O imageamento e comunicações digitais em medicina (DICOM)

Nos equipamentos eletromédicos pode-se controlar seguintes objetos de informação: um Objeto de Informação de Imagem DICOM (DICOM Image Information Object – IOD) para Radioterapia. Este especifica o conteúdo semântico das Imagens de RT. Normalmente se abrevia como RT Imagem IOD. Também inclui a Classe de Armazenamento (Storage SOP) correspondente para que a IOD possa ser usada nos intercâmbios de Rede e de Armazenamento de Mídia (Network).

A ABNT IEC/TR 61852 de 06/2020 – Equipamentos eletromédicos — Imageamento e comunicações digitais em medicina (DICOM) — Objetos de radioterapia especifica os seguintes objetos de informação: um Objeto de Informação de Imagem DICOM (DICOM Image Information Object – IOD) para Radioterapia. Este especifica o conteúdo semântico das Imagens de RT. Normalmente se abrevia como RT Imagem IOD. Também inclui a Classe de Armazenamento (Storage SOP) correspondente para que a IOD possa ser usada nos intercâmbios de Rede e de Armazenamento de Mídia (Network). O escopo da RT Imagem IOD apresenta imagens de radioterapia que tenham sido obtidas em uma geometria cônica de imageamento, como as encontradas em simuladores convencionais e dispositivos de imageamento de portal.

Também podem ser usadas para imagens calculadas usando a mesma geometria, como as radiografias reconstruídas digitalmente (RRD). Um Objeto de Informação de Dose DICOM (DICOM Dose Information Object) para Radioterapia. Especifica o conteúdo semântico das Doses de RT. Normalmente se abrevia como RT Dose IOD. Também inclui a Classe de Armazenamento (Storage SOP) correspondente para que a IOD possa ser usada nos intercâmbios de Rede (Network) e de Armazenamento de Mídia. O escopo da RT Dose IOD apresenta distribuições de dose de radioterapia que tenham sido calculadas em um sistema de planejamento de tratamento radioterápico, representadas como grades bidimensionais ou tridimensionais de dose, grupos de pontos de dose nomeados ou não nomeados, curvas de isodose, e histogramas dose-volume (DVH).

Um Objeto de Informação de Conjunto de Estrutura DICOM (DICOM Structure Set Information Object) para Radioterapia. Especifica o conteúdo semântico dos Conjuntos de Estrutura de RT. Normalmente se abrevia como RT Structure Set IOD. Também inclui a Classe Storage SOP correspondente para que a IOD possa ser usada nos intercâmbios de Rede (Network) e de Armazenamento de Mídia. O escopo da RT Structure Set IOD apresenta as estruturas relativas ao paciente de radioterapia que tenham sido identificadas em dispositivos como tomógrafos computadorizados (TC), estações de simulação virtual (workstations) ou sistemas de planejamento de tratamento. Um Objeto de Informação de Plano DICOM (DICOM Plan Information Object) para Radioterapia. Este especifica o conteúdo semântico dos Planos (Tratamentos) de RT.

Normalmente se abrevia como RT Plano IOD. Também inclui a Classe Storage SOP correspondente para que a IOD possa ser usada nos intercâmbios de Rede (Network) e de Armazenamento de Mídia. O escopo da RT Plan IOD apresenta os dados geométricos e dosimétricos especificando um curso de feixe externo e/ou tratamento de braquiterapia. Este Relatório inclui uma diversidade de emendas às Partes existentes da DICOM. Portanto, convém que o leitor tenha uma compreensão operacional da Norma. 1. Parte 3 Emendas (Extensão do corpo, Anexos A, B, C e D); 2. Parte 4 Emendas (Extensão do Anexo B); e 3. Parte 6 Emendas (Extensão da Seção 6 e do Anexo A).

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Quais os símbolos e abreviaturas usados nessa norma?

Como pode ser feita a descrição do RT Plan IOD?

Como deve ser estruturado o Módulo RT FRACTION SCHEME?

Quais os atributos do Módulo RT Image?

Este complemento da norma DICOM define uma variedade de objetos de informação aplicáveis ao domínio da radiação em oncologia. A intenção destes objetos é dar suporte à transferência de dados relativos à radioterapia entre os dispositivos encontrados dentro e fora de um departamento de radioterapia. No entanto, eles não têm a intenção de dar suporte ao gerenciamento dos dados transferidos, uma função que pode ser tratada em revisões futuras da norma DICOM.

Esta tarefa de gerenciamento de processos não tem sido tratada na publicação atual devido à ausência de um modelo de processo consistente para um departamento de radioterapia, especialmente em um contexto internacional. Como resultado, os objetos de informação de radioterapia contêm um grande número de elementos de dados condicionais e opcionais. Essencialmente, os objetos são destinados a serem utilizados como contêineres para dados relacionados à radioterapia, com os dados sendo acrescentados à medida que o objeto avança pelo departamento.

O foco desta IOD de Imagem de Radioterapia (RT Image IOD) é tratar dos requisitos para transferência de imagem encontrados em aplicações gerais de radioterapia executadas em simuladores convencionais, simuladores virtuais e dispositivos de imageamento portal. Estas imagens têm uma geometria de imageamento cônica e podem tanto ser adquiridas diretamente do dispositivo, ou digitalizadas usando um digitalizador de filme. Elas podem ou não ter curvas sobrepostas descrevendo as aberturas do dispositivo limitador do feixe (colimador), dispositivos de modificação do feixe, estruturas do paciente e volumes-alvo. Os parâmetros numéricos de dados de feixe também podem ser registrados com a imagem, indicando os valores dos parâmetros no momento em que a imagem foi tomada ou criada. O modelo E-R para a RT Image IOD é apresentado na figura abaixo.

Deve-se observar que não existe qualquer provisão para representação de curvas multiframe (ou seja, todas as curvas são interpretadas em relação ao primeiro frame de imagem em uma imagem multiframe). Curvas que não sejam estruturas de paciente também podem ser representadas usando os tipos de curva HIST, POLY ou TABL (ver P3.3, C.10.2.1). O módulo Equipment contém informações descrevendo o equipamento usado para captar ou gerar a Imagem de RT (como um imageador de portal, simulador convencional ou sistema de planejamento de tratamento).

No entanto, os atributos de equipamento no módulo de RT Image descrevem o equipamento no qual o tratamento foi ou será administrado, normalmente um acelerador de elétrons. Para imagens de RT que não contenham dados pertinentes de pixel, como imagens BEV sem informações RRD, convém que Pixel Data (7FE0,0010) seja preenchido com uma sequência de zeros. O módulo Frame of Reference tem sido incluído para possibilitar a indicação da associação espacial de dois ou mais RT Image (por exemplo, quando as imagens tiverem sido adquiridas no mesmo Frame of Reference, ou tiverem sido reamostradas para compartilhar o mesmo Frame of Reference).

Se o Frame of Reference ocorrer dentro de um SOP Instances em uma determinada série, então todos os SOP Instances desta série estarão espacialmente relacionados. Por exemplo: duas RT Images podem compartilhar o mesmo Frame of Reference se estiverem localizadas no mesmo plano físico, como determinado pelo Ângulo do Gantry da máquina de tratamento (300A,011E) e pela distância do plano fonte-imagem especificada pela RT Image SID (3002,0026).

O foco para esta IOD de Dose de Radioterapia (RT Dose IOD) é tratar dos requisitos de transferência de distribuições de dose calculados por sistemas de planejamento de tratamento de radioterapia. Estas distribuições podem ser representadas por grades 2D ou 3D, como curvas de isodose, ou como pontos de dose nomeados ou não nomeados espalhados por todo o volume. Esta IOD também pode conter dados de histograma dose-volume, overlays isolados ou de multiframes, anotações de áudio e tabelas de pesquisa definidas pela aplicação.

Esta IOD não apresenta definição de doses no feixe ou outros sistemas de coordenadas. Dentro da RT Dose IOD, o módulo de RT Dose suporta grades de dose 2D e 3D. O Structure Set, ROI Contour e módulos da RT Dose ROI juntos suportam curvas e pontos de isodose, e o módulo RT DVH suporta dados de histograma dose-volume. Eles não são mutuamente exclusivos: todas as quatro representações podem ser incluídas em um único caso do objeto e podem ser incluídos em qualquer combinação.

Convém que Declarações de Conformidade de Produto declarem claramente quais destes mecanismos têm suporte e sob quais condições. A RT Dose IOD foi definida como uma IOD composta, separada da RT Plan IOD. Isso tem sido feito pelos seguintes motivos: para possibilitar a multiplicidade de cálculos de dose usando modelos de feixe para o mesmo plano básico e para evitar transmissão indesejada de grandes quantidades de dados com o plano de tratamento.

O foco para esta IOD de Conjunto de Estrutura de Radioterapia (RT Structure Set IOD) é tratar dos requisitos para transferência de estruturas do paciente e de dados relacionados definidos nos tomógrafos TC, estações de simulação virtual, sistemas de planejamento de tratamento e dispositivos similares. Esta IOD também pode conter anotações de curva em áudio.

O crescimento do uso do sensoriamento remoto

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sensoriamentoO sensoriamento remoto teve início com a depois do aparecimento da câmara fotográfica que foi o primeiro instrumento utilizado e que até hoje continua funcionando. Por exemplo, existe uma câmara russa de filme pancromático KVR-1000 que obtém fotos a partir de satélites com uma resolução espacial de 2 a 3 m. No início, o sensoriamento foi usado para aplicações militares, em que era usada uma câmara fotográfica leve com disparador automático e ajustável. Carregadas com pequenos rolos de filmes, eram fixadas ao peito de pombos correio, que eram levados para locais estrategicamente escolhidos de modo que, ao se dirigirem para o local de suas origens, sobrevoavam posições inimigas. Durante o percurso, as câmaras, previamente ajustadas, tomavam fotos da área ocupada pelo inimigo. Vários pombos eram abatidos a tiros pelo inimigo, mas boa parte deles conseguia chegar ao destino. As fotos obtidas consistiam em valioso material informativo, para o reconhecimento da posição e infraestrutura do inimigo.

Depois disso, os pombos foram substituídos por balões não tripulados que, presos por cabos, eram suspenso até a uma altura suficiente para tomadas de fotos das posições inimigas por meio de várias câmaras convenientemente fixadas ao balão. Após a tomada das fotos o balão era puxado de volta e as fotos reveladas eram utilizadas nas tarefas de reconhecimento. Posteriormente, aviões foram utilizados como veículos para o transporte das câmaras. Na década de 60 surgiram os aviões norte americanos de espionagem denominados U2 e suas versões mais modernas que voam a uma altitude acima de 20.000 m o que dificulta o seu abate por forças inimigas. Conduzido por apenas um piloto eles são totalmente recheados por sensores, câmaras e uma grande variedade de equipamentos. Estes aviões têm sido utilizados também para uso civil. Em 1995, um deles foi utilizado pelos Estados Unidos para monitoramento de queimadas e mapeamentos diversos, nas regiões Norte e Centro-Oeste do Brasil.

Por fim, com o lançamento dos satélites de recursos naturais terrestres que, embora demandem grandes investimentos e muita energia nos seus lançamentos, orbitam em torno da Terra por vários anos. Durante sua operação o consumo de energia é mínimo, pois são mantidos a grandes altitudes onde não existe resistência do ar e a pequena força gravitacional terrestre é equilibradapela força centrífuga do movimento orbital do satélite. Estes aparatos espaciais executam um processo contínuo de tomadas de imagens da superfície terrestre coletadas 24 h/dia, durante toda a vida útil dos satélites. A evolução por sensoriamento via satélite envolveu os segmentos tecnológicos de sensores – são os instrumentos que compõem o sistema de captação de dados e imagens, cuja evolução tem contribuído para a coleta de imagens de melhor qualidade e de maior poder de definição; do sistema de telemetria – consiste no sistema de transmissão de dados e imagens dos satélites para estações terrestres, e tem evoluído no sentido de aumentar a capacidade de transmissão dos grandes volumes de dados, que constituem as imagens; dos sistemas de processamento – consistem dos equipamentos computacionais e softwares destinados ao armazenamento e processamento dos dados; e lançadores – consistem das bases de lançamento e foguetes que transportam e colocam em órbita, os satélites.

Além disso, segundo Eduardo Freitas, editor do portal e revista MundoGEO, a indústria geoespacial vem experimentando várias mudanças nos últimos anos, com maior destaque para o sensoriamento remoto, que é a área responsável por gerar imagens da superfície terrestre a partir de plataformas móveis. Se há alguns anos existia uma separação muito clara entre imagens de satélites – com menor poder de detalhamento – e aerofotos – com maior resolução -, hoje existem várias áreas de sobreposição entre os produtos gerados e as aplicações das imagens obtidas por sensores remotos orbitais e aerotransportados.

Ele acrescenta que os satélites comerciais de altíssima resolução – com menos de 50 centímetros de detalhamento – invadiram uma área que, até recentemente, era apenas das imagens obtidas através de aviões. Por sua vez, a aerofotogrametria ampliou o leque de sensores, e hoje os veículos voam com equipamentos ópticos, radar e laser, obtendo uma vasta gama de imagens e de modelos digitais de terreno em três dimensões. “Agora, uma novidade que está alterando o jogo de forças no setor de sensoriamento remoto é a invasão dos Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs), equipamentos com baixíssimo custo – em relação à aerofotogrametria – que podem gerar produtos muito próximos dos obtidos através de métodos clássicos de levantamentos. Por outro lado, os VANTs ainda carecem de uma legislação clara para a execução de voos sobre áreas habitadas para mapeamento rural e urbano”.

Além do mapeamento em si, garante o técnico, os VANTs podem ser muito úteis na resposta a desastres naturais e acidentes, já que possibilitam uma agilidade que não é encontrada no uso de aviões e na programação de imageamento por satélites. Empresas brasileiras já possuem projetos e equipamentos que poderiam contribuir em aspectos relacionados a acidentes que resultam no derramamento de óleo no mar ou em resposta a deslizamentos de terra. “Hoje, existem várias opções de VANTs, com distintas autonomias de voo, que poderiam se encaixar em diferentes missões, desde a detecção de manchas de óleo no oceano e sua evolução, até o rastreamento e identificação das praias do litoral em risco de serem afetadas. O sobrevoo a áreas com deslizamentos de terra também pode ser feito com agilidade para a resposta rápida a emergências. Os satélites com sensores ópticos, por exemplo, ficam limitados em relação à presença de nuvens na região, o que requer o uso de imagens radar. Já os VANTs não sofrem com isso, pois voam abaixo das nuvens. Outra diferença é em relação ao custo operacional e humano, pois operar um avião não tripulado custa menos, além de não expor a tripulação a riscos”.

Outra área na qual os VANTs já são amplamente utilizados é a segurança. A Polícia Militar Ambiental do Estado de São Paulo, por exemplo, usa veículos não tripulados para a detecção de diversos tipos de crimes ambientais. Em 2011, o governo brasileiro criou o Núcleo de Excelência em Desenvolvimento de Sistemas Embarcados para Veículos Aéreos Não Tripulados e Robôs Táticos Móveis, com o objetivo de desenvolver um sistema de segurança nas fronteiras da Amazônia e monitorar o meio ambiente. Conforme assegura Eduardo, os resultados esperados do projeto, que tem previsão de quatro anos de duração, deixarão o Amazonas numa condição favorável em relação ao controle das fronteiras, uma vez que, nesses locais, ocorrem com frequência o tráfico de drogas, guerrilhas, dentre outras atividades. Os VANTs vão desempenhar funções estratégicas na captura de informações, que posteriormente serão processadas e encaminhadas aos órgãos competentes, como a Polícia Federal e o Exército.

“Mas um VANT não é um simples aeromodelo. Antes de se fazer um levantamento é preciso obter uma autorização Notam, emitida pelos órgãos da Aviação Civil e Militar, avisando que será feito um sobrevoo a um determinado local. Além disso, esses locais não podem ser densamente habitados, o que tem sido um empecilho para o mercado com foco em segurança. Existem, em todo o mundo, vastas pesquisas e desenvolvimentos sobre VANTs, baseadas em diversos tipos de aeronaves, como aviões, helicópteros e dirigíveis. Esse tipo de aparelho possui um grande campo de aplicação, podendo ser empregado no monitoramento e estudo de florestas e regiões de interesse ecológico, em levantamentos de áreas rurais de aspectos agropecuários. Também pode auxiliar na medição da composição do ar e de níveis de poluição e sua dispersão em centros urbanos e industriais. Além disso, serve para a inspeção de grandes estruturas, levantamento de ocupação urbana e prospecção topográfica, mineral e arqueológica”.

Ele acredita que, para os próximos anos, haja uma presença cada vez maior de VANTs nas áreas de mapeamento, defesa, inteligência e segurança, o que não significa que o uso das fotos obtidas com aviões e imagens de satélites estejam em declínio. Com maior oferta de produtos, a aerofotogrametria se moderniza e fornece imagens cada vez melhores. Os satélites também aumentam cada vez mais a resolução e geram imagens com mais opções de detalhamento e revisita. As tecnologias estão se complementando, com algumas áreas de sobreposição, mas cada uma com sua especificidade e área de aplicação.

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