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Reconstrução iterativa de imagem em tomografia computorizada para avaliação de material ortopédico: análise da qualidade de imagem com recurso a um algoritmo iterativo de redução de artefactos de metal (iMAR)

Author(s): Nogueira, Fábio Miguel de Melo

Date: 2016

Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.21/6973

Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa

Subject(s): Tomografia computorizada; Retroprojeção filtrada; Reconstrução iterativa; iMAR; Artefacto; Qualidade de imagem; Computed tomography; Filtered backprojection; Iteractive reconstruction; Iterative artifact metal reduction; Artifact; Image quality


Description

O recurso à Tomografia Computorizada (TC) nas patologias musculoesqueléticas e osteoarticulares é limitado na presença de material de osteossíntese e implantes metálicos, devido ao aparecimento de artefactos radiários. A utilização de métodos de reconstrução iterativa de imagem e algoritmos de redução de artefactos de metal, como o Iterative Artifact Metal Reduction (iMAR) têm possibilitado uma melhoria da qualidade de imagem face à reconstrução por retroprojeção filtrada. A realização de uma Revisão Sistemática da literatura sem meta-análise, de acordo com a metodologia PRISMA possibilitou a inclusão de cinco referências, após pesquisa e seleção em quatro bases de dados distintas. A avaliação da qualidade realizou-se com a ferramenta QUADAS 2. Da análise dos artigos selecionados constatou-se que o iMAR permite a redução de artefactos e a melhoria da qualidade objetiva e subjetiva de imagem. A aplicabilidade do iMAR na avaliação direcionada ao osso e tecidos imediatamente adjacentes foi analisada com recurso à implantação de uma prótese da anca num fantoma e posterior aquisição de imagem em TC com reconstrução com iMAR e retroprojeção filtrada. A análise objetiva e subjetiva da qualidade de imagem evidenciou diferenças entre a RPF e o iMAR, no que respeita ao ruído de imagem (42.78±9.84 vs. 15.27±3.2 UH), relação sinal-ruído média (4.62±4.38 vs. 11.78±7.08) e relação contraste-ruído em três das cinco áreas em estudo, sendo estas mais evidentes com recurso a filtros kernel de osso e potenciais de ampola mais elevados (130 kVp). A utilização do iMAR permitiu uma redução do ruído e do número de artefactos, bem como uma maior confiança no diagnóstico, uma melhoria da visualização da relação osso-implante e do detalhe ósseo, quer trabecular, quer cortical.

ABSTRACT - The use of Computed Tomography in musculoskeletal and osteoarticular pathologies is limited in the presence of osteosynthesis material and metal implants, due to the appearance of radiating artifacts. The use of iterative image reconstruction methods and algorithms for metal artifacts reduction, such as the Iterative Artifact Metal Reduction (iMAR), has enabled an improvement in image quality over filtered backprojection reconstruction. A systematic review of the literature without meta-analysis, according to the PRISMA methodology, allowed the inclusion of five references, after research and selection in four different databases. The quality evaluation was performed with the tool QUADAS 2. From the analysis of the selected articles it was verified that the iMAR allows the reduction of artifacts and the improvement of the objective and subjective image quality. The applicability of the iMAR to bone and immediately adjacent tissues evaluation was analyzed with the implantation of a hip prosthesis in a phantom and subsequent acquisition of CT image with iMAR reconstruction and filtered backprojection. The objective and subjective image quality analysis evidenced differences between the FBP and iMAR algorithms for image noise (42.78±9.84 vs. 15.27±3.2 UH), signal-to-noise ratio (4.62±4.38 vs. 11.78±7.08) and contrast-to-noise ratio in three of the five areas of interest, being these more evident with the use of bone kernel filters and higher tube potentials (130 kVp). The use of iMAR confirmed a reduction of noise and number artifacts, as well as greater diagnostic confidence and improved visualization of the bone-implant interface and bone (trabecular or cortical) detail.

Mestrado em Gestão e Avaliação de Tecnologias em Saúde

Document Type Master thesis
Language Portuguese
Advisor(s) Lança, Luís
Contributor(s) Nogueira, Fábio Miguel de Melo
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