Interactive tools for volumetric neuroimage based diagnosis

Abstract

Orientador: Wu Shin-TingDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Por apresentar alta resolução espacial e espectral, é crescente o uso de imagens de ressonância magnética tanto no estudo dos órgãos humanos como também no diagnóstico das anormalidades estruturais e funcionais e no planejamento e treinamento cirúrgico. Junto com a rápida evolução dos algoritmos de processamento de imagens médicas, surgiram na última década aplicativos de diagnósticos assistidos por computador especializados em mamografia, angiografia e imagens da região torácica. A complexidade estrutural do cérebro e as diferenças anatômicas individuais do crânio constituem, no entanto, ainda desafios ao desenvolvimento de um sistema de diagnóstico especializado em neuro-imagens. A intervenção de especialistas é muitas vezes imprescindível na identificação e na interpretação dos achados radiológicos. Nesta dissertação, propomos o uso de três técnicas para auxiliar os especialistas da área médica na busca por achados radiológicos sutis de forma interativa. São apresentados dois objetos de interação, lente móvel e sonda volumétrica, que permitem atualizar continuamente os dados em foco enquanto são manipulados. Com isso, é possível investigar regiões cerebrais de interesse preservando o seu contexto. E, a fim de facilitar a percepção visual das variações funcionais ou estruturais sutis, propomos utilizar um editor de funções de transferência 1D para realçar ou aumentar o contraste entre os voxels adjacentes. As ferramentas foram avaliadas por um grupo de especialistas em neuro-imagens do Laboratório de Neuro-imagens da Faculdade de Ciências Médicas da UnicampAbstract: Because of its high spatial and spectral resolution, it is increasing the use of magnetic resonance images both in the study of human organs as well as in the diagnosis of structural and functional abnormalities and in the surgery planning and training. Along with the rapid evolution of medical image processing algorithms, computer-aided diagnostics systems specialized in mammography, angiography, and computed tomography and magnetic resonance of the thorax have emerged in the last decade. The structural complexity of the brain and individual anatomical shape of skulls are, however, challenges in developing a diagnostic system specializing in neuro-imaging. Expert interventions are still essential both in the identification and in the interpretation of radiological findings. In this dissertation, we propose the use of three techniques to aid the medical experts in the search of subtle findings in an interactive way. We present two widgets, movable lens and volumetric probe, that allow one to update continuously the volume data in focus while are manipulated. In this way, it is possible to investigate brain regions of interest preserving its context. And, in order to facilitate the visual perception of the subtle functional or structural changes, we propose to use an editor of 1D transfer function to enhance or to increase the contrast between adjacent voxels. The tools were assessed by the neuro-imaging experts of the Laboratory of Neuro-Images of the Faculty of Medical Sciences of UnicampMestradoEngenharia de ComputaçãoMestre em Engenharia Elétric

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