A tomografia por impedância elétrica (TIE) é uma nova modalidade de imageamento médico que possui diversas vantagens sobre a tomografia computadorizada tradicional. Como é uma tecnologia ainda não consolidada, possui questões sobre sua viabilidade para aplicações clínicas, como a lentidão na obtenção de imagens. Renato Tavares, doutorando da Escola Politécnica, conseguiu acelerar este processo ao utilizar placas de vídeo (GPUs). Apenas com uma placa NVidia Geforce GTX 980, o ganho na velocidade de reconstrução das imagens foi acelerado em cinco vezes, podendo ser ainda maior com a utilização de várias GPUs.

O equipamento que é utilizado na TIE inclui uma cinta com eletrodos, que é colocada ao redor da parte do corpo examinada, e um hardware especializado para o controle e leitura de potenciais elétricos produzidos pela aplicação de uma corrente elétrica de baixa potência, inofensiva para o corpo humano. A imagem obtida representa a distribuição de condutividade na seção.

Esta configuração permite que os exames sejam realizados em locais de mais fácil acesso pela população, pois o conjunto é relativamente pequeno e móvel, além de mais barato do que outros métodos de obtenção de imagens, como a tomografia computadorizada e a ressonância magnética.

Tavares aponta ainda outra vantagem desse tipo de tomografia ser feito através de um equipamento elétrico. “Pelo fato da tomografia tradicional usar radiação, há uma limitação no número de exames que podem ser realizados por uma pessoa. Por exemplo, grávidas ou mulheres que estão tentando engravidar não deveriam utilizá-la”, afirma. “Isso não ocorre na tomografia por impedância elétrica”.

Exemplo do equipamento Timpel Enlight 1800, baseado na TIE. Fonte: http://www.timpel.com.br 

Já existem equipamentos de tomografia por impedância elétrica sendo comercializados, mas apesar das diversas vantagens, a reconstrução de imagens absolutas era lenta. “Gerar os dados [na captação] é rápido, agora, reconstruir uma imagem nítida é um processo muito lento”, relata o pesquisador. O desafio que Tavares enfrentou foi como resolver este problema.

Entre os diversos métodos de reconstrução de imagens, o pesquisador trabalhou em provar a viabilidade de um já utilizado por diversos grupos, o de recozimento simulado. Tavares pensou em abordar a malha da imagem (conjunto dos nós e informações dos dados da imagem) como o problema do caixeiro viajante. Trata-se de um mercador que precisa passar em várias cidades, sendo desejável que ele percorra o menor caminho possível, retornando ao ponto inicial. O guia para o mercador, nesse caso, seria o algoritmo de recozimento simulado e as cidades, as variáveis da malha.

Caminho desejável

O problema do caixeiro viajante não é possível de ser resolvido numericamente, só por força bruta, ou seja, só seria possível descobrir a melhor resposta depois de efetuadas todas as tentativas, devido ao grande número de cidades. O tempo para que sejam verificadas todas as combinações não é viável, então o algoritmo busca uma guia, uma direção por onde procurar uma resposta desejável. Com o uso de GPUs, o tempo necessário para se obter boas soluções foi significativamente reduzido.

Para conseguir esse resultado, o algoritmo utilizado foi capaz de distinguir as variáveis entre grupos de dependência, ou no exemplo do caixeiro viajante, separar quais trechos mais avançados do caminho dependiam de trajetos anteriores. Isso possibilitou a resolução das variáveis em blocos de independência entre si, o que acelerou o processo. Apenas com uma placa, o tempo de reconstrução de imagens diminuiu para cerca de 15 minutos.

Mercado

“A TIE já possui protótipos em operação na Faculdade de Medicina, e produtos comerciais aprovados pelas entidades médicas estão entrando no mercado agora”, afirma o pesquisador. Tavares ressalta que a tomografia por impedância elétrica também tem aplicações fora da área de Saúde, podendo ser utilizada em indústrias, para detectar pontos de falha em algum material, como rachaduras em vigas e tubulações.