Otimização dos parâmetros de exposição em mamografia digital: estudos experimentais e por simulação Monte Carlo

Autor(es)

Rodrigo Trevisan Massera

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin
• Data de defesa: 2018-04-12

Membros da banca

Alessandra Tomal; Mario Antonio Bernal Rodriguez; Martin Eduardo Poletti

• Orientador: Alessandra Tomal

Resumo

Neste trabalho, foram determinados os parâmetros de exposição ótimos em mamografia digital por simulação Monte Carlo (MC) e através de estudos experimentais, utilizando as métricas de figura de mérito (FOM) e eficiência de detecção quântica (DQE). Para isto, a qualidade da imagem foi quantificada a partir da razão contraste-ruído (CNR), função de transferência de modulação (MTF) e densidade espectral de ruído (NPS). A avaliação dosimétrica foi realizada a partir do kerma no ar incidente e da dose glandular média (DGM). Foi utilizado o código PENELOPE 2014, com modificações devidamente validadas, para estudar a DGM e CNR para diversos modelos de mama, tipos de lesão (calcificação e tumor), tipos de detectores e grades antiespalhamento. Nas simulações, a FOM foi calculada para os espectros de raios X utilizados em equipamentos contemporâneos e novos espectros foram propostos. Na etapa experimental, dois mamógrafos clínicos foram utilizados com diferentes tecnologias de detecção e combinações alvo/filtro. A CNR foi obtida utilizando três tipos de objetos simuladores de mama, variando-se a combinação alvo/filtro e potencial do tubo. A MTF e a NPS foram determinadas para diferentes combinações alvo/filtro, potenciais do tubo e produtos corrente-tempo (mAs). Os resultados da FOM obtidos por simulação MC mostraram que o detector de imagem e grade antiespalhamento não alteram a combinação alvo/filtro ótima, influenciando apenas o potencial do tubo ótimo. Além disso, o aumento da FOM utilizando um espectro ótimo é maior para mamas espessas e densas, se comparado ao espectro de referência para cada tipo de mama. Os diferentes modelos de pele influenciam apenas no fator de melhoria da FOM (até 16(2)%), sem alterar os espectros ótimos para cada tipo de mama. Dentre os espectros contemporâneos, as combinações W/Rh e W/Ag obtiveram os melhores resultados para mamas finas e espessas, respectivamente. As cominações de W/(1,2 mm Al) e W/(0,06 mm Ag) propostas neste trabalho, tiveram uma melhora no desempenho de até 20%, se comparadas com os valores ótimos para espectros contemporâneos. Os espectros ótimos baseados na FOM obtida experimentalmente foram similares aos simulados. Neste caso, uma redução na dose de até 50(5)% pode ser obtida comparando com o espectro de referência empregado, mantendo a qualidade da imagem. Os parâmetros ótimos determinados pela DQE, para os mamógrafos clínicos estudados, foram iguais a: W/Rh 28 kV ou W/Rh 25 kV com um produto corrente-tempo de 40 ou 20 mAs. Os resultados deste trabalho indicam que a FOM e a DQE podem ser utilizadas como métricas complementares para um estudo completo de otimização do sistema. Por fim, pode-se concluir que o uso de espectros ótimos em ambientes clínicos poderia garantir uma menor dose necessária para a produção de imagens de mesma qualidade (AU)

• Processo FAPESP: 16/15366-9 - Otimização dos parâmetros de exposição em mamografia digital: estudos experimentais e por Simulação Monte Carlo
• Beneficiário: Rodrigo Trevisan Massera
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado