Alunos de pós-graduação da EESC-USP recebem prêmios de destaque nos EUA

Dois alunos do programa de pós-graduação em Engenharia Elétrica da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP) receberam importantes premiações recentes no exterior.

No final do último mês de fevereiro, durante a Conferência SPIE Medical Imaging 2023, realizada em San Diego (EUA), Lucas Exposto Soares, aluno de doutorado do Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica da EESC, foi premiado com o melhor poster da conferência Image Perception, Observer Performance, and Technology Assessment, recebendo a láurea Cum Laude Award for Poster, com o trabalho Assessment the impact of correlated noite in digital mammography: a virtual clínica trial. 

Além dele, Arthur Chaves Costa, que também é aluno do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da EESC e está realizando doutorado sanduíche na Universidade de Lund (Suécia), apresentou na mesma conferência nos EUA um workshop sobre simulação de ruído anatômico, intitulado Interactive breast lesion designer for virtual trials based on Perlin noise, juntamente com a equipe da universidade sueca. O trabalho foi premiado como melhor workshop da Conferência SPIE Medical Imaging 2023.

Ambos os alunos são orientados pelo Prof. Dr. Marcelo Andrade da Costa Vieira, docente do Departamento de Engenharia Elétrica e Computação da EESC/USP e Coordenador do Laboratório de Visão Computacional (LAVI).

Sobre os trabalhos
A pesquisa de Lucas Soares tem como objetivo avaliar como os diversos parâmetros de qualidade dos equipamentos mamográficos, como ruído, contraste, resolução, entre outros, influenciam na detecção de lesões mamárias pelos radiologistas. Entre os parâmetros de qualidade dos equipamentos, o ruído quântico é um dos que mais influenciam a detecção pelos médicos. No caso da mamografia digital, o ruído quântico é inevitável, pois está diretamente relacionado com a dose de radiação utilizada pelo equipamento. Ou seja, a única forma de evitar o ruído seria utilizar uma dose de radiação tão alta que seria muito prejudicial ao paciente. Como os equipamentos mamográficos atuam em uma faixa bem segura de exposição à radiação, o ruído está sempre presente na imagem e, em geral, os radiologistas já estão acostumados a realizar análise nas imagens com uma certa quantidade de ruído. 

“Alguns equipamentos de mamografia possuem detectores digitais que utilizam cintiladores para aumentar a eficiência quântica da detecção, o que acaba por reduzir a dose de radiação absorvida pelo paciente. No entanto, os cintiladores fazem com que os elementos detectores apresentam um problema de interferência entre eles, que faz com que o sinal detectado por cada elemento sensor seja influenciado pelos elementos vizinhos. Essas interferências fazem com que o ruído da mamografia apresente correlação espacial, ou seja, apresentem padrões não-uniformes que geram artefatos na imagem. Esses artefatos podem fazer com que algumas lesões mamárias sejam perdidas ou confundidas pelos radiologistas quando estão analisando as mamografias”, explica o aluno da EESC premiado nos EUA.

O trabalho realizado por Soares foi analisar objetivamente como a correlação espacial do ruído influencia a detecção de lesões na mamografia digital. Ele utilizou um equipamento de mamografia do Hospital de Câncer de Barretos (SP) e modelou todos os parâmetros necessários para simulação do ruído desse equipamento, inclusive a correlação espacial. Utilizando um software de simulação desenvolvido pela Universidade da Pensilvânia, ele gerou um conjunto de 100 imagens mamográficas com ruído correlacionado e outras 100 imagens com ruído não-correlacionado (também chamado de ruído branco).

Depois, utilizando um software desenvolvido pelo Dr. Lucas Rodrigues Borges, ex-aluno de doutorado da EESC/USP e cientista da empresa norte-americana Real Time Tomography LLC, Soares gerou imagens de lesões mamárias (microcalcificações) de diferentes tamanhos e formas e inseriu digitalmente nas mamografias.

“Quatro leitores analisaram essas imagens para tentar detectar as microcalcificações, sem saber quais imagens possuíam ruído correlacionado e quais não. As leituras foram realizadas no LAVI, que possui uma sala escura dedicada, com monitores de alta resolução, específicos para leitura de mamografia digital. Os resultados obtidos após a análise de 800 imagens pelos leitores mostraram que a taxa de detecção das microcalcificações nas mamografias sem ruído correlacionado foi aproximadamente 25% maior do que nas imagens que apresentam correlação espacial do ruído. Esse resultado é importante pois outras pesquisas estão sendo desenvolvidas no LAVI, inclusive com o uso de inteligência artificial, para a filtragem de ruído correlacionado na mamografia digital. Se essa pesquisa tiver sucesso, podemos aumentar consideravelmente a taxa de detecção do câncer de mama, beneficiando as mulheres que participam dos programas de rastreio”, detalha Soares.

Essa pesquisa teve apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e colaboração do Hospital de Câncer de Barretos, da Universidade da Pensilvânia (EUA) e da empresa Real Time Tomography LLC. “Esse é um exemplo muito concreto de como a parceria entre Universidades, centros de pesquisa e empresas são importantes para o avanço da ciência”, destaca o Prof. Marcelo Vieira, orientador do trabalho e coordenador do projeto de pesquisa.

Outro aluno orientado pelo mesmo pesquisador é Arthur Costa, que está realizando deste outubro de 2022 um estágio de doutorado sanduíche na Universidade de Lund (Suécia), com esta bolsa no exterior sendo financiada pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), por meio do programa PrInt/USP.

A equipe de pesquisas da universidade sueca desenvolve softwares de geração de imagens sintéticas de mamografia digital para a realização de testes clínicos virtuais - Virtual Clinical Trials (VCTs). Estes são importantes ferramentas de simulação que permitem testar protocolos de aquisição de imagens médicas de forma virtual, antes deles serem efetivamente utilizados na prática clínica.

“Essas ferramentas diminuem o tempo e o custo das pesquisas na área médica e são cada vez mais comuns em todo o mundo. Durante os primeiros quatro meses em que trabalhei na Universidade de Lund, colaborei com a equipe de pesquisadores de lá para desenvolver métodos de simulação mais precisos para a geração de imagens mamográficas sintéticas ainda mais realistas”, relata Costa.

“Este trabalho que teve a colaboração do Arthur, nosso aluno de pós-graduação da EESC-USP, também foi premiado na conferência em San Diego, e é resultado da colaboração entre a Universidade de Lund, a Universidade da Pensilvânia, a Universidade Federal da Paraíba (UFPB) e a USP”, complementa o orientador Marcelo Vieira (SEL/EESC), que esteve presente no evento dos EUA junto com Lucas Soares, Arthur Costa e Rodrigo Vimieiro, outro aluno de doutorado orientado pelo professor da USP São Carlos.

Alexandre Milanetti, para a Comunicação EESC