Tomografia quantitativa baseada em ultrassom: aplicações em mamografia

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)