Interface 3D para simulação da ultrassonografia

Abstract

A visualização das imagens médicas de forma eficiente e intuitiva tornou-se um dos desafios e linha de pesquisa na área da computação. Por isso, realizou-se esse trabalho, que apresenta um simulador do método de diagnóstico por imagem conhecido como ultrassonografia, diferenciando-se este por apresentar como resultado final as imagens em 2D adquiridas através do fatiamento em ângulo arbitrário dos dados tridimensionais da tomografia computadorizada e por simular o transdutor ultrassonográfico através de um sistema ótico de captura de posição e orientação. Trata-se, portanto, de um algoritmo de simulação em 3D da parte do corpo examinada, exibindo-se, em uma tela, uma imagem de entrada, preliminarmente à apresentação final do exame, em uma segunda tela, que se dá por imagem bidimensional de saída. Para a realização do trabalho, usou-se diferentes ferramentas e tecnologias disponibilizadas pelo instituto, dentre estas, cita-se o sistema ótico Bratrack, que tem como objetivo a localização da posição e orientação do transdutor simulado, que é representado por um artefato composto de marcadores esféricos agrupados em uma estrutura rígida e capturados pelas câmeras. Utilizou-se também alguns dataset de imagens reais da tomografia computadorizada para fazer-se a simulação dos membros do corpo de um ser humano. A linguagem usada, portanto, para desenvolver o algoritmo foi C++, juntamente com a biblioteca OpenGl, para manipulação e renderização das imagens em 2D e 3D, através de técnicas da computação gráfica, a fim de se obter imagens bidimensionais, em tempo real, de qualquer secção desse volume. Buscou-se, então, como resultado chegar a um diagnóstico mais preciso e prático, facilitando-se assim, a visualização da imagem em 2D de qualquer parte do corpo simulado.

The visualization of medical images in an effective and intuitive way has become one of the challenges and a line of research in computer science. That is the reason for carrying out this work, which presents a diagnostic method simulator known as ultrasound imaging. It is a singular method because it presents as a final result the 2D images acquired by slicing in arbitrary angle of three-dimensional data of computed tomography and by simulating the ultrasound transducer through an optical system of position capture and guidance. It is, therefore, a simulation algorithm in 3D of the examined body. It shows on a screen an input image, the final presentation of the preliminary examination, on a second screen, which gives a two-dimensional image output. To carry out the work, different tools and technologies offered by the institute were used, like the optic system Bratrack, which has as an objective the location of the position and orientation of the simulated transducer, which is represented by an artifact composed by spherical markers grouped into a rigid structure and captured by the cameras. Some true image dataset of computed tomography were also used in order to make a simulation of the members of the body of a human being. Therefore, the language used to develop the algorithm is C ++, along with the OpenGL library used for handling and rendering 2D and 3D images, through techniques of computer graphics, as means to obtain two-dimensional images in real time, of any section of this volume. What was intended in this paper was to achieve a more accurate and practical diagnosis and possible to make easier the process of image display 2D anywhere in the simulated body.