Resta de imágenes mamográficas digitales en México:...
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Resta de imágenes mamográficas digitales en México: Mamografía funcional? 1 Instituto de Física, UNAM 2 Instituto Nacional de Cancerología 3 HRAE Oaxaca 4 Centro Médico Nacional Siglo XXI M.E. Brandan 1 [email protected] I. Rosado-Méndez 1 , H. Pérez Ponce 1 , Y. Villaseñor 2 , J.E. Bargalló 2 , H Galván 2 , V. Pérez 2 , F. Trujillo 3 , L. Benítez-Bribiesca 4
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Resta de imágenes mamográficasdigitales en México:
Mamografía funcional?
1Instituto de Física, UNAM2Instituto Nacional de Cancerología
3HRAE Oaxaca 4Centro Médico Nacional Siglo XXI
M.E. Brandan1
I. Rosado-Méndez1, H. Pérez Ponce1, Y. Villaseñor2, J.E. Bargalló2, H Galván2, V. Pérez2 ,
F. Trujillo3, L. Benítez-Bribiesca4
Introducción
Obtener 2 imágenes radiográficas digitales con espectros (energía) diferentes permite restarlas de modo de hacer cero el valor de píxel para uno de los tipos de tejido presentes, independiente de su grosor. Esta técnica se llama resta de imágenes con energía dual. La próxima diapositiva ilustra la resta de imágenes I1 e I2 con la intención de eliminar las estructuras B y A, a través de la elección “apropiada” de los coeficientes α y β, respectivamente.
AB
AB
AB
AB
I1
I2
I2- α I1
I2- β I1
Original Resta paraver tejido
Resta paraver hueso
Imágenes sustraídas actuales
Además de cambiar la energía, se puede agregar un medio de contraste (radio-opaco) de manera temporal (i.e., sólo a una de las imágenes). La imagen restada realza la presencia del medio de contraste.
AB
AB
I1
I2
AB
I2- δ I1
Esta modalidad de resta de imágenes, cambio de energía y administración deun medio de contraste de modo temporal, se usará en nuestro proyecto. El interés esdetectar la presencia de angiogénesis y su posible importancia diagnóstica.
Predicciones
Glandular tissueAdiposetissue
Anode: Mo or RhFilter: Mo or Rh
Voltage: 18 – 49 kV
Digital detector
J. T. Bushberg et al.The Essential Physics of Medical Imaging
X ray tube
Contrast-medium-enhanceddigital mammography (CEDM)1
photon energy (keV)
0 10 20 30 40 50 60
mas
s at
tenu
atio
n co
effic
ient
(cm
2 g-1)
0.1
1
10
100
1000
10000
iodine
Breasttissues
Medio de contraste (MC)Yodo
Busca eliminar el tejido estructural y visualizar sólo la
lesión enfatizada por el yodo…
(Dromain et al., AJR 2006)
Iresta= I2 – α I1
43 años, masa palpable, mamografía sin indicios de anormalidad, CEDM muestramasa en zona profunda, curva cinética muestra captación seguida por plateau, carcinoma ductal invasivo. Dromain y col, Am J Roentgen 2006
Temporal, energía única
B. Palma (2007)
1. Cálculos de optimización
kj1 y kj2Function ofattenuationcoefficients
Contribucionesestocásticas
Detector a-Si, CsI:Tl
Adipose tissue
Glandular tissue
ta
tg
waterTts
ts=tw+tI
iodine
Equations for eachsubtraction modality
B. Palma, UNAM 2007
I. Rosado (2009)
Predictive formalism
Detector a-Si, CsI:Tl
Adipose tissue
Glandular tissue
ta
tg
waterTts
ts=tw+tI
iodine
Espectros de rayos X
Simulated breast: 5.3 cm compressed thickness, 29% glandularContrast medium 0.203 cm diameter tube, 300 mg iodine cm-3
Subtraction modalities (DE, SET, DET)Kerma limit (related to dose)
– K1+K2=8.76 mGyModel for predictions
Mo/Mo
Rh/Rh
25 34 45 48
15 16/17 18.7 28.5
+Al
Tube voltage (kV)
Equivalent energy (keV)
Krel
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
FOM
(106
mG
y-1)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
SET
DET
DE
Krel (K1/[K1+K2])
FOM
(106
mG
y-1)
Krel
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
FOM
(106
mG
y-1)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
SET
DET
DE
Krel (K1/[K1+K2])
FOM
(106
mG
y-1)
Después de analizar las modalidades posibles se maximiza una “figura de mérito”
Figura de mérito FOM=(contraste/ruido)2/Dosis
Rh/Rh 45 kV+ 5 mm Al
Rh/Rh 34 kV
I. Rosado (2009)
Medidas en maniquí
2. Imágenes de maniquíes y calibración
Maniquíes
Tubos cilíndricos Pozos
Adquisición de imágenes
GE Senographe DS (RAW)
Procesamiento de las imágenes• Alineación• Normalización, imágenes
logarítmicas
Imágenes de maniquí
• Resta de imágenes– Definición
– Factor de peso α
Definición
sub 2 1I I -αI=
– Modalidades
Imagen restada
yo d o F o n d oC = S -S
( ) ( )221F o n d o yo d o
C C N R =F +σ σ−
Predicciones vs. experimentos
Krel
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
cont
rast
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
SET-HDET-HSET-LDET-LDE
Krel (K1/[K1+K2])
cont
rast
e
Mo25, Rh40
En general, excelente acuerdoentre las predicciones y las medidas
a) Mo25 / Rh40 b) Rh34 / Rh45 +5mm Al
Threshold for detection (CNR > 5)≈ 0.8 mg cm-2
cont
rast
Medidas clínicas
3. Resultados clínicos (preliminar)Protocolo
INSTITUTO NACIONAL DE CANCEROLOGÍAAprobado: 2009
ObjetivoBuscar la correlación entre la densidad de microvasos sanguíneos y linfáticos, estudiados con técnicas inmunohistoquímicas específicas, con las imágenesmamográficas con técnica digital de contraste.
Sujetos y métodos20 pacientes referidas por lesión sospechosa en mamografía de rutina (BIRADS 4 y 5) a las que se les haya indicado una biopsia. Se aplicará mamografía digital con medio de contraste para maximizar la visualización del yodo.En los especímenes se detectarán proteínas marcadoras con anti-CD-105 (vs) y anti-podoplanina (vl). Se evaluará la densidad de microvasos y se correlacionará la densidad de microvasos con el contraste (yodo) en las imágenes mamográficas.
MamografíaMamografía
Paciente 5
Resta de imágenesResta de imágenes
Patología: Carcinoma canalicular infiltrante con necrosis
MamografíaMamografía Resta de imágenesResta de imágenes
Paciente 3
Patología: Fibroadenoma
Análisis laboratorio Dr Luis Benítez, H de Oncología, CMN SXXI
Conclusiones
• Se desarrolló un formalismo original, realista, que permite predecir calidad de imagen y dosis en procedimientos de resta de imágenes mamográficas.
• Confirmaron las predicciones de contraste• Se predice que la combinación óptima es de haces muy energéticos y
endurecidos externamente• La relación entre contraste y concentración de yodo es lineal
• Primera aplicación de CEDM en México• Resultados preliminares sugieren visualización del área enfatizada por el
yodo en casos asociados con malignidad y ausencia de énfasis en casos benignos
• Se espera establecer una correlación entre las características de la imagen del yodo y la densidad de microvasos intratumorales medida en secciones histopatológicas con marcadores inmunohistoquímicos
1 PrediccionesMed. Phys. 35(12) (2008) 5544-5557
2 Experimentos con maniquíesMed. Phys. 37(2) (2010) 577-589.
3 Pacientes (preliminar)
El 1 de junio 2010 GE anunció CESM, bajo la modalidad de energía dual, no-temporal
Agradecimientos•Departamento de Radiología del INCan, por su permanente colaboración y entusiasmo
•B. Palma, V. Ramírez, C Ruiz y L.A. Medina por su ayuda
•CONACyT (becas de estudiantes), y proyectos UNAM PAPIIT Conacyt y PAEP
