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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32761
ORCID: | http://orcid.org/0000-0002-1609-2662 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Tipo de acceso: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States |
Título: | Estudo do desempenho do receptor de imagem em mamografia digital contrastada utilizando simulações Monte Carlo. |
Título (s) alternativo (s): | Performance study of the image receptor in contrasted digital mammography using Monte Carlo simulations. |
Autor: | Assis, Cesar Augusto Silva Cardoso |
Primer orientador: | Cunha, Diego Merigue da |
Primer miembro de la banca: | Patrocinio , Ana Claudia |
Segundo miembro de la banca: | Poletti, Martin Eduardo |
Resumen: | O câncer de mama é a uma das principais causas de morte por câncer entre as mulheres e a mamografia é o exame mais sensível para a detecção precoce, podendo reduzir a mortalidade. Entretanto, a mamografia apresenta limitações especialmente em mamas densas ou espessas, em que a identificação de nódulos ou microclacificações pode ser obscurecida pelos tecidos mamários. Recentemente, a técnica de mamografia contrastada vêm apresentando grande potencial como técnica de imagem complementar à mamografia de rastreamento, para a identificação de alterações. Nessa técnica, utiliza-se um agente de contraste à base de iodo, por via intravenosa, permitindo que o agente de contraste administrado circule pelos vasos sanguíneos da mama, causando o realce de possíveis nódulos malignos. Na mamografia contrastada de dupla energia, são adquiridas imagens com feixes de radiação de baixa e alta energia, e as duas imagens são então subtraídas, fornecendo o realce do agente de contraste em relação ao tecido mamário. A qualidade da imagem mamográfica depende, dentre outros fatores, do desempenho do receptor de imagem quanto à relação à resolução espacial, e a função de transferência de modulação (MTF), que quantifica a redução no contraste no domínio das frequências espaciais, é considerada a função mais adequada para avaliar a resolução espacial do sistema de imagem. O objetivo deste trabalho é estudar os diferentes tipos de receptores (a-Se e CsI) com a finalidade de determinar como diferentes fatores de aquisição podem influenciar na qualidade da imagem. Esse estudo foi feito a partir da obtenção das curvas de MTF x , adquiridas por meio das simulações utilizando o código Monte Carlo PENELOPE. Foram analisados o desempenho de receptores de conversão direta (a-Se) e indireta (CsI), considerando os feixes de baixa e alta energia empregados em mamografia contrastada. Os resultados mostraram que para o a-Se, as curvas de MTF x apresentam melhora com o aumento do potencial do tubo, ao passo que para o CsI há uma redução na MTF x , especialmente para feixes com energias acima da borda de absorção da camada K do receptor. O aumento na espessura dos receptores provoca uma redução na MTF x , devido ao aumento da probabilidade de ocorrer interações múltiplas, e de reabsorção pelo próprio receptor da radiação característica produzida. Não foi observado resultado significativo de influência da atenuação do feixe pela mama nas curvas de MTF x . Para as curvas de MTF pré-amostragem, observou-se que os efeitos geométricos referentes às dimensões da superfície dos elementos detectores são a principal causa de limitação da resolução espacial da imagem, com menor influência das interações da radiação. Os resultados obtidos neste trabalho foram comparados com resultados experimentais da literatura, apresentando boa concordância, indicando a viabilidade do uso dos métodos computacionais para simulação do transporte da radiação no receptor para o estudo do desempenho do sistema de imagem em mamografia contrastada. |
Abstract: | Breast cancer is one of the main cause of cancer death among women, and mammography exams are the only imaging technique that has shown to reduce such mortality. However, mammography has limitations, especially in dense or thick breasts, in which the identification of nodules or microcalcifications may be obscured by breast tissue. Recently, the contrast-enhanced mammography technique has shown a great potential as a complementary imaging technique to identify alterations in screening mammography. In this technique, an iodine-based contrast agent is administred intravenously, allowing the administered contrast agent to circulate throughout the breast blood vessels, highlighting possible malignant nodules. In dual-energy contrast-enhanced mammography, images are acquired with low- and high-energy radiation beams, and the two images are then subtracted, providing an increase in the contrast agent in relation to the breast tissue. The quality of the mammography image depends, among other factors, on the performance of the image receptor with respect to spatial resolution and on the modulation transfer function (MTF), which quantifies the reduction in contrast at the spatial frequency domain, is considered the most appropriate function to evaluate the spatial resolution of the imaging system. The objective of this work is to study the different types of image receptors (a- Se and CsI) in order to evaluate how different acquisition factors can influence image quality. This study was done by obtaining the MTF x curves, acquired through simulations using the Monte Carlo code PENELOPE. The performance of direct conversion (a-Se) receivers and indirect conversion (CsI) receptors were analyzed considering low and high energy beams employed in contrast mammography. Results showed that, with the increase of the tube potential, the MTF x curves improve for a-Se, while for CsI there was a reduction in MTF x , especially for beams with energies above the absorption K-edge of the receptor. The increase of receptor thickness causes a reduction in MTF x , due to the increased probability of multiple interactions occurrence and of the reabsorption of produced characteristic radiation by the receptor. It was not observed significant results for the influence of beam attenuation by the breast on the MTF x curves. For the pre-sampling MTF curves, it was observed that geometric effects due to the dimensions of the surface of the detector elements are the main cause of limitation of the image’s spatial resolution, with less influence of the radiation interactions. The results obtained in the present study were compared with experimental data from the literature, showing good agreement, indicating the feasibility of using computational methods for simulating the radiation transport in the receptor for the study of the imaging systems performance in contrasted-enhanced mammography technique. |
Palabras clave: | Mamografia contrastada digital Digital contrasted mammography Função de tranferência de modulação Modulation transfer function Detector Monte Carlo |
Área (s) del CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA NUCLEAR |
Tema: | Engenharia Biomédica Mamas - Câncer Monte Carlo, Método de |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
Programa: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Biomédica |
Cita: | ASSIS, Cesar Augusto Silva Cardoso. Estudo do desempenho do receptor de imagem em mamografia digital contrastada utilizando simulações Monte Carlo. 2020. 51 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.513 |
Identificador del documento: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.513 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32761 |
Fecha de defensa: | 10-sep-2021 |
Aparece en las colecciones: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Biomédica |
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