Modulação 3D a partir de imagens de RM

A RESSONÂNCIA MAGNÉTICA

Para obter IRM, é aplicado um campo magnético sobre o corpo em estudo que vai afetar os spins de protões. A região afetada vai ficar num estado excitado que se vai traduzir na emissão de radiação que sendo detetada permite saber o conteúdo em protões. A aquisição de imagens pode ser feita em tempo real, obtendo-se uma sequência de imagens da mesma zona ao longo de um curto período de tempo, sendo possível obter 5-50 frames por segundo [1]. Este modo de aquisição de imagem permite estudar a alteração do trato na produção de sons. As imagens obtidas são submetidas a deteção de contornos e à filtração de ruído.

 

O ESTUDO DA FALA POR VÁRIAS TÉCNICAS DE IMAGIOLOGIA

As imagens de ressonância magnética (RM) são um meio para o entendimento da produção de fala e, por sua combinação, consegue-se obter um modelo tridimensional do trato vocal. Para a engenharia, esta técnica de imagiologia poderá permitir o desenvolvimento de uma laringe eletrónica, por descodificação dos mecanismos da fala e desenvolvendo um aparelho capaz de a sintetizar. De um ponto de vista mais linguístico, poderá ajudar a entender os mecanismos de articulação que levam à variabilidade inter- e intrapessoal, o modo como a forma do trato vocal é controlada pelo cérebro para transparecer sentido e emoção e também deficiências da função linguística [1].

Em [2] , estudou-se a alteração do movimento da língua de acordo com o estado emocional do indivíduo tendo-se procedido à análise do componente principal. Para os estados neutro, zangado, triste e feliz verificou-se que era principalmente a ponta da língua que se alterava.

Figura 1: Modulação da forma da língua por Análise do Componente Principal para quatro emoções diferentes [1]

A IRM em tempo real (RT-MRI, Real-time Magnetic Resonance Imaging) veio permitir o estudo dinâmico dos sons pois nos primeiros estudos do trato vocal por RM os sujeitos tinham de sustentar de forma prolongada do som que causava incómodo a estes em prol de uma melhor relação sinal-ruído. Para além disso, ainda se notava a presença de muitos artefactos de imagem que dificultam os estudo das vogais orais e nasais [3].

Antigamente, era usada a técnica de Raios X para o estudo da produção de fala, recorrendo-se à cineradiografia que possibilita a obtenção de informação dinâmica relativamente ao trato vocal em que se conseguia obter 60 imagens por segundo. O problema deste método é a exposição dos sujeitos a doses significativas de radiação ionizante, sendo por isso pouco recomendável [4].

Figura 2: Exemplo de três frames de um filme cineradiográfico efetuado durante a produção de fala [5]

A tomografia computorizada (TC), se não utilizasse também radiação ionizante, seria uma técnica de grande potencial para o estudo do trato vocal pois permite resoluções temporal e espacial elevadas, o estudo de estruturas faríngeas e o estudo a 2D e a 3D [1]. Também não consegue obter cortes sagitais diretos, ao contrário da RM. No entanto, não se deixa de se recorrer à TC como complemento das imagens obtidas por RM [4].

A ecografia, apesar de ter uma resolução temporal elevada, ser não invasiva e inócua e de permitir o registo acústico simultâneo, providencia imagens de difícil interpretação, para além de menosprezar as estruturas duras como os ossos. A sonda em contato com a mandíbula ainda interferirá na produção de fala.

Figura 3: Resultados obtidos numa sequência de fala por ecografia [6]

Quando se trabalha com ressonância magnética como técnica de aquisição de imagem, nas imagens coronais não se consegue identificar os dentes, o que vai ter consequências nas dimensões laterais do trato vocal previstas, sendo sobrestimadas. A similiaridade da intensidade do sinal entre o trato vocal e algumas das estruturas envolventes também contribui para tal [7].

RECONSTRUÇÃO 3D

As imagens de RM foram submetidas à segmentação, ou seja, à deteção de contornos, e à reconstrução tridimensional por combinação dos mesmos. Essas foram fornecidas pelo professor orientador do projeto em causa, Eng. Diamantino Freitas. Para a construção do modelo 3D, aconselhou-se o uso do programa Blender ou Studio Max. Não se conseguiu encontrar o último software referido por isso, optaremos pela utilização do primeiro (http://www.blender.org/).

Figura 4: Tarefa de segmentação do trato vocal nas imagens sagitais (A) e coronais (B) obtidas [3]

[1] Bresch, E., Kim, Y., Nayak, K., Byrd, D., & Narayanan, S. (2008). Seeing Speech: Capturing Vocal Tract Shaping Using Real-Time Magnetic Resonance Imaging. IEEE Signal Processing Magazine, pp. 123-132.

[2] Asimov, L. (1995). Gold. New York Harper Collins.

[3] Ventura, S. R., Freitas, D. R., Ramos, I. M., & Tavares, J. M. (2010). Utilização da Imagem por Ressonância Magnética nos Estudos sobre a produção de fala.

[4] Martins, P. (2007). Ressonância Magnética no Estudo da Produção do Português Europeu. Universidade de Aveiro.

[5] Munhall, V.-B., & Tohkura, Y. (s.d.). http://psyc.queensu.ca/~munhallk/05_database.htm. Obtido em 7 de Outubro de 2012, de http://psyc.queensu.ca/~munhallk/index.html: http://psyc.queensu.ca

[6] Stone, M. (s.d.). http://speech.umaryland.edu/sebin/x/s/result.jpg. Obtido em 7 de Outubro de 2012, de http://speech.umaryland.edu/index.html.

[7] Ventura, S. R., Freitas, D. R., Ramos, I. M., & Tavares, J. M. (2011). Segmentation and 3D reconstruction of the vocal tract from MR images – a comparative study.

 

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