O documento descreve novos recursos e técnicas avançadas para segmentação e regiões de interesse (ROIs) no software CAT3D, incluindo melhorias nos modos de desenho manual e automático de ROIs, expansão e interpolação de ROIs, e importação de ROIs de outros sistemas.

1. Atualização e Técnicas Avançadas em CAT3D – 2018
Novidades em segmentação e ROIs
Armando Alaminos Bouza.
Equipe de desenvolvimento MNPS-CAT3D.
Mevis Informática Médica LTDA.
São Paulo. 27 de Outubro de 2018.

2. ROI = “Region Of Interest”
ROI é uma forma de segmentação anatômica. O conceito de ROI no 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 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
Adicionalmente existe o atalho <CTRL-F3> do teclado.
NOTA: Existem muitos elementos comuns nas ferramentas de
ROI do MNPS e do CAT3D. Porém, o CAT3D apresenta mais
recursos que o MNPS para segmentação.
Menu de ROIs

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

5. 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 reconstrução lateral
6. Apagar último brush.
7. Ir ao corte anterior
8. Ir ao corte posterior
9. Terminar desenho de ROI
10.Abortar desenho de ROI

6. 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. O <CTRL-C> copia o contorno e podemos cola-lo com <CTRL-V> no plano
adjacente.

7. Auto ROI
O método automático é indicado 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. Este
exemplo corresponde a uma metástase cerebral hipercaptante e contrastada com gadolinio.
Observe que o método automático pode ser utilizado na fusão com MRI. Antes de iniciar a segmentação
entre no modo “Render as Reference” da fusão. Isto é muito útil, pois estruturas com bordas pouco
definidas na CT podem ter fronteiras de alto contraste na MRI.

8. Desenho automático de ROIs baseado em limiar de intensidade dos pixels
Abrir menu de ROIs
Selecionar a ROI para desenho
Dar nome a nova ROI
Neste caso selecionamos a
ROI de número 25 e
chamamos de “cerebro”.

9. Estado inicial da janela de
auto ROI.
Modificar os limiares de
densidade de pixel com
botão direito do mouse
ou teclas de setas.
Para uma primeira
aproximação dos limiares
de densidades pode fazer
SHIFT + CLICK sobre um
pixel representativo da
estrutura de interesse.
Fazer com que a estrutura
a desenhar fique de cor
rosa.

10. Com um CLICK na borda
entre cérebro e osso o
CAT3D fecha um
contorno como se
observa na figura ao
lado.
Com um <PageUp> ou
<PageDown> passamos
a outro plano.
Alternadamente com os
botões de setas na barra
inferior esquerda.

11. Exemplo com segmentação
de bexiga.
Agora temos as bordas da
bexiga bem definidas e não
encostando em outra
estrutura.
Poderíamos dar um click de
mouse na borda da bexiga
para que o CAT3D procure
fechar o contorno da mesma.

12. Depois do click de mouse sobre
a borda da estrutura o CAT3D
cria um contorno (polígono 2D)
fechado.
Caso seja satisfatório pode
passar ao próximo corte com
<PageUp> ou <PageDown> ou
os botões correspondentes na
barra de botões na parte
inferior esquerda da janela.
Depois de desenhar todos os
cortes de CT onde a estrutura
aparece, fazer click no botão da
caneta levantada (quarto botão
da barra).

13. Em casos onde alguns cortes não tem fronteira definida em um setor usar o “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.

14. No “Manual Retouch” de Auto ROI podemos cortar a continuidade de estrutura de interesse com vizinhos de
densidades similares. Podemos criar vários cortes, não apenas um.
Terminar salvando retouch
Desfazer último traço
Sair sem salvar retouch

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

16. Agora o CAT3D pode
segmentar e gerar
uma ROI em forma
volumétrica, não
apenas plano a
plano.
Selecione a área
onde está contida a
estrutura que deseja
segmentar.
Click no quarto
botão da barra na
esquina inferior
esquerda.

17. <CTRL-L> no corte
mais baixo que
deseja segmentar.
Isto define o plano
mais caudal para
segmentar.
O Zmin apresenta
essa informação.

18. <CTRL-H> no corte
mais alto.
Isto define o plano
mais cranial para
segmentar.
O Zmax apresenta
essa informação.
Após definir Zmin e
Zmax podemos
invocar a
segmentação do
volume de interesse.

19. Com
<CTRL + Click>
dentro da
estrutura
O CAT3D inicia a
segmentação
desejada, dentro
dos limites
previamente
definidos.

20. Resultado

21. Suavizado de ROIs. “ROI Smothing”
O programa permite conservar a ROI inicial por segurança
Veja o resultado partindo da ROI anterior.

22. Desenho de ROI esférica centrada em um POI.

23. Translação de uma ROI.
Constitui uma translação em 3D, movimenta o volume completo.
Este recurso foi originalmente desenvolvido para um usuário que faz IGRT com um CT que compartilha a sala
com o próprio LINAC

24. Interpolação de ROIs

25. Desenho de ROI sobre uma MRI que depois será fundida.
O CAT3D pode ser utilizado para desenhar ROIs diretamente na MRI.
Depois se registram e fundem as MRI e CT.
Após ficar satisfeito com o resultado da fusão pode importar as ROIs feitas na MRI.
Abra o Menu da Fusão, com <ALT-F5> ou pelo menu ajuda. Selecione “Import ROIs from
external Set”.

26. Este método de importar ROIs desenhadas sobre uma sequência de MRI antes de fundidas tem um
inconveniente: as ROIs não ficam paralelas ou coplanares com a CT axial.
ROIs oblíquas no planejamento aparecem quebradas nos cortes axiais e podem não expandir corretamente.

27. O CAT3D possui um método para criar uma ROI paralela e coplanar com os planos da CT partindo de uma
ROI oblíqua, mas é importante lembrar que o método não tem solução garantida para todos os casos.
Abrir o Menu de ROIs e selecionar “ROI from oblique ROI” .

28. Resultado da ROI de bexiga oblíqua convertida a bexiga coplanar com cortes CT. A ROI corrigida fica em outra
ROI, não altera a original. Este foi um bom resultado, mas não é garantido.

29. Criar uma ROI partindo de uma isodose. Existem variados usos para ROIs que reproduzem
a forma de uma isodose.

30. ROI que segue a isodose de 95 %

31. ROI que segue a isodose de 95 %

32. Janela 3D do CAT3D com isodose de
95% junto com a ROI criada partindo
da mesma curva.
Isodose mostrada com transparência
de 20%. 3D animada com 20 frames
em 360 graus de giro.

33. Expandir (ou encolher) uma ROI e criar
outra nova ROI.
Para criar margem, como ir do GTV ao PTV

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

35. ROIs apresentadas em vários
planos e formas.

36. Mostrar ou ocultar todas as ROIs
Acesso ao Menu de ROIs
Desenho de ROI, modo Brush

37. Editando propriedades das ROIs. Abrir o Menu de ROIs e selecionar
“Edit ROI properties”

38. Para o CAT3D um bolus é uma ROI com um nome chave. Os nomes que podem representar um bolus são:
“bolus-1” até “bolus-4”, por conseguinte podemos definir até 4 bolus no CAT3D (cada bolus é uma
entidade 3D, volumétrica). Os bolus permitem redefinir a densidade dos voxels de uma região da imagem.
NOTA: O bolus não modifica os pixels da imagem.
Para isso existe outro recurso.

39. Soma de ROIs. Existem várias operações entre ROI. União (Soma), Diferença (subtração) e Intersecção.
Em particular a soma permite juntar até 8 ROIs para criar uma nova ROI.

40. Informação de volume e área de cada ROI

41. Utilizando uma ROI para modificar densidade dos pixels nas imagens de planejamento.

42. Exemplo de modificação da densidade.
Criando uma mesa de tratamento
partindo de uma ROI.
Criamos uma mesa com pixels de valor
900 (-100 HU) que corresponde na tabela
de densidade eletrônica ativa a 0.88 a
densidade eletrônica da água.

43. O importador Dicom da Mevis permite carregar ROIs desenhadas por outros sistemas de radioterapia ou
radiologia que estejam em arquivos DicomRT-Struct, na mesma pasta das imagens e com extensão “.dcm”
Todos as ferramentas
para ROIs disponíveis
no CAT3D podem ser
aplicados nas
estruturas
originalmente
importadas.
Neste caso o plano
CAT3D já nasce com
ROIs prontas. O
usuário pode
continuar adicionando
novas ROIs dentro do
CAT3D.

44. Evidentemente, não abordamos todos os recursos para
trabalho com ROIs presentes no CAT3D. Os usuários
interessados em aprofundar sobre outros detalhes podem
ler documentos adicionais ou consultar-nos.
ROI_3D_RESOL = 1