IMAGIOLOGIA MÉDICA

  Tupam Editores

A visualização do interior do corpo através de um aparelho tem vindo a fascinar pessoas, desde cientistas a populares. Decorrido mais de um século após a descoberta dos raios X, esta técnica continua a ser a base de muitas outras indispensáveis à medicina moderna.

Quando Wilhelm Röentgen aplicou o primeiro raio X à mão da sua mulher, iniciou um percurso inimaginável, que com o aperfeiçoamente e evolução das técnicas e dos aparelhos, deram lugar a uma ciência de alta tecnologia, a imagiologia.

Entre os aparelhos de radiologia mais rudimentares destaca-se, entre nós, o radiocarroucel de Pereira Caldas, considerado o primeiro seriógrafo para Angiografia.

A imagiologia médica compreende um conjunto de métodos de recolha de dados que englobam desde as técnicas mais convencionais, como a ecografia, a Tomografia Axial Computorizada (TAC), a Ressonância Magnética (RM), entre outras, até às menos divulgadas, como Tomografia por Emissão de Positrões (PET) ou a Tomografia Computadorizada por Emissão de Fotão único (SPECT).

No início os dados eram apresentados bidimensionalmente. Porém, com o desenvolvimento dos métodos imagiológicos, os dados actualmente captados de uma qualquer zona do corpo podem ser mostrados a três dimensões.

A ideia subjacente às técnicas imagiológicas 3D é utilizar os dados resultantes de "métodos de aquisição seccionais e reconstruir computacionalmente a área tridimensional examinada".

O modelo de representação usado para o volume é o de decomposição em voxels. Cada um dos voxeis representa o valor da intensidade obtida para a sua localização na região analisada. "A localização é determinada pelos valores das coordenadas de x, y e z". Os primeiros dois referem-se "ao plano de um dos cortes (imagem 2D) e o valor de z refere-se ao índice do corte dentro da série, acrescido do valor da distância entre cortes e da espessura do corte", obtendo-se, assim, um modelo que representa com elevada precisão e qualidade a região analisada.

Este modelo de representação possibilitará, mais tarde, a aplicação de vários algoritmos que irão permitir a visualização dos dados de várias formas, adequando-se às análises pretendidas.

Foi desenvolvido para sistema in vivo, já utilizado na realização de exames e cujos resultados foram considerados muito bons, "um pipeline de visualização especialmente optimizado para este tipo de dados".

"Nesta aplicação estão presentes as técnicas para o rendering do volume de dados mais utilizadas: a reconstrução de superfícies, os volumes semitransparentes e o MIP (Máxima Intensidade de Projecção).

A primeira técnica é aplicável a um grupo de dados quando se consegue uma "boa segmentação relativa à definição da superfície, com base em valores de limiares e/ou cálculo dos gradientes". A TAC e a RM são visualizadas neste modo.

Já a visualização em modo de volumes semitransparentes tem como objectivo possibiltar a "percepção da estrutura interna, sem perder a integração espacial". É usada quando a superfície analisada não tenha uma definição suficientemente boa. A visualização em modo MIP tem como objectivo projectar "o valor máximo de um conjunto de dados num plano." Recorre-se a esta técnica para observar imagens de vasos sanguíneos conseguidos a partir de exames angiográficos.

A grande vantagem da imagiologia tridimensional é a possibilidade de manipulação posterior dos dados volumétricos obtidos. Esta manipulação permite uma observação total e interactiva dos dados, possibilitando ao médico/observador aplicar na área em estudo transformações geométricas de rotação, translacção e escalamentos.

Existe uma grande variedade de ferramentas de manipulação volumétrica exclusivas para a medicina. O médico/observador pode seleccionar sub-regiões e realizar cortes interactivos do volume, isolando características do volume de dados e permitindo, consequentemente, uma melhor análise e compreensão da área examinada.

O médico/observador pode ainda aplicar outros métodos, entre eles, realizar medições, utilizar filtros, lupas, observar animações para a percepção de relação e posicionamento de estruturas no espaço, manipular a fonte de luz, obter cortes segundo qualquer plano, entre outros.

Estas e outras ferramentas/métodos são uma mais-valia que proporciona uma maior rentabilidade à imagiologia médica 3D.

A segmentação computacional desempenha, nesta área, um papel importante, "quer quando é efectuada utilizando métodos mais simples, como a determinação de fronteiras com base em valores de limiares e/ou cálculo dos gradientes, ou mais complexas, como a identificação de estruturas através do reconhecimento de texturas e padrões na imagem".

Inicialmente, os exames imagiológicos foram utilizados para a realização de diagnósticos e, apesar de esta área estar cada vez mais desenvolvida, existindo já ecografias a 4D (3D + movimento) – utilizadas como coadjunvantes dos métodos convencionais –, o desenvolvimento de novas ferramentas e aplicações permitiram a ligação a outras áreas.

Actualmente, a imagiologia é uma das áreas tecnologicamente mais promissoras, não se restringindo apenas ao diagnóstico por imagem, mas abarcando áreas tão diversas como a didática, cirúrgica, biomodelação, entre outras.

Visible Human Project

Na área do ensino existem já vários programas tridimensionais do corpo humano, alguns deles obtidos através de um dos mais conhecidos projectos de aplicação imagiológica 3D: o Visible Human Project.

Desenvolvido com base em dois corpos humanos, possibilitou, em 1993, uma viagem virtual pelo corpo humano. Estes e outros programas, como o Visible Body ou o Atlas da Anatomia 3D online, podem tornar-se uma mais-valia para os estudantes da área da saúde.

Em países religiosos verifica-se uma menor doação de cadáveres para o estudo anatómico. Estas aplicações 3D, com desenvolvimentos cada vez mais sofisticados, poderão vir não apenas a colmatar esta escassez, como também levar a uma completa substituição dos corpos nos estudos anatómicos.

Uma das áreas para a qual a ciência imagiológica contribuiu foi a da biomodelação 3D, uma técnica pioneira em Portugal, mas já desenvolvida na Alemanha, Bélgica e Estados Unidos.

A biomodelação 3D consiste na utilização de modelos acrílicos na face, cabeça e pescoço em pacientes que apresentem tumores, traumatismos ou que perderam a mandíbula.

Em Portugal, estes modelos acrílicos são produzidos pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP). São eles que tornam possível o transplante de um osso da perna, para face, cabeça ou pescoço lesionados.

Os modelos são elaborados a partir de uma tomografia axial computorizada ou de uma ressonância magnética, das quais é reproduzida em computador uma reconstrução tridimensional para analisar em pormenor a anatomia do local do transplante no paciente.

Segue-se uma prototipagem rápida que transforma o modelo tridimensional num modelo físico à base de resina. Os profissionais de saúde afirmam que estes modelos são "guias cirúrgicos que auxiliam os médicos a posicionarem correctamente o retalho".

Esta técnica foi utilizada pela primeira vez no Centro Hospitalar de Vila Nova de Gaia/Espinho, com o apoio da FEUP, que criou uma empresa especializada na técnica da biomodelação para prestar apoio ao Centro.

Segundo o estudo europeu Phidias, a biomodelação 3D poderá ser igualmente útil em áreas como ortopedia, ortodontia, neurocirurgia e implantologia, permitindo uma redução do tempo de cirurgia para cerca de 58 por cento.

Algumas áreas cirúrgicas, como a cirurgia minimamente invasiva, saem também reforçadas com a evolução de novos métodos imagiológicos, quer no desenvolvimento de simuladores 3D, quer no desenvolvimento de dispositivos que auxiliem durante as intervenções cirúrgicas.

Uma das desvantagens deste tipo de cirurgia é que requer um grande treino, esforço e precisão do cirurgião, devido à sua complexidade.

pormis

O desenvolvimento de simuladores, como por exemplo o ProMis Surgical Simulator – no qual o aluno aprende a realizar este tipo de cirurgias interagindo com modelos virtuais e físicos –, permite a criação virtual de ambientes e modos de interacção semelhantes aos encontrados na sala de cirurgia. O uso de simuladores estende-se a todas as especialidade médicas. Programas como Dental Slice – área da odontologica – ou como o Virtual Liver Resection – área hepática – possibilitam um planeamento minucioso da cirurgia em 3D.

A ligação entre estes equipamentos e os sistemas telemáticos possibilita a realização à distância de intervenções cirúrgicas, beneficiando, assim, de conhecimentos especializados que, de outra forma, seriam de difícil acesso.

No âmbito cirúrgico, as imagens tridimensionais permitem, entre outras, uma melhor visualização dos tecidos. Um exemplo, sem parelelo, da aplicação imagiológica nesta área é o sistema cirúrgico da Vinci™.

Este é o primeiro sistema robótico do mundo com uma visão 3D de alta definição, que aumenta a resolução e o pormenor dos planos nos tecidos e anatomia crítica, para além das outras vantagens. Assemelha-se a um polvo com quatro braços, um dos quais tem instalada uma câmara e nos restantes os vários instrumentos cirúrgicos.

Outro exemplo de aplicações 3D à cirurgia é o Viking 3Di Vision System, que oferece benefícios tridimensionais na realização de cirurgias laparoscópicas, dando orientações espaciais precisas, melhorando a coordenação mão-olho e fornecendo a percepção de profundidade, entre outros.

O recente desenvolvimento de um aparelho de ecografia tridimensional para observar o coração, cérebro e outros órgãos durante cirurgias endoscópicas, realizado por uma equipa de investigadores da Universidade de Duke, para além de auxiliar nas cirurgias cerebrais minimamente invasivas, detecta tumores mais eficientemente.

Intimamente ligada à ciência da imagiologia está a medicina nuclear. Esta área da medicina dedica-se à produção de técnicas de imagem para diagnóstico e terapêutica com o recurso a nuclídeos radioactivos. Nesta área destacamos o PET – que à semelhança da TAC pode gerar imagens 3D ou fatiadas – e o SPECT – que fornece verdadeiros dados biotecnológicos tridimensionais. Como utiliza uma câmara gama (para detecção e localização espacial dos raios gama emitidos pelos radiofármacos administrados), que gira à volta do paciente, gera imagens a partir de diversos ângulos.

Os progressivos desenvolvimentos tecnológicos na área imagiológica levaram a um florescimento nos seus vários campos interdisciplinares.

Já percorremos um longo caminho desde a descoberta do raio X. Actualmente, através de uma série de ferramentas auxiliares postas à disposição do médico/observador, as aplicações imagiológicas conseguem chegar aos mais variados ramos da medicina.

Porém, com o advento da produção de novos dispositivos e mais ferramentas capazes de ver objectos e estruturas jamais imaginadas caminhamos, a passos largos, para um admirável mundo novo, no qual as aplicações da imagiologia médica 3D irão percorrer caminhos sempre sonhados, mas jamais imaginados.

ARTIGO

Autor:
Tupam Editores

Última revisão:
07 de Junho de 2017

Mais Sobre:
MEDICINA IMAGIOLOGIA

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