações através da transformada de Radon e da Projeção Fanbeam na reconstrução das fatias de tomografias computadorizadas afetadas por artefatos metálicos. Análises quantitativas utilizando as métricas de correlação, PSNR e erro médio absoluto; e análises qualitativas foram realizadas para avaliar o desempenho do método de interpolação baseada em registro. Os resultados mostram que o método proposto apresenta melhores resultados com as métricas citadas anteriormente em relação a interpolação linear a partir da reconstrução de no mínimo 3 fatias consecutivas de tomografia computadorizada. Com a utilização de métodos de interpolação, as tomografias computadorizadas reconstruídas apresentaram o efeito de aliasing, estando este efeito mais atenuado na interpolação baseada em registro do que na interpolação linear.The presence of metallic artifacts (noise) in computed tomography disturbs the medical diagnosis. When an image is reconstructed using incomplete data, unnatural changes in appearance occur, known as artifacts, which are usually seen as light or dark bands in the image. Errors in CT scans affect the diagnostic capacity and make it difficult to accurately distinguish the types of tissues, impairing radiation planning for the treatment of cancer, or orthopedics or dentistry exams, due to the high quality required of the CT scan image. Several methods for reducing metallic artifacts in medical images have been developed in the last 40 years. This dissertation proposes a method of three-dimensional interpolation based on registration between adjacent slices for reconstruction of computed tomographies. Metallic artifacts were created in tomography without noise, affecting 1, 2, 3, 4, 5 and 9 consecutive slices of CT scans, for later reconstruction and comparison with the classical linear interpolation method, along with other methods of information retrieval through the Radon transform and the Fanbeam projection in the reconstruction of slices of computed tomography affected by metallic artifacts. Quantitative analyzes using the correlation, PSNR and absolute mean error metrics; and qualitative analyzes were performed to evaluate the performance of the record-based interpolation method. The results show that the proposed method presents better results with the metrics mentioned above in relation to linear interpolation from the reconstruction of at least 3 consecutive slices of computed tomography. With the use of interpolation methods, the reconstructed computed tomographies showed the effect of aliasing, this effect being more attenuated in record-based interpolation than in linear interpolation.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEIPÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃOUFCGALMEIDA, Carlos Wilson Dantas de.de ALMEIDA, C. W. D.http://lattes.cnpq.br/5827398788235627GOMES, Herman Martins.PEREIRA, Eanes Torres.SOUSA, Robson Pequeno de.GUIMARÃES, Daniel Marques Vasconcelos.2020-08-072020-10-06T09:15:40Z2020-10-062020-10-06T09:15:40Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/15894GUIMARÃES, D. M. V. Reconstrução de tomografia computadorizada através de interpolação baseada em registro. 2020. 130 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2020.porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCG2020-10-15T07:09:51Zoai:localhost:riufcg/15894Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512020-10-15T07:09:51Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false
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