III WVC 2007 - Iris.sel.eesc.sc.usp.br - USP

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WVC'2007 - III Workshop de Visão Computacional, 22 a 24 de Outubro de 2007, São José do Rio Preto, SP.)bFigura 5: a) Módulo máximo e módulo do fluxoóptico resultante de cada imagem em função do tempo; b)Módulo fluxo ótico resultante normalizado pelo módulomáximo de cada imagem;5. DiscussãoA imagem da figura 4.a corresponde à transição deuma FFS intacta para a primeira fase do processo dedesintegração, ou seja, o fluxo óptico foi calculado entre aimagem do comprimido intacto e a imagem do mesmocomprimido quando seu revestimento está em dissoluçãopela solução ácida do recipiente de testes, com poucaexpansão de área. O fluxo óptico obtido apresentava ummovimento aparente do núcleo do comprimido para fora,ou seja, as alterações de brilho na imagem indicavamexpansão. Quando foram gerados os sub-mapas de fluxo,notou-se que os fluxos de média e alta intensidadeestavam quase totalmente sobrepostos ao fluxo resultante,o que sugere que todo o movimento detectado nestasimagens correspondia a expansões. Olhando para osvetores de baixa intensidade, nota-se que há um pequenomovimento na porção média do comprimido, também nosentido de expansão.O movimento dantes prenunciado por vetores de baixaintensidade na figura 4.a vem a se confirmar na figura4.b, que corresponde à transição entre a dissolução dorevestimento e o início da desintegração, ou seja, foicomparada a imagem obtida de quando comprimidoapresentava pouca expansão de área e ainda tinha umaparte de seu revestimento em dissolução com imagemgerada quando o comprimido já apresentava expansão emtodas as direções, mas que foram documentadas por todosos mapas de fluxos somente como um movimentoexpansivo para “fora” do comprimido e de maiorintensidade que o fluxo obtido na figura 4.a, conformeapresentado na curva de fluxo óptico resultante da figura5.a. Tal “unanimidade” na orientação dos mapas de fluxo,dada a orientação dos movimentos de baixa intensidade(vetores cor de rosa), indicava que o movimentodetectado nesta comparação entre imagens também seriaencontrado ao calcular o fluxo óptico para o par deimagens seguintes, o que se confirmou na figura 4.b.Já a figura 4.b apresenta o fluxo óptico calculado paraa transição entre o início e o final da desintegração, ouseja, foram comparadas as imagens de um comprimidoque iniciou uma forte expansão volumétrica (detectadapela BAC como expansão de área) e a imagem de umcomprimido que já atingiu seu máximo de expansão,quando se considera que a força resultante que age sobreele (somatório das forças de expansão oriundasprincipalmente do desintegrante) é nula.Neste caso, o mapa de fluxo óptico resultante e ossub-mapas de alta e média intensidade obtidosapresentaram resultantes ainda voltadas à expansão docomprimido, embora com menor intensidade do que asencontradas até então. Contrariamente aos demais submapas,aquele representativo do fluxo óptico de baixaintensidade apresentou movimentos quase que aleatóriosno interior da FFS, ou seja, dos poucos movimentos debaixa intensidade detectados, não havia direção nemsentido preferenciais no núcleo da FFS. Tal“aleatoriedade” de movimentação pode ser justificadapela ausência das forças de expansão criadas pelodesintegrante e podem indicar estabilização do material(última fase do processo de desintegração).Isso se confirma quando foi comparada a imagem, docomprimido no final de sua desintegração e a imagem docomprimido com seu material já espalhado, estável(figura 4.d). Nesse instante, todos os mapas de fluxoresultaram em movimentos “aleatórios”, orientado em suamaioria contrariamente aos vetores de expansão até agoraencontrados. Isso vem a comprovar a última fase dadesintegração, ou seja, estabilização do material da FFS.Se forem computados mapas de fluxo em intervalos detempo maiores do que os considerados neste trabalhoserão encontrados os mesmos padrões de movimentos,tendendo, todavia à estabilização e conseqüente anulaçãodos mapas de fluxo (ausência de movimento).A figura 5.a representa o módulo máximo e o fluxoóptico resultante em função do tempo. O comportamentodas curvas demonstra que todos os movimentosdetectados nas primeiras imagens possuíam a mesmaorientação (grande valor do fluxo óptico resultante) egrande amplitude (as partículas de ferrita estavam sujeitasa maiores forças de desintegração, portanto, espalharamserapidamente), indicando um processo rápido deexpansão de área.Na segunda metade (a partir do tempo 2, em unidadesr– u.a.), a figura 5.a começa a apresentar forte queda nosvalores oriundos de somatório (fluxo óptico resultante)quanto nos valores absolutos (módulo máximo). Essecomportamento sugere que os movimentos aparentesdetectados começam a perder amplitude (queda no valordo módulo máximo) por causa da diminuição na força dedesintegração e não indica também o início de uma119
WVC'2007 - III Workshop de Visão Computacional, 22 a 24 de Outubro de 2007, São José do Rio Preto, SP.aleatoriedade de movimento (baixo valor da soma vetorialdo mapa), não havendo uma “direção preferencial” paraexpansão do material, confirmando estabilização domaterial e o fim do período da desintegração.Esse comportamento aleatório passa a ser oresponsável também pela “aproximação” das duas curvas,uma vez que os movimentos tornam-se cada vez maisdesorientados, o somatório passa a representarsignificativamente somente os vetores com maior módulo,ou seja, aqueles apresentados na curva em preto.Um comportamento interessante foi notado quandoforam normalizados os valores de cada vetor resultantepelo módulo máximo de cada período, resultando nacurva decrescente no tempo apresentada na figura 5.b.Nesta curva observa-se que o período no qual ocorreu amaior queda de intensidade normalizada correspondia aoperíodo de maior expansão de área (início dadesintegração), ou seja, conforme o comprimido sofreuuma forte expansão, os movimentos detectados (que atéentão eram bastante intensos) perderam sua intensidade eindicavam diminuição da força de expansão que agiasobre as partículas do material magnético.Na segunda metade do sinal registrado (figura 3), osistema registra a “chegada” de material magnético no“campo de visão” do canal 4. Ao calcular o fluxo ópticopara o mesmo período (fase de estabilização do material)o vetor resultante (figura 4.d) detectou também essamudança. Para certificar tal comportamento, outrascomparações entre imagens desta “região” do sinaldeveriam ter sido avaliadas ser feitas.É prudente lembrar, porém, que os resultados de fluxoóptico apresentariam melhor qualidade tanto emdensidade do mapa quanto em precisão do movimentoaparente detectado se as imagens a serem comparadasfossem tomadas em intervalos de tempo menores entre si;assim como o mapa de fluxo óptico é dependente doparâmetro do vetor gaussiano utilizado durante oscálculos, o que requer varreduras nesses parâmetros a fimde encontrar “condições ótimas” para estimar movimentoem imagens de desintegração de comprimidos obtidaspela BAC.6. ConclusãoOs resultados obtidos a partir de análises por fluxoóptico possibilitaram, de forma inédita, determinarinstantes de maior “força" de desintegração, bem comodeterminar o sentido de espalhamento do material,acompanhando a evolução de marcador para traçadormagnético, com a vantagem de associar a essa transiçãoinformações sobre a distribuição espacial do material esua variação no tempo.Esses resultados, embora oriundos de estudospreliminares, implicaram numa aplicação inédita destesrecursos de processamento digital de imagens na área defarmacotécnica, onde foram aplicados algoritmos paraestimar velocidades de desintegração baseadas nasimagens temporais. Desse modo, algoritmos de fluxoóptico podem vir a ser aplicados para auxiliar no controlede qualidade para a indústria farmacêutica. Para umfuturo trabalho espera-se conseguir também umaargumentação quantitativa dos processos biológicosenvolvidos, caminhando para descrever e compreendermelhor esses fenômenos relacionados à saúde humana.7. AgradecimentosOs autores agradecem o apoio das agências de fomentoFAPESP, CAPES e CNPq/PIBIC.8. Referências Bibliográficas[1] I. R.WILDING; A. J. COUPE e S.S. DAVIS“The role of -scintigraphy in oral drug delivery” Adv.Drug Deliv. Rev., v. 46, 2001, pp. 103-124.[2] W. Weitschies et al “Magnetic markermonitoring of disintegrating capsules”, Eur. J. Pharm.Sci., v. 13, 2001, pp. 411–416.[3] S. Kwiecinski, et al “Tablet disintegrationmonitored by magnetic resonance imaging”, Appl. Magn.Reson., v. 22, 2002, pp. 23–29.[4] L. A. CORÁ, et al “Magnetic images of thedisintegration process of tablets in the human stomach byac biosusceptometry”, Phys. Med. Biol., v. 50,2005, pp.5523-5534.[5] B.D. Lucas “Generalized Image Matching bythe method of differences”, PhD Dissertation, Dept. ofComputer Science, Carnegie-Mellon University, 1984.[6] B.D. Lucas e T. Kanade “An Iterative ImageRegistratio Technique with an Application to StereoVision”, Proceedings DARPA Image UnderstandingWorkshop, 1981, pp.121-130.[7] J.L. Barron, D.J. Fleet e S.S. Beauchemin“Performance of Optical Flow Techniques”, Int. J.Comput. Vis. 1994, v. 12, pp. 43-77.[8] B. Galvin et al “Recovering motion fields: Anevaluation of eight optical flow algorithms”, BritishMachine Vision Conference 98, 1998120
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