otimizaÇÃo da dose glandular mÉdia na mama e da...
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Claudio Domingues de Almeida
OTIMIZAÇÃO DA DOSE GLANDULAR MÉDIA NA MAMA E DA QUALIDADE DA IMAGEM
NOS SISTEMAS DE MAMOGRAFIA DIGITAL
XX CONGRESSO BRASILEIRO DE FÍSICA MÉDICA
SIMPÓSIO INTERNACIONAL DE PROTEÇÃO RADIOLÓGICA EM
MEDICINA
Introdução
Mamografia digital computadorizada, CR
Mamografia digital direta, DR
Atualmente, existem dois métodos de captura de imagem utilizados na mamografia digital.
De acordo com o programa de rastreamento do câncer de
mama do Reino Unido, o risco de câncer induzido pelos
raios X em mamografia é de aproximadamente
1 em 100.000 para a
Dose Glandular Média (DGM) de 1 mGy.
Por existir esse risco, é necessário determinar a DGM
recebida pelas pacientes e buscar a sua otimização.
Introdução
Introdução
Quando os sistemas filme-écran são substituídos por CR,nem sempre as técnicas radiográficas são otimizadas.
A questão é: ao reduzir a dose como ficará a
qualidade da imagem?
Em 2009, o trabalho de Coutinho mostrou a tendênciade doses elevadas nos sistemas com digitalizador CR.
Comparado com o sistema filme-écran, o sistema CRusou 20% mais dose na mama.
Diminuindo o ruído
+
−=
2
22BA
BA
DPDP
VMPVMPCNR
Nos sistemas digitais, o contraste na imagem é afetado pelo ruído que,
depende da dose de radiação na mama.
A capacidade de detectar as lesões pode
ser melhorada através do aumento dos
valores de dose uma vez fixada a
qualidade do feixe de raios X.
O parâmetro que melhor descreve a
capacidade de detecção é a
Razão Contraste-Ruído, CNR
VMP – Valor médio de pixelDP – Desvio padrão
Introdução
CNR relativa a espessura de 50 mm de PMMA Protocolo Europeu
Razão Contraste Ruído - CNR
Introdução
Espessura (mm) CNR relativa(%)
PMMA MAMA
20 21 > 115
30 32 > 110
40 45 > 105
45 53 > 103
50 60 > 100
60 75 > 95
70 90 > 90
O número de equipamentos de mamografia digital vem
aumentando no Brasil e o sistema CR é a maioria.
Assim, pode-se considerar de grande importância a
implantação de processos de otimização da
qualidade da imagem e da dose .
Justificativa
Objetivo
imagens clínicas com
qualidade para o diagnóstico
Desenvolver um método de otimização que estabeleça as condições ideais de operação do sistema de mamografia digital que possa garantir
dosesque não
ultrapassem os níveis de referência
Materiais e Método
Espessura da mama comprimida, idade e
padrão mamário
1ª Fase: Coleta de dados das
pacientes N = 83 (150 imagens)
O estudo foi realizado em duas fases (HU-UFRJ)
Técnica radiográfica (kV/anodo/filtro/mAs)
Avaliações: mamógrafo , digitalizador de imagem CR,
monitores e placas de imagem (IP)
Testes de controle de qualidade e dosimetria
(DGM)
Medidas da resposta do detector, análise de ruído e razão contraste-ruído
(CNR)
1ª Fase: avaliação dos critérios da qualidade das
imagens clínicas
•tamanho da amostra•definição das variáveis estudadas•metodologia de medidas•metodologia de análise dos resultados
Determinação da CNRalvo
Cálculo do mAs e da CNR para a otimização
das técnicas
Ajuste do mamógrafo para as técnicas otimizadas e novas medidas da CNR e DGM para confirmar os
valores calculados
Seleção das técnicas radiográficas para
otimização
Seleção da técnica radiográfica para
otimização através das medidas da CNR e DGM
Para técnicas radiográficas variadas
foram medidos: limiar de detalhe-contraste e razão
contraste-ruído (CNR)
Materiais e Método
2ª Fase:Coleta de dados das pacientes após ajuste
do mamógrafoN= 84 (159 imagens)
Espessura da mama comprimida, idade e
padrão mamário
Técnica radiográfica (kV/anodo/filtro/mAs)
2ª Fase: avaliação dos critérios de qualidade das imagens clínicas
Materiais e Método
Tratamento estatístico dos dados das
duas fases
Cálculo de K i, DGM e CNR
para as técnicas radiográficas usadas para as imagens das
pacientes
Materiais e Método
Resultados
Distribuição das idades das pacientes avaliadas na 1ª. e na 2ª. Fase – média ± DP (p=0,12)
Distribuição da idade média em função da espessura média da mama comprimida.
Número de mamas em função da espessura média da mama comprimida – média ± DP (p=0,02)
0
5
10
15
20
25
30
35
30 - 39 40 - 49 50 - 59 60 - 69 70 - 79 80 - 89
Nú
me
ro d
e p
aci
en
tes
Idade (anos)
1a. Fase 56,6 ± 10,1
2a. Fase 54,8 ± 10,3
0
10
20
30
40
50
60
70
20 - 29 30 - 39 40 - 49 50 - 59 60 -69 70 -79
Nú
me
ro d
e m
am
as
Espessura da mama comprimida (mm)
1a. Fase 50 ± 10,0
2a. Fase 53 ± 10,0
0
10
20
30
40
50
60
70
20 - 29 30 - 39 40 - 49 50 - 59 60 -69 70 -79
Ida
de
mé
dia
(a
no
s)
Espessura da mama comprimida (mm)
1a. Fase
2a. Fase
Resultados
Distribuição do padrão mamário médio calculado pelo método de Beckett e Kotre
e classificado pelos radiologistas em função da espessura média da mama
comprimida
Percentual de mamas para cada
padrão de densidade do tecido mamário.
0
10
20
30
40
50
60
1 2 3 4
Pe
rce
ntu
al
de
ma
ma
s (%
)
Padrão mamário
1a. Fase
2a. Fase0
1
2
3
4
20-29 30-39 40-49 50-59 60-69 70-79
Pa
drã
o m
am
ári
o m
éd
io
Espessura da mama comprimida (mm)
Beckett e Kotre
Média OBS.: 1, 2 e 3
Mamas com padrão glandular do tipo 1 e 2:
pelo método subjetivo - 76,7%
método de cálculo - 79,5%
Resultados
Espessura de PMMA
(mm)
Espessura equivalente
da mama (mm)
kVAnodo/Filtro
mAsEspessura
de ouro (µm)
CNR Cr(%)
20 32 26 Mo/Mo 63 1,040 10,12 15,99
20 32 27 Mo/ Mo 40 1,490 8,58 22,77
20 32 25 Mo/Mo 90 1,105 10,88 16,98
20 32 28 Mo/Mo 32 1,501 8,28 22,93
40 60 26 Mo/Rh 280 1,467 8,57 22,42
60 90 32 Rh/Rh 80 2,500 3,77 37,93
60 90 34 Rh/Rh 125 1,869 5,16 28,46
60 90 30 Rh/Rh 320 1,973 6,37 30,02
Limiar de contraste relativo para contraste-detalhe com espessura de 0,1 mm em função do CNR e CNRalvo.
R = 0,94
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5
Lim
iar
de C
ontr
aste
%
CNR
CNR Alvo = 7,6
23%
+
−=
2
22BA
BA
DPDP
VMPVMPCNR
Resultados
Valores de mAs utilizando o Controle Automático de Exposição - CAE medidos para várias espessuras de PMMA na técnicas de:
Rotina, Calculado e após ajuste do mamógrafo.
Espessura (cm)Técnica
radiográfica Valores mAs
PMMA MAMA kV Anodo/Filtro Rotina Calculado Ajustado
20 21 25 Mo/Mo 39 30 30
30 32 26 Mo/Mo 69 54 54
40 45 28 Mo/Mo 103 82 80
45 53 27 Mo/Mo 194 140 150
50 60 28 Mo/Mo 217 168 168
60 75 28 Mo/Rh 327 335 250
70 90 29 Rh/Rh 387 445 298
ResultadosValores de DGM medidos utilizando:
• CAE de rotina• medido com a técnica otimizada • sugerido pelo Protocolo Europeu
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
DG
M (
mG
y)
Espessura equivalente da mama (mm)
Tecnica de Rotina
Técnica Otimizada
Protocolo Europeu
ResultadosValores de CNR medidos utilizando:
• CAE da rotina• calculados para CNRalvo• medido com a técnica otimizada
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
CN
R
Espessura equivalente da mama (mm)
Tecnica de Rotina
Calculada para CNRotimizada
Técnica Otimizada
CNRalvo
ResultadosKerma no ar de entrada na mama obtida em mamas com variadas espessuras.
0
5
10
15
20
25
30
35
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Ki (
mG
y)
Espessura da mama (mm)
1a. Fase 13,1 ± 4,9
2a. Fase 11,8 ± 4,6
ResultadosDoses glandulares médias obtidas para as mamas das pacientes.
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
20 30 40 50 60 70 80
DG
M (m
Gy)
Espessura da mama (mm)
1a. Fase 2,9 ± 0,9
2a. Fase 2,5 ± 0,8
Protocolo Europeu
Resultados
Razão contraste-ruído, CNR, obtidas na 1ª. fase, na 2ª. fase, e propostas para CNRotimizada
4
6
8
10
12
14
16
20 30 40 50 60 70 80
CN
R
Espessura equivalente da mama (mm)
1a. Fase 9,6 ± 1,4
2a. Fase 7,8 ± 1,1
CNR otimizada
Valores de CNR relativa obtidas na 1ª. e 2ª. fase e as sugeridas pelo Protocolo Europeu.
Espessura (mm)CNR relativa
(%)
PMMA Mama1a.
Fase
2a.
Fase
Protocolo
Europeu
20 21 137 125 115
30 32 125 117 110
40 45 112 108 105
45 53 106 104 103
50 60 100 100 100
60 75 88 92 95
70 90 75 83 90
0
5
10
15
20
25
30
Fre
qu
ên
cia
CNR
1a. FASE
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Fre
qu
ên
cia
CNR
2a. FASE
Resultados
ResultadosPontuação dos critérios de qualidade alcançados na primeira e segunda fase.
CritérioÍndice de Critério de
Imagem (ICI)1a. Fase 2a. Fase
A1 Adequada compressão da mama 0,99 1,00A2 Mamilo paralelo ao filme 0,79 0,82A3 Visibilização completa do parênquima mamário 0,94 0,92B1 Visibilização da linha da pele 0,99 1,00
B2Visibilização das estruturas vasculares através do
parênquima denso0,99 1,00
B3 Visibilização dos ligamentos de Cooper 0,99 1,00
B4As microcalcificações representam lesão
verdadeira? (se houver lesão)0,69 0,69
B5A opacidade representa lesão verdadeira? (se
houver lesão)0,51 0,53
B6 O tecido glandular está adequadamente claro 0,97 1,00C1 Contraste adequado 0,98 1,00C2 Definição das estruturas 0,99 1,00C3 Saturação correta nas áreas claras 0,97 1,00C4 Saturação correta nas áreas escuras 0,98 1,00C5 Imagem sem ruído 0,97 0,98C6 Imagem sem artefatos 0,32 0,38
TOTAL 0,78 0,79
Não ocorreu diferença estatisticamente significativa na qualidade da imagem entre os dois grupos
( p = 0,10 ).
Mamas com espessuras semelhantes (60 mm) e padrão m amário quase que inteiramente substituídos (<25% glandular)
Fase 1ª. 2ª.
DGM (mGy) 3,5 2,5
CNR 8,9 7,0
pontuação
média em
todos os
critérios (%)
87 87
1ª. fase 2ª. fase
Neste estudo, o valor da CNRalvo correspondente à qualidade aceitável
da imagem foi determinado como sendo 7,6.
Young e Oduko, para um sistema similar ao usado neste estudo,
encontraram a CNRalvo de 8,3, valor este sugerido pelo Protocolo da
AIEA.
Em outro trabalho realizado exatamente com o mesmo sistema do
presente estudo, Young e Oduko encontraram a CNRalvo de 7,6, que
corresponde a 91% do sugerido pelo Protocolo da AIEA e que, para
alcançar a CNRalvo de 8,3 os valores aceitáveis de DGM seriam
ultrapassados.
Discussão
Discussão
Na 2ª. fase o valor de DGM foi reduzido em:
� 18,6% para mamas entre 40 e 60 mm de espessura,
� 22,6% para mamas com espessura inferior a 40 mm,
� 13,2% para as de espessura superior a 60 mm.
� Para todas as espessuras a DGM alcançou redução de 14,5%.
Conclusão
Este estudo estabeleceu um método de otimização
das condições de operação para os sistemas de
mamografia digital tendo como base:
• o valor da dose glandular média (DGM) aceitável,
• a razão contraste-ruído (CNR) e
• o indicador de qualidade das imagens clínicas.