Aplicação em tempo-real para deteção automática de fraturas ósseas em imagens de ultrassom

Dissertação de mestrado, Engenharia Electrónica e Telecomunicações, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2017A população mundial está atualmente exposta a um nível de radiação considerável. Não se refere apenas à radiação solar, que só por si é bastante preocupante, mas também à radiação proveniente de outras fontes, nomeadamente as relacionadas com métodos imagiológicos que utilizam radiação ionizante. A utilização de raios-X, é uma prática bastante comum nos métodos de diagnóstico e a sua frequência de utilização é alarmante quando os pacientes são ainda jovens ou crianças por o seu organismo ainda se encontrar em crescimento e ser potencialmente afetado pelas radiações. A utilização de métodos imagiológicos baseados em ultrassom, devem ser levados em consideração nestes casos, por serem métodos com radiação não-ionizante. Apesar de estes métodos necessitarem de maior experiência por parte do técnico, a instrumentação é de menor dimensão, são mais económicos e mais portáveis. No sentido de promover a utilização de métodos imagiológicos alternativos, este projeto de dissertação deu seguimento a projetos anteriormente desenvolvidos pelo Nuno Fernandes e pelo Luís Nascimento, de forma a facilitar a utilização da imagiologia ultrassónica de diagnóstico mediante a criação de uma aplicação em tempo-real para deteção de fraturas ósseas em imagens de ultrassom. As imagens de ultrassom são caracterizadas pela presença de ruído aleatório causado por reflexões microscópicas que ocorrem nas diversas estruturas internas do paciente. O ruído Speckle, é caracterizado por apresentar um efeito de pequenos salpicos, em vários tons de cinza ao longo de toda a imagem. Para reduzir o problema gerado pela presença deste tipo de ruído, são utilizados dois filtros intitulados como Mean Filter e SSR (Simple Speckle Removal). No que diz respeito à identificação da linha de osso na imagem ultrassonográfica, os métodos leftright, middle ou 3split+middle apresentaram bons resultados, segundo a literatura, e posteriormente, através de uma soma de intensidade de pixéis na região da linha de osso identificada, é possível encontrar a fratura óssea. Tendo presente esta informação, o primeiro objetivo foi pesquisar se estaria disponível algum aplicativo móvel que permitisse a identificação de fraturas ósseas em imagens de ultrassom. Após pesquisa, verificou-se que apenas estão disponíveis aplicativos de caracter educacional. Aplicativos que exemplificam o modo de se obter as imagens, ao mostrar a posição e a zona onde a sonda deverá ser ocupada e sugestões de possíveis patologias encontradas nessas regiões. Para além destes, apenas existe um aplicativo que permite a identificação de fraturas ósseas ao utilizar este tipo de imagens e foi o aplicativo desenvolvido pelo Luís Nascimento. Foi definido como segundo objetivo a ligação do algoritmo desenvolvido em MATLAB, com o aplicativo móvel que se iria desenvolver. Este objetivo foi conseguido com a utilização de um pacote que após instalação, torna possível a comunicação entre a linguagem Python, JAVA ou C++, e o engine do MATLAB. Este pacote, o MATLAB engine para Pyhton, permite a utilização de funções previamente desenvolvidas em MATLAB, numa aplicação desenvolvida em Python. O terceiro e último objetivo definido, foi criar a aplicação que conseguisse gerar a resposta no mesmo formato da aplicação desenvolvida pelo Luís Nascimento e aproximadamente no mesmo espaço temporal. Tratando-se de um aplicativo em tempo-real, o tempo de resposta era fulcral para o sucesso deste aplicativo. Era necessário ter alguns fatores em consideração, tais como, o tempo de resposta da aplicação em MATLAB e o tempo da comunicação entre servidor e cliente. O objetivo inicialmente delineado foi conseguido apenas na segunda versão do aplicativo, em que se colocou a inicialização do MATLAB engine no momento em que o servidor era inicializado, evitando esta perda de tempo no momento em que utilizador submeteria a imagem para ser analisada pelo aplicativo. Tendo como comparação um teste preliminar feito à aplicação do Luís, verificou-se que os resultados, no que diz respeito ao tempo de resposta da nova aplicação, são bastante satisfatórios. Pelo que se considera que a aplicação em tempo-real desenvolvido apresentou uma boa performance