Resta de imágenes mamográficas digitales en México: …turing.iimas.unam.mx/~vinculacionBioMed/progrma/... · 2010-09-10 · Resta de imágenes mamográficas digitales en México:

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

[email protected]

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