Análise filogenética para diferenciação entre nódulos malignos e benignos / Phylogenetic analysis for differentiation between malignant and benign nodules

Apresenta uma metodologia de auxílio no diagnóstico por computador (Computer-Aided Diagnosis - CADx) para classificação de malignidade ou benignidade dos nódulos pulmonares em imagens de tomografia computadorizada. O uso dos índices de diversidade filo genética para extração das características dos nódulos, a classificação é realizada com a ferramenta WEKA usando múltiplos classificadores, validação dos resultados com as métricas kappa, Area Under the Curve, sensibilidade, especificidade e acurácia. Os testes mostraram resultados bem objetivos e robustos para uma metodologia CADx com uma acurácia de 98,1%, sensibilidade 98,7%, especificidade 97,9%, um kappa de 0,95 e uma Area Under the Curve de 0,99. Os resultados obtidos comprovaram o bom desempenho das técnicas de extração de características de textura através dos índices apresentados, com uma precisão de 98,1%.

Present a methodology to assist in the computer diagnosis (Computer-Aided Diagnosis -CADx) to classify pulmonary nodules in malignant and benign in CT images. Using phylogenetic diversity index to extract the characteristics of the nodes, the classification made with WEKA tool, validating the results with the following metrics kappa, ROC curve, sensitivity, specificity and accuracy. The tests showed very accurate and robust results for integration in a CADx tool with an accuracy of 98.1%, 98.7% sensitivity, 97.9% specificity, a kappa of 0.95 and an AUC of 0.99. The results indicated a good performance of texture extraction techniques through the indexes presented with an accuracy of 98.1%.

Análise dos softwares gratuitos para tomografia computadorizada de feixe cônico de interesse aos cirurgiões-dentistas / Analysis of free software for computed tomograp hy cone beam of interest to dentists

O objetivo deste artigo foi avaliar programas de imagens odontológicas disponíveis gratuitamente na internet como ferramentas para prática do cirurgião-dentista e que funcionam em computadores pessoais. Foi realizada uma pesquisa no Medline entre os anos de 2005 a 2014, com enfoque em software utilizado para visualizar imagens tomográficas na Odontologia. Para a pesquisa dos softwares foi realizado busca no site Google e em sites especializados por programas gratuitos disponíveis para windows. Foram utilizados as palavras chaves "free dicom viewer" e "dental software". De acordo com os critérios de inclusão e exclusão três softwares foram analisados. Conhecer a existência de softwares gratuitos e que dão um grande suporte para os profissionais é de extrema importância para a Odontologia atual.

The aim of this study was to review the dental imaging programs available for free on the Internet as tools to practice DDS and running on personal computers. A survey was conducted in Medline from 2005 to 2014, with focus on the software used to view tomographic images in dentistry. A research about the software was done at Google search site and specialized sites for free programs available for Windows. Key words were used "free dicom viewer" and "dental software." According to the criteria of inclusion and exclusion 3 softwares were analyzed. Knowing the existence of free softwares which are able to support professionals improve their jobs is a matter of great importance for the current dentistry.

Processamento de estruturas tridimensionais de Medicina Nuclear na modalidade PET / Processing of three-dimensional structures of Nuclear Medicine in PET modality

A Medicina Nuclear, como especialidade de obtenção de imagens médicas é um dos principais procedimentos utilizados hoje nos centros de saúde, tendo como grande vantagem a capacidade de analisar o comportamento metabólico do paciente. Este projeto está baseado em imagens médicas obtidas através da modalidade PET (Positron Emission Tomography). Para isso, foi desenvolvida uma estrutura de processamento de imagens tridimensionais PET, constituída por etapas sucessivas que se iniciam com a obtenção das imagens padrões (gold standard), sendo utilizados para este fim volumes simulados do Ventrículo Esquerdo do Coração criadas como parte do projeto, assim como phantoms gerados com o software NCAT-4D. A seguir, nos volumes simulados é introduzido ruído Poisson que é o ruído característico das imagens PET. Na sequência é executada uma etapa de pré-processamento, utilizando alguns filtros 3D tais como o filtro da mediana, o filtro da Gaussiana ponderada e o filtro Anscombe/Wiener. Posteriormente é aplicada a etapa de segmentação, processo baseado na teoria de Conectividade Fuzzy sendo implementadas quatro diferentes abordagens 3D: Algoritmo Genérico, LIFO, kTetaFOEMS e Pesos Dinâmicos. Finalmente, um procedimento de avaliação conformado por três parâmetros (Verdadeiro Positivo, Falso Positivo e Máxima Distância) foi utilizado para mensurar o nível de eficiência e precisão do processo. Constatou-se que o par Filtro - Segmentador constituído pelo filtro Anscombe/Wiener junto com o segmentador Fuzzy baseado em Pesos Dinâmicos proporcionou os melhores resultados, com taxas de VP e FP na ordem de 98,49 ± 0,27% e 2,19 ± 0,19%, respectivamente, para o caso do volume do Ventrículo Esquerdo simulado. Com o conjunto de escolhas feitas ao longo da estrutura de processamento, encerrou-se o projeto analisando um número reduzido de volumes pertencentes a um exame PET real, obtendo-se a quantificação dos volumes.

The Nuclear medicine, as a specialty to obtain medical images is very important, and it has became one of the main procedures utilized in Health Care Centers to analyze the metabolic behavior of the patient. This project was based on medical images obtained by the PET modality (Positron Emission Tomography). Thus, we developed a framework for processing Nuclear Medicine three-dimensional images of the PET modality, which is composed of consecutive steps that start with the generation of standard images (gold standard) by using simulated images of the Left Ventricular Heart, such as phantoms obtained from the NCAT-4D software. Then, Poisson quantum noise was introduced into the whole volume to simulate the characteristic noises in PET images. Subsequently, the pre-processing step was executed by using specific 3D filters, such as the median filter, the weighted Gaussian filter, and the Anscombe/Wiener filter. Then the segmentation process, which is based on the Fuzzy Connectedness theory, was implemented. For that purpose four different 3D approaches were implemented: Generic, LIFO, kTetaFOEMS, and Dynamic Weight algorithm. Finally, an assessment procedure was used as a measurement tool to quantify three parameters (True Positive, False Positive and Maximum Distance) that determined the level of efficiency and precision of our process. It was found that the pair filter - segmenter formed by the Anscombe/Wiener filter together with the Fuzzy segmenter based on Dynamic Weights provided the best results, with VP and FP rates of 98.49 ± 0.27% and 2.19 ± 0.19%, respectively, for the simulation of the Left Ventricular volume. Along with the set of choices made during the processing structure, the project was finished with the analysis of a small number of volumes that belonged to a real PET test, thus the quantification of the volumes was obtained.

Integrando ferramentas de auxílio ao diagnóstico no sistema de arquivamento e comunicação de imagens / Integrating computer-aided diagnosis tools into the picture archiving and communication system

OBJETIVO: Este artigo apresenta um modelo de integração de algoritmos de diagnóstico auxiliado por computador dentro do fluxo de trabalho dos sistemas de gerenciamento de imagens, desenvolvido com base em um conjunto de ferramentas computacionais de código aberto e uso livre chamado dcm4che2. MATERIAIS E MÉTODOS: O modelo de integração é composto por um servidor de processamento de imagens e por serviços de comunicação. O gerenciamento de dados segue o fluxo de trabalho definido pelo perfil de pós-processamento (PWF) do Integrating the Healthcare Enterprise (IHE) e utiliza a funcionalidade de captura secundária do DICOM. Uma aplicação para lesões difusas de pulmão foi utilizada para prova de conceito. RESULTADOS: O algoritmo de classificação de padrões apresentou acurácia de 78 por cento, com base em um método de teste de validação cruzada. A integração possibilita a visualização das imagens processadas como uma nova série dentro do estudo original. CONCLUSÃO: O modelo de integração proposto baseiase em perfis do IHE e permite o estabelecimento de procedimentos padronizados. Os princípios utilizados para integração do fluxo de trabalho são aplicáveis para qualquer tarefa não interativa de pós-processamento de imagens.

OBJECTIVE: This paper presents a model for integration of computer-aided diagnosis algorithms into the picture archiving and communication systems workflow that has been developed on the basis of the dcm4che2 open source toolkit. MATERIALS AND METHODS: The proposed integration model consists of an image processing server and communication services. The data management follows the workflow defined by the post-processing workflow profile (PWF) developed by Integrating the Healthcare Enterprise (IHE) and utilizes the DICOM secondary capture functionality. An application for diffuse lung disease has been utilized as proof of concept. RESULTS: Based on a cross validation method, the standard classification algorithm presented 78 percent accuracy. The integration enables the visualization of processed images as a new series in the original study. CONCLUSION: The proposed integration model is based on IHE profiles and allows the establishment of standardized procedures. The principles used to integrate the workflow are applicable to any non-interactive post-processing task.

Visualizadores de imagens médicas gratuitos: é possível trabalhar apenas com eles? / Freeware medical image viewers: can we rely only on them?

OBJETIVO: Pesquisar visualizadores de imagens médicas gratuitos disponíveis na internet capazes de funcionar como cliente PACS (picture archiving and communication system) e avaliar suas principais funções e a viabilidade do uso em computadores pessoais. MATERIAIS E MÉTODOS: Foi feita pesquisa, no Google e em sites especializados, por programas gratuitos disponíveis para o Windows. Foram encontrados cerca de 70, sendo 11 capazes de funcionar como cliente PACS, e selecionados seis destes para análise: ClearCanvas Workstation, KPACS, Onis, Synedra View Personal, Mito e Tudor DicomViewer. Com base nas necessidades dos autores, 16 funções foram avaliadas. RESULTADOS: Dos seis programas avaliados, dois possuem 10 das 16 funções avaliadas e um possui apenas duas. Três realizam MPR (reconstrução multiplanar), um realiza MIP (reconstrução por projeção de intensidade máxima), dois realizam VR (renderizações volumétricas), dois funcionam como servidor PACS, dois geram CDs, um realiza fusão de imagens, três permitem utilizar múltiplos monitores e apenas um não é compatível com Windows 7. CONCLUSÃO: Diversos programas gratuitos estão disponíveis e não existe nenhum completo. Cabe ao usuário analisar e selecionar o programa que melhor se enquadra nas suas necessidades, porém, os programas Onis, Synedra e ClearCanvas se destacam, cada um com suas peculiaridades. É totalmente viável o uso de programas gratuitos para o dia-a-dia do radiologista.

OBJECTIVE: To search in the internet for freeware medical image viewers capable of running as a PACS (picture archiving and communication system) client, and to evaluate their main functions as well as the feasibility of their use in personal computers. MATERIALS AND METHODS: The Google search engine and specialized sites were utilized in the search for freeware softwares for Windows. The authors have found about 70 and among them 11 were able to run as PACS clients. Six were selected for analysis: ClearCanvas Workstation, KPACS, Onis, Synedra View Personal, Mito and Tudor DicomViewer. Sixteen functions selected according to the authors' needs were evaluated. RESULTS: Among the six applications, two presented 10 of the 16 functions, and one of them presented only two. Three perform MPR (multiplanar reconstruction), one performs MIP (maximum intensity projection), two perform VR (volume rendering), two can run as a PACS server, two can create CDs, one performs images fusion, three allow the use of multiple monitors and only one is not compatible with Windows 7. CONCLUSION: Although several freeware applications are available, no one of them is complete. It is up to the users to analyze and select the software that best suits their needs. However, Onis, Synedra and ClearCanvas stand out because of their own peculiarities. The use of freeware image viewers is entirely feasible in the radiologists' daily routine.

Implementação e avaliação de um sistema de gerenciamento de imagens médicas com suporte à recuperação baseada em conteúdo / Implementation and evaluation of a medical image management system with content-based retrieval support

OBJETIVO: Neste artigo são descritas a implementação e avaliação de um sistema de gerenciamento de imagens médicas com suporte à recuperação baseada em conteúdo (PACS-CBIR), integrando módulos voltados para a aquisição, armazenamento e distribuição de imagens, e a recuperação de informação textual por palavras-chave e de imagens por similaridade. MATERIAIS E MÉTODOS: O sistema foi implementado com tecnologias para Internet, utilizando-se programas livres, plataforma Linux e linguagem de programação C++, PHP e Java. Há um módulo de gerenciamento de imagens compatível com o padrão DICOM e outros dois módulos de busca, um baseado em informações textuais e outro na similaridade de atributos de textura de imagens. RESULTADOS: Os resultados obtidos indicaram que as imagens são gerenciadas e armazenadas corretamente e que o tempo de retorno das imagens, sempre menor do que 15 segundos, foi considerado bom pelos usuários. As avaliações da recuperação por similaridade demonstraram que o extrator escolhido possibilitou a separação das imagens por região anatômica. CONCLUSÃO: Com os resultados obtidos pode-se concluir que é viável a implementação de um PACS-CBIR. O sistema apresentou-se compatível com as funcionalidades do DICOM e integrável ao sistema de informação local. A funcionalidade de recuperação de imagens similares pode ser melhorada com a inclusão de outros descritores.

OBJECTIVE: The present paper describes the implementation and evaluation of a medical images management system with content-based retrieval support (PACS-CBIR) integrating modules focused on images acquisition, storage and distribution, and text retrieval by keyword and images retrieval by similarity. MATERIALS AND METHODS: Internet-compatible technologies were utilized for the system implementation with freeware, and C++, PHP and Java languages on a Linux platform. There is a DICOM-compatible image management module and two query modules, one of them based on text and the other on similarity of image texture attributes. RESULTS: Results demonstrate an appropriate images management and storage, and that the images retrieval time, always < 15 sec, was found to be good by users. The evaluation of retrieval by similarity has demonstrated that the selected images extractor allowed the sorting of images according to anatomical areas. CONCLUSION: Based on these results, one can conclude that the PACS-CBIR implementation is feasible. The system has demonstrated to be DICOM-compatible, and that it can be integrated with the local information system. The similar images retrieval functionality can be enhanced by the introduction of further descriptors.

Prontuário eletrônico de pacientes: integrando informações clínicas e imagens médicas / Eletronic patient record: integrating clinical information and image data

O Instituto do Coração tem envidado esforços para integrar todas as informações clínicas dentro da Instituição. Nos últimos anos o InCor implementou com sucesso um sistema para transmissão, arquivamento, recuperação, processamento e visualização de Imagens Médicas e um Sistema de Informações Hospitalares (HIS) que armazena as informações administrativas e clínicas. A integração desses subsistemas forma o Prontuário Eletrônico do Paciente (PEP). O InCor é um dos seis Institutos que compõem o Hospital das Clínicas da Universidade de São Paulo. Como cada um dos Institutos possui o seu próprio sistema de informações, a troca de informações entre os Institutos é também uma questão muito relevante. Este trabalho apresenta a experiência no desenvolvimento de um Prontuário Eletrônico funcional e completo, que inclui controle de acesso, exames laboratoriais, imagens (estáticas, dinâmicas e 3D), laudos, documentos e mesmo sinais vitais de tempo real. Este artigo também discute a modelagem e implantação de um protótipo de um PEP distribuído e homogêneo. Atualmente, um volume superior a 2,5 TB de imagens DICOM já foi armazenado utilizando a arquitetura proposta. Diariamente, o PEP armazena mais de 5GB de dados e tem uma quantidade de acessos superior a 300 usuários. O sistema de armazenamento permite uma visibilidade de seis meses para acesso imediato e mais de dois anos para acesso automático utilizando uma jukebox

The Heart Institute (InCor) of São Paulo has been committed to the goal of integrating all clinical information within the institution. In the last few years, InCor has successfully created a system for transmission, archiving, retrieval, processing and visualization of Medical Images and a Hospital Information System (HIS) that stores the institution administrative and clinical information. These integrated subsystems form InCor's Electronic Patient Record (EPR). Since InCor is one of the six institutes of the University of São Paulo Medical School Hospital (HC) and each institute has its own information system, exchanging information among the institutes is also a very important issue. This work describes the experience in the effort to develop a functional and comprehensive EPR, which includes access control, lab exams, images (static, dynamic and 3D), clinical reports, documents and even real-time vital signals. This paper addresses also the design and prototype for integration of distributed and heterogeneous EPR. Currently, more than 2.5 TB of DICOM images, have been stored using the proposed architecture. The EPR stores more than 5 GB/day of data and presents more than 300 hits per day. The proposed storage subsystem allow six months of visibility for rapid retrieval (online mode) and more than two years for automatic retrieval using the jukebox