Tomografia quantitativa baseada em ultrassom: aplicações em mamografia

• Processo: 16/10194-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2016
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2018
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Biomédica - Engenharia Médica
• Pesquisador responsável: Sergio Shiguemi Furuie
• Beneficiário: Sergio Shiguemi Furuie
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Mamografia Processamento de imagens Tomografia Ultrassom
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Mamografia | Ondas espalhadas | tomografia | ultrassom | Processamento de Imagens Medicas

Resumo

A motivação para este projeto vem da literatura que tem demonstrado que propriedades acústicas de tecidos obtidas por ultrassom tem alta sensibilidade para a detecção de tumores e alta especificidade em distinguir entre cistos com fluidos e cistos sólidos. A utilização da radiação acústica, em especial, é bastante interessante, pois não é ionizante; o exame pode ser repetido diversas vezes; os equipamentos apresentam relativo baixo custo; e dependendo da frequência utilizada, tem boa resolução e bom alcance em termos de penetração (dezenas de centímetros). Contudo, as propriedades acústicas não podem ser estimadas pela ultrassonografia convencional (modo-B), aplicada em clínicas e hospitais, pois é essencialmente qualitativa. É necessária uma tomografia quantitativa baseada em sensores distribuídos ao redor de objetos de interesse. Os métodos atuais de reconstrução tomográfica em arquitetura de transdutores distribuídos são aplicáveis a baixos e moderados contrastes das propriedades acústicas. No entanto, há tecidos humanos que diferem substancialmente dos demais tecidos, tanto em velocidade de propagação, densidade do material, bem como na atenuação à propagação das ondas. Nestas condições, a acurácia da reconstrução é bastante comprometida. A hipótese que pretendemos investigar é se informações obtidas por reflexão das ondas de ultrassom podem e com qual robustez melhorar a reconstrução quantitativa baseada em ondas espalhadas, em especial em mamas densas. O objetivo principal deste projeto é explorar tanto as ondas refletidas como também as ondas difratadas para possibilitar a reconstrução tomográfica quantitativa de propriedades mecânicas dos tecidos mesmo na presença de estruturas com elevado contraste. Uma vez identificados e delimitados, estes órgãos podem ser inicializados com propriedades mecânicas relatadas na literatura e serem utilizados como priors nos métodos quantitativos de reconstrução, evitando a elevada disparidade de valores de propriedades entre o modelo e o que se pretende reconstruir.A avaliação será baseada em simulações numéricas com nível crescente de ruído, e em fantomas físicos construídos com material homogêneo e material heterogêneo, simulando um corte bidimensional da mama. A métrica pretendida será baseada no erro quadrático médio normalizado e no erro máximo entre os parâmetros estimados e os parâmetros predefinidos. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

CARDONA CARDENAS, DIEGO ARMANDO; FURUIE, SERGIO SHIGUEMI; BYRAM, BC; RUITER, NV. Improvements on USCT SAFT imaging by divergence compensation. MEDICAL IMAGING 2020: ULTRASONIC IMAGING AND TOMOGRAPHY, v. 11319, p. 7-pg., 2020-01-01. (16/10194-5)

CARDONA CARDENAS, DIEGO ARMANDO; FURUIE, SERGIO SHIGUEMI; DURIC, N; BYRAM, BC. Investigation of priors mismatch in ultrasound tomographic reconstruction. MEDICAL IMAGING 2018: ULTRASONIC IMAGING AND TOMOGRAPHY, v. 10580, p. 6-pg., 2018-01-01. (16/10194-5)

CARDONA CARDENAS, DIEGO ARMANDO; FURUIE, SERGIO SHIGUEMI; BYRAM, BC; RUITER, NV. Improvement in transmission ultrasound tomography by refined dynamic programming and spatial filter. MEDICAL IMAGING 2019: ULTRASONIC IMAGING AND TOMOGRAPHY, v. 10955, p. 8-pg., 2019-01-01. (16/10194-5)