Quantificação de fibrose e enfisema em pacientes com paracoccidioidomicose (PCM) pulmonar, através de imagens de tomografia computadorizada de alta resolução (TCAR)

Abstract

A Paracoccidioidomicose (PCM) é uma importante doença sistêmica que acomete os pulmões, e mesmo após tratamento eficaz deixa sequelas como fibrose e enfisemas pulmonares. É muito importante que as sequelas provenientes da doença sejam quantificadas com precisão. Assim, a Tomografia Computadorizada de Alta Resolução (TCAR) se tornou o exame de diagnóstico por imagem mais utilizado para a avaliação das sequelas da PCM. O diagnóstico auxiliado por sistemas computacionais pode ajudar a produzir uma avaliação mais precisa das sequelas (fibrose e enfisema) causadas pela PCM. Esta pesquisa tem como objetivo o desenvolvimento de algoritmos em ambiente computacional Matlab® capazes de quantificar objetivamente fibrose e enfisema em pacientes com PCM confirmada. O algoritmo consiste em selecionar a região de interesse (ROI), e por meio da utilização de máscaras, filtros de densidades e operadores morfológicos, obter a quantificação da área lesionada em relação à área sadia do pulmão. O método proposto foi testado em 30 exames de TCAR de pacientes com PCM confirmada. Os resultados das quantificações objetivas foram comparados com as avaliações visuais realizadas por um especialista da área de radiologia, e apresentaram uma maior diferença de 39,14% para fibrose e 18,7% para enfisema. Para validar a eficiência do método proposto nessa pesquisa, em distinguir as estruturas pulmonares e realizar suas quantificações, foi construído um fantoma virtual pulmonar. Os valores da composição do fantoma foram comparados com os valores obtidos pelo algoritmo, apresentando diferença de 11,5% para enfisema e de 4,5% para fibrose. Em relação à comparação dos resultados das composições dos fantomas com a avaliação visual realizada pelo radiologista, foi verificada uma diferença de 40% e 23% para fibrose e...

The paracoccidioidomycosis (PCM) is a major systemic disease affecting the lungs, and even after effective treatment leaves sequelae such as fibrosis and pulmonary emphysema. It is very important that the sequelae from disease be quantified with greater accuracy. Thus, the High Resolution Computed Tomography (HRCT) has become the diagnostic imaging test most widely used to assess the sequelae of the PCM. The computer-aided diagnosis systems can help produce a more precise assessment of the sequelae (fibrosis and emphysema) caused by PCM. This research aims to develop algorithms in environment Matlab® capable of objectively quantify fibrosis and emphysema in patients with PCM. The algorithm consists of selecting the region of interest (ROI), and by the use of masks, density filters and morphological operators, to obtain the quantification of lesion area compared to the area of healthy lung. The proposed method was tested on 30 HRCT scans of patients with PCM. The results of objective quantification were compared with visual evaluations performed by specialist radiology, and showed a greater difference of 39.14% and 18.7% for fibrosis and emphysema, respectively. To validate the efficiency of the proposed method in this research, in distinguishing lung structures and conduct their baseline, we built a virtual phantom lung. The values of the composition of the phantom were compared with the values obtained by the algorithm, showing a difference of 11.5% to emphysema and fibrosis to 4.5%. In comparing the results of compositions of the phantoms with the visual evaluation performed by the radiologist, there was a difference of 40% and 23% for fibrosis and emphysema, respectively. The objective quantification of fibrosis and emphysema is the original PCM. The results show the feasibility and reliability... (Complete abstract click electronic access below)