Estudo sobre o impacto do processamento de imagens na detecção de microcalcificações em imagens clínicas de mamografia digital adquiridas com diferentes doses de radiação

• Processo: 21/12673-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2024
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Biomédica - Engenharia Médica
• Pesquisador responsável: Marcelo Andrade da Costa Vieira
• Beneficiário: Marcelo Andrade da Costa Vieira
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Alessandro Foi ; Andrew Douglas Arnold Maidment ; Bruno Barufaldi ; Ge Wang ; Lucas Rodrigues Borges ; Renato França Caron ; Silvia Maria Prioli de Souza Sabino
• Assunto(s): Diagnóstico por imagem Processamento de imagens Mamografia digital Filtragem de ruído em imagens Exposição a radiação Neoplasias mamárias
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Filtragem de Ruído | Mamografia digital | processamento de imagens médicas | Redução da dose de radiação | Restauração de imagens digitais | Imagens Médicas

Resumo

A mamografia digital é atualmente o exame mais indicado para o rastreio do câncer de mama em todo o mundo. No entanto, apesar dos inúmeros benefícios alcançados pelo exame mamográfico, as pacientes são expostas à pequenas doses de radiação durante o processo de aquisição das imagens. Sabe-se que a dose de radiação utilizada no exame influencia diretamente a qualidade da imagem mamográfica e, consequentemente, o desempenho dos radiologistas. Assim, uma diminuição na exposição à radiação aumenta a segurança do exame, minimizando os riscos do aparecimento de tumores radio-induzidos, mas, como consequência, também aumenta o ruído percebido na imagem, comprometendo a eficácia do exame. Por outro lado, um aumento nas doses de radiação melhora a qualidade da imagem, mas também eleva os riscos de indução de novos casos de câncer. Assim, o objetivo desse projeto de pesquisa é desenvolver um estudo para avaliar o impacto clínico da utilização de métodos de processamento de imagens, baseados em filtragem de ruído, como ferramenta para a melhoria da qualidade das imagens e a redução das doses de radiação nos exames de mamografia digital. A proposta consiste, em uma primeira etapa, na formação de um banco de imagens mamográficas clínicas de exames retrospectivos adquiridos com a dose de radiação padrão do exame. Um método computacional para inserção de agrupamento de microcalcificações mamárias deverá ser utilizado para controlar a localização, o tamanho e o contraste das lesões presentes em cada imagem. Para simular aquisições com diferentes taxas de exposição à radiação, será utilizado um método de inserção de ruído quântico desenvolvido por nossa equipe em trabalhos anteriores. As imagens clínicas em diferentes doses de radiação serão processadas por métodos de restauração desenvolvidos especificamente para filtragem do ruído quântico na mamografia digital, de modo a garantir que elas apresentem qualidade equivalente ou superior às imagens adquiridas com a dose de radiação padrão do exame. Os métodos de restauração que serão utilizados devem se basear tanto em modelos matemáticos de ruído como também em redes neurais artificiais. Finalmente, será realizado um conjunto de testes clínicos para avaliar como as diferentes taxas de redução das doses de radiação e como os métodos de processamento de imagens afetam o desempenho dos radiologistas, tanto na localização como na detecção de microcalcificações mamárias de interesse clínico. O estudo proposto é inédito e será realizado em parceria com o Hospital de Câncer de Barretos (Fundação Pio XII - Brasil), a Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP/USP - Brasil), a Tampere University (TUNI - Finlândia), a Rensselaer Polytechnic Institute (RPI - EUA) e a University of Pennsylvania (Penn - EUA). Como resultado desse estudo, espera-se que os riscos de indução do câncer de mama pela exposição à radiação sejam minimizados e a qualidade das imagens seja melhorada, aumentando a eficiência do exame mamográfico, o que irá beneficiar os programas de rastreio do câncer de mama e a saúde da população feminina. (AU)