1) O documento discute técnicas de segmentação e regiões de interesse (ROIs) no software de planejamento de tratamento MNPS. 2) Há vários métodos para desenhar ROIs manualmente ou automaticamente, como contornos, pincel, expansão/encolhimento. 3) As ROIs podem ser usadas para volumetria, otimização de tratamento, avaliação de dose e apresentações.

1. Curso de Atualização e Técnicas Avançadas em
MNPS – 2019 (ver 10.36.07)
Recursos de Segmentação e ROIs
Armando Alaminos Bouza.
Físico-Médico
Equipe de desenvolvimento do MNPS/CAT3D
Mevis Informática Médica LTDA. Brasil
São Paulo. Agosto de 2019.
Histologia segmentada.
Cortesia do Dr. Eduardo Alho

2. ROI = “Region Of Interest”
ROI é uma forma de segmentação anatômica. O conceito de ROI no MNPS e CAT3D está
associado a volume, portanto é uma entidade 3D. Uma ROI é formada por um ou mais polígonos
2D paralelos. Usualmente o mais conveniente é desenhar as ROIs em planos horizontais (axiais),
pois neste caso o MNPS/CAT3D gera mais informação útil para a ROI. Pode-se desenhar ROIs em
coronal ou sagital, mas elas não serão renderizadas como sólidos em 3D, não podem ser
interpoladas ou expandidas, além de outras limitações.
ROI como “wire frame” ROI sólida
Caso de um neurinoma sendo planejado para SRS

3. Na barra de botões tem um ícone para
abrir o Menu de ROIs
NOTA: O desenho de ROIs no CAT3D é similar ao MNPS,
com algumas pequenas diferenças de recursos. Pode-se
desenhar ROIs sobre a MRI no CAT3D e depois importar
estas ROIs via fusão de imagens no MNPS. O MNPS
permite desenhar no modo “Virtual Fiducials” e no modo
estereotáxico. O modo estereotáxico tem algumas
restrições nas ferramentas de ROI.

4. Desenho de uma ROI com recurso “Draw with Pen”.
Abrir o menu de ROIs com o botão da barra de
ferramentas indicado abaixo.
Selecionar “Draw with Pen”.

5. Selecione um número e cor para a ROI e dê um nome para ela.
O nome da ROI pode ter até 15 caracteres.

6. Desenhe com mouse e CLICK. Quando esteja próximo a fechar o polígono passe para o próximo
plano com PageUp ou PageDown, ou utilizando os botões da barra de desenho. Após desenhar
em todos os planos desejados, termine com F10 ou botão com lápis levantado (do lado
esquerdo do ESC).
Botões da barra de ferramentas de desenho

7. No modo de desenho com “Pen”:
• Estando no meio de um contorno pode apagar os últimos traços com tecla
<DEL>
• Se já fechou um contorno e quer modificar ele, volte ao plano do contorno e
imediatamente pulse tecla <INSERT>, depois click na borda do contorno e
desenhe o percurso correto.

8. Desenho de ROIs no modo “Paintbrush”
Selecionar “Draw with Brush”
Dar um nome para a nova
ROI e terminar com
<ENTER>

9. Janela “Draw with Brush”.
Barra de ferramentas pela ordem
de esquerda a direita :
1. Pincel de apagar área
2. Pincel de aumentar área
3. Aumentar diâmetro do pincel
4. Diminuir diâmetro do pincel
5. Esconder reconst. Lateral
6. Apagar último brush.
7. Ir ao corte anterior
8. Ir ao corte posterior
9. Terminar desenho de ROI
10.Aborta desenho de ROI

10. Evolução de um desenho com “Brush”.
O modo paintbrush funciona como um pincel que preenche de tinta (ou tira tinta)
de toda sua seção transversal. Quando o pincel cria um contorno fechado toda a
área interna vira parte da ROI.
Normalmente se arrasta o pincel com o botão esquerdo do mouse apertado.
O diâmetro do pincel pode ser modificado (+ e - ).
Para terminar um corte e passar a outro <PageUp>, <PageDown> ou botões de
setas.

11. Desenho automático de ROIs baseado em limiar de intensidade dos pixels
Abrir menu de ROIs Janela informativa no modo “Auto ROI segment”

12. Com as teclas de seta esquerda, direita, para cima, para baixo procure que toda a borda da estrutura
fique na cor rosa. Nesse ponto dê um CLICK de mouse na borda. O MNPS cria o contorno em azul.
Estando satisfatório dê <PageUp> ou <PageDown> para terminar e ir a outro corte. No final encerre o
modo “Auto ROI” com <F10> ou botão com caneta levantada.

13. O método automático é adequado para casos onde exista contraste
significativo na borda da estrutura de interesse. Pode ser criada uma ROI
desenhando partes em automático e partes no modo manual.

14. Auto ROI com assistência do usuário (Retouch). Caso o contorno não feche por estar conectado a uma
estrutura vizinha, pode-se acionar o modo “Retouch”. Com isso pode-se criar um traço utilizando o
mouse que corta a conexão indesejada.

15. Em casos que o método automático pode ser aplicado se conseguem resultados superiores ao
manual em tempos bem menores.

16. Desenho de ROI esférica centrada em um POI.

17. Translação de uma ROI.
É uma translação em 3D, movimenta o volume completo

18. Desenho de ROI antes de ter a imagem estereotáxica.
Muitas vezes se tem acesso a sequências MRI do paciente, que serão utilizadas na fusão de imagens,
dias antes da cirurgia. O CAT3D pode ser utilizado para desenhar ROIs na MRI. O MNPS também pode
ser utilizado para segmentar sequências de imagens não estereotáxicas utilizando o modo “Virtual
Fiducials”. No dia da cirurgia se registram e fundem as MRI e CT estereotáxica. Após ficar satisfeito com
o resultado da fusão pode importar as ROIs feitas no CAT3D ou MNPS.
Abra o Menu da Fusão, com <ALT-F5> ou pelo ajuda. Selecione “Import ROIs/POIs from external Set”.

19. No caso de sequência não estereotáxica, a segmentação também pode ser
feita com o CAT3D. Na versão de 2017 o CAT3D ganhou múltiplas melhoras
nas ferramentas de desenho. Algumas destas melhoras são:
• <CTRL-C> e <CTRL-V> no modo “Draw with Brush”
• Segmentação automática agora tem um modo para procurar contornos
em 3D.
• O “Delete Segment” pode apagar vários segmentos de ROI
seguidamente.
• O “Auto ROI” permite desenhar vários segmentos sem sair de um plano
de imagem. Termine um segmento com <END>, nesse caso continua no
mesmo plano.
• Com o CAT3D pode-se importar desenhos feitos com outro sistema, que
estejam gravados em formato DICOM-STRUCT.

20. Expandir ou Encolher uma ROI e criar
outra nova ROI.
Para criar margem, como ir do GTV ao PTV
Para encolher uma ROI utilizamos margem
negativa. Este caso é somente isotrópico.

21. Expansão de uma ROI, resultado.
Do GTV para o PTV

22. ROIs apresentadas em vários
planos e formas.

23. Duas formas de
representar ROIs em
reconstruções.
Com o botão da esquina
superior direita alternamos
a forma de apresentar as
ROIs sobre as
reconstruções que ficam
do lado direito da janela de
planejamento no MNPS.
Histologia segmentada no MNPS.
Cortesia do Dr. Eduardo Alho.

24. Mostrar ou ocultar todas as ROIs
Acesso ao Menu de ROIs

25. Informação de volume e área de cada ROI
Pode ser usado como recurso para volumetria de estruturas

26. Criando um POI centrado em uma ROI. Método por
centrado nos eixos principais (X, Y Z).
Nota técnica: Também pode ser definido como centro do “bounding box”
da ROI. Especificamente do “Axis-Aligned Bounding Box” (AABB).

27. Criando um POI no centro de massa de uma ROI

28. Exemplo de uso do “Center of Mass” e
volumetria, segmentando o núcleo sub-
talâmico (STn).

29. Principal Axes of ROI 8 (stn-e):
Center of mass (of ROI surface) : -15.737842 24.811325 57.591415
Principal axis angles : 38.000000 1.700000
Inertia Momentums (min & max) : 875.559631 2138.041748
Center of mass (of ROI surface) : -11.301948 -1.238154 -3.500875 (comissural coordinates)
Inertia Axis Frontal Extreme : 25.651627 26.053579 -8.757654 (comissural coordinates)
Inertia Axis Occipital Extreme : -48.255775 -28.530123 1.756322 (comissural coordinates)
Principal axis angles : -126.447416 169.097154 (comissural coordinates)
Center of Mass
Informação adicional gravada pelo MNPS no
arquivo MNPS.LOG.

30. Em alguns casos o Centro de Massa pode ficar muito
longe do Centro de Coordenadas Por Eixos Principais
(CCEP). O CCEP costuma ser melhor como primeira
aproximação a isocentro de radiocirurgia estereotáxica

31. Por exemplo, vamos criar a ROI intercepção entre o tronco e o potencial alvo “Neuri+2”.
NOTA: Este recurso somente funciona em ROIs horizontais, Z = Constante.

32. Resultado da intercepção entre o tronco e o potencial alvo “Neuri+2”.
ROI intercepção em vermelho com nome
“Tron DIF PTV”. O volume é de 0.02 ml.

33. Suavizado de ROIs. Métodos 2D. Kernel Average

34. Suavizado de ROIs. Métodos 2D. Kernel Average. Exemplo de resultado.
Este é o método mais simples e seguro, pode ser aplicado a planos oblíquos.

36. Suavizado de ROIs. “Volumetric Smoothing 3D”. É um procedimento 3D, afeta a ROI
como volume. NOTA: Este recurso somente funciona em ROIs horizontais, Z = Constante.

37. Suavizado 3D, Resultado

38. Existe um método indireto para suavizar uma ROI, também como processo 3D.
Fazer “ROI Expasion” seguido de um “ROI Shrink” idêntico. Veja no exemplo. Azul é o
desenho original, vermelho é o <neurinoma+1mm>,
em verde o <neurinoma+1mm-1mm>.

39. Algumas utilidades associadas a ROIs
- Avaliação de dose na Radiocirurgia e braquiterapia, tanto para alvos quanto para
órgãos em risco.
- Imprescindíveis para Histogramas Dose – Volume (DVH) em radiocirurgia.
- Necessárias para métodos de otimização automática em radiocirurgia e
braquiterapia.
- Volumetria e medidas de área.
- Intercepção de ROI e VTA gerado por DBS, índices de similaridade.
- Apresentações em 2D e 3D. Detalhes do parênquima não aparecem na 3D sem o
auxílio das ROIs.
- Permitem avaliar colisão de trajetos cirúrgicos com um volume em 3D
(ventrículos, estruturas vasculares, etc.).
- Com as novas técnicas de MRI conseguimos desenhar alguns núcleos da
neurocirurgia funcional, como STn, rubro e outros. As ferramentas das ROIs
permitem, por exemplo, determinar centro de massa, que pode resultar em bom
alvo. Também permite comparar quantitativamente com os mapas da literatura.

40. Exportando ROIs em formato STL. O CAT3D tem mais recursos para esta tarefa.

41. MNPS exporta ROIs em formato STL que pode ser
aberto em sistemas com suporte a tal formato. Este é
o caminho para criar peças em impressoras 3D.
(ModuleWorks STL View, for Windows)

42. Implante criado com CAT3D, exportado como STL, aberto no SolidView

43. Outro caso trabalhado com o CAT3D.