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Jornal Vascular Brasileiro

Print version ISSN 1677-5449On-line version ISSN 1677-7301

J. vasc. bras. vol.15 no.4 Porto Alegre Oct./Dec. 2016  Epub Jan 05, 2017

http://dx.doi.org/10.1590/1677-5449.005316 

Artigo de Inovação

Surface Length 3D: Plugin do OsiriX para cálculo da distância em superfícies

Alexandre Campos Moraes Amato1  * 

1Amato – Instituto de Medicina Avançada, Departamento de Cirurgia Vascular, São Paulo, SP, Brasil.

Resumo

Softwares tradicionais de avaliação de imagens médicas, como DICOM, possuem diversas ferramentas para mensuração de distância, área e volume. Nenhuma delas permite medir distâncias entre pontos em superfícies. O menor trajeto entre pontos possibilita o cálculo entre óstios de vasos, como no caso de aneurismas aórticos, e a avaliação dos vasos viscerais para planejamento cirúrgico. O desenvolvimento de um plugin para OsiriX para mensuração de distâncias em superfícies mostrou-se factível. A validação da ferramenta ainda se faz necessária.

Palavras-chave:  validação de programas de computador; software

INTRODUÇÃO

O software OsiriX mostra-se muito útil no planejamento endovascular, com métodos de reconstrução tridimensional multiplanar e projeção de intensidade máxima1. Com essas duas técnicas, é possível avaliar comprimento, extensão e diâmetro dos vasos em qualquer ângulo. A reconstrução por volume tridimensional evidencia belas imagens, que têm limitação em uso prático2.

Com o advento da técnica de endopróteses fenestradas e ramificadas e o planejamento cirúrgico aberto de aneurismas de aorta com comprometimento das artérias viscerais, outras informações se fazem necessárias, como o ângulo de saída das artérias e a distância entre elas3. A opção entre uma prótese de Coselli e um patch para viscerais tem como variável a distância entre essas artérias. A distância linear não pode ser considerada relevante, mas a distância de superfície pode (Figura 1, Figura 2A). Esse foi o problema identificado que conduziu ao desenvolvimento do plugin.

Figura 1 Visualização tridimensional dos tracejados de superfície em modelo de superfície elaborados pelo plugin 3D Surface Length 3D e OsiriX. 

Figura 2 (A) Representação bidimensional de corte transversal de vaso mostrando a diferença entre a medida linear e a medida de superfície; (B) Representação bidimensional de malha poligonal e algoritmo de cálculo de menor medida entre pontos. 

MÉTODO

O plugin Surface Length 3D4 para OsiriX 3 foi desenvolvido pelo autor em Objective-C para computadores com o sistema operacional OSX com o intuito de calcular distâncias em superfícies e está disponível gratuitamente. O OsiriX é um software de visualização de imagens médicas que permite grande liberdade na manipulação das imagens, como também permite a criação de extensões desenvolvidas por terceiros. O método usual de reconstrução tridimensional do OsiriX é a renderização por volume de um conjunto de dados tridimensionais, que consiste em um grupo empilhado de imagens bidimensionais planas. Essas imagens são adquiridas em sequência, com distância padronizada entre si e com um número regular de pixels bidimensionais. Os pixels, quando tridimensionais, chamam-se voxels. Para criar renderização por volume, uma câmera é disposta virtualmente relativa ao espaço criado, e todos os voxels passam a conter informação de cor e transparência. A renderização por superfície pode ser feita por diversos algoritmos diferentes e consiste na conversão dos dados tridimensionais em modelos vetoriais, ou seja, modelos com vértices, linhas e planos. Essa conversão depende do algoritmo selecionado, da estrutura a ser convertida e do ponto de corte selecionado. Por causa disso, algumas estruturas são muito bem delineadas na renderização por superfície, como ossos, e outras são muito mal delineadas. Estruturas mal delineadas não possuem consistência na sua densidade ou possuem estruturas adjacentes com densidades semelhantes. O aparelho circulatório não tem as características necessárias para bom delineamento; porém, ao utilizar-se contraste, a densidade se diferencia das estruturas adjacentes, e ele passa a ser devidamente convertido para superfície. Apesar de o método chamar-se renderização por superfície, a segmentação realizada é do contraste vascular; portanto, a parede do vaso pode não estar incluída na superfície.

O plugin utiliza um algoritmo matemático que busca a menor distância de superfície entre dois pontos e dispõe o resultado planificado esquematizado (Figura 3). O algoritmo utilizado, denominado vtkDijkstraGraphGeodesicPath, calcula a série de linhas que descrevem o menor caminho entre pontos sobre a malha poligonal. O cálculo da distância é feito somando-se as diversas linhas calculadas5, baseado no algoritmo de Dijkstra6 (Figura 2).

Figura 3 Modelo esquemático apresentado pelo plugin dos pontos selecionados e da distância entre eles. 

RESULTADO

O plugin criado mostrou capacidade de mensurar distâncias de diferentes estruturas em superfícies devidamente extraídas de datasets tridimensionais (Figura 1).

DISCUSSÃO

O objetivo inicial do projeto de fazer medidas de distâncias em superfície mostrou-se factível. A capacidade de identificar aortas e a distância dos vasos viscerais entre si e que necessitam prótese diferenciada tanto para cirurgia tradicional quanto endovascular pode ser uma das possibilidades da ferramenta, mas ainda necessita de avaliação. Durante o período de exposição do método a outras especialidades, notamos possibilidade de uso em neurocirurgia, com a definição de local para drenagem de hematomas subdurais utilizando distâncias mensuráveis de pontos de referência no crânio, fazendo-se a triangulação do local (Figura 4); e na cirurgia plástica, com medidas de superfície entre pontos de referência.

Figura 4 Exemplificação do uso da medida de superfície sobre estrutura óssea craniana. 

Uma validação prévia das medidas de distância com as ferramentas padrão do OsiriX mostraram precisão de 0,3 mm com boa confiança7. Apesar disso, o plugin desenvolvido utiliza algoritmo matemático original de cálculo de medida que necessita ser validada para utilização médica. O desenvolvimento da ferramenta e a ampliação de uso para versões atualizadas do OsiriX podem expandir as possibilidades de uso. Novos estudos podem validar o uso da ferramenta com phantoms para posterior aplicação prática.

CONCLUSÃO

A medida de superfície não é técnica conhecida amplamente por não haver outras ferramentas que permitam essa mensuração. Pode ser útil em diversas especialidades médicas, incluindo a cirurgia vascular. Porém, necessita de maiores investigações.

Fonte de financiamento: Nenhuma.

O estudo foi realizado no Amato – Instituto de Medicina Avançada, São Paulo, SP, Brasil.

REFERÊNCIAS

1 Amato AC, Benitti DA. Impact of continuing education in vascular images analysis for endovascular planning. J Vasc Bras. 2014;13(4):285-8. http://dx.doi.org/10.1590/1677-5449.0014. [ Links ]

2 Amato AC, Benitti DA. The new age of endovascular surgery planning. J Vasc Bras. 2011;10(4):279-81. [ Links ]

3 Rubin GD, Paik DS, Johnston PC, Napel S. Measurement of the aorta and its branches with helical CT. Radiology. 1998;206(3):823-9. PMid:9494508. http://dx.doi.org/10.1148/radiology.206.3.9494508. [ Links ]

4 Amato Software [site na Internet]. Surface Length 3D - OsiriX Plugin [citado 2016 dez 8]. http://software.amato.com.br/content/surface-length-3d-osirix-pluginLinks ]

5 Visualization Toolkit [site na Internet]. vtkDijkstraGraphGeodesicPath Class Reference [citado 2016 dez 8]. http://www.vtk.org/doc/nightly/html/classvtkDijkstraGraphGeodesicPath.htmlLinks ]

6 Cormen TH, Leiserson CE, Rivest RL. Algorithms. Cambridge: MIT Press; 1990. [ Links ]

7 Kim G, Jung HJ, Lee HJ, Lee JS, Koo S, Chang SH. Accuracy and reliability of length measurements on three-dimensional computed tomography using open-source OsiriX software. J Digit Imaging. 2012;25(4):486-91. PMid:22270788. http://dx.doi.org/10.1007/s10278-012-9458-6. [ Links ]

Recebido: 20 de Junho de 2016; Aceito: 14 de Outubro de 2016

Conflito de interesse: O autor declara não haver conflitos de interesse que precisam ser informados.

*Correspondência Alexandre Campos Moraes Amato Av. Brasil, 2283 CEP 01431-001 - São Paulo (SP) – Brasil Tel.: (11) 5053-2222 E-mail: dr.alexandre@amato.com.br

Informações sobre o autor ACMA - Doutor em Ciências pela Universidade de São Paulo (USP), cirurgião vascular do Amato – Instituto de Medicina Avançada e professor de Cirurgia Vascular da Universidade de Santo Amaro (UNISA).

Creative Commons License Este é um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licença Creative Commons Attribution, que permite uso, distribuição e reprodução em qualquer meio, sem restrições desde que o trabalho original seja corretamente citado.