Reconstrução de Tomografias nos Sistemas Operacionais: Windows, Linux e Mac OS X¶
Cicero Moraes 3D Designer, Arc-Team Brazil, Sinop-MT
Rodrigo Dornelles Cirurgião Plástico, Núcleo de Plástica Avançada - NPA, São Paulo-SP
Everton da Rosa Cirurgião BMF, Hospital de Base, Brasília-DF
DOI |
O presente capítulo tem por objetivo analisar o desempenho da reconstrução de tomografias computadorizadas executadas em um mesmo computador utilizando os sistemas operacionais: Windows, Linux e Mac OS X.
Importante
Este material utiliza a seguinte licença Creative Commons: Atribuição 4.0 Internacional (CC BY 4.0).
Descrição Técnica¶
Os autores selecionaram aleatoriamente 30 tomografias computadorizadas, sendo 16 médicas (CT-Scan) e 14 do tipo cone beam (CBCT), de modo a testar uma amostra heterogênea. A configuração do notebook e dos sistemas operacionais utilizados estão presentes no capítulo anterior intitulado Fotogrametria 3D - Desempenho nos Sistemas Operacionais: Windows, Linux e Mac OS X, também na Descrição Técnica.
Em linhas gerais trata-se de um notebook com processador i7 de 1.80 GHz, 20 GB de memória RAM com armazenamento SSD SATA de 480 GB.
Para simular uma situação que é de praxe para a maioria dos usuários, os arquivos DICOM foram gravados em HD externo e acessados via USB.
Aviso
Este capítulo é direcionado a usuários contumazes do OrtogOnBlender, de modo que não serão explanados conceitos básicos relacionados ao add-on, focando principalmente nos resultados do desempenho.
Resultados¶
Para permitir que os dados de tempo fossem capturados o add-on OrtogOnBlender recebeu uma programação específica que contava os segundos desde o início da reconstrução, ao usuário clicar o botão “CT-Scan Reconstruction” da seção DEFAULT até a importação e atualização da 3D View do Blender. Os resultados são apresentados ao usuário a partir da versão 2020-12-21.
Das 30 tomografias selecionadas, duas apresentaram problema e não finalizaram a reconstrução no sistema operacional Windows 10, de modo que as mesmas foram descartadas ainda que tenham sido bem sucedidas no Linux e no Mac OS X. Ao final todos os sistemas reconstruíram 28 tomografias cada um (ver Tabela 1).
Resultado final com a média de tempo em segundos da reconstrução em cada sistema operacional.¶
Uma média das 28 reconstruções em cada sistema foi extraída resultando em:
Linux: 221 segundos (3m41s);
Mac OS X: 266 segundos (4m26s);
Windows: 418 segundos (6m58s).
Tabela 1: Tempo da Reconstrução em Segundos
ID |
Linux |
Mac OS X |
Windows |
|---|---|---|---|
1 |
156 |
137 |
223 |
2 |
158 |
153 |
307 |
3 |
172 |
287 |
428 |
4 |
201 |
244 |
410 |
5 |
226 |
286 |
415 |
6 |
189 |
227 |
364 |
7 |
127 |
187 |
289 |
8 |
239 |
294 |
473 |
9 |
229 |
180 |
437 |
10 |
256 |
276 |
420 |
11 |
118 |
137 |
222 |
12 |
95 |
111 |
187 |
13 |
157 |
146 |
224 |
14 |
161 |
150 |
254 |
15 |
286 |
302 |
555 |
16 |
123 |
151 |
247 |
17 |
206 |
221 |
315 |
18 |
281 |
330 |
613 |
19 |
277 |
330 |
521 |
20 |
248 |
386 |
492 |
21 |
211 |
333 |
445 |
22 |
447 |
536 |
900 |
23 |
379 |
568 |
563 |
24 |
319 |
362 |
601 |
25 |
122 |
141 |
245 |
26 |
90 |
113 |
182 |
27 |
452 |
609 |
887 |
28 |
271 |
237 |
471 |
Média |
221 |
266 |
418 |
Resultado final com todos os tempos individuais.¶
O Linux e o Mac OS X ficaram praticamente empatados e em algumas situações o Mac foi até mais rápido do que o Linux. No entanto o Windows apresentou um desempenho significativamente inferior do que os dois outros sistemas ficando em terceiro em todos os resultados individuais. Os autores seguiram com outro teste que levantaria a margem de erro geral, o que permitiria aos usuários terem uma ideia da elasticidade do tempo. Uma mesma tomografia (ID 1) foi reconstruída 5 vezes em cada um dos sistems operacionais
Teste |
Linux |
Mac OS X |
Windows |
|---|---|---|---|
1 |
150 |
137 |
223 |
2 |
137 |
138 |
220 |
3 |
73 |
105 |
157 |
4 |
73 |
105 |
159 |
5 |
74 |
105 |
159 |
Observou-se um comportamento curioso e semelhante nos três sistemas operacionais, o primeiro e segundo resultados eram mais ou menos parecidos e do terceiro ao quinto o tempo reduzia drasticamente. No caso do Linux a redução foi significativamente maior do que os demais sistemas, dificultando o levantamento de uma margem de erro geral. Como em uma situação real o usuário geralmente faz apenas uma reconstrução, não faria sentido levantar a margem de erro, mantendo-se apenas os resultados apresentados no início do capítulo.
Um outro teste mais amplo foi efetuado visando isolar os dois fatores que mais influenciam na reconstrução de uma tomografia: a organização dos arquivos e o a reconstrução da malha 3D. Tomou-se como base os DICOMs disponíveis no diretório TOMOGRAFIA que acompanha a instalação do OrtogOnBlender. O teste consistiu em cronometrar o tempo necessário para que os arquivos fossem organizados e o tempo necessário para que a malha 3D fosse reconstruída a partir do diretório selecionado após a organização. Procedeu-se com os comando utilizando dispositivos diferentes (HD e SSD) ou com os mesmos dispositivos e conexões diferentes (SATA e USB).
Gáfico de tempo em segundos da organização dos arquivos e reconstrução 3D.¶
Os resultados apresentam uma grande superioridade na organização de arquivos por parte do Windows. Todavia, o mesmo sistema que se mostrou notoriamente rápido na organização foi claramente o mais lento na reconstrução dos arquivos.
Gráfico de tempo em segundos da organização dos arquivos e reconstrução 3D.¶
Quando os dados são diluídos em uma média, a ampla diferença não se mostrou um grande problema para o Windows, ao menos com o DICOM utilizado no exemplo, pois o mesmo posicionou-se em segundo lugar. Aparentemente o Linux e o Mac foram beneficiados pela abordagem da seção DEFAULT que foca mais na reconstrução do que na organização dos arquivos.
Conclusão¶
Ao que tudo indica o Linux e o Mac OS X levam uma acentuada vantagem em relação ao Windows na reconstrução de tomografias computadorizadas em malhas 3D. Como o objetivo desta abordagem é entender melhor as ferramentas do OrtogOnBlender e incrementar o seu desenvolvimento, evidenciou-se que melhorias precisam ser implementada para compatibilizar o desempenho dos binários do Windows com os outros sistemas, bem como solucionar os problemas de reconstrução a exemplo dos dois apresentados durante os testes com o Windows e que reduziu o grupo de 30 para 28 tomografias a serem avaliadas. No entanto, mesmo diante desta diferença significativa de tempo, isso pode não representar um grande problema aos usuários se for levado em consideração a familiaridade dos mesmos com o sistema e o tempo total do planejamento cirúrgico frente aos poucos minutos necessários para a reconstrução tridimensional de uma tomografia.