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Método para Simulação da Redução da Dose de Radiação em Imagens de Tomossíntese Digital da Mama

Processo: 16/25750-0
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de junho de 2017 - 31 de maio de 2019
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 ; Lucas Rodrigues Borges ; Predrag Bakic
Assunto(s):Dose de radiação  Diagnóstico por imagem  Mamografia digital 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:dose de radiação | Inserção de ruído em imagens | Mamografia digital | Princípio ALARA | Ruído em imagens médicas | Tomossíntese Digital Mamária | Imagens Médicas

Resumo

O presente projeto de pesquisa tem como objetivo o desenvolvimento de um método prático e preciso para a simulação da redução da dose de radiação em imagens de tomossíntese digital mamária (DBT - Digital Breast Tomosynthesis). A DBT é uma nova modalidade de imagens por raios X que fornece ao radiologista um conjunto de imagens reconstruídas do volume tridimensional da mama. A visualização 3D da anatomia mamária minimiza a sobreposição de tecidos, resultando em melhor detecção e caracterização das lesões pelos radiologistas. Estudos recentes mostraram que a DBT possui maior sensibilidade e especificidade do que a mamografia digital 2D, e deve substituí-la totalmente como ferramenta de rastreamento do câncer de mama em um futuro próximo. No entanto, como o paciente é exposto à pequenas doses de radiação durante o exame, é importante encontrar um ponto de equilíbrio entre a qualidade da imagem e a radiação utilizada, seguindo o princípio ALARA ("As Low As Reasonably Achievable"). Os métodos mais utilizados para os estudos sobre esse ponto de operação baseiam-se na inserção de ruído quântico em imagens clínicas previamente adquiridas, com o objetivo de simular a aquisição com doses de radiação reduzidas. No entanto, os métodos de simulação descritos pela literatura não são adequados para o uso na DBT, pois existem diferenças no processo de aquisição em relação à outras modalidades de imagens por raios X que devem ser considerados pelo algoritmo de simulação. Portanto, os estudos que exploram a otimização deste ponto de operação são limitados. Assim, a proposta desse projeto de pesquisa consiste em desenvolver um método específico para simulação precisa da redução da dose de radiação em imagens de DBT. O trabalho irá incorporar fatores como ruído eletrônico, dependência espacial, comportamento do ruído no domínio da frequência, dentre outros. O método será baseado na ideia inovadora de inserção de ruído quântico no domínio de uma transformada de estabilização de variância, como proposto nos trabalhos anteriores desenvolvidos por nossa equipe de pesquisas para a mamografia 2D. Adicionalmente, o método proposto deve ser avaliado utilizando medidas subjetivas da percepção visual humana usando imagens reais provenientes de exames clínicos de DBT. Ao final do projeto, deve-se realizar um estudo sobre o ponto de operação do princípio ALARA para os exames de DBT, encontrando o limite de redução da dose de radiação que seria aceitável para o exame sem prejudicar o diagnóstico médico. (AU)

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Publicações científicas (12)
(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)
BORGES, LUCAS R.; CARON, RENATO F.; DE AZEVEDO-MARQUES, PAULO M.; VIEIRA, MARCELO A. C.; BOSMANS, H; MARSHALL, N; VANONGEVAL, C. Effect of denoising on the localization of microcalcification clusters in digital mammography. 15TH INTERNATIONAL WORKSHOP ON BREAST IMAGING (IWBI2020), v. 11513, p. 7-pg., . (16/25750-0, 18/19888-5)
SALVADEO, DENIS H. P.; VIMIEIRO, RODRIGO B.; VIEIRA, MARCELO A. C.; MAIDMENT, ANDREW D. A.; SCHMIDT, TG; CHEN, GH; BOSMANS, H. Bayesian Reconstruction for Digital Breast Tomosynthesis using a Non-Local Gaussian Markov Random Field a priori model. MEDICAL IMAGING 2019: PHYSICS OF MEDICAL IMAGING, v. 10948, p. 6-pg., . (17/17811-2, 16/25750-0)
BRITO, FABRICIO A.; BORGES, LUCAS R.; GUERRERO, IGOR; BAKIC, PREDRAG R.; MAIDMENT, ANDREW D. A.; VIEIRA, MARCELO A. C.; LO, JY; SCHMIDT, TG; CHEN, GH. Application of neural networks to model the signal-dependent noise of a digital breast tomosynthesis unit. MEDICAL IMAGING 2018: PHYSICS OF MEDICAL IMAGING, v. 10573, p. 11-pg., . (16/25750-0, 17/00683-1)
VIMIEIRO, RODRIGO B.; BORGES, LUCAS R.; BARUFALDI, BRUNO; MAIDMENT, ANDREW D. A.; WANG, GE; VIEIRA, MARCELO A. C.; ZHAO, W; YU, L. Assessment of training strategies for convolutional neural network to restore low-dose digital breast tomosynthesis projections. MEDICAL IMAGING 2022: PHYSICS OF MEDICAL IMAGING, v. 12031, p. 10-pg., . (16/25750-0, 18/19888-5)
BRANDAO, RENANN F.; BORGES, LUCAS R.; BARUFALDI, BRUNO; VENT, TREVOR L.; CARON, RENATO F.; OLIVEIRA, BRUNO B.; MAIDMENT, ANDREW D. A.; VIEIRA, MARCELO A. C.; BOSMANS, H; ZHAO, W; et al. Iterative method to achieve noise variance stabilization in single raw digital breast tomosynthesis. MEDICAL IMAGING 2021: PHYSICS OF MEDICAL IMAGING, v. 11595, p. 15-pg., . (16/25750-0)
BORGES, LUCAS R.; BAKIC, PREDRAG R.; MAIDMENT, ANDREW D. A.; VIEIRA, MARCELO A. C.; NISHIKAWA, RM; SAMUELSON, FW. Restored low-dose digital breast tomosynthesis: A perception study. MEDICAL IMAGING 2018: IMAGE PERCEPTION, OBSERVER PERFORMANCE, AND TECHNOLOGY ASSESSMENT, v. 10577, p. 6-pg., . (16/25750-0)
VIMIEIRO, RODRIGO B.; BORGES, LUCAS R.; CARON, RENATO F.; BARUFALDI, BRUNO; BAKIC, PREDRAG R.; MAIDMENT, ANDREW D. A.; VIEIRA, MARCELO A. C.; SCHMIDT, TG; CHEN, GH; BOSMANS, H. Noise Measurements from Reconstructed Digital Breast Tomosynthesis. MEDICAL IMAGING 2019: PHYSICS OF MEDICAL IMAGING, v. 10948, p. 12-pg., . (16/25750-0)
BORGES, LUCAS R.; BARUFALDI, BRUNO; CARON, RENATO F.; BAKIC, PREDRAG R.; FOI, ALESSANDRO; MAIDMENT, ANDREW D. A.; VIEIRA, MARCELO A. C.. Technical Note: Noise models for virtual clinical trials of digital breast tomosynthesis. Medical Physics, v. 46, n. 6, p. 2683-2689, . (16/25750-0)
BORGES, LUCAS R.; DE AZEVEDO MARQUES, PAULO M.; VIEIRA, MARCELO A. C.; NISHIKAWA, RM; SAMUELSON, FW. A 2-AFC study to validate artificially inserted microcalcification clusters in digital mammography. MEDICAL IMAGING 2019: IMAGE PERCEPTION, OBSERVER PERFORMANCE, AND TECHNOLOGY ASSESSMENT, v. 10952, p. 7-pg., . (16/25750-0, 18/19888-5)
VIMIEIRO, RODRIGO B.; BORGES, LUCAS R.; VIEIRA, MARCELO A. C.; COSTAFELIX, R; MACHADO, JC; ALVARENGA, AV. Open-Source Reconstruction Toolbox for Digital Breast Tomosynthesis. XXVI BRAZILIAN CONGRESS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, CBEB 2018, VOL. 2, v. 70, n. 2, p. 6-pg., . (16/25750-0)
BORGES, LUCAS R.; AZZARI, LUCIO; BAKIC, PREDRAG R.; MAIDMENT, ANDREW D. A.; VIEIRA, MARCELO A. C.; FOI, ALESSANDRO. Restoration of low-dose digital breast tomosynthesis. MEASUREMENT SCIENCE & TECHNOLOGY, v. 29, n. 6, . (16/25750-0, 13/18915-5)
BORGES, LUCAS R.; GUERRERO, IGOR; BAKIC, PREDRAG R.; FOI, ALESSANDRO; MAIDMENT, ANDREW D. A.; VIEIRA, MARCELO A. C.. Method for Simulating Dose Reduction in Digital Breast Tomosynthesis. IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING, v. 36, n. 11, p. 2331-2342, . (16/25750-0)

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