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A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 8. Física Médica
simulador matemático do modelo de rose para fins didáticos
Camila Mandelli Ruza 1
Paulo Roberto Costa 1, 2
(1. Departamento de Física – Centro de Ciências Exatas e Tecnologia - PUC-SP; 2. S.T. de Apl. Médico-hospitalares – Instituto de Eletrotécnica e Energia da USP)
INTRODUÇÃO:

A grandeza razão sinal-ruído (SNR) é o fator limitante principal para a visibilidade de estruturas em uma imagem. Este tema foi desenvolvido por Albert Rose como um modelo estatístico para limiares de detecção em condições de baixo contraste. Assim, para uma imagem radiológica, se um sinal é a diferença entre o número de fótons de raios X utilizados para produzi-las e se existe uma incerteza estatística associada, então o observador necessitará de uma SNR mínima para distinguir o alvo do fundo.

No presente trabalho foi desenvolvido um simulador matemático para geração de imagens de um objeto padrão segundo os limites de visibilidade definidos no Modelo de Rose. Este simulador tem a finalidade de apresentar os alunos de graduação em Física Médica as variações impostas nas imagens a partir de diferentes valores das variáveis utilizadas na sua produção.


 

 

METODOLOGIA:

A equação que descreve o Modelo de Rose pode ser representada como:

                                       SNR = C2FA = (mt)2F (pd2/4)   (1)

Nesta equação, Ф é a fluência de fótons usada para a produção da imagem, C ≈ mt é o contraste e A é a área do objeto a ser observado. O teste do Modelo de Rose utiliza curvas contraste-detalhe, que permitem avaliar a detectabilidade de imagens médicas.

O simulador matemático desenvolvido utilizando-se aplicativo Mathcad 2000 professional (Mathsoft, inc) leva em conta o espectro de radiação emitido por um tubo de raios X hipotético e que atravessa uma estrutura semelhante ao objeto proposto por Cohenii,iii. São também dados de entrada o valor de SNR, que deve estar entre 5 e 7i para seres humanos do fator multiplicativo do diâmetro dos furos, que deve ser 21/2, segundo Hasegawa.

São parâmetros de entrada para obtenção de imagens no simulador matemático: tensão, corrente e tempo de exposição aplicados ao tubo de raios X, o ângulo do anodo e o ripple da forma de onda do transformador de alimentação do tubo de raios X, além da filtração e do material que compõe o anodo. Estes são parâmetros de entrada de um modelo para geração de espectros de raios X é conhecido por Modelo de TBC. A partir do resultado da aplicação do modelo de TBC e da escolha de valores para o diâmetro do menor orifício e da quantidade de orifícios desejados no simulador hipotético, o programa determina os diâmetros dos demais furos, bem como as espessuras que deve ter a cunha para que a equação (1) seja respeitada.


 

RESULTADOS:

Para teste do modelo computacional proposto, foram geradas 20 imagens considerando-se técnicas radiográficas hipotéticas. A Figura 3 apresenta exemplos destas imagens utilizando-se as técnicas de 60 kV e 100 mAs e de 80 kV e 10 mAs. Em todos os casos a filtração total considerada foi de 4 mm de alumínio, um tubo de raios X com anodo de tungstênio (100%) com ângulo de 22 graus e considerando-se uma distância entre o ponto focal e o filme de 1 metro.

CONCLUSÕES:

O simulador desenvolvido permite a geração de imagens com contrastes e SNR’s variáveis a partir da utilização de diferentes técnicas radiográficas. O algoritmo desenvolvido permite ao aluno visualizar diferentes resultados no contraste das imagens pela variação de parâmetros físicos tais como a técnica radiográfica (kV e mAs), a distância entre o tubo de raios X e o filme radiográfico, a forma de onda do potencial aplicado ao tubo e a filtração total do sistema. Sua facilidade de uso a amplitude de escolha das variáveis de simulação demonstram viabilidade de uso para fins educacionais na área da Física Médica. Em etapas posteriores do presente trabalho serão incorporadas etapas que simulem o ruído incorporado devido ao espalhamento da radiação pelo paciente, bem como fatores que levem em consideração a variação na sensibilidade de sistemas tela-filme diferentes.

Instituição de fomento: PIBIC/CEPE
Trabalho de Iniciação Científica  
Palavras-chave: imagem; Rose; TBC.
Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006