O Objetivo desse trabalho é avaliar a Dinâmica Gástrica e o Trânsito Oro-Esofágico em imagens cintilográficas por meio de uma técnica de fluxo óptico chamada Técnica Aprimorada de Demons. Essa técnica permite obter a velocidade dos pixels, também chamada Força de Deformação, em imagens sequenciais aos pares por meio de 3 características das imagens: o gradiente, a intensidade dos pixels e a informação ortogonal ao gradiente. Para alcançar o nosso objetivo, foram utilizadas imagens cintilográficas obtidas no Banco de Imagens do Hospital das Clínicas da USP de Ribeirão Preto. Essas imagens foram adquiridas segundo 2 protocolos: Trânsito Oro-Esofágico e Enchimento Gástrico. Sob o protocolo de Trânsito Oro-Esofágico, foram selecionadas imagens referentes a 9 voluntários saudáveis. Esses, em um período de jejum mínimo de 8 horas, fizeram 10 deglutições de 5 ml de solução fisiológica sendo as deglutições de número 1, 4, 7 e 10 feitas com a solução fisiológica \"marcada\'\' com aproximadamente 26 MBq (cerca de 700 µCi) de 99mTecnécio ligado a moléculas de fitato e adquiridas, pela gamma câmara, como um conjunto de 240 imagens por deglutição. As imagens adquiridas no protocolo de Trânsito Oro-Esofágico foram corrigidas e corregistradas. Os campos de velocidade obtidos foram correlacionados com uma técnica capaz de obter os tempos de trânsito do bolus nas diferentes porções do esôfago. Foi obtida uma alta correlação inversa entre as velocidades e o tempo de trânsito ao longo de todo o esôfago, como esperado. A média das velocidades obtidas no esôfago proximal se aproximou consideravelmente da velocidade da onda peristáltica primária descrita na literatura. Sob o protocolo de Enchimento Gástrico, foram selecionadas imagens referentes a 13 voluntários saudáveis. Os voluntários, em um período de jejum mínimo de 8 horas, ingeriram uma refeição teste líquida \"marcada\'\' com aproximadamente 72 MBq (cerca de 2 mCi) de 99mTecnécio ligado a moléculas de fitato enquanto ocorria a aquisição de um conjunto de 330 imagens pela gamma câmara. As imagens adquiridas no protocolo de Enchimento Gástrico também foram corrigidas e corregistradas. Os campos de velocidades obtidos foram somados para cada par de imagens adquiridas e foi analisada a frequência dominante do módulos desses campos somados no tempo de aquisição por meio da Trânsformada Rápida de Fourier (FFT), com filtro Butterworth bidirecional, em janelas de 4 minutos. Foi obtida a média das frequências dominantes por voluntário e, posteriormente, uma média e um desvio padrão para a amostra de voluntários. Foi feito um teste t de student que revelou que a média amostral da frequência dominante do estômago proximal é condizente com a frequência de contração conhecida na literatura para essa região (1 contração por minuto). Ao se estudar a região distal, foi observado também uma predominância de janelas com frequências próximas a conhecida para contrações do estômago distal (3 contrações por minuto) na maioria dos voluntários. As contrações no estômago também foram analisadas visualmente por meio do divergente do campo de velocidades e do perímetro do estômago nas imagens adquiridas. / The goal of this project is to evaluate the gastric dinamic and the Oro-esophageal transit in scintigraphic images trough an optical flow tecnique called Improved Demons Tecnique. This tecnique provides the velocity of the pixels (also called, Deformation Force - DF) in sequencial images by pairs trough 3 image features: gradient, intensity of the pixels and orthogonal gradient information. To achieve our goal, scintigraphic images from Hospital das Clínicas of Ribeirão Preto database were used. This images were acquired trough 2 protocols: Oro-Esophageal Transit and Gastric Filling. At the Oro-Esophageal Transit protocol, images from 9 healthy volunteers were chosen. The volunteers, under a fasting of at least 8 hours, made ten swallows of 5 ml saline. The swallows number 1, 4, 7 and 10 were made with the saline labelled with about 26 MBq (about 700 µCi) 99mTc-phytate and acquired, by gamma-camera, as a set of 240 images per swallowing. The images acquired under the protocol Oro-Esophageal Transit were corrected and registered. The velocity fields obtained were correlated to a tecnique capable of obtain the relative transit times of the bolus in each region of the oesophagus. A high inverse correlation were obtained between the velocities and the times of transit in the oesophagus as a whole, as expected. The mean of the velocities obtained in the proximal oesophagus approached considerably of the velocity of primary peristaltic pump described in literature. At the Gastric filling protocol, images from 13 healthy volunteers were chosen. The volunteers, under a fasting of at least 8 hours, ingested a liquid meal labeled with about 72 MBq (about 2 mCi) 99mTc-phytate while a set of 330 images were acquired by gamma-camera. This images were also corrected and registered. The velocity fields were summed for each pair of images acquired and the frequency of the magnitude of this summed field, in the time of acquisition, were analyzed by Fast Fourier Transform, with a bidirectional Butterworth filter, in sliding windows of 4 minutes. A mean of the frequencies per volunteer were obtained and, after, a mean and standard deviation for the sample of volunteers. It was made a t student test that showed that the sample mean of the frequency of the proximal estomach is consistent with the known frequency of the contraction for this region (1 contraction per minute). We also studied the distal region. It was observed a predominance of slider windows with frequencies close to the frequency known for contractions of distal stomach (3 contractions per minute) in most of the volunteers. The stomach contractions were also analyzed visually through the divergent of the velocity fields and the perimeter of the stomach in the acquired images.

The aim of this study is the development of a statistical denoising method, to reduce noise in scintigraphic images, preserving image quality characteristics such as contrast, and resolution. The method is based on principal component analysis (PCA) reduces the volume of image data, preserving a large amount of useful information, by considering that a small number of independent image components contain useful information (signal), whereas a large number of independent components contain statistical noise. Therefore, applying PCA and discarding the image components, which correspond to noise, noise reduction can be achieved. PCA is a multivariate correlation analysis technique which explains algebraically a variance-covariance structure of observed data sets with a few linear combinations of original variables [28-30]. The motivation behind PCA is to find a direction, or a few directions, that explain as much of the variability as possible. This is achieved because each direction is associated with a linear sum of the variables, which are linear sums of the initial variables. Thus, the first principal component is the linear sum corresponding to the direction of greatest variability. The search for the second principal component is restricted to variables that are uncorrelated with the first principal component. To assess the performance of the proposed denoising method was compared to four conventional noise reduction methods, employing quantitative image quality characteristics (noise and spatial resolution characteristics). Specifically, the linear filter (smooth 3x3 and smooth 5x5), and the non-linear filter (median 3x3 and median 5x5) were used. Additionally to demonstrate the applicability of the proposed method, it was applied to clinical planar scintigraphic images. / Ο όρος Πυρηνική Ιατρική περιγράφει τις διαγνωστικές και θεραπευτικές διαδικασίες, που απαιτούν την εισαγωγή ραδιοφαρμάκων στον οργανισμό. Οι απεικονιστικές τεχνικές της πυρηνικής ιατρικής αξιοποιούν το γεγονός ότι η ακτινοβολία των ραδιενεργών νουκλιδίων μπορεί να διαπεράσει τους ιστούς και να ανιχνευθεί εξωτερικά, καθιστώντας δυνατή τη μελέτη φυσιολογικών και βιοχημικών διαδικασιών εν εξελίξει σε ζωντανούς οργανισμούς. Η απεικόνιση πυρηνικής ιατρικής χρησιμοποιείται ευρέως στην κλινική πράξη. Σε σύγκριση με άλλες απεικονιστικές τεχνικές έχει το πλεονέκτημα ότι μπορεί να δώσει ταυτόχρονα ανατομικές και λειτουργικές πληροφορίες. Το μειονέκτημα όμως των εικόνων πυρηνικής ιατρικής είναι ο πολύ χαμηλός λόγος σήματος-προς-θόρυβο (signal-to-noise ratio-SNR) σε σχέση με εικόνες άλλων απεικονιστικών τεχνικών. Η εικόνα στην πυρηνική ιατρική αντιστοιχεί στην κατανομή ραδιενεργού υλικού μέσα στο σώμα του ασθενούς. Η τιμή κάθε pixel της εικόνας σχετίζεται με τον αριθμό των γ-φωτονίων που ανιχνεύονται σε μια περίοδο χρόνου. Οι τιμές αυτές ακολουθούν μια στατιστική κατανομή (κατανομή Poisson), λόγω της τυχαίας φύσης της διάσπασης του χορηγούμενου ραδιενεργού υλικού. Η διακύμανση μιας τυχαίας Poisson μεταβλητής ισούται με τη μέση τιμή της και συνεπώς για να μειωθεί η επίδραση του Poisson θορύβου, ο αριθμός των φωτονίων που ανιχνεύονται πρέπει να αυξηθεί. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με τρεις τρόπους. Πρώτον, με αύξηση του χρόνου καταγραφής, που συνεπάγεται όμως αυξημένο κίνδυνο μετακίνησης του ασθενή. Δεύτερον, με αύξηση της δόσης ραδιενεργού υλικού, που δίνεται στον ασθενή, κάτι που προφανώς είναι ανεπιθύμητο. Η τελευταία λύση είναι η χρήση γ-κάμερας με πολλαπλούς ανιχνευτές ή με πολύ ευαίσθητο ανιχνευτή, που συνεπάγεται αυξημένο κόστος και πολυπλοκότητα. Για το λόγο αυτό, τεχνικές ψηφιακής επεξεργασίας για μείωση θορύβου εικόνας μπορούν να συνεισφέρουν σημαντικά στη βελτίωση της εικόνας στην πυρηνική ιατρική. Οι κλασικές τεχνικές μείωσης θορύβου κάνουν χρήση γραμμικών φίλτρων εξομάλυνσης (smoothing filters) για την αντικατάσταση της τιμής κάθε εικονοστοιχείου (pixel) με μια μέση τιμή ,η οποία προκύπτει από τη γειτονιά του. Τα φίλτρα αυτά όμως έχουν το μειονέκτημα ότι μειώνουν την αντίθεση και τη διακριτική ικανότητα της εικόνας. Μη γραμμικά φίλτρα, όπως το median φίλτρο, διατηρούν σε πολλές περιπτώσεις την αντίθεση των δομών, αλλά επίσης υποβαθμίζουν την ποιότητα εικόνας. Ένας από τους λόγους, που οι συμβατικές τεχνικές δεν έχουν ικανοποιητικά αποτελέσματα είναι ότι δεν αντιμετωπίζουν το γεγονός ότι ο θόρυβος σε κάθε pixel εξαρτάται από την ένταση του σήματος (signal dependent noise). Για το λόγο αυτό έχουν προταθεί πρασαρμοζόμενα (adaptive) φίλτρα μείωσης θορύβου. Η κατηγορία των φίλτρων αυτών χρησιμοποιεί στατιστικά κριτήρια για την επιλογή των γειτονικών pixels, που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της τιμής του κεντρικού pixel. Στη συγκεκριμένη διπλωματική εργασία υλοποιήθηκε μέθοδος μείωσης θορύβου, που βασίζεται στη Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών (Principal Components Analysis, PCA), προσαρμοσμένη σε εικόνες πυρηνικής ιατρικής. Η μέθοδος αυτή στοχεύει στη μείωση του κβαντικού θορύβου Poisson κατανομής, που εμπεριέχεται σε εικόνες πυρηνικής ιατρικής. Η PCA είναι μια στατιστική τεχνική, που εξετάζει τις σχέσεις που διέπουν τις μεταβλητές ενός συνόλου δεδομένων και βρίσκει ένα υποσύνολο από τις πιο σημαντικές μεταβλητές. Οι νέες μεταβλητές περιγράφονται σαν γραμμικός συνδυασμός των αρχικών μεταβλητών και κατατάσσονται σε σειρά σημαντικότητας σε σχέση με τη διακύμανση των δεδομένων που η κάθε μια εκφράζει. Η πρώτη σημαντική συνιστώσα (principal component) είναι η μεταβλητή που εκφράζει το μέγιστο ποσό διακύμανσης. Η δεύτερη σημαντική συνιστώσα εκφράζει το επόμενο μεγαλύτερο ποσό διακύμανσης και είναι ανεξάρτητη από της πρώτης κ.ο.κ.. Ουσιαστικά, το σύνολο των αρχικών σχετιζόμενων μεταβλητών μετασχηματίζεται σε ένα σύνολο ασυσχέτιστων μεταβλητών, όπου οι λιγότερο σημαντικές μεταβλητές μπορούν να απομακρυνθούν χωρίς ουσιαστική απώλεια πληροφορίας. Η κύρια χρήση της PCA είναι να μειωθεί ο όγκος ενός συνόλου δεδομένων και να οδηγηθούμε σε μια βέλτιστη περιγραφή τους. Στην περίπτωση των εικόνων πυρηνικής ιατρικής μπορούμε να θεωρήσουμε ότι λόγω του στατιστικού χαρακτήρα του θορύβου η χρήσιμη πληροφορία περιέχεται σε μικρό αριθμό συνιστωσών, ενώ ο θόρυβος σε ένα μεγάλο αριθμό μη-σημαντικών συνιστωσών. Εφαρμόζοντας συνεπώς την PCA και αφαιρώντας τις συνιστώσες που αντιστοιχούν στον θόρυβο μπορούμε να επιτύχουμε σημαντική μείωση του. Επίσης πραγματοποιήθηκε συγκριτική αξιολόγηση μεταξύ της προτεινόμενης μεθόδου και άλλων μεθόδων μείωσης θορύβου σε εικόνες πυρηνικής ιατρικής. Συγκεκριμένα, η μέθοδος που βασίζεται στη PCA συγκρίθηκε με το φίλτρο εξομάλυνσης (smooth 3x3 και smooth 5x5) και το μη-γραμμικό φίλτρο (median 3x3 και median 5x5). Όλες οι μέθοδοι εφαρμόστηκαν σε πρότυπες εικόνες πυρηνικής ιατρικής, που αποκτήθηκαν με τη βοήθεια δυο ομοιωμάτων, ενός ομοιώματος με μικρές θερμές περιοχές (hot spots phantom) και ενός ομοιώματος μέτρησης διακριτικής ικανότητας (bar phantom) σε διαφορετικούς χρόνους. Στις επεξεργασμένες εικόνες μετρήθηκαν ο θόρυβος, η αντίθεση, ο λόγος αντίθεσης-προς-θόρυβο (Contrast-to-Noise-ratio, CNR) και το εύρος στο ήμισυ της μέγιστης τιμής (Full-Width-of-Half-Maximum, FWHM). Τα αποτελέσματα της σύγκρισης έδειξαν ότι η μέθοδος που βασίζεται στη PCA μειώνει σημαντικά το θόρυβο, ενώ ταυτόχρονα αυξάνει το λόγο αντίθεσης-προς-θόρυβο. Τέλος, πραγματοποιήθηκε πιλοτική μελέτη προτίμησης από δυο πυρηνικούς ιατρούς μεταξύ των μεθόδων μείωσης θορύβου σε δείγμα κλινικών εικόνων συγκεκριμένων εξετάσεων στατικών λήψεων (οστών, πνευμόνων, θυρεοειδούς, παραθυρεοειδούς και νεφρών). Η μελέτη αυτή έδειξε ότι η PCA μειώνει σημαντικά το θόρυβο, ενώ ταυτόχρονα βελτιώνει οπτικά τις ανατομικές δομές των εικόνων.

Όταν οι κλινικοεργαστηριακές πληροφορίες είναι ανεπαρκείς για τη διά- γνωση σηπτικής φλεγμονής επί αρθροπλαστικής ισχίου, η Πυρηνική Ιατρική μπορεί να προσφέρει σημαντικά στη διαφοροδιάγνωση. Σκοπός της παρούσας προοπτικής μελέτης είναι ο έλεγχος της καταλληλότητας του σπινθηρογραφήματος με σημασμένα με 99mΤc μονοκλωνικά Fab-τμήματα αντισωμάτων ποντικού (IMMU-MN3, Leuko- Scan®) ως προς την ακριβή τοπογραφική εντόπιση και διάγνωση περιπροθετικών σηπτικών φλεγμονών επί αρθροπλαστικής ισχίου. Στο διάστημα 1/2001-2/2004 διερευνήθηκαν 21 ασθενείς με 21 αρθροπλαστικές ισχίου (12 ολικές αρθροπλαστικές χωρίς και 3 με τσιμέντο, 2 υβριδιακές αρθροπλαστικές, 3 αρθροπλαστικές διπλής κίνησης και 1 ημιολική) ως προς την πιθανότητα περιπροθετικής λοίμωξης και σηπτικής χαλάρωσης της αρθροπλαστικής. Ο χρόνος παρακολούθησης (follow up) ήταν κατά μέσο όρο 4,4 έτη (2-12). Οι ασθενείς αντιμετωπίσθηκαν με αναθεώρηση της αρθροπλαστικής σε ένα χρόνο (9 ασθενείς, 42,8%), επέμβαση τύπου Girdlestone (8 ασθενείς, 38,1%), χειρουργικό καθαρισμό και ροή-πλύση (3 ασθενείς, 14,3%) και αναθεώρηση της οστεοσύνθεσης με πλάκα-βίδες επί οστεοτομίας βράχυνσης του μηριαίου σε συγγενή πάθηση ισχίου (1 ασθενής, 4,7%). Ο μέσος όρος ηλικίας ήταν 63 έτη (42-78), με αναλογία άνδρες /γυναίκες 8:13. Aπαραίτητες προϋποθέσεις για να συμπεριληφθούν οι ασθενείς στη μελέτη ήταν: 1) Απουσία πιθανής εγκυμοσύνης, 2) Φυσιολογική νεφρική λειτουργία, 3) Μετεγχειρητικό διάστημα μετά την εμφύτευση της πρωτογενούς αρθροπλαστικής του ισχίου μεγαλύτερο από 12 μήνες, 4) Χρονικό διάστημα άνευ λήψεως αντιμικροβιακών φαρμάκων τουλάχιστον 3 εβδομάδων προ της διερεύνησης μέσω LeukoScan® και 5) Παθολογικά αυξημένες τιμές ταχύτητας καθίζησης ερυθρών αιμοσφαιρίων (ΤΚΕ) και C-αντιδρώσας πρωτεϊνης (CRP), επειδή οι φυσιολογικές τιμές ουσιαστικά αποκλείουν την πιθανότητα σηπτικής φλεγμονής επί αρθροπλαστικής ισχίου. Η επιλογή των ασθενών προς διαγνωστική διερεύνηση βασίσθηκε σε ένα «πρωτόκολλο παραγόντων κινδύνου» σε συνδυασμό με την κλινική υποψία της παρουσίας περιπροθετικής λοιμώξεως και σηπτικής χαλάρωσης. Ο έλεγχος των ασθενών περιελάμβανε κλινική αξιολόγηση (Harris Hip Score), κλασική ακτινολογική απεικόνιση και εργαστηριακές εξετάσεις αίματος (απόλυτος αριθμός λευκοκυττάρων, ποσοστιαία αναλογία πολυμορφοπυρήνων ουδετεροφίλων κοκκιοκυττάρων, ταχύτητα καθίζησης ερυθρών αιμοσφαιρίων και C-αντιδρώσα πρωτεϊνη). Κατά τη σπινθηρογραφική διερεύνηση, το 99mTc-Dynamic Bone Scan προηγήθηκε του LeukoScan® λόγω της υψηλής ευαισθησίας του ως προς την ανίχνευση φλεγμονωδών εστιών, το χαμηλό του κόστος και της ισχύουσας διαγνωστικής τακτικής σε αμφίβολες περιπτώσεις οστικής λοίμωξης. Tα ευρήματα του LeukoScan® διαβαθμίστηκαν σε 4 διακριτές κατηγορίες αποτελεσμάτων I-IV (I-άνευ αυξημένης καθήλωσης του ραδιοφαρμάκου, II-αυξημένη πρόσληψη στα μαλακά μόρια και φυσιολογική στο οστούν, III-ίση κατανομή σε μαλακά μόρια και οστούν, IV-μεγαλύτερη πρόσληψη στο οστούν ή μόνο σε αυτό). Οι κατηγορίες I και II αντιπροσωπεύουν αρνητικά LeukoScan®-αποτελέσματα, ενώ οι ΙΙΙ και ΙV θετικά αποτελέσματα. Ακολούθησε ιστοπαθολογική και μικροβιολογική εξέταση διεγχειρητικών δειγμάτων (αξιολογήθηκαν μόνο τα θετικά μικροβιολογικά αποτελέσματα) που ελήφθησαν από προκαθορισμένες περιοχές. Ιστοπαθολογικό κριτήριο περιπροθετικής σηπτικής φλεγμονής αποτέλεσε η ανεύρεση >5 ουδετερόφιλων πολυμορφοπυρήνων κοκκιο- κυττάρων κατά μέσο όρο για κάθε μεγάλο οπτικό πεδίο. Τα ευρήματα του LeukoScan® συσχετίσθηκαν με τα ιστοπαθολογικά και μικροβιολογικά αποτελέσματα και έγινε ονομαστική καταγραφή αληθών και λανθασμένων σπινθηρογραφικών διαγνώσεων. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Η προεγχειρητική αξιολόγηση των ασθενών ανέδειξε τους εξής μείζονες παράγοντες κινδύνου: Άλγος ισχίου ή/και άλγος μηρού (21 ασθενείς, 100%), παθολογικές εργαστηριακές εξετάσεις αίματος (21 ασθενείς, 100%), προηγηθείσες χειρουργικές επεμβάσεις (13 ασθενείς, 61,9%), λοίμωξη τραύματος του χειρουργημένου ισχίου (10 ασθενείς, 47,6%) και εστίες λοιμώξεως (9 ασθενείς, 42,8%). O προεγχειρητικός μέσος όρος του υπολογιζόμενου κλινικού Harris Hip Score ήταν 64 βαθμοί, από 28 έως 93 βαθμούς. Η ιστολογική και μικροβιολογική εξέταση των διεγχειρητικών δειγμάτων ανέδειξε την παρουσία περιπροθετικής λοίμωξης σε 17 αρθροπλαστικές, ενώ σε 4 αρθροπλαστικές δεν ανιχνεύθηκε σηπτική φλεγμονή. Η υπολογιζόμενη μέση τιμή των εργαστηριακών παραμέτρων φλεγμονής ήταν σχετικά με τον απόλυτο αριθμό λευκοκυττάρων 8,6 Κ/μl (3,9 – 14,5 Κ/μl), την ποσοστιαία αναλογία των πολυμορφοπυρήνων κοκκιοκυττάρων 64% (39 – 79%), την ταχύτητα καθίζησης ερυθρών αιμοσφαιρίων 56,3 mm (23 – 101 mm ) και την C-αντιδρώσα πρωτεϊνη 6,1 mg/dl (αρνητική τιμή – 40,5 mg/dl). Σε συνδυασμό με τα ιστολογικά και μικροβιολογικά ευρήματα προκύπτει για την ΤΚΕ ευαισθησία ίση με 1, ακρίβεια 0,8 και θετική προγνωστική αξία 0,8. Αντίστοιχα για την CRP προκύπτει ευαισθησία 0,94, ειδικότητα 0,25, ακρίβεια 0,8, θετική και αρνητική προγνωστική αξία 0,84 και 0,5 αντίστοιχα. Έγιναν 15 Dynamic Bone Scan εκ των οποίων 12 αληθώς θετικά, 1 αληθώς αρνητικό και 2 ψευδώς θετικά. Η σπινθηρογραφική διερεύνηση μέσω LeukoScan® που διενεργήθηκε σε 21 ασθενείς, ανέδειξε 17 αληθώς θετικά και 4 αληθώς αρνητικά αποτελέσματα. Στην κατηγορία-III ταξινομήθηκαν 7 θετικά και στην κατηγορία-IV 10 θετικά LeukoScan®. Στην κατηγορία-I ταξινομήθηκε 1 αρνητικό και στη κατηγορία-II 3 αρνητικά LeukoScan®. Από τη στατιστική ανάλυση προκύπτει για το σπινθηρογράφημα οστών τριών φάσεων ευαισθησία ίση με 1, ειδικότητα 0,33, ακρίβεια 0,86, θετική και αρνητική προγνωστική αξία 0,85 και 1 αντίστοιχα. Αντίστοιχα για το 99mTc- Sulesomab όλες οι στατιστικές παράμετροι είναι ίσες με 1. Σε τρεις ασθενείς διενεργήθηκε SPECT/CT-scan χωρίς επιπλέον χορήγηση ραδιοφαρμάκου, προς διερεύνηση της περιοχής των τροχαντήρων και ενισχύθηκε η ταξινόμηση των 99mTc-Sulesomab-ευρημάτων στην εκάστοτε κατηγορία. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ: Ακολουθώντας τον προτεινόμενο διαγνωστικό αλγόριθμο με τη σωστή επιλογή των ασθενών, το 99mTc-Sulesomab μπορεί να αποτελέσει σημαντική διαγνωστική επιλογή κατά τη διερεύνηση των σηπτικών φλεγμονών επί αρθροπλαστικών ισχίου, καθώς κάτω από τις παραπάνω προϋποθέσεις παρουσιάζει ευαισθησία, ειδικότητα, ακρίβεια, θετική και αρνητική προγνωστική αξία ίση με 1. Το SPECT/CT-scan προσφέρει διαγνωστικά όταν οι φλεγμονώδεις αλλοιώσεις εντοπίζονται πάνω από το όριο σώματος μηριαίας πρόθεσης-αυχένος μηριαίας πρόθεσης. / AIM: Nuclear Medicine can contribute in differential diagnosis of septic loosening of hip arthroplasty, when the clinical and laboratory findings are not clear. The aim of this study was to determine the ability of scintigraphy with 99mΤc–Sulesomab (LeukoScan®), to diagnose and localize periprosthetic septic lesions in patients with hip arthroplasty. MATERIALS AND METHODS: 21 patients with hip arthroplasty (12 cementless, 3 cemented, 2 hybrid, 3 bipolar total hip arthroplasties and 1 semiarthroplasty) were studied between 1/2001 up to 2/2004, for possible periprosthetic inflammation and septic loosening. The mean follow up period was 4,4 years (2-12). 9 patients (42,8%), were subjected in revision arthroplasty, 8 patients in Girdlestone procedure, 3 patients in surgical debridement and 1 patient, with congenital hip luxation who was primary subjected in femoral shortening osteotomy and fixation with plate and screws, in revision of the fixation. Then mean patient age was 63 years (42-78) and the male to female ratio was 8:13. All patients, in order to be evaluated, had to fulfill the following requirements: 1) absence of pregnancy, 2) normal renal function, 3) 12 months period after the implantation of the primary prosthesis, 4) 3 weeks period free of antibiotic therapy, before the investigation with Leukoscan and 5) abnormal high values of ESR and CRP, since normal values exclude septic loosening. Patients’ selection for diagnostic evaluation was based on a “high risk protocol” in combination with clinical suspicion of periprothetic infection and septic loosening. All patients were clinically evaluated using Harris Hip Score and were investigated with standard x-rays and blood tests, including total white cell number, percentage of neutrophile granulocytes, ESR and CRP. During scintigraphic studies, 99mTc-Dynamic Bone was done before LeukoScan®, because of its high sensitivity for detecting infectious areas, its low cost and the current diagnostic strategy for doubtful cases of bone infection. LeukoScan® findings were classified in four distinct categories I – IV (I – with normal radiopharmaceutical concentration, II – increased uptake in soft tissues and normal in bone, III – equal increased uptake in soft tissues and bone, IV – increased bony uptake). Categories I and II represent negative LeukoScan® findings, while III and IV were classified as positive. Histopathologic and microbiologic tests of intraoperative samples were done (only positive microbiologic tests were evaluated). Histopathologic criterion for periprothetic septic loosening was considered the finding of >5 neutrophile granulocytes per high energy field. LeukoScan® findings were matched with histopathologic and microbiologic results. RESULTS: Patients’ preoperative evaluation revealed the following risk factors: hip or thigh pain (21 patients, 100%), pathologic blood tests (21 patients, 100%), previous operations (13 patients, 61,9%), wound infection (10 patients, 47,6%) and other infectious regions (9 patients, 42,8%). Preoperative Harris Hip Score was 64 points (28 – 93). Histologic and microbiologic tests of intraoperative samples revealed periprothetic infection in 17 cases. Mean value of laboratory tests revealing infection with respect to total white cells number was 8,6 Κ/μl ( 3,9 – 14,5 Κ/μl ), percentage of neutrophile granulocytes 64% (39 – 79%), ESR 56,3 mm (23 – 101 mm) and CRP 6,1 mg/dl. ESR showed a sensitivity of 1, accuracy 0,8 and positive prognostic value 0,8. CRP had 0,94, 0,25 and 0,8 respective values, with positive prognostic value 0,84. 15 Dynamic Bone Scan were done, 12 were classified as positive, 1 true negative and 2 false positive. LeukoScan® were classified as 17 true positive and 4 true negative. 7 true positive tests were classified in category III and 10 in category IV. 1 negative LeukoScan® was classified in category I and 3 in category II. Dynamic Bone Scan showed a sensitivity 1, specificity 0,33, accuracy 0,86, positive and negative prognostic value 0,85 and 1 respectively. 99mTc-Sulesomab showed for all parameters value 1. CONCLUSIONS: Following the appropriate diagnostic algorithm and patient selection, 99mTc-Sulesomab can detect septic loosening, since it shows sensitivity, specificity, accuracy, positive and negative prognostic values of 1. SPECT/CT-scan offers significant diagnostic help when infection is localized above the neck of the femoral component.

O Objetivo desse trabalho é avaliar a Dinâmica Gástrica e o Trânsito Oro-Esofágico em imagens cintilográficas por meio de uma técnica de fluxo óptico chamada Técnica Aprimorada de Demons. Essa técnica permite obter a velocidade dos pixels, também chamada Força de Deformação, em imagens sequenciais aos pares por meio de 3 características das imagens: o gradiente, a intensidade dos pixels e a informação ortogonal ao gradiente. Para alcançar o nosso objetivo, foram utilizadas imagens cintilográficas obtidas no Banco de Imagens do Hospital das Clínicas da USP de Ribeirão Preto. Essas imagens foram adquiridas segundo 2 protocolos: Trânsito Oro-Esofágico e Enchimento Gástrico. Sob o protocolo de Trânsito Oro-Esofágico, foram selecionadas imagens referentes a 9 voluntários saudáveis. Esses, em um período de jejum mínimo de 8 horas, fizeram 10 deglutições de 5 ml de solução fisiológica sendo as deglutições de número 1, 4, 7 e 10 feitas com a solução fisiológica \"marcada\'\' com aproximadamente 26 MBq (cerca de 700 µCi) de 99mTecnécio ligado a moléculas de fitato e adquiridas, pela gamma câmara, como um conjunto de 240 imagens por deglutição. As imagens adquiridas no protocolo de Trânsito Oro-Esofágico foram corrigidas e corregistradas. Os campos de velocidade obtidos foram correlacionados com uma técnica capaz de obter os tempos de trânsito do bolus nas diferentes porções do esôfago. Foi obtida uma alta correlação inversa entre as velocidades e o tempo de trânsito ao longo de todo o esôfago, como esperado. A média das velocidades obtidas no esôfago proximal se aproximou consideravelmente da velocidade da onda peristáltica primária descrita na literatura. Sob o protocolo de Enchimento Gástrico, foram selecionadas imagens referentes a 13 voluntários saudáveis. Os voluntários, em um período de jejum mínimo de 8 horas, ingeriram uma refeição teste líquida \"marcada\'\' com aproximadamente 72 MBq (cerca de 2 mCi) de 99mTecnécio ligado a moléculas de fitato enquanto ocorria a aquisição de um conjunto de 330 imagens pela gamma câmara. As imagens adquiridas no protocolo de Enchimento Gástrico também foram corrigidas e corregistradas. Os campos de velocidades obtidos foram somados para cada par de imagens adquiridas e foi analisada a frequência dominante do módulos desses campos somados no tempo de aquisição por meio da Trânsformada Rápida de Fourier (FFT), com filtro Butterworth bidirecional, em janelas de 4 minutos. Foi obtida a média das frequências dominantes por voluntário e, posteriormente, uma média e um desvio padrão para a amostra de voluntários. Foi feito um teste t de student que revelou que a média amostral da frequência dominante do estômago proximal é condizente com a frequência de contração conhecida na literatura para essa região (1 contração por minuto). Ao se estudar a região distal, foi observado também uma predominância de janelas com frequências próximas a conhecida para contrações do estômago distal (3 contrações por minuto) na maioria dos voluntários. As contrações no estômago também foram analisadas visualmente por meio do divergente do campo de velocidades e do perímetro do estômago nas imagens adquiridas. / The goal of this project is to evaluate the gastric dinamic and the Oro-esophageal transit in scintigraphic images trough an optical flow tecnique called Improved Demons Tecnique. This tecnique provides the velocity of the pixels (also called, Deformation Force - DF) in sequencial images by pairs trough 3 image features: gradient, intensity of the pixels and orthogonal gradient information. To achieve our goal, scintigraphic images from Hospital das Clínicas of Ribeirão Preto database were used. This images were acquired trough 2 protocols: Oro-Esophageal Transit and Gastric Filling. At the Oro-Esophageal Transit protocol, images from 9 healthy volunteers were chosen. The volunteers, under a fasting of at least 8 hours, made ten swallows of 5 ml saline. The swallows number 1, 4, 7 and 10 were made with the saline labelled with about 26 MBq (about 700 µCi) 99mTc-phytate and acquired, by gamma-camera, as a set of 240 images per swallowing. The images acquired under the protocol Oro-Esophageal Transit were corrected and registered. The velocity fields obtained were correlated to a tecnique capable of obtain the relative transit times of the bolus in each region of the oesophagus. A high inverse correlation were obtained between the velocities and the times of transit in the oesophagus as a whole, as expected. The mean of the velocities obtained in the proximal oesophagus approached considerably of the velocity of primary peristaltic pump described in literature. At the Gastric filling protocol, images from 13 healthy volunteers were chosen. The volunteers, under a fasting of at least 8 hours, ingested a liquid meal labeled with about 72 MBq (about 2 mCi) 99mTc-phytate while a set of 330 images were acquired by gamma-camera. This images were also corrected and registered. The velocity fields were summed for each pair of images acquired and the frequency of the magnitude of this summed field, in the time of acquisition, were analyzed by Fast Fourier Transform, with a bidirectional Butterworth filter, in sliding windows of 4 minutes. A mean of the frequencies per volunteer were obtained and, after, a mean and standard deviation for the sample of volunteers. It was made a t student test that showed that the sample mean of the frequency of the proximal estomach is consistent with the known frequency of the contraction for this region (1 contraction per minute). We also studied the distal region. It was observed a predominance of slider windows with frequencies close to the frequency known for contractions of distal stomach (3 contractions per minute) in most of the volunteers. The stomach contractions were also analyzed visually through the divergent of the velocity fields and the perimeter of the stomach in the acquired images.

A quantitative evaluation of single photon emission computed tomography (SPECT) and planar scintigraphic imaging may be valuable for both diagnostic and therapeutic purposes. For an accurate quantification it is usually necessary to correct for attenuation and scatter and in some cases also for septal penetration. For planar imaging a background correction for the contribution from over- and underlying tissues is needed. In this work a few correction methods have been evaluated and further developed. Much of the work relies on the Monte Carlo method as a tool for evaluation and optimisation. A method for quantifying the activity of I-125 labelled antibodies in a tumour inoculated in the flank of a mouse, based on planar scintigraphic imaging with a pin-hole collimator, has been developed and two different methods for background subtraction have been compared. The activity estimates of the tumours were compared with measurements in vitro. The major part of this work is attributed to SPECT. A method for attenuation and scatter correction of brain SPECT based on computed tomography (CT) images of the same patient has been developed, using an attenuation map calculated from the CT image volume. The attenuation map is utilised not only for attenuation correction, but also for scatter correction with transmission dependent convolution subtraction (TDCS). A registration method based on fiducial markers, placed on three chosen points during the SPECT examination, was evaluated. The scatter correction method, TDCS, was then optimised for regional cerebral blood flow (rCBF) SPECT with Tc-99m, and was also compared with a related method, convolution scatter subtraction (CSS). TDCS has been claimed to be an iterative technique. This requires however some modifications of the method, which have been demonstrated and evaluated for a simulation with a point source. When the Monte Carlo method is used for evaluation of corrections for septal penetration, it is important that interactions in the collimator are taken into account. A new version of the Monte Carlo program SIMIND with this capability has been evaluated by comparing measured and simulated images and energy spectra. This code was later used for the evaluation of a few different methods for correction of scatter and septal penetration of I-123 brain SPECT. The methods were CSS, TDCS and a method where correction for scatter and septal penetration are included in the iterative reconstruction. This study shows that quantitative accuracy in I-123 brain SPECT benefits from separate modelling of scatter and septal penetration.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-07T19:46:16Z No. of bitstreams: 1 IANNA DUARTE KOBAYASHI DE SOUZA - DISSERTAÇÃO PPGCC 2012..PDF: 9922437 bytes, checksum: d5cbecd7f839d5802dab4ed420e1665b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-07T19:46:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IANNA DUARTE KOBAYASHI DE SOUZA - DISSERTAÇÃO PPGCC 2012..PDF: 9922437 bytes, checksum: d5cbecd7f839d5802dab4ed420e1665b (MD5) Previous issue date: 2012-02-29 / O crescimento da incidência da doença arterial coronariana, que atinge parte da população mundial, tem intensificado avanços na área da medicina nuclear, como forma de prevenção e de diagnóstico dessa doença. A cintilografia do miocárdio com técnica SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography), associada ao eletrocardiograma, permite a avaliação tanto da funcionalidade quanto da perfusão do músculo cardíaco. Este estudo tem como objetivo principal aplicar técnicas de processamento digital de imagens para segmentar e reorientar automaticamente as imagens 3D de pacientes doentes, geradas por uma gamma camera. Os resultados obtidos foram comparados com os resultados produzidos pela técnica manual e comprovaram a eficácia do método automático proposto. / The increase in incidence of coronary artery disease, which affects part of the world population, has intensified advances in nuclear medicine as a means of prevention and diagnosis of this disease. The myocardial scintigraphy technique SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography), associated with the electrocardiogram, enables evaluating both function and perfusion of the heart muscle. The main objective of this study is to apply techniques of digital image processing to segment and reorient automatically the 3D images of sick patients, generated by a gamma camera. The results obtained were compared to those ones produced by a manual technique and the effectiveness of the proposed automatic method was confirmed.