Análise e otimização dos algoritmos para angiografia por tomografia por coerência óptica e desenvolvimento de Phantom por impressão 3D
Data
2021
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Editor
Universidade Brasil
Resumo
Enxertos cutâneos são empregados cirurgicamente para reparar lesões de pele como
em casos de queimaduras e necrose extensas. O sucesso deste procedimento
cirúrgico está associado ao bom suprimento sanguíneo na região enxertada. Assim, a
avaliação da angiogênese durante o processo de reparo tecidual é fundamental para
seu prognóstico. O desenvolvimento de técnicas diagnósticas não invasivas é, então,
de extrema relevância para o sucesso deste procedimento. Uma técnica promissora
é a angiografia por Tomografia por Coerência Óptica (OCT-A), uma técnica não
invasiva que pode ser utilizada para obtenção de imagens da vascularização de
tecidos biológicos. A adoção desta técnica como prática clínica em dermatologia
passa pela redução de seu custo, sendo o uso de equipamentos de baixa taxa de
aquisição (baixo custo) um possível caminho. Desta forma, o presente trabalho teve o
objetivo de implementar e otimizar algoritmos para obtenção de imagens de
angiografia por tomografia por coerência óptica (OCT-A) para aplicações em imagens
obtidas com equipamento de baixa taxa de aquisição e custo. Estes métodos exigem
a utilização de simulacros (phantom) que simulem o comportamento do sistema
microvascular. Assim, este trabalho também objetivou o desenvolvimento de phantom
para simulação de sistema microvascular utilizando tecnologia de impressão 3D.
Phantoms contendo microcanais foram projetados e impressos em poliácido lático
(PLA) utilizando-se impressora 3D por deposição de filamento fundido. Estes phantom
em PLA foram imagiados com sistema OCT OQLabScope (Lumedica, USA). Sete
diferentes métodos OCT-A foram implementados (HFM, STS, CM, SV, OSV, ISC e
UHS-OMAG) e comparados frente a seu tempo de processamento, razão sinal-ruído,
contraste e razão contraste-ruído. Os métodos OSV e CM apresentaram melhor
desempenho geral baseado nestes parâmetros, porém CM com alto tempo de
processamento. Uma otimização do método CM foi proposta neste trabalho reduzindo
do tempo de processamento em 99,2 %, um ganho significativo para o algoritmo que
apresentou melhores performances em contraste
Abstract
Skin grafts are surgically applied to repair skin lesions such as burns and extensive
necrosis. The success of this surgical procedure is associated with good blood supply
in the grafted region. Thus, the assessment of angiogenesis during the tissue repair
process is essential for its prognosis. The development of non-invasive evaluation
techniques is extremely important for the success of this procedure. One of the
promising techniques is Optical Coherence Tomography Angiography (OCT-A), a noninvasive technique that can be used to obtain images of the vascularization of
biological tissues. The adoption of this technique as a clinical practice in dermatology
involves reducing its cost, and the use of equipment with a low acquisition rate (low
cost) is a possible path. Thus, this work aimed to implement and optimize algorithms
for obtaining angiography images by optical coherence tomography (OCT-A) for
applications in images acquired with low acquisition rate and cost equipment. To test
those methods, it is requiring the use of phantom that simulate the behavior of the
microvascular system. Thus, this work also aimed at the development of a phantom to
simulate a microvascular system using 3D printing technology. Phantoms containing
microchannels were designed and printed on polylactic acid (PLA) using a 3D printer
by fused filament deposition. These PLA phantoms were imaged with the OCT system
(OQLabScope - Lumedica, USA). Seven different OCT-A methods were implemented
(HFM, STS, CM, SV, OSV, ISC and UHS-OMAG) and compared against their
processing time, signal-to-noise ratio, contrast, and contrast-to-noise ratio. The OSV
and CM methods showed better overall performance based on these parameters, but
CM shown higher processing time. An optimization of the CM method was proposed
in this work, reducing the processing time by 99.2%, a significant gain for the algorithm
that presented better performances in contrast
Descrição
Palavras-chave
Tomografia por Coerência Óptica - OCT, Angiografia OCT - OCT-A, Phantom de microcanais, Mapa de correlação otimizado