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

claudio@ird.gov.br

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.

claudio@ird.gov.br