ANÁLISE E PROCESSAMENTO DE IMAGENS DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA DO PULMÃO

Sem minha irmã, meu cunhado e meu namorado também não teria conseguido chegar até aqui. Vocês formam os alicerces da minha vida. Minhas amigas: (COLOCAR NOME DAS AMIGAS DE FACULDADE), foram maravilhosos nossos momentos e acredito que nossa amizade será para o resto da vida. Muito obrigada por todo o apoio e por me aturarem todos os dias. Agradeço ao meu orientador (COLOCAR O NOME DO ORIENTADOR) por me ajudar a trilhar esse caminho tão difícil e por me auxiliar em todas as dificuldades encontradas na construção desse trabalho. The central objective of this research is to develop a qualitative analysis of high resolution computed tomography of the chest and conventional chest X-rays, which are used for the early diagnosis of the pathology of pulmonary tuberculosis.

This analysis is developed by comparing radiation doses, image quality, and cost. This analysis is done by means of a literature review seeking to understand how the two radiographic protocols work and can be used for the treatment of Covid-19, seeking to answer how computerized image analysis and processing can help in the fight against the Covid-19 pandemic. It was verified through the results obtained that CT allows a better evaluation of the chest region in all its dimensions, enabling the health professional to visualize the most severe changes in the lung when compared with images obtained through conventional x-ray. Thus, it is concluded that in relation to radiographs, it has a greater possibility in relation to diagnosis because of its complexity in demonstrating with a wealth of details the structure that is under analysis.

Objetivos específicos 1 1. Estrutura do Trabalho 2 1. Revisão da Literatura 2 CAPÍTULO 2 – EMBASAMENTO TEÓRICO 4 2. Introdução 4 CAPÍTULO 3 – FORMATAÇÃO DA MONOGRAFIA 5 3. Introdução 5 3. Sugestões para Trabalhos Futuros 12 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 13 ANEXO A – Título 14 APÊNDICE A – Título 15 CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO 1. Introdução As problemáticas sociais e econômicas que enfrentamos em decorrência do vírus Covid-19 são diferentes de todas as crises enfrentadas nos últimos anos, dezenas de medidas preventivas estão sendo desenvolvidas e aplicadas para reduzir seus impactos, no Brasil, foi sancionada a Lei n° 13. com medidas para o enfrentamento da emergência de saúde pública decorrente do Covid-19, com regulamentação de sua operacionalização na Portaria MS n° 356/2020 e penalizações pelo descumprimento destas medidas na Portaria Interministerial MJSP/MS n° 005/2020.

Além do reconhecimento do estado de calamidade pública até 31. pelo Decreto Legislativo n° 006/2020. Tal exame é composto pela coleta de material respiratório, através da aspiração de vias aéreas ou indução de escarro, o qual é submetido a exames de biologia molecular, a fim de verificar a presença do RNA viral. Além deste, podem ser ainda realizados testes complementares, onde se realiza a coleta do sangue e se verifica a presença de anticorpos ou RNA viral. MARTINS, et al. Neste ponto, destaca-se que o custo dos exames laboratoriais é elevado e em algumas regiões do país acabam por serem inacessíveis. Assim, as imagens médicas acabam por oportunizar uma rápida análise em relação ao estado clínico do paciente.

Justificativa Os casos críticos da Covid-19 podem ocasionar infecções graves que levam a pneumonia, falência de órgãos e em casos extremos pode levar o paciente a óbito. A doença é identificada por meio de um sequenciamento de genes utilizando amostras de sangue. Porém tal processo utiliza os métodos de transcrição reversa ou reação em cadeia da polimerase em tempo real. Tais processos não são realizados em todos os centros de saúde, uma vez que são escassos em determinadas regiões, além do seu alto custo. BARBOSA; et al. A visão computacional é estabelecida por um algoritmo de aprendizado que detecta uma imagem de entrada, atribui uma importância a diferentes aspectos, sendo capaz de classificar uma determinada saída.

PEREIRA, et al. Objetivos 1. Objetivo geral Verificar as distinções em relação à utilização do Raio-X e da tomografia computadorizada na detecção de pacientes infectados pelo SARS-COV-2. Objetivos específicos Para atingir o objetivo geral deste trabalho, será necessário: • Estudar as formas tradicionais na medicina para triagem de pacientes com pulmões acometidos; • Discutir a importância da computação no auxílio de triagem e diagnóstico de doenças; • Comparar as definições de imagens de Raio-X e TC e também em relação ao reconhecimento de padrões em imagens médicas; •  Destacar padrões de lesões encontradas em imagens de TC de pacientes com pulmões acometidos por COVID. Por meio dos testes de eficácia do algoritmo observou-se uma taxa de acerto médio de 96.

e uma sensibilidade de 94%. Portanto, o método proposto pelos autores acabou por ter um importante impacto para auxiliar os radiologistas na detecção de pacientes com COVID-19, com alto grau de confidência, podendo atuar como uma segunda avaliação de um exame por imagem. Cascão (2011) desenvolve uma pesquisa tendo como a tuberculose como temática. Um dos desafios é a detecção da doença, sendo necessária a adoção de novos procedimentos para um diagnóstico precoce. De forma geral, o processo de diagnóstico é realizado com base nos sinais, sintomas e indícios laboratoriais. Esse processo acaba por ser incerto, devido à variação entre os pacientes, erros na observação de pacientes, entre outros aspectos. CASCÃO, 2011). Os testes que visam o diagnóstico das doenças do trato respiratório são importantes uma vez que por meio deles é possível identificar os fatores de risco, sendo muito útil no tratamento da doença, na avaliação da sua gravidade, no estabelecimento de um prognóstico bem como na monitoração da evolução clínica do indivíduo.

CASCÃO, 2011). “esses modelos podem representar o problema clínico em questão, atuando como sistema de apoio ao diagnóstico. Ajudando os profissionais de saúde nas suas rotinas clínicas, assim como na administração de políticas públicas de saúde”. Atualmente os modelos estatísticos que são utilizados proporcionando o apoio para o diagnóstico de doenças pulmonares são: • Regressão Logística; • Redes Bayesianas; • Árvore da Decisão; • Redes Neurais Artificiais. A regressão logística é um modelo estatístico que está associado a predição de valores que são tomados por uma variável categórica, em suma binária, que são obtidas por meio de um conjunto de observações. Tal técnica possui o intuito de identificar os fatores relacionados aos riscos de uma determinada doença, para tanto é necessário construir uma grande quantidade de base de dados para se construir o modelo com as informações almejadas.

Segundo o autor Silva Filho (2015), os dois métodos de aquisição de imagens são definidos como: • Métodos invasivos: são aqueles em que se usa a introdução de um instrumento que seja apropriado ao interior do corpo humano a fim de conseguir a imagem que se busca. Entre tais métodos podem ser ressaltados os endoscópicos e os citológicos. • Métodos não invasivos: são obtidos sem que seja necessária a inserção de um instrumento no corpo humano. As técnicas frequentemente utilizadas são o Raio-X e a tomografia computadorizada. Raio-X O Raio-X foi descoberto em 1895 pelo físico Wilhelm Rontgen, sendo revolucionado o meio científico, especialmente a medicina. SAIBT, 2011). Assim, na concepção de Saibt (2011), o exame dentro da área da radiologia precisa obedecer a um protocolo padronizado, logo se torna imperativo o uso corretamente dos fatores de exposição radiográfica bem como o correto posicionamento da região anatômica determinado para cada incidência, associados à correta identificação da radiografia.

Quando uma radiografia não obedece a tais parâmetros pode-se induzir um erro no diagnóstico do paciente. SAIBT, 2011). Como os raios x são produzidos no momento em que os elétrons são acelerados na direção de um alvo metálico, o choque entre o feixe de elétrons e o anodo, que é o alvo, produz dois tipos de raios x. A radiografia simples do tórax é um dos métodos de exames radiológicos mais utilizados na prática médica. Seu baixo custo, aliado à facilidade de realização e grande disponibilidade, fazem com que este método seja muito frequente em serviços ambulatoriais e centros de terapia intensiva. Na verdade, não existe uma receita de bolo para a avaliação da radiografia de tórax, cada um tem a sua forma de avaliar o exame, mas uma sistematização deve sempre ser adotada.

MEIRELLES, 2007 apud, SAIBT, 2011, p. Porém o uso de tal exame acaba por não fornecer imagens em vários cortes, e os nódulos pulmonares, por exemplo, podem aparecer oclusos a outras estruturas anatômicas. SILVA FILHO, 2015). Na figura 2, disposta abaixo se pode observar o funcionamento da máquina, onde o tubo do Raio-X acaba por girar ao redor do paciente, emitindo um feixe colimado de raios X em formato de leque, direcionado por meio dos anéis estacionários dos detectores. A imagem que é formada pela TC segue as variações em relação às densidades dos tecidos que são atingidos pela emissão dos raios. SILVA FILHO, 2015). Figura 2: Interior de um aparelho de tomografia convencional Fonte: Silva Filho 2015, p. Figura 3: TC de tórax cortes axiais, janela para parênquima e mediastino com contraste Fonte: Saibt 2011, p.

Assim, o estudo do tórax por meio da TC acaba por ser uma escolha diferencial em relação ao diagnóstico de patologias que acometem o parênquima pulmonar e, particularmente o interstício. Sendo também uma técnica eficaz perante o estudo dos grandes vasos, tromboembolismo pulmonar, processos infecciosos e tumores em geral. SAIBT, 2011). As imagens da tomografia computadorizada são construídas por meio de dados brutos usando retroprojeção filtrada – FBP. Quando a TC de 64 canais é realizada com modulação automática de corrente de tubo, o ruído da imagem acaba por ser determinado em parte em alguns tomógrafos pela seleção do operador de um ruído de imagem pré-estabelecido, índice de ruído é definido como o desvio padrão do ruído de imagem resultante da faixa de mA empregada pelo MACT.

Quando se aumenta o índice de ruído selecionado pelo operador (reduzindo o centro da faixa de mA), a dose do paciente pode ser reduzida à custa de um maior ruído na imagem. SCHUMAN, 2016). O nível de dose mais baixa para o paciente, se o ruído da imagem for modulado para baixo através da reconstrução iterativa estatística adaptativa (em vez de usar a FBP), o exame de TC com dose mais baixa pode resultar em uma imagem com um nível de ruído comparável ao ruído da imagem do exame de dose maior, reconstruído com a FBP. SCHUMAN, 2016). Por mais que se utilizem as velocidades atuais do processador, um conjunto de dados brutos reconstruído com FBP a 15 imagens por segundo ou com uma iteração estatística adaptável a 10 imagens por segundo pode ser reconstruído com iteração baseada em modelagem a uma imagem por segundo.

SCHUMAN, 2016). Existem centenas desses sistemas de TC equipados com a técnica de reconstrução iterativa totalmente baseada em modelagem operando mundialmente. Mais recentemente, surgiu um algoritmo de reconstrução iterativa de comprometimento - denominado algoritmo baseado em modelagem parcial - que leva muito menos tempo de reconstrução do que o algoritmo iterativo baseado em modelagem completa, mas resulta em uma redução de ruído substancialmente maior que a iteração estatística adaptativa (embora não seja tão bom quanto o baseado em modelagem). Essa abordagem iterativa baseada em modelagem parcial usa toda a metodologia e os recursos matemáticos da modelagem completa, exceto o componente óptico do sistema. pelo Decreto Legislativo n° 006/2020. Toda a sociedade, inclusive empresários e trabalhadores devem se esforçar para conter a disseminação da doença Covid-19 (Lei Orgânica da Saúde - Lei n° 8.

conforme orientações do Ministério da Saúde, Anvisa e Organização Mundial de Saúde. O agente responsável pela pandemia da Covid-19 é um vírus que pertence à família Coronaviridae, denominado de SARS-Cov-2. Sendo um vírus do ácido ribonucleico em que o material genético é representa por somente uma molécula de RNA+. UZUNIAN, 2020). Figura 4: Estrutura do vírus SARS-Cov-2 Fonte: Uzunian 2020, p. A síntese de novas molecular, como ilustrado na figura 4, é feita no interior das estruturas vesiculares da célula, nos endossomos. A produção das proteínas virais ocorre com a participação dos ribossomos que estão ligados ao retículo endoplasmático rugoso na presença do complexo de Golgi. A ligação do vírus com a sua célula alvo ocorro com o auxílio da proteína S, que interage diretamente com os receptores celulares.

Posteriormente a fusão das proteínas ilustradas acima, o próximo processo é a fusão da membrana lipídica do vírus com a membrana plasmática celular, onde o vírus acaba por conquistar o interior celular. Após a realização da introdução do material genético do vírus em sua célula hospedeira, a vesícula celular é formada fazendo com que vírus seja retido e multiplicado. Portanto, as moléculas de RNA+ que são geradas pelos endossomos são liberadas e a síntese de proteínas virais acontece. UZUNIAN, 2020). Figura 6: Replicação viral do SARS-Cov-2 Fonte: Uzunian 2020, p. No ano de 2020 e 2021 a quantidade de indivíduos infectados aumentava drasticamente dia após dia. Aliado a isso, a ausência de uma vacina e de tratamentos específicos que sejam cientificamente comprovados, levaram ao desenvolvimento de métodos de detecção que apresentassem um alto grau de sensibilidade e especificidade para a adoção de medidas de mitigação do impacto da pandemia.

Para a triagem do paciente que apresenta os principais sintomas da doença pode-se aplicar o diagnóstico molecular, imunológico ou de imagem. O diagnóstico de imagem se torna uma alternativa também para a detecção dos casos que apresentam suspeita da Covid-19. Por meio do levantamento bibliográfico realizado por Nogueira et al. NOGUEIRA ET AL. p. Os acadêmicos da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) propuseram por meio de suas pesquisas a classificação de imagens de Raio-X bem como de tomografias da região torácica de pacientes suspeitos por meio do emprego da inteligência artificial. Ainda dentro do contexto da associação da tecnologia o Departamento de Ciência da Computação da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ) desenvolveu um aplicativo capaz de avaliar se as imagens de radiografia apresentam um padrão em relação à Covid-19 ou outras doenças dentro do escopo respiratório, o aplicativo é denominado de XRayCovid-19.

NOGUEIRA ET AL. Segundo Santos, Pimenta e Nobre (2007), a estratégia PICO pode ser empregada para “construir questões de pesquisa de conteúdo diverso, oriundo da clínica, do gerenciamento de recursos humanos e materiais, da busca de instrumentos para avaliação de sintomas entre outras”. A Pergunta de pesquisa adequada possibilita a definição correta das evidências necessárias para a resolução da questão clínica, além de maximizar a recuperação de evidências nas bases de dados, focar no objetivo da pesquisa e evitar a realização de buscas desnecessárias (SANTOS; PIMENTA; NOBRE, 2007). Dessa forma, a pergunta norteadora deste estudo foi: qual a vantagem em se utilizar para triagem de pacientes que possam estar com a Covid-19 a partir de imagens de Raio-X e tomografia computadorizada (TC) de pulmões? Para a realização das análises buscou-se discutir a respeito da busca por um processo de triagem eficaz e ágil utilizando-se do método de Raio-X e da TC.

Segundo Vergara: “a pesquisa pura é motivada basicamente pela curiosidade intelectual do pesquisador e situada, sobretudo no nível da especulação”. VERGARA 1998, p. O Colégio Americano de Radiologia e o Colégio Brasileiro. Quando se usa a RT-PCR como referência, a TC do tórax acaba por apresentar uma alta sensibilidade (97%), em contraponto a mesma ainda apresenta uma baixa especificidade (25%), em razão da sobreposição dos achados com infecções pulmonares de diferentes etiologias. CHATE, et al. Dentro do escopo das análises em bibliografias, Chate et al. ressalta que os achados tomográficos que se apresentam com mais frequência quando analisado os casos do escopo da Covid-19 são a opacidade pulmonar em vidro fosco, distribuição predominante periférica, espessamento vascular e sinal do halo invertido.

Uma vez que tal exame acaba por apresentar um baixo custo, é amplamente disponível nas unidades básicas de saúde e rápido. CHATE, et al. Por mais que a radiografia seja o método menos refinado para acompanhamento do paciente ele pode ser realizado com uma maior frequência, quase que diário, a fim de acompanhar o envolvimento pulmonar do paciente na doença. CHATE, et al. Ainda alguns estudos apresentados pelo autor, mostra que indivíduos assintomáticos podem apresentar achados pulmonares, com uma menor frequência do que os pacientes sintomáticos e ainda uma menor extensão em relação ao acometimento e predomínio da opacidade em vidro fosco. CHATE, et al. A TC acaba por ser uma proposta para o diagnóstico de doenças que acabam por acometer o pulmão sendo em poucos casos utilizadas uma vez que apresenta um custo mais elevado e uma maior exposição à radiação ionizante quando comparado com a radiografia simples de tórax.

LEPORE, 2012). Ainda, pode-se mencionar de acordo com as pesquisas realizadas pela autora Lepore (2012), que a TC tem um nível de acurácia superior à radiografia de tórax. Quando realizado um comparativo em relação às doses de radiação que o indivíduo é submetido à radiografia convencional de tórax e à tomografia computadorizada são difícil devido às diferentes condições de exposição durante os dois exames radiográficos. Conclusões Na busca de iniciativas que visam minimizar o impacto da pandemia causada pelo SARS-CoV-2, o diagnóstico ganha destaque por permitir que os pacientes infectados sejam corretamente identificados e que intervenções possam ser realizadas a fim de controlar a transmissão da doença. Com base nesta premissa, pesquisadores brasileiros somam esforços para encontrar soluções que auxiliem no diagnóstico da doença.

O avanço das pesquisas nas universidades e em institutos de pesquisa brasileiros é de extrema importância e tem contribuído para o desenvolvimento de novos métodos que podem complementar os testes disponíveis atualmente. Não obstante, a colaboração entre instituições, universidades, governo e empresas privadas é necessária para que essas iniciativas possam ser consolidadas, de modo que as soluções desenvolvidas possam ser produzidas em escala e comercializadas atendendo aos anseios da saúde pública. Vale ressaltar que além das iniciativas encontradas no período estipulado e que, portanto, foram divulgadas no presente trabalho, existe uma tendência de todas as universidades e institutos de pesquisa contribuírem no diagnóstico da COVID-19, como o caso da UFSJ. CT-FastNet: detecção de covid-19 a partir de tomografias computadorizadas (tc) de tórax usando inteligência artificial.

 Brazilian Journal Of Development, [S. L. v. n. Disponível em: http://pee. ufrj. br/teses/textocompleto/2011101801. pdf. Acesso em: 13 set. Acesso em: 20 set. LEPORE, Giovanna. Relação Entre o Custo e o Benefício da Tomografia Computadorizada e dos Raio-X Convencionais para o Diagnósticos da Tuberculose Pulmonar. Pós-graduanda em Tomografia Computadorizada e Medicina Nuclear pelo Instituto Cimas, São Paulo, 2012. Disponível em: https://www. ws/ojs-jhi/index. php/jhi-sbis/article/view/843/446. Acesso em: 09 set. MENDES, Karina Dal Sasso; SILVEIRA, Renata Cristina de Campos Pereira; GALVÃO, Cristina Maria. Integrative literature review: a research method to incorporate evidence in health care and nursing. p. ago. Instituto Porto Alegre da Igreja Metodista. Disponível em: https://www. metodista. unipampa. edu. br/uploads/evt/arq_trabalhos/21892/et p1_resumo_ex pandido_21892. pdf. Acesso em: 09 set.

Revista Latino Americana de Enfermagem, São Paulo, v. n. mai-jun. SCHUMAN, William P. Reconstrução Iterativa em TC: O que isso faz? Como posso usá-lo?. Dissertação (Mestrado em Informática) - Instituto de Computação, Programa de Pós-Graduação em Informática, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2015. Disponível em: http://www. repositorio. ufal. br/jspui/handle/riufal/1718. Coronavirus SARS-CoV-2 and Covid-19.  Jornal Brasileiro de Patologia e Medicina Laboratorial, [S. L. p. GN1 Genesis Network.