Este projeto de pesquisa trata da investigação das técnicas de segmentação de imagens digitais e de suas características, problemas e soluções principais, para aplicação específica em imagens mamográficas com o objetivo de auxiliar a detecção de microcalcificações. A identificação desse tipo de estrutura na avaliação da imagem em mamografia é um requisito importante para a formulação do diagnóstico, dadas suas peculiaridades em termos de associação a tumores. Como atualmente cada vez mais esquemas em CAD (Computer-Aided Diagnosis) estão sendo desenvolvidos a fim de, a partir do conveniente processamento da imagem mamográfica digitalizada, classificar as estruturas encontradas como auxílio ao diagnóstico do câncer de mama, é de fundamental importância que a segmentação dessas imagens tenha qualidade suficiente para permitir a eficácia na classificação das estruturas segmentadas. Particularmente, casos de mamas densas representam uma dificuldade adicional e muito importante para a avaliação diagnóstica, dadas as características peculiares da imagem em termos de contraste ruim, em razão da existência de quantidade significativamente maior de tecido fibroso, o qual dificulta a identificação de sinais suspeitos na imagem. Por isso, esse trabalho está voltado ao estudo extensivo das principais técnicas de segmentação existentes para imagens mamográficas, a fim de determinar aquelas que são mais eficientes no processo de extração de microcalcificações. / This work is about the investigation of digital images segmentation techniques (characteristics, problems and main solutions) for specific application in mammography, with the objective of aiding microcalcifications detection. The identification of the structure type on mammogram evaluation is an important requirement to prepare the diagnosis, because of its peculiarities to associate breast cancer terms. As nowadays more and more CAD (Computer-Aided Diagnosis) are being developed in order to, starting from the convenient digital image processing, classify the finding structures as an aid to the diagnosis of breast cancer, it is of fundamental importance that the images segmentation has enough quality to allow the effectiveness of the structures classification. Particularly, cases of dense breast represent an additional and very important difficulty for the diagnosis, because of the peculiar characteristics of the image in terms of bad contrast, due to the existence significantly larger of fibrous tissue, which hinder the identification of suspicious signs in breast image. Therefore, this work focus the extensive study of the main segmentation techniques developed to mammographic images in order to determine which are more efficient in the microcalcifications extraction process.

Este projeto de pesquisa trata da investigação das técnicas de segmentação de imagens digitais e de suas características, problemas e soluções principais, para aplicação específica em imagens mamográficas com o objetivo de auxiliar a detecção de microcalcificações. A identificação desse tipo de estrutura na avaliação da imagem em mamografia é um requisito importante para a formulação do diagnóstico, dadas suas peculiaridades em termos de associação a tumores. Como atualmente cada vez mais esquemas em CAD (Computer-Aided Diagnosis) estão sendo desenvolvidos a fim de, a partir do conveniente processamento da imagem mamográfica digitalizada, classificar as estruturas encontradas como auxílio ao diagnóstico do câncer de mama, é de fundamental importância que a segmentação dessas imagens tenha qualidade suficiente para permitir a eficácia na classificação das estruturas segmentadas. Particularmente, casos de mamas densas representam uma dificuldade adicional e muito importante para a avaliação diagnóstica, dadas as características peculiares da imagem em termos de contraste ruim, em razão da existência de quantidade significativamente maior de tecido fibroso, o qual dificulta a identificação de sinais suspeitos na imagem. Por isso, esse trabalho está voltado ao estudo extensivo das principais técnicas de segmentação existentes para imagens mamográficas, a fim de determinar aquelas que são mais eficientes no processo de extração de microcalcificações. / This work is about the investigation of digital images segmentation techniques (characteristics, problems and main solutions) for specific application in mammography, with the objective of aiding microcalcifications detection. The identification of the structure type on mammogram evaluation is an important requirement to prepare the diagnosis, because of its peculiarities to associate breast cancer terms. As nowadays more and more CAD (Computer-Aided Diagnosis) are being developed in order to, starting from the convenient digital image processing, classify the finding structures as an aid to the diagnosis of breast cancer, it is of fundamental importance that the images segmentation has enough quality to allow the effectiveness of the structures classification. Particularly, cases of dense breast represent an additional and very important difficulty for the diagnosis, because of the peculiar characteristics of the image in terms of bad contrast, due to the existence significantly larger of fibrous tissue, which hinder the identification of suspicious signs in breast image. Therefore, this work focus the extensive study of the main segmentation techniques developed to mammographic images in order to determine which are more efficient in the microcalcifications extraction process.

Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma base de imagens mamográficas online com acesso público para desenvolvimento, testes e avaliação comparativa de esquemas computadorizados de auxilio ao diagnóstico (CADs). A base contem imagens de vários hospitais, com grande variedade de laudos, também disponíveis na base assim como informações sobre dados clínicos (não confidenciais) dos pacientes. Uma interface detalhada foi criada para permitir o fácil acesso público, permitindo o uso de ferramentas de busca, recorte, analise estatística e inserção remota de imagens, entre outras. Testes comparativos com bases já existentes e amplamente usadas mostraram que a base desenvolvida tem quantidade e qualidade de imagens comparável ou superior as outras, além de oferecer uma quantidade de ferramentas muito maior. / This work has the objective of developing an online mamographic image database with public access for development, test and evaluation of computer-aided diagnosis (CAD). The database contains images from several hospitals, with great variety of medical reports, also available on the database together with other clinical information (not classified) from the patient. A detailed interface was developed to allow easy public access, allowing the use of tools for search, clipping, statistical analyses, remote insertion and others. Comparative test with other already existing databases shown that the presented database has quantity and quality comparable or superior to the others and offers a greater set of tools for the user.

Nos últimos tempos, observa-se um grande crescimento na utilização de computadores como ferramenta de auxílio nas mais diversas áreas, sendo a Medicina uma das principais áreas dessa utilização. Inúmeras aplicações da Informática podem ser encontradas na área médica, citando-se os sistemas de apoio ao diagnóstico como uma das mais marcantes. Esses sistemas têm como principal objetivo auxiliar o profissional da área no processo de tomada de decisões, o qual pode ocorrer em diferentes etapas de sua atividade. Esse processo normalmente envolve uma grande quantidade de dados e informações, que podem ser armazenadas e processadas muito mais rapidamente por computador. O objetivo principal desse trabalho é o desenvolvimento de um sistema computacional baseado na técnica de redes neurais artificiais, para auxílio ao médico radiologista na confirmação de diagnóstico das chamadas lesões intersticiais pulmonares. O exame radiológico para esse grupo é de difícil interpretação mesmo para profissionais bem treinados, visto o grande número de patologias assim classificadas e a semelhança entre elas. Os dados para treinamento da rede neural são obtidos por protocolo gerado por especialistas, através da revisão de casos com diagnóstico confirmado para determinadas patologias. O sistema desenvolvido é baseado em uma rede neural do tipo perceptron multicamadas, que funciona como um classificador de padrões – dado um conjunto de dados de entrada, a saída é classificada entre determinadas patologias. Nessa pesquisa, são levantados elementos para justificar a utilização de redes neurais artificiais em sistemas de apoio ao diagnóstico, objetivando uma ferramenta confiável para o auxílio ao profissional no seu dia-a-dia, e também uma ferramenta educacional de auxílio ao treinamento e qualificação para os estudantes da área médica. / It is observed that a big growing in the use of computers as a tool to help in several areas, specially in medicine, happened in the past years. A big number of applications of these computers can be found in Medicine, such as the Diagnosis Support System, which is one of the most remarkable. These systems have as its main objective to help in the phases its activity. This process usually involves a lot of data and information, which can be stored by a computer very quickly. The most important objective of this project is the development of a computer system based in artificial neural network to help the Radiologist in the confirmation of the diagnosis of the so-called Interstitial Lung Disease. The radiological examination for this group has a difficult interpretation even to well-trained professionals, due to the big number of classified as well as similar pathologies in this area. The data for the neural net are obtained through a protocol generated by specialists, through the review of cases with confirmed diagnosis for certain pathologies. The developed system is based in a kind of multilayer perceptron neural net, which run as a classifier of patterns. A number of data is given as entry data, afterwards the exit is classified among certain pathologies. In this research, elements to justify the use of the artificial neural net in diagnosis support systems are raised, objectifying a reliable tool to help professionals who use it day by day and also as an educational tool to help in the training and qualification of medical school students.

Este trabalho apresenta o estudo e implementação de um banco de conhecimentos para auxiliar o diagnóstico de lesões da mama por inspeção visual, permitindo ao médico consultas através de características pictóricas da imagem e a comparação visual entre imagem investigada e imagens previamente classificadas e suas informações clínicas. As imagens encontram-se classificadas no banco de conhecimentos segundo o padrão \"Breast imaging reporting and data systems\" (BI-RADS) do Colégio Americano de Radiologia. A seleção das imagens, informações clínicas representativas, bem como sua classificação foram realizada em conjunto com médicos radiologistas do Centro de Ciências das Imagens e Física Médica (CCIFM) da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP) da Universidade de São Paulo (USP). O processo de indexação e recuperação das imagens é baseado em atributos de textura extraídos de \"Regions of interest\" (ROIs) previamente estabelecidas em mamogramas digitalizados. Para simplificar este processo, foi utilizado a Análise de Componentes Principais (PCA), que visa a redução do número de atributos de textura e as informações redundantes existentes. Os melhores resultados obtidos foram para as ROIs 139 (Precisão = 0.80), 59 (Precisão = 0.86) e um valor de 100% de acerto para a ROI 40. / This work presents the survey and implementation of a database of knowledge to aid the diagnostic of breast lesions through visual inspection, allowing the physician a seach through the characteristics of the contents of the image and the visual comparison between the analysed image and the previously classified images and its clinical information. The images are classified into the database of knowledge according to the pattern Breast Imaging Reporting and Data Systems (BI-RADS) of the American College of Radiology. The selection of the images, the representative clinical information, as well as its classification have been performed in conjunction with practictioners radiologists of the Centro de Ciências das Imagens e Física Médica (CCIFM) from Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP) from Universidade de São Paulo (USP). The process of indexing and retrieving the images is based on characteristic of the texture extracted from the regions of interest (ROIs) previously established through scanned mammograms. To simplify this path, the Principal Components Analysis (PCA) was used it aims the reduction of the number of features of texture and the existing redundant information. The best results obtained were to the ROIs 139 (precision = 0.80), 59 (precision = 0.86) and a value of 100% of precision for ROI 40.

Nos últimos tempos, observa-se um grande crescimento na utilização de computadores como ferramenta de auxílio nas mais diversas áreas, sendo a Medicina uma das principais áreas dessa utilização. Inúmeras aplicações da Informática podem ser encontradas na área médica, citando-se os sistemas de apoio ao diagnóstico como uma das mais marcantes. Esses sistemas têm como principal objetivo auxiliar o profissional da área no processo de tomada de decisões, o qual pode ocorrer em diferentes etapas de sua atividade. Esse processo normalmente envolve uma grande quantidade de dados e informações, que podem ser armazenadas e processadas muito mais rapidamente por computador. O objetivo principal desse trabalho é o desenvolvimento de um sistema computacional baseado na técnica de redes neurais artificiais, para auxílio ao médico radiologista na confirmação de diagnóstico das chamadas lesões intersticiais pulmonares. O exame radiológico para esse grupo é de difícil interpretação mesmo para profissionais bem treinados, visto o grande número de patologias assim classificadas e a semelhança entre elas. Os dados para treinamento da rede neural são obtidos por protocolo gerado por especialistas, através da revisão de casos com diagnóstico confirmado para determinadas patologias. O sistema desenvolvido é baseado em uma rede neural do tipo perceptron multicamadas, que funciona como um classificador de padrões – dado um conjunto de dados de entrada, a saída é classificada entre determinadas patologias. Nessa pesquisa, são levantados elementos para justificar a utilização de redes neurais artificiais em sistemas de apoio ao diagnóstico, objetivando uma ferramenta confiável para o auxílio ao profissional no seu dia-a-dia, e também uma ferramenta educacional de auxílio ao treinamento e qualificação para os estudantes da área médica. / It is observed that a big growing in the use of computers as a tool to help in several areas, specially in medicine, happened in the past years. A big number of applications of these computers can be found in Medicine, such as the Diagnosis Support System, which is one of the most remarkable. These systems have as its main objective to help in the phases its activity. This process usually involves a lot of data and information, which can be stored by a computer very quickly. The most important objective of this project is the development of a computer system based in artificial neural network to help the Radiologist in the confirmation of the diagnosis of the so-called Interstitial Lung Disease. The radiological examination for this group has a difficult interpretation even to well-trained professionals, due to the big number of classified as well as similar pathologies in this area. The data for the neural net are obtained through a protocol generated by specialists, through the review of cases with confirmed diagnosis for certain pathologies. The developed system is based in a kind of multilayer perceptron neural net, which run as a classifier of patterns. A number of data is given as entry data, afterwards the exit is classified among certain pathologies. In this research, elements to justify the use of the artificial neural net in diagnosis support systems are raised, objectifying a reliable tool to help professionals who use it day by day and also as an educational tool to help in the training and qualification of medical school students.

O câncer de mama é hoje uma das principais causas de mortalidade de mulheres em todo o mundo. Porém, a sua detecção no estágio inicial de desenvolvimento aumenta consideravelmente as chances de cura. Exatamente por isso estão sendo desenvolvidos vários tipos de sistemas computacionais baseados em processamento de imagens em centros de pesquisas no mundo todo, a fim de auxiliar o radiologista na precisão do seu diagnóstico. A pesquisa aqui apresentada se insere nesse contexto e consistiu no desenvolvimento de um sistema computacional para detectar uma das estruturas que podem ser indício da presença do câncer de mama: os agrupamentos (\"clusters\") de microcalcificações. O sistema aqui apresentado tem como fonte de dados mamogramas digitalizados, nos quais são aplicadas técnicas de processamento para extrair as regiões de interesse e detectar os possíveis \"clusters\" existentes. Os resultados dos testes realizados mostraram que o sistema desenvolvido apresentou uma eficiência de 94% na identificação correta de \"clusters\". / Breast cancer is one of the main causes of women death all over the world. However, early detection of the disease increases greatly the possibility of cure. Therefore, several types of computer systems based on image processing are being developed by many research groups in order to aid the radiologist in the accuracy of the diagnosis. The work presented here is inserted in this context corresponding to the development of a computer system designed to detect microcalcifications clusters - structures which can be a strong indicative of breast cancer. This system database is digitized mammograms, to which image processing techniques are applied in order to detect regions of interest and the possible clusters. The results from the tests have shown an efficacy of 94% of the system in clusters correct identification.

O BancoWeb é uma base de imagens para auxilio a pesquisa na área de mamografia digital. Oferece o gerenciamento da base de dados com um conjunto amplo de imagens mamográficas de qualidade apropriada ao processamento digital e, principalmente, comparação entre diferentes esquemas. O sistema de busca da base de dados/imagens mamográficas está disponível desde 2010, sendo on-line e gratuito. Com os avanços em pesquisas durante todos estes anos, a necessidade e demanda de melhorias, mudanças e incrementos no sistema de gerenciamento e buscas foram surgindo. Por isso, os objetivos deste trabalho estão em desenvolver e aperfeiçoar recursos na busca de imagens, tipos de achado, permitir a classificação pelo sistema CAD, além de implementar um novo sistema de gerenciamento e armazenamento de imagens de um novo phantom, desenvolvido como resultado de pesquisa ainda mais recente no grupo. Testes comparativos com outras bases análogas que disponibilizam imagens mamográficas para download faz do BancoWeb uma ferramenta única e poderosa para o pesquisador e interessado da área, oferecendo mais opções que as demais bases disponíveis atualmente. / BancoWeb is a database of images to aid research in the field of digital mammography. It offers the management of the database with a wide set of mammographic images of appropriate quality to the digital processing and, mainly, comparison between different schemes. The database search system/mammographic images are available since 2010, being online and free. With advances in research over the years, the need for and demand for improvements, changes, and increases in the management and search system have been emerging. Therefore, the objectives of this work are in development and improvement of resources in the search of images, types of find, allow the selection of CAD, in addition to implementing a new system of management and storage of images of a new phantom, developed as a result of even more recent research in the group. Comparative tests with other analogous databases that provide mammographic images for download makes BancoWeb a unique and powerful tool for the researcher and the interested party, offering more options than the other databases currently available.

O BancoWeb é uma base de imagens para auxilio a pesquisa na área de mamografia digital. Oferece o gerenciamento da base de dados com um conjunto amplo de imagens mamográficas de qualidade apropriada ao processamento digital e, principalmente, comparação entre diferentes esquemas. O sistema de busca da base de dados/imagens mamográficas está disponível desde 2010, sendo on-line e gratuito. Com os avanços em pesquisas durante todos estes anos, a necessidade e demanda de melhorias, mudanças e incrementos no sistema de gerenciamento e buscas foram surgindo. Por isso, os objetivos deste trabalho estão em desenvolver e aperfeiçoar recursos na busca de imagens, tipos de achado, permitir a classificação pelo sistema CAD, além de implementar um novo sistema de gerenciamento e armazenamento de imagens de um novo phantom, desenvolvido como resultado de pesquisa ainda mais recente no grupo. Testes comparativos com outras bases análogas que disponibilizam imagens mamográficas para download faz do BancoWeb uma ferramenta única e poderosa para o pesquisador e interessado da área, oferecendo mais opções que as demais bases disponíveis atualmente. / BancoWeb is a database of images to aid research in the field of digital mammography. It offers the management of the database with a wide set of mammographic images of appropriate quality to the digital processing and, mainly, comparison between different schemes. The database search system/mammographic images are available since 2010, being online and free. With advances in research over the years, the need for and demand for improvements, changes, and increases in the management and search system have been emerging. Therefore, the objectives of this work are in development and improvement of resources in the search of images, types of find, allow the selection of CAD, in addition to implementing a new system of management and storage of images of a new phantom, developed as a result of even more recent research in the group. Comparative tests with other analogous databases that provide mammographic images for download makes BancoWeb a unique and powerful tool for the researcher and the interested party, offering more options than the other databases currently available.

Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma base de imagens mamográficas online com acesso público para desenvolvimento, testes e avaliação comparativa de esquemas computadorizados de auxilio ao diagnóstico (CADs). A base contem imagens de vários hospitais, com grande variedade de laudos, também disponíveis na base assim como informações sobre dados clínicos (não confidenciais) dos pacientes. Uma interface detalhada foi criada para permitir o fácil acesso público, permitindo o uso de ferramentas de busca, recorte, analise estatística e inserção remota de imagens, entre outras. Testes comparativos com bases já existentes e amplamente usadas mostraram que a base desenvolvida tem quantidade e qualidade de imagens comparável ou superior as outras, além de oferecer uma quantidade de ferramentas muito maior. / This work has the objective of developing an online mamographic image database with public access for development, test and evaluation of computer-aided diagnosis (CAD). The database contains images from several hospitals, with great variety of medical reports, also available on the database together with other clinical information (not classified) from the patient. A detailed interface was developed to allow easy public access, allowing the use of tools for search, clipping, statistical analyses, remote insertion and others. Comparative test with other already existing databases shown that the presented database has quantity and quality comparable or superior to the others and offers a greater set of tools for the user.