Braga, Camila Porto Alegre

Fontanella, Vania Regina Camargo

Gegler, Aderson

Machado, Liana Xavier

Mahl, Carlos Eduardo Winck

Revista da Faculdade de Odontologia de Porto Alegre

Portuguese

Lume 5.8

31 Efeitos da Compressão JPEG na Subtração Radiográflca Digital , Quantitativa de Perda Ossea Alveolar Simulada Effects of JPEG Compression in Quantitative Digital Radiographic Subtraction of Simulated Bone Loss RESUMO Carlos Eduardo Winck Mahl* Aderson Gegler* Camila Porto Alegre Braga** Liana Xavier Machado** Vania F ontanella * * * Para avaliar os efeitos dos diferentes níveis de compressão JPEG na subtração radiográfica digital quantitativa, 12 radiogra-fias periapicais da região de molares inferiores foram digitalizadas em 300 dpi e 8 bits, digitalmente duplicadas e salvas no formato JPEG nível 12, como conjuntos A e B. Nas imagens do conjunto B foram demarcadas áreas, no interior das quais foi simulada perda óssea (1 %, 3% e 5%). Todas as imagens foram reproduzidas digitalmente e salvas com compressões JPEG 10, 8, 6 e 4. Para cada compressão testada foi realizada a subtração de imagem e determinada a densidade média e o desvio padrão dos tons de cinza. A subtração radiográfica digital quantitativa, realizada pelo programa lmage Tool, não foi afetada pela compressão JPEG nível 10. Os níveis 8 e 6, apesar de permitirem a detecção na alteração da densidade, tendem a resultar em imagens que superestimam a perda óssea. PALAVRAS-CHAVE Radiografia dentária - Intensificação de imagem radiográfica - Perda óssea alveolar INIRoou;ÃO A radiografia digital tem atualmente seu espaço es tab elec ido no ce nário Odontológico, através da telemedicina, li-vros e revistas eletrônicas, bem como websites de auto-aprendizado (ARIJI et al, 1996), entretanto alguns fatores podem di-ficultar ou mesmo inviabilizar sua utili-zação (PABLA et al, 2003). A imagem digital resulta em um tama-nho de arquivo que depende da matriz de pixels (WENZEL et al, 1995). Arquivos grandes podem determinar que o espaço livre no disco rígido d e um microcomputador seja rapidamente pre-enchido, aumentar consideravelmente o tempo de trabalho na manipulação das imagens, levar à interrupção sistemática no funcionamento dos programas, bem co mo dificultar o se u envio online (JANHOM et al, 1999). A compressão de imagens pode con-tribuir na solução destes problemas, re-duzindo o tamanho de arquivo para armazenamento . Yuasa et al (1999) afrr-mam que as imagens de radiografias periapicais digitalizadas com uma reso-lução de 400 dpi, salvas no formato JPEG Uoint Photographic Experts Group) e comprimidas para no nível 6 usando o programa Adobe Photoshop v.4.0, apresentam um tamanho médio de 30 kb ou menos, proporcionan-do uma rápida e efetiva transmissão on fine. As técnicas de compressão podem ser classificadas em "sem perda" e "com per-da" (JANHOM et al, 1999). A primeira preserva todas as informações em cada pixel da imagem original, com uma limi-tada redução no tamanho do arquivo, normalmente de 1:2 (FIDLER et al, 2002 b), enquanto que a segunda determina maior diminuição no tamanho do arqui-vo (1:10 ou mais), mas acarreta na perda de uma certa quantidade de informações, quando comparada à imagem original. Devido ao fato do tamanho do arquivo no formato JPEG ser menor do que os origi-nalmente trabalhados no formato TIFF (Tagged Image File Format) , estudos têm sido re-alizados para determinar a influência da co mpressão no desempenho diagnóstico das imagens resultantes. W enzel et al (1996) concluíram que a compressão JPEG com uma taxa de 1:12 não prejudica o diagnóstico de lesões de cárie, em uma amostra de 116 radiogra-fias de molares e pré-molares extraídos. Janhom et al (1999) testaram a compres-são JPEG, no sistema Digora, para o di-agnóstico de cári es e m radiografias interproximais. Concluíram que a com-pressão média pode ser utilizada sem pre-juízo à acurácia do diagnóstico. Posteri-ormente testaram uma alta taxa de com-pressão JPEG (1:21), no diagnóstico de cárie. Concluíram que a mesma é sufici-ente para a análise das imagens, não afe-tando a decisão de restaurar uma lesão. Contudo não se mostrou eficiente para a detecção de lesões incipientes (JANHOM et al, 2000). Fidler et al (2002 a) avaliaram o im-pacto da compressão JPEG na estimati-va de ganho ósseo alveolar simulado e con-cluíram que com uma taxa de até 1:7 pode-se detectar e quantificar áreas alteradas em 4 mg de conteúdo mineral. Dessa forma, o presente estudo avalia os efeitos dos diferentes níveis de compres-são JPEG do programa Adobe Photoshop v. 6.0 na subtração radiográfica digital quantitativa (SRDQ) em casos perda ós-sea alveolar simulada na região posteri-or da mandíbula, utilizando o programa lmage Tool®. Mi1ERIAlSEMÉI'ODaJ A amostra do estudo foi constituída de 12 radiografias periapicais da região de molares inferiores, que apresentavam pa-drão de trabeculado ósseo dentro dos li-mites de normalidade, contraste e densi-dade adequados, selecionadas de um ban-co de radiografias. As imagens foram cap-turadas para um microcomputador atra-vés de um scanner de mesa Epson Perfection 2450 com leitor de transparên-cias (Epson - EUA), tendo uma máscara acrílica padronizando a posição de cap-tura e limitando a incidência de luz aos limites das radiografias. Estas foram 1 - Alunos do Programa de Pós-Graduação em Odontologia - Clínica Odontológica/Radiologia - FO/UFRGS 2 - Alunas de graduação FO/UFRGS - Bolsistas PIBIC 3 - Professora Orientadora R. Fac. Odonto., Porto Alegre, v. 44, n.2, p. 31-33, dez. 2003 32 adquiridas individualmente, com ajuste automático · de brilho e contraste, na re-solução de 300 dpi e modo 8 bits. As imagens foram então digitalmente duplicadas, no programa Adobe Photoshop versão 6.0 (Mountain View, Califórnia - EUA), e salvas no formato JPEG com compressão mínima e quali-dade máxima (nível 12) , como conjuntos A e B. Nas imagens do conjunto B, sobre o tecido ósseo alveo lar do septo interdentário, foram demarcadas quatro áreas medindo 45 x 45 pixels, numeradas como O, l , 3 e 5. No interior das áreas l, 3 e 5, com a ferramenta pincel sombra projetada, cor preta e modo normal do programa Adobe Photoshop versão 6.0 (Mou ntain View, Califórnia - EUA), foi desenhada uma área com opacidade de l %, 3% e 5%, respectivamente, para si-mular perda óssea, com conseqüente per-da de densidade. As imagens de ambos os conjuntos foram então duplicadas digital-mente cinco vezes e salvas, cada uma, com compressões 12, 10, 8, 6 e 4. A SRDQ foi realizada no programa lmage Tool® (UTHSCSA - EUA), pelo mesmo operador, subtraindo-se sempre as imagens do grupo A (sem perda óssea simulada) com as do grupo B (com per-da óssea simulada) , dentro de cada uma das compressões testadas (figura 1). Em cada imagem resultante de sub-tração, foi selecionada uma área de 8X8 pixels dentro de cada uma das quatro áre-as previamente demarcadas, onde se de-terminou a densidade média, bem como o desvio padrão dos tons de cinza. RI!SVLTADOS A Análise de Variância, utilizando o delineamento em blocos casualizados, co mplementada pelo teste de compara-ções múltiplas de Tukey, ao nível de significância de 5%, demonstrou não haver interação significativa entre os níveis de compressão e o grau de perda detectada na subtração. Todos os níveis de perda diferiram entre si , quanto à densidade média, de acordo com a ta-bela l. Para que uma alteração na densida-de óptica na área de interesse represen-te diferença co nsiderada sign ificativa na subtração, a mesma deve variar pelo menos dois desvios padrão obtidos de uma área controle na mesma imagem (RUTTIMANN; WEBBER; SCHMIDT, 1986). Assim, para cada grau de compressão , calculou-se o va-lor crítico, que representa esta perda de densidade significativa, tendo como base o desvio padrão da área inalterada (área O) . Na tabela 2 observa-se que, em todos os níveis de compressão, per-das ósseas simuladas na ordem de 3% e 5% são consideradas significativas. En-tretanto , para l% de grau de perda, nos níveis de compressão 4, lO e 12 esta não fo i significante. Na tabela 3 são apresentados os ta-manhos médios dos arquivos das ima-gens onde foi simulada a perda óssea (conjunto B) e a taxa de compressão das mesmas. Observa-se que na compressão lO o tamanho do arquivo diminuiu em 52,8%. Entretanto para os outros graus de compressão, o tamanho do arquivo não foi reduzido na mesma proporção. DISCUSSÃO Com o desenvolvimento da radiolo-gia digital e aumento da necessidade de armazenamento de dados, torna-se ne-cessária a compressão eficiente de ar-quivos de imagens. Entretanto, suas li-mitações devem ser estabelecidas, pois o modo de compressão com perda pode alterar o resultado de avaliações, prin-cipalmente quando se utiliza a subtra-ção radiográfica. O presente estudo avaliou pequenas perdas ósseas sim uladas através da SRDQ em imagens JPEG com diferen-tes graus de compressão, visto que o for-mato TIFF determina um tamanho de arquivo muito grande, o qual pode cau-sar interrupção sistemática dos progra-mas, dificultando sua operação (P ABLA et al, 2003). Observou-se que todas as perdas si-muladas foram detectadas pelo progra-ma, em todos os níveis de compressão, pois apresentaram médias significativa-mente diferentes. Contudo apenas aque-las de 3% e 5 % atingiram os limites de dois desvios-padrão preconizados como referência por Ruttimann , W ebber e Schmidt (1986). Entretanto, nos níveis de compressão 6 e 8, também as perdas simuladas de 1% foram significativas, indicando que níveis mais altos de com-pressão JPEG podem determinar que a perda óssea seja superestimada. Fidler et al (2002 b) afirmam que com altas taxas de compressão (l: 7) a imagem apresenta distorções que impe-dem a realização da SRDQ, até mesmo pela dificuldade de localização dos li-mites das áreas de interesse. Esta pode ter sido a razão pela qual a os resulta-dos do nível de compressão 4 (l :5, 7) não tenham seguido o padrão dos níveis 6 e 8. Observa-se que nos níveis de com-pressão 10, 8 e 6, os quais não interferi-ram na detecção de perda óssea, hou-ve redução de aproximadamente 50, 70 e 75% no tamanho dos arquivos , quan-R. Fac. Odo11to., Porto Alegre, v. 44, 11.2, p. 31-33, dez. 2003 do comparados às imagens originais (ní-vel 12). Cf)NalJSÃO: A subtração radiográfica digital quantitativa do programa lmage Tool não é afe tada pela co mpressão JPEG nível 10. Os níveis 8 e 6, apesar de per-mitirem a detecção na alteração da den-sidade, tendem a resultar em imagens que superestimam a perda óssea. SVMMARY In order to evalu ate th e effect of JPEG compression in quantitative digi-tal radiographic subtraction, 12 periapical x-rays of th e lower molar region were digitized at 300 dpi and 8 bits, duplicated and saved as two subsets o f images labelled 'A' and 'B ' using the JPEG levei 12 format. Areas simulating bone lo ss (l % , 3% and 5%) were digitally demarcated in the ' B' subset of images. Ali the images were reproduced digitally and saved using JPEG 10, 8, 6 and 4 compressions. For eac h compression tested, image subtrac tion was performd and the mean density and standard deviation of the gray leveis was measured. The quantitative digital radiographic subtraction, using the lmage Tool software application, was not affected by compression JPEG levei lO . Although leveis 8 and 6 allow the detection of changes in density, they tend to result in overestimation of the bone loss . KEYWORDS Radiography, dental - Radiographic image enhancement - Alveolar bone loss REFERÊNCIAS ARIJI , E. et al. Oral and Maxillofacial Radiology Teaching File on the W orld Wide W eb. Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol., St. Louis, v. 81, no. 4, p. 498-502, Apr. 1996. FIDLER, A. et al. lmpact of JPEG Lossy lm age Compression on Quantitative Digital Subtraction Radiography. Dentomaxillofac. Radiol., Houndsmills, v. 31, no. 2, p. 106-112, Mar. 2002 a. FIDLER, A. et al. Comparative Evaluation of JPEG and JPEG2000 Compression in Quantitative Digital Subtraction Radiography. Dentomaxillofac. Radiol., Houndsmills, v. 31, no. 4, p. 379-384, Sep. 2002 B. JANHOM, A. et al. Effect of Noise on the Compressibility and Diagnostic Accuracy for Caries Detection of Di-gital Bitewing Radiograp hs. Dentomaxillofac. Radiol., Houndsmills, v. 28, no. 1, p. 6-12, Jan. 1999. JA HOM, A. et al. lnteraction Between Noise and File Compression and its Effect on the Recognition of Caries in Digital lmaging. Dentomaxillofac. Radiol., Houndsmills, v. 29, no. 1, p . 20-27, Jan. 2000. PABLA, T e t al. Effe c t of Data Compression on Proximal Caries Detection: Observer Performance with Denüptix® Photostimulable Phosphor lmages. Dentomaxillofac. Radiol., Houndsmills, v. 32, no. 1, p. 45-49, Jan . 2003. 33 Tabela 1. Média e desvio padrão das densidades ópticas obtidas para cada nível de compressi!o (Porto Alegre, 2003). Grau de Perda Total Nível de o 1% 3% 5% Média Desvio-Compressão Média Desvio- Média Desvio Média Desvio Média Desvio padrão oadrão oadrão oadrão oadrão 4 127,17 1,11 126,42 1,56 123,33 1,78 122,25 1,82 124,79 2,58 6 128,00 0,85 125,83 1,59 124,08 1,16 122,50 1,93 125,10 2,49 8 128,17 0,94 126,17 1,53 123,67 1,23 122,67 1,92 125,17 2,59 10 128,33 0,98 126,92 1,24 124,00 1,04 122,42 1,88 125,42 2,69 12 128,00 0,95 :~.~b 1,50 124,00 1,41 :i:.~d 1,93 125,29 2,62 Total (Perda) 127,93" 1,02 1,49 123,82° 1,33 1,84 125,15 2,58 RUTTIMANN, U.E; WEBBER, R.L; Médtas seguLdas de letras dLstmtas diferem SLgnificatwamente SCHM IDT , E . A Robu st Digital Method for Film Contrast Correction in Subtraction Radiography. J, Periodontal Res., Copenhagen, v. 21, p. 486-495, 1986. WENZEL, A. et al. Accuracy of Caries Diagnosis in Digital lmages from Charge-Coupled Device and Storage Phosphor System: an in vitro Study. Dentomaxillofac. Radiol., Basingstoke, v. 24, no . 4 , p. 250-254, Nov. 1995. WENZEL, A. et al. lmpact of Lossy lmage Compression on Accuracy of Caries De tec tion in Digital lmages Taken with a Storage Phosphor System. Oral Sw-g. Oral Med. OraiPathol, St. Louis, v. 81, no. 3, p. 351-355, Mar. 1996. YUASA, H . et ai. Joint Photographic Experts Group Compressio n of lntraoral Radiographs for lmage Transmission on the W orld Wide W eb. Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol., St. Louis, v. 88, no . 1, p. 93-99, July 1999. E ndereço para Correspondência: vaniafontanella@terra.co m. br Tabela 2. Comparação das médias de densidade óptica para cada nível de compres-silo com o valor crítico para perda (Porto Alegre, 2003). Grau de Perda Nível de o 1% 3% 5% Compressão Média Desvio-padrão V alo r Crítico Média Média Média 4 127,17 1,11 124,95 126,42 123,33* 122,25* 6 128,00 0,85 126,30 125,83* 124,08* 122,50* 8 128,17 0,94 126,29 126,17* 123,67* 122,67* lO 128,33 0,98 126,37 126,92 124,00* 122,42* 12 128,00 0,95 126,10 126,67 124,00* 122,50* Valor crítico = Média da área controle (Grau de perda O) - (DP x 2) * Médias que refletem perda significativa Tabelo 3. Média do tamanho e taxa de compressão dos arquivos - conjunto B (Porto Alegre, 2003). Imagem JPEG 12 JPEG lO JPEG 8 JPEG 6 JPEG 4 Tamanho médio do do arquivo (em bytes) 58.583 30.750 17.833 15.083 10.333 % em relação à Taxa de compressão imagem original aproximada 100 l:l 52,8 1:1 ,9 30,4 1:3,3 25,7 1:3,9 17,6 1:5,7 Figura 1. Imagens de uma mesma radio-grafia da amostra, submetidas aos níveis de compressão JPEG 12, 10, 8, 6 e 4, bem como a imagem resultante da subtraçi!o. No conjunto B observa-se a presença de áreas padronizadas, onde a perda óssea alveolar foi simulada. R. Fac. Odonto., Porto Alegre, v. 44, n.2, p. 31-33, dez. 2003 

Efeitos da compressão JPEG na subtração radiográfica digital quantitativa de perda óssea alveolar simulada

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Efeitos da compressão JPEG na subtração radiográfica digital quantitativa de perda óssea alveolar simulada

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