A camada semi-redutora (CSR), definida como a espessura de um material absorvedor que colocado sob um feixe de raios-X reduz sua intensidade à metade, é um parâmetro que deve ser avaliado periodicamente nos programas de garantia de qualidade em radiologia médica, pois fornece informações a respeito do desempenho do feixe radiográfico produzido pelo aparelho. Todavia, sua medida é normalmente feita na região central do campo de exposição e não considera a variação da qualidade relativa do feixe ao longo de toda a sua extensão, causada essencialmente pelo efeito heel. Em vista disso, o presente trabalho propõe um algoritmo de simulação computacional para determinar a CSR de aparelhos radiográficos em qualquer posição no campo através de uma única medida na região central, para permitir uma avaliação mais completa da variação da qualidade do feixe em função do posicionamento do objeto no plano imagem. Além disso, a partir dos resultados obtidos, também é proposto um procedimento computacional capaz de determinar filtros de características específicas para compensar essas variações na qualidade da imagem causadas pelo efeito heel e também por variações na espessura do objeto radiografado. Os resultados obtidos com os programas de simulação desenvolvidos mostraram-se coerentes com os obtidos em testes práticos realizados com aparelhos radiográficos hospitalares, comprovando a validade dos algoritmos propostos. / The half-value layer (HVL) is defined as the thickness of an absorbing material which placed under an X-Ray beam reduces its intensity to half. It is a parameter that should be periodically evaluated in medical radiology quality control programs because it gives information related to the radiographic system beam performance. However, its measurement is done normally at the center of the radiation field, not taking into account the beam relative quality variation along the field, caused essentially by the heel effect. Bearing that in mind, the present work proposes a computer simulation algorithm to determine the radiographic systems HVL at any location on the field based on a single measurement at the central area, to allow a more complete evaluation of the beam quality variation due to the object location on the image plane. Furthermore, from these results, another computer simulation procedure is proposed to determine particular filter characteristics to compensate these image quality variations caused by the heel effect and also by the X-rayed object thickness variation. The results obtained from the simulation programs are consistent with the experimental results performed in medical radiographic systems, confirming therefore the validity of the proposed algorithms.

A camada semi-redutora (CSR), definida como a espessura de um material absorvedor que colocado sob um feixe de raios-X reduz sua intensidade à metade, é um parâmetro que deve ser avaliado periodicamente nos programas de garantia de qualidade em radiologia médica, pois fornece informações a respeito do desempenho do feixe radiográfico produzido pelo aparelho. Todavia, sua medida é normalmente feita na região central do campo de exposição e não considera a variação da qualidade relativa do feixe ao longo de toda a sua extensão, causada essencialmente pelo efeito heel. Em vista disso, o presente trabalho propõe um algoritmo de simulação computacional para determinar a CSR de aparelhos radiográficos em qualquer posição no campo através de uma única medida na região central, para permitir uma avaliação mais completa da variação da qualidade do feixe em função do posicionamento do objeto no plano imagem. Além disso, a partir dos resultados obtidos, também é proposto um procedimento computacional capaz de determinar filtros de características específicas para compensar essas variações na qualidade da imagem causadas pelo efeito heel e também por variações na espessura do objeto radiografado. Os resultados obtidos com os programas de simulação desenvolvidos mostraram-se coerentes com os obtidos em testes práticos realizados com aparelhos radiográficos hospitalares, comprovando a validade dos algoritmos propostos. / The half-value layer (HVL) is defined as the thickness of an absorbing material which placed under an X-Ray beam reduces its intensity to half. It is a parameter that should be periodically evaluated in medical radiology quality control programs because it gives information related to the radiographic system beam performance. However, its measurement is done normally at the center of the radiation field, not taking into account the beam relative quality variation along the field, caused essentially by the heel effect. Bearing that in mind, the present work proposes a computer simulation algorithm to determine the radiographic systems HVL at any location on the field based on a single measurement at the central area, to allow a more complete evaluation of the beam quality variation due to the object location on the image plane. Furthermore, from these results, another computer simulation procedure is proposed to determine particular filter characteristics to compensate these image quality variations caused by the heel effect and also by the X-rayed object thickness variation. The results obtained from the simulation programs are consistent with the experimental results performed in medical radiographic systems, confirming therefore the validity of the proposed algorithms.

Este trabalho apresenta uma metodologia semi-automática e simplificada para estimação da idade óssea baseada no método de Eklof & Ringertz. Fundamenta-se no processamento e extração de informações de imagens radiográficas da mão, mostrando a real influência do efeito Heel nesse tipo de imagem. Apresenta resultados obtidos com a aplicação de algoritmos de thresholding, com e sem a correção do efeito Heel,e propõe uma metodologia para isolar os ossos do tecido da mão para obtenção de dimensões dos mesmos. Essas dimensões foram usadas como informações para a estimação da idade óssea de seres humanos em fase de crescimento, buscando uma simplificação do método de Eklof & Ringertz. / This research presents a semi-automatic and simplified methodology to estimate skeletal age by using the Eklof & Ringertz method. The method is based on processing and extraction of hand radiographic images information, showing the Heel effect real influence in this type of image. The results obtained with application of thresholding algorithms, with and without Heel effect correction are presented and a methodology to isolate bone from hands tissue for dimension measurements is proposed. These dimensions were used as the information for skeletal age estimation of humans in the growth phase, on order to simplify the Eklof & Ringertz method.

O diagnóstico radiográfico é baseado na análise das diferenças das densidades ópticas (DO) do filme, que deveriam ser provocadas apenas pelas estruturas anatômicas do paciente. Entretanto, a intensidade do feixe de raios X não é uniforme devido a um efeito intrínseco do equipamento de aquisição de imagem, conhecido como efeito \"heel\". Estas variações prejudicam tanto a análise visual quanto o processamento computacional (CAD) das pequenas estruturas anatômicas. O presente trabalho apresenta um método computacional que corrige as diferenças de densidades ópticas produzidas na radiografia pelo efeito \"heel\". Esse método foi implementado utilizando ambiente de programação Delphi, rotinas em C e Matlab. O método simula a distribuição da intensidade ao longo do campo de radiação, determinando o caminho de absorção que os fótons sofrem dentro do alvo utilizando os modelos de Kramers e Fritz Livingston. Calcula a correlação espacial entre a radiografia e a imagem simulada, localizando o eixo anodo/catodo e o centro do campo nas duas imagens, empregando a função de correlação estatística de Pratt e a função de mapeamento de Zitová e Flusser. Calcula tanto os percentuais de radiação recebidos para cada ponto simulado em relação à radiação ao centro do campo, quanto os percentuais dos níveis de cinza de cada pixel da radiografia e corrige esse valor em função do correspondente na simulação. O algoritmo desenvolvido permitiu determinar a posição do centro do campo de radiação com precisão em torno de 1% e eliminou aproximadamente 90% do efeito \"heel\" na radiografia permitindo que os objetos apresentassem densidades ópticas coerentes com suas absorções específicas. Um estudo preliminar mostrou que esse método poderá ser utilizado como pré-processamento dos sistemas CAD. / The radiographic diagnosis is based on the analysis of the film optical density differences that should be created only by the patient anatomical structures. However, the intensity of the x-ray beam is not uniform due to an intrinsic effect to the image acquisition equipment, known as heel effect. These variations damage the visual analysis as well the (CAD) computer processing of the small anatomical structures. The current work presents a computer method that corrects the optical densities differences generated in the radiography by heel effect. This method was implemented using Delphi Programming Environment, routines in C and Matlab. The method simulates the intensity distribution along the radiation field, determining the absorption path that photons suffer inside the target using the models of Kramers and Fritz and Livingston. It calculates the space correlation between the radiography and the simulated image, determining the anode/cathode axis and the field center in the two images, using the statistics function of Pratt and the mapping function of Zitová and Flusser. It calculates as much the received radiation, percentage for each simulated point in relation the field center radiation, as the gray scales percentage of each radiography pixel and corrects their values as function of the correspondent in the simulation. The developed algorithm has allowed to determine the center position of the radiation field with about 1% precision and approximately eliminated 90%of the heel effect in the radiography, allowing the objects to present optical densities coherent with their specific absorptions. A preliminary study has showen that this method can be used as preprocessing of CAD systems.

Este trabalho apresenta uma metodologia semi-automática e simplificada para estimação da idade óssea baseada no método de Eklof & Ringertz. Fundamenta-se no processamento e extração de informações de imagens radiográficas da mão, mostrando a real influência do efeito Heel nesse tipo de imagem. Apresenta resultados obtidos com a aplicação de algoritmos de thresholding, com e sem a correção do efeito Heel,e propõe uma metodologia para isolar os ossos do tecido da mão para obtenção de dimensões dos mesmos. Essas dimensões foram usadas como informações para a estimação da idade óssea de seres humanos em fase de crescimento, buscando uma simplificação do método de Eklof & Ringertz. / This research presents a semi-automatic and simplified methodology to estimate skeletal age by using the Eklof & Ringertz method. The method is based on processing and extraction of hand radiographic images information, showing the Heel effect real influence in this type of image. The results obtained with application of thresholding algorithms, with and without Heel effect correction are presented and a methodology to isolate bone from hands tissue for dimension measurements is proposed. These dimensions were used as the information for skeletal age estimation of humans in the growth phase, on order to simplify the Eklof & Ringertz method.

O diagnóstico radiográfico é baseado na análise das diferenças das densidades ópticas (DO) do filme, que deveriam ser provocadas apenas pelas estruturas anatômicas do paciente. Entretanto, a intensidade do feixe de raios X não é uniforme devido a um efeito intrínseco do equipamento de aquisição de imagem, conhecido como efeito \"heel\". Estas variações prejudicam tanto a análise visual quanto o processamento computacional (CAD) das pequenas estruturas anatômicas. O presente trabalho apresenta um método computacional que corrige as diferenças de densidades ópticas produzidas na radiografia pelo efeito \"heel\". Esse método foi implementado utilizando ambiente de programação Delphi, rotinas em C e Matlab. O método simula a distribuição da intensidade ao longo do campo de radiação, determinando o caminho de absorção que os fótons sofrem dentro do alvo utilizando os modelos de Kramers e Fritz Livingston. Calcula a correlação espacial entre a radiografia e a imagem simulada, localizando o eixo anodo/catodo e o centro do campo nas duas imagens, empregando a função de correlação estatística de Pratt e a função de mapeamento de Zitová e Flusser. Calcula tanto os percentuais de radiação recebidos para cada ponto simulado em relação à radiação ao centro do campo, quanto os percentuais dos níveis de cinza de cada pixel da radiografia e corrige esse valor em função do correspondente na simulação. O algoritmo desenvolvido permitiu determinar a posição do centro do campo de radiação com precisão em torno de 1% e eliminou aproximadamente 90% do efeito \"heel\" na radiografia permitindo que os objetos apresentassem densidades ópticas coerentes com suas absorções específicas. Um estudo preliminar mostrou que esse método poderá ser utilizado como pré-processamento dos sistemas CAD. / The radiographic diagnosis is based on the analysis of the film optical density differences that should be created only by the patient anatomical structures. However, the intensity of the x-ray beam is not uniform due to an intrinsic effect to the image acquisition equipment, known as heel effect. These variations damage the visual analysis as well the (CAD) computer processing of the small anatomical structures. The current work presents a computer method that corrects the optical densities differences generated in the radiography by heel effect. This method was implemented using Delphi Programming Environment, routines in C and Matlab. The method simulates the intensity distribution along the radiation field, determining the absorption path that photons suffer inside the target using the models of Kramers and Fritz and Livingston. It calculates the space correlation between the radiography and the simulated image, determining the anode/cathode axis and the field center in the two images, using the statistics function of Pratt and the mapping function of Zitová and Flusser. It calculates as much the received radiation, percentage for each simulated point in relation the field center radiation, as the gray scales percentage of each radiography pixel and corrects their values as function of the correspondent in the simulation. The developed algorithm has allowed to determine the center position of the radiation field with about 1% precision and approximately eliminated 90%of the heel effect in the radiography, allowing the objects to present optical densities coherent with their specific absorptions. A preliminary study has showen that this method can be used as preprocessing of CAD systems.