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Otimização da Qualidade da Imagem de SPECT ósseo utilizando Simulações Monte Carlo e Técnicas Iterativas de Reconstrução

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CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE

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A cintilografia óssea é frequentemente empregada na análise do sistema esquelético, contribuindo para o diagnóstico e monitoramento de lesões, inflamações, infecções e enfermidades metabólicas ósseas. Para aprimorar a precisão na detecção de irregularidades, pode-se empregar a técnica de SPECT (Tomografia Computadorizada por Emissão de Fóton Único), que possibilita uma avaliação tridimensional e fornece dados minuciosos sobre a distribuição espacial do radiotraçador no tecido ósseo. Contudo, a qualidade da imagem produzida pelo SPECT é influenciada por vários fatores, como o método e os parâmetros de reconstrução utilizados, que afetam diretamente a resolução espacial e a nitidez das imagens. Os métodos iterativos Maximum Likelihood Expectation Maximization (MLEM) e Ordered Subset Expectation Maximization (OSEM) são os mais frequentemente utilizados. Ambos são amplamente reconhecidos pela sua habilidade de oferecer alta resolução espacial e uma excelente relação contraste-ruído (CNR), fundamentais para a excelência da imagem. O propósito deste estudo é analisar a efetividade dos métodos iterativos MLEM e OSEM na reconstrução de imagens SPECT ósseas, concentrando-se na otimização dos parâmetros de reconstrução para cada técnica. As projeções obtidas através do método Monte Carlo de simulação foram obtidas através do software SIMIND. Este software permite simular a aquisição do sinal numa gama câmara, reproduzindo as condições reais de um exame de cintilografia óssea. A reconstrução das imagens foi feita utilizando os métodos MLEM e OSEM. Para o OSEM, foram analisados os seguintes subconjuntos (2, 4, 8 e 16), utilizando até 20 iterações para ambos os métodos, visando encontrar uma melhora na qualidade da imagem, relacionando o sinal e o ruído. A avaliação das imagens reconstruídas levou em conta três critérios fundamentais: a relação sinal-ruído (SNR), o contraste (C) e a razão contraste-ruído (CNR) entre as áreas de maior e menor captação do radionuclídeo. Os achados indicam que o método OSEM, particularmente com 8 e 16 subconjuntos, alcança os melhores resultados em contraste e CNR, alcançando valores ideais em 7 e 4 iterações, respectivamente. No entanto, notou-se que o crescimento do número de iterações além desses limites resulta em um aumento do nível de ruído, prejudicando a qualidade da imagem. Este fenômeno destaca a necessidade de um balanço meticuloso entre a quantidade de iterações e os subconjuntos para prevenir a deterioração da imagem provocada pelo ruído em excesso. Os resultados alcançados destacam a relevância de aperfeiçoar os parâmetros de reconstrução através de métodos iterativos, particularmente no âmbito da cintilografia óssea por SPECT. A escolha de parâmetros adequados não apenas melhora a resolução e a clareza da imagem, mas também potencializa a capacidade de detecção de lesões e outras alterações ósseas, impactando positivamente na precisão diagnóstica.

Abstract

Palavras-chave

Cintilografia óssea, Bone scintigraphy, SPECT, SPECT, Monte Carlo, Monte Carlo, métodos iterativos, iterative methods, otimização de imagem, image optimization

Citação

LIMA, Wallifer Rodrigues de. Otimização da Qualidade da Imagem de SPECT ósseo utilizando Simulações Monte Carlo e Técnicas Iterativas de Reconstrução. 2024. 32 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física Médica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025.

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