XX CONGRESSO BRASILEIRO DE FÍSICA MÉDICA SIMPÓSIO INTERNACIONAL DE PROTEÇÃO RADIOLÓGICA EM MEDICINA OTIMIZAÇÃO DA DOSE GLANDULAR MÉDIA NA MAMA E DA QUALIDADE DA IMAGEM NOS SISTEMAS DE MAMOGRAFIA DIGITAL Claudio Domingues de Almeida claudio@ird.gov.br
Introdução Atualmente, existem dois métodos de captura de imagem utilizados na mamografia digital. Mamografia digital direta, DR Mamografia digital computadorizada, CR
Introdução 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 Em 2009, o trabalho de Coutinho mostrou a tendência de doses elevadas nos sistemas com digitalizador CR. Comparado com o sistema filme-écran, o sistema CR usou 20% mais dose na mama. 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?
Introdução 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 CNR = VMP A VMP 2 DP A + DP 2 B 2 B VMP Valor médio de pixel DP Desvio padrão Diminuindo o ruído
Introdução Razão Contraste Ruído - CNR CNR relativa a espessura de 50 mm de PMMA Protocolo Europeu Espessura (mm) PMMA MAMA CNR relativa (%) 20 21 > 115 30 32 > 110 40 45 > 105 45 53 > 103 50 60 > 100 60 75 > 95 70 90 > 90
Justificativa 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.
Objetivo Desenvolver um método de otimização que estabeleça as condições ideais de operação do sistema de mamografia digital que possa garantir imagens clínicas com qualidade para o diagnóstico doses que não ultrapassem os níveis de referência
Materiais e Método O estudo foi realizado em duas fases (HU-UFRJ) tamanho da amostra definição das variáveis estudadas metodologia de medidas metodologia de análise dos resultados Espessura da mama comprimida, idade e padrão mamário 1ª Fase: Coleta de dados das pacientes N = 83 (150 imagens) Técnica radiográfica (kv/anodo/filtro/mas) Testes de controle de qualidade e dosimetria (DGM) Avaliações: mamógrafo, digitalizador de imagem CR, monitores e placas de imagem (IP) Medidas da resposta do detector, análise de ruído e razão contraste-ruído (CNR) 1ª Fase: avaliação dos critérios da qualidade das imagens clínicas
Materiais e Método Para técnicas radiográficas variadas foram medidos: limiar de detalhe-contraste e razão contraste-ruído (CNR) Determinação da CNR alvo Seleção da técnica radiográfica para otimização através das medidas da CNR e DGM Cálculo do mas e da CNR para a otimização das técnicas Seleção das técnicas radiográficas para otimização Ajuste do mamógrafo para as técnicas otimizadas e novas medidas da CNR e DGM para confirmar os valores calculados
Materiais e Método Espessura da mama comprimida, idade e padrão mamário 2ª Fase: Coleta de dados das pacientes após ajuste do mamógrafo N= 84 (159 imagens) Técnica radiográfica (kv/anodo/filtro/mas) 2ª Fase: avaliação dos critérios de qualidade das imagens clínicas
Materiais e Método Cálculo de K i, DGM e CNR para as técnicas radiográficas usadas para as imagens das pacientes Tratamento estatístico dos dados das duas fases
Resultados Número de pacientes 35 30 25 20 15 10 5 1a. Fase 56,6 ± 10,1 2a. Fase 54,8 ± 10,3 Idade média (anos) 70 60 50 40 30 20 10 1a. Fase 2a. Fase 0 30-39 40-49 50-59 60-69 70-79 80-89 0 20-29 30-39 40-49 50-59 60-69 70-79 Idade (anos) Espessura da mama comprimida (mm) 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 70 60 50 40 30 20 10 0 1a. Fase 50 ± 10,0 2a. Fase 53 ± 10,0 20-29 30-39 40-49 50-59 60-69 70-79 Espessura da mama comprimida (mm) Número de mamas em função da espessura média da mama comprimida média ± DP (p=0,02)
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 4 Padrão mamário médio 3 2 1 0 Beckett e Kotre Média OBS.: 1, 2 e 3 20-29 30-39 40-49 50-59 60-69 70-79 Espessura da mama comprimida (mm) Mamas com padrão glandular do tipo 1 e 2: pelo método subjetivo - 76,7% método de cálculo - 79,5% Percentual de mamas para cada padrão de densidade do tecido mamário. Percentual de mamas (%) 60 50 40 30 20 10 0 1a. Fase 2a. Fase 1 2 3 4 Padrão mamário
Resultados Limiar de contraste relativo para contraste-detalhe com espessura de 0,1 mm em função do CNR e CNR alvo. Limiar de Contraste % 45 40 35 30 25 20 CNR Alvo = 7,6 R = 0,94 23% 15 10 5 0 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 CNR Espessura de PMMA (mm) Espessura equivalente da mama (mm) kv Anodo/Filtro mas Espessura 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 CNR = VMP A VMP 2 DP A + DP 2 B 2 B
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
Resultados Valores de DGM medidos utilizando: CAE de rotina medido com a técnica otimizada sugerido pelo Protocolo Europeu DGM (mgy) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Tecnica de Rotina Técnica Otimizada Protocolo Europeu 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Espessura equivalente da mama (mm)
Resultados Valores de CNR medidos utilizando: CAE da rotina calculados para CNR alvo medido com a técnica otimizada 12 11 10 Tecnica de Rotina Calculada para CNRotimizada Técnica Otimizada 9 CNR 8 7 CNR alvo 6 5 4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Espessura equivalente da mama (mm)
Resultados Kerma no ar de entrada na mama obtida em mamas com variadas espessuras. 35 30 25 1a. Fase 13,1 ± 4,9 2a. Fase 11,8 ± 4,6 Ki (mgy) 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Espessura da mama (mm)
Resultados Doses glandulares médias obtidas para as mamas das pacientes. DGM (mgy) 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 1a. Fase 2,9 ± 0,9 2a. Fase 2,5 ± 0,8 Protocolo Europeu 2,0 1,0 0,0 20 30 40 50 60 70 80 Espessura da mama (mm)
Resultados Razão contraste-ruído, CNR, obtidas na 1ª. fase, na 2ª. fase, e propostas para CNR otimizada 16 14 12 1a. Fase 9,6 ± 1,4 2a. Fase 7,8 ± 1,1 CNR otimizada CNR 10 8 6 4 20 30 40 50 60 70 80 Espessura equivalente da mama (mm)
Resultados 30 Valores de CNR relativa obtidas na 1ª. e 2ª. fase e as sugeridas pelo Protocolo Europeu. Frequência 25 20 15 1a. FASE Espessura (mm) CNR relativa (%) 10 5 0 PMMA Mama 1a. Fase 2a. Fase Protocolo Europeu CNR 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 Frequência 40 35 30 25 20 15 10 2a. FASE 60 75 88 92 95 70 90 75 83 90 5 0 CNR
Resultados Pontuação dos critérios de qualidade alcançados na primeira e segunda fase. Índice de Critério de Critério Imagem (ICI) 1a. Fase 2a. Fase A1 Adequada compressão da mama 0,99 1,00 A2 Mamilo paralelo ao filme 0,79 0,82 A3 Visibilização completa do parênquima mamário 0,94 0,92 B1 Visibilização da linha da pele 0,99 1,00 B2 Visibilização das estruturas vasculares através do parênquima denso 0,99 1,00 B3 Visibilização dos ligamentos de Cooper 0,99 1,00 B4 B5 As microcalcificações representam lesão verdadeira? (se houver lesão) A opacidade representa lesão verdadeira? (se houver lesão) 0,69 0,69 0,51 0,53 B6 O tecido glandular está adequadamente claro 0,97 1,00 C1 Contraste adequado 0,98 1,00 C2 Definição das estruturas 0,99 1,00 C3 Saturação correta nas áreas claras 0,97 1,00 C4 Saturação correta nas áreas escuras 0,98 1,00 C5 Imagem sem ruído 0,97 0,98 C6 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 mamário 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
Discussão Neste estudo, o valor da CNR alvo 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 CNR alvo 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 CNR alvo de 7,6, que corresponde a 91% do sugerido pelo Protocolo da AIEA e que, para alcançar a CNR alvo de 8,3 os valores aceitáveis de DGM seriam ultrapassados.
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.
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