TÍTULO: RADIOGRAFIA EM TELA - KINECT PARA WINDOWS CATEGORIA: CONCLUÍDO ÁREA: ENGENHARIAS E TECNOLOGIAS SUBÁREA: COMPUTAÇÃO E INFORMÁTICA - PDF
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Amélia Arantes Almeida
1 Anais do Conic-Semesp. Volume 1, Faculdade Anhanguera de Campinas - Unidade 3. ISSN TÍTULO: RADIOGRAFIA EM TELA - KINECT PARA WINDOWS CATEGORIA: CONCLUÍDO ÁREA: ENGENHARIAS E TECNOLOGIAS SUBÁREA: COMPUTAÇÃO E INFORMÁTICA INSTITUIÇÃO: FACULDADE ANHANGUERA DE SANTA BÁRBARA AUTOR(ES): MEIRIELLE CÉLIA DE SOUZA ORIENTADOR(ES): THIAGO SALHAB ALVES
2 Radiografia em Tela Kinect for Windows Resumo Radiografia em tela é um projeto que consiste em automatizar a rotina de trabalho do profissional da saúde, mais especificamente do cirurgião. Em uma rotina casual, o médico deveria esperar dentro da sala cirúrgica pelo filme (Raio-x) revelado e assim analisar o mesmo em um quadro de luz, neste processo arcaico o profissional fica preso ao tempo e se houver necessidade de se repetir o processo de captura (raio-x) terá de aguardar mais tempo. Com a tecnologia Kinect é possível através de movimentos à distância, sem toque algum, ter acesso aos arquivos e assim analisar os mesmos, em diversos ângulos e profundidade. Em caso de necessidade de uma nova tomada de captura, o profissional teria que apenas solicitar por meio de telefone e aguardar a imagem estarem disponíveis para analise. A inovação pode ser ampliada para outras áreas? Seria uma tecnologia a ser apreciada e com ela elaborar outros artefatos inovadores para a medicina? O projeto de iniciação científica tem por objetivos realizar um estudo sobre a Radiografia e o Kinect, e esclarecer Palavras-chave: - Kinect - Raio-x - Projeção em Tela - Sistema Daiko / Kodak - Leap Motion (alternativa ao Kinect) Introdução Radiografia são imagens detalhadas de ossos, órgãos e outras estruturas do corpo, onde quando solicitados pelo medico o paciente se desloca até uma sala especifica para tirar a imagem (raio-x). Levasse alguns minutos até transmitir a imagem capturada pela maquina para o filme. Sendo de baixo custo, é um método muito utilizado para acompanhar evoluções de tumores, doenças ósseas, fraturas, entra outros. Segundo Alex Kipman (2010), o Kinect foi desenvolvido na intenção de o usuário interagir com os jogos, de que se possa controlar a tecnologia mais facilmente, sem dispositivos eletrônicos ao redor. Kinect é um sensor que capacita reconhecimento de voz e corporal. Sua utilização esta indo, além disso, surgindo grande interesse da área medica. Tanto que uma equipe cirurgiã de um Hospital de Londrina - Paraná e outra de Londres - Inglaterra começaram a usar o Kinect no Centro Cirúrgico para ajudar na visualização de imagens no intraoperatório. Mas sem grandes sucessos. O propósito é unir a radiografia com a tecnologia kinect, e otimizar o trabalho medico. Já pensando também na preservação ao meio ambiente, onde não será mais necessário à impressão do raio-x no filme.
3 Objetivos O projeto de iniciação científica tem por objetivos realizar um estudo sobre radiografias, funcionamento do kinect e desenvolvimento de um aplicativo para visualização de radiografia com o auxílio do kinect para interação. Justificativa O projeto se justifica pelo fato do centro cirúrgico ser um ambiente totalmente esterilizado, ou seja, onde não se pode haver contaminação. Com a inovação será o processo será agilizado e facilitando o acesso à informação (radiologia por imagem digital) diminuindo o consumo de material (filmes) a cada solicitação do médico. Onde ele não terá contato algum com o filme, apenas terá que interagir com o kinect e avaliar a radiografia gerada. Metodologia Realizar levantamento bibliográfico sobre Radiografias, como são realizadas e suas funções. Realizar levantamento bibliográfico sobre Kinect, seu funcionamento e como programa-lo. Implementação de protótipos do aplicativo. Desenvolvimento Radiografia Exame complementar de diagnóstico por imagem, que consiste numa imagem que representa uma secção ou "fatia" do corpo. Quando descoberta a radiografia representou um grande avanço para a Medicina diagnóstica e terapêutica. Considerada atualmente, a grande desvantagem do método está em imagens de superposição em um único plano de diversos órgãos e na pouca nitidez da imagem dos tecidos moles. Já para a época de sua descoberta ela representou uma revolução. Hoje em dia superada em qualidade como método de obtenção de imagens do interior do corpo (embora não em praticidade e em custo), as radiografias tornaramse tão simples e úteis que podem ser feitas mesmo em domicílio e passaram a ser usadas por dentistas e em exames admissionais (abreugrafia). É obtida através do processamento por computador de informação recolhida após expor o corpo a uma sucessão de raios X. Seu objetivo principal é estudar a atenuação de um feixe de raios X durante seu trajeto através de um segmento do corpo; no entanto, ela se distingue da radiologia convencional por diversos elementos. O dispositivo que gera raios X é chamado de tubo de Coolidge. Da mesma forma que uma válvula termiônica, este componente é um tubo oco e evacuado, ainda possui um catodo incandescente que gera um fluxo de elétrons de alta energia. 2
4 Estes são acelerados por uma grande diferença de potencial e atingem ao ânodo ou placa. O ânodo é confeccionado em tungstênio. A razão deste tipo de construção é a geração de calor pelo processo de criação dos raios X. O tungstênio suporta temperaturas que vão até 3340 C. Além disso, possui um razoável valor de número atômico (74) o que é útil para o fornecimento de átomos para colisão com os elétrons vindos do catodo (filamento). Para não fundir, o dispositivo necessita de resfriamento através da inserção do tungstênio em um bloco de cobre que se estende até o exterior do tubo de raios X que está imerso em óleo. Esta descrição refere-se ao tubo de ânodo fixo. Ao serem acelerados, os elétrons ganham energia e são direcionados contra um alvo, ao atingi-lo, são bruscamente freados, perdendo uma parte da energia adquirida durante a aceleração. O resultado das colisões e da frenagem é a energia transferida dos elétrons para os átomos do elemento alvo. Este se aquece bruscamente, pois em torno de 99% da energia do feixe eletrônico é dissipada nele. A brusca desaceleração de uma carga eletrônica gera a emissão de um pulso de radiação eletromagnética. A este efeito dá-se o nome de Bremsstrahlung, que significa radiação de freio. As formas de colisão do feixe eletrônico no alvo dão-se em diferentes níveis energéticos devido às variações das colisões ocorridas. Como existem várias formas possíveis de colisão devido à angulação de trajetória, o elétron não chega a perder a totalidade da energia adquirida num único choque, ocorrendo então á geração de um amplo espectro de radiação cuja gama de frequências bastante larga, ou com diversos comprimentos de onda. Estes dependem da energia inicial do feixe eletrônico incidente, e é por isso que existe a necessidade de milhares de volts de potencial de aceleração para a produção dos raios X. A revelação da imagem latente torna-se visível por ação do agente químico chamado de revelador. A solução reveladora fornece elétrons que migram para grãos que foram sensibilizados pelos raios X, e converte os outros íons de prata que não foram expostos em íons metálicos de cor escura. Isto faz com que apareçam pintas pretas na emulsão. Geralmente, o filme radiográfico é revelado por uma processadora automática onde se mostram os quatro estágios do processamento. Em uma processadora convencional, o filme é revelado por um período entre 20 e 25 segundos. Kinect O Kinect, dispositivo fabricado pela Prime Sense, empresa selecionada para integrar o Project Natal, o qual acabaria por se tornar o Kinect. Prime Sense (2012), utiliza a Interface Natural ao Usuário (NUI - Natural User Interface) que se referem a um estilo de interface caracterizado pela invisibilidade do controle ao usuário. Cabe ressaltar aqui que a NUI e o Kinect não representam apenas possibilidades no 3
5 campo dos jogos e da saúde. Também existe a possibilidade de aplicações em outros campos como artes, comunicação e educação. Ao que se revela o Kinect não é tão mágico assim. É uma combinação altamente inovadora de câmeras, microfones e software que transforma seu corpo em um controle de videogame. O nome Kinect é inspirado pelas palavras em inglês "kinect" (cinético), que significa estar em movimento, e "connect" (conectar), que significa estar "conectado aos amigos e ao entretenimento que você ama". Não são apenas os jogos que pegam seu movimento. O Kinect captura ativa por voz com captura de vídeo e reconhecimento facial, aplicável para tudo. O Kinect reconhece os pontos articulares de até dois (2) sujeitos/jogadores e é capaz de diferenciá-los dos de até outros quatro (4). A figura 1 ilustra um mapa dos pontos articulares reconhecidos pelo Kinect. Figura 1 Ilustração da leitura de pontos articulares. Fonte: Shotton (2011). O sensor do Kinect tem cerca de 23cm de comprimento. Ele têm 5 fatores principais: 1º - Câmera RGB (Red, Green, Blue) que permite o reconhecimento facial perfeito da pessoa que está em frente do console. 2º - Sensor de profundidade, que permite que o acessório escaneie o ambiente a sua volta em três dimensões. 3º - Microfone embutido, que além de captar as vozes mais próximas, consegue diferenciar os ruídos externos. Dessa forma, barulhos ao fundo não atrapalham o andamento do Kinect. O microfone também é capaz de detectar várias pessoas diferentes em uma sala (só não se sabe se a precisão é perfeita, já que é comum, por exemplo, irmãos com vozes parecidas). 4º - Próprio processador e software. 5º - Detecta 48 pontos de articulação do nosso corpo, ou seja, possui uma precisão sem precedentes. 4
6 Figura 2 Localização dos sensores. Para trabalhar com o Kinect, basta instalar a SDK uma ferramenta para programação para desenvolvedores. Ela possibilita estudantes e comunidades fácil acesso a todos os recursos oferecidos pelo Microsoft Kinect conectados a computadores com sistema operacional Windows 7. A SDK do Kinect inclui drivers, API ricas para os sensores de profundidade e webcam, documentos para instalação, e materiais auxiliares. A SDK permite desenvolvimento de aplicações com linguagens do.net framework (C#, VB.Net, C++) utilizando o Microsoft Visual Studio A SDK possui as seguintes possibilidades: Captura de Dados, Captura de Esqueleto, Funções Avançadas de Áudio, Exemplos de Código e Documentação. Resultados Foram apresentados os conceitos de Radiografia, como é realizado e sua funcionalidade e sobre o Kinect seus componentes, ferramenta necessária para programação da interação do Kinect com a captura das imagens de raios-x. Como próxima etapa, serão elaborados protótipos do aplicativo de interação analisando também sua vulnerabilidade, segurança e falhas. Considerações Finais Espera-se que este levantamento de informações e desenvolvimento de um aplicativo possa ajudar no desempenho e na automatização da rotina de trabalho dos profissionais da saúde. Assim a tecnologia contribuindo cada vez mais á medicina. 5
7 Referências Bibliográficas CORISH, Robert; CRIMISINI, Antonio; GONZALEZ, Gerardo; SELLEN, Abigail. Touchless Interaction in Medical Imaging. Disponível em: < Acessado em 01 de Setembro de ABC.MED.BR, Radiografia: como é feita? Para que serve? Quais são as vantagens e as desvantagens médicas?. Disponível em: < Acesso em 01 Setembro de MACHADO, Alessandra Silveira. Estudo Comparativo da Radiografia Convencional e Computadorizada para Análise de Ligas Metálicas. Rio de Janeiro, Dissertação (Mestrado em Engenharia Nuclear) Universidade Federal do Rio de Janeiro. Disponível em: < Machado.pdf>. Acessado em 01 de Setembro de CRAWFORD, Stephanie. Como funciona o Microsoft Kinect. Disponível em: < Acessado em 01 de Setembro de HONORATO, Renata. Vida Digital, Entrevista: Alex Kipman. Disponível em: < Acessado em 01 de Setembro de LEVY, Michel, Presidente da Microsoft Brasil. Entrevista com Alex Kipman, criador do Kinect. Disponível em: < Visualizado em 01 de Setembro de