Bustamante, Paola A. (2017) Análisis de contraste y fuerzas de compresión en un estudio mamográfico utilizando un fantoma diseñado con PVAL. / Analysis of contrast and compression forces in a mammographic study using a phantom designed with PVAL. Maestría en Física Médica, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
El cáncer de mama es el carcinoma más frecuente en la mujer a nivel mundial. Éste puede ser diagnosticado por diversos métodos, siendo la mamografía la técnica más utilizada, ya que ofrece alta sensibilidad y especificidad para la detección temprana del cáncer. A fin de establecer un buen diagnóstico del mismo se evalúan ciertos parámetros de la calidad de la imagen mamográfica tales como resolución espacial, contraste y ruido. Estos parámetros dependen de factores tales como la tecnología del sistema de detección, la calidad del haz, el control automático de exposición y la compresión de la mama, que pueden ser evaluados mediante el uso de fantomas. El desarrollo de fantomas fabricados con materiales que simulan la atenuación radiográfica y las propiedades de elasticidad del tejido mamario se encuentra en vía de investigación, no alcanzando aún la etapa de comercialización. Estos fantomas son elaborados utilizando hidrogeles gelificados mediante el proceso físico de ciclado térmico de congelamiento y descongelamiento. En esta tesis se realizó el diseño y fabricación de fantomas de hidrogeles de alcohol polivinílico, bajo distintas condiciones de síntesis, utilizando dos metodologías para su gelificación, una de ellas se basa en el proceso de ciclado de temperatura y la otra en la exposición a radiación ionizante. Los hidrogeles generados fueron sometidos a ensayos mecánicos, para evaluar el módulo de Young, mediciones de atenuación radiográfica y análisis de la superficie mediante microscopía electrónica. Tras una evaluación de los resultados y teniendo en cuenta que las características de atenuación radiográfica y elasticidad del material se debían asemejar a las de una mama estándar se eligió el proceso más eficiente de síntesis de hidrogel. Con los hidrogeles seleccionados se desarrollaron 7 fantomas, los cuales fueron evaluados en equipos de mamografía digital. A 4 de ellos se les incorporaron insertos de diferentes materiales cuya función consistía en imitar las lesiones provocadas por carcinomas (polvo de tiza, fibras cilíndricas de nylon, esferas de aluminio y de resina). Los fantomas fueron evaluados a diferentes fuerzas de compresión, alcanzando valores por encima de 100N, sin modificar la integridad del material del fantoma. A partir de los datos obtenidos se graficaron curvas de dosis en función de la compresión y de los espesores. El análisis de las mismas mostró que el fantoma tuvo un comportamiento similar a una mama ya que a medida que se reducía el espesor del fantoma la dosis glandular media disminuía. Esto permite considerar este tipo de materiales para uso en fantomas ya que se puede determinar la dosis glandular media a diferentes espesores. A los fantomas con insertos se les realizaron análisis de la relación señal a ruido (SNR) y de la relación contraste ruido (RCR). Con respecto al análisis de la SNR, los valores obtenidos de las adquisiciones al fantoma, teniendo en cuenta como señal las masas cancerosas, cumplen con el criterio de Rose. Los resultados de la RCR mostraron que el incremento de la fuerza de compresión mejora el contraste en las imágenes hasta un valor menor a 130 N, por encima de este valor no se observaron incrementos en el contraste. Por último, se realizaron estudios con el equipo de tomosíntesis de un fantoma, que incluía 16 esferas de aluminio, para evaluar la visibilidad de insertos en profundidad. De estas adquisiciones notamos que en la imagen sintetizada aparecían varias esferas ubicadas con la misma resolución como si se encontraran a la misma profundidad. Cuando se observaron cada uno de los cortes pudimos ver los insertos a distintas profundidades o sea se pudo evaluar cualitativamente la resolución espacial en el eje z. La elaboración de fantomas compresibles a nivel mundial tiene poco desarrollo y aún no se tiene un proceso estandarizado para su producción. En esta tesis nosotros presentamos una alternativa en la síntesis de fantomas para mamografía con ventajas tales como rápida elaboración, esterilización del material y la posibilidad de evaluar parámetros de calidad de las imágenes mediante la incorporación de los insertos.
Resumen en inglés
Breast cancer is the most frequent carcinoma in the women in the world. This carcinoma can be diagnosed by various methods. The mammography is the technique most used since it offers high sensitivity and specificity for the early detection of cancer. In order to establish a good diagnosis of it, certain parameters of the quality of the mammographic image, such as spatial resolution, contrast and noise are evaluated. These parameters depend on factors such as detection system technology, beam quality, automatic exposure control and breast compression, which can be evaluated by the use of phantoms. The development of phantoms made of materials that simulate the radiographic attenuation and the elastic properties of breast tissue is in the process of investigation, not yet reaching the stage of commercialization. These phantoms are made using hydrogels that are gelled by the physical process of thermal cycling of freezing and thawing. In this thesis, phantoms of polyvinyl alcohol hydrogels were designed and manufactured under different synthesis conditions. In order to obtain gelation, two methodologies were used; one of them is based on the temperature cycling process and the other on exposure to ionizing radiation. The generated hydrogels were subjected to mechanical tests, to evaluate the Young's modulus, radiographic attenuation measurements and surface analysis by electron microscopy. After evaluating the results and knowing that the characteristics of the radiographic attenuation and the elasticity of the material should be similar to a standard breast, the most efficient hydrogel synthesis process was chosen. With the selected hydrogels, seven phantoms were developed and they were evaluated in digital mammography equipment. Four of them were incorporated inserts of different materials whose function was to imitate the lesions caused by carcinomas (chalk powder, nylon cylindrical fibers and aluminum and resin spheres). The phantoms were evaluated at different compression forces, reaching values above 100N, without modifying the integrity of the phantom material. From the obtained data, dose curves were plotted according to compression and thickness. The analysis of them showed that the phantom had a behavior similar to a breast, since while the equipment reduced the thickness of the phantom, the average glandular dose decreased. This allows considering this type of materials for use in phantoms since the average glandular dose can be determined at different thicknesses. The phantoms with inserts were analyzed for to evaluate the signal-to-noise ratio (SNR) and the noise contrast ratio (RCR). The analysis of the SNR showed that the values obtained from the acquisitions to the phantom, taking into account as a signal the cancerous masses, meet the criteria of Rose. The results of the RCR showed that the increase of the compression force improves the contrast in the images up to a value less than 130 N; above this value, the increases in the contrast were not observed. Finally, a phantom that included 16 spheres of aluminum was analyzed by means of a tomosynthesis equipment to evaluate the visibility of inserts in depth. These acquisitions we observed that in the synthesized image appeared several spheres with the same resolution as if they were at the same depth. When each of the cuts was observed, we could see the inserts at different depths, that is, we could qualitatively evaluate the spatial resolution on the zaxis. The manufacture of compressible phantoms worldwide has little development and does not yet have a standardized process for its production. In this thesis, we present an alternative in the synthesis of phantoms for mammography with advantages such as rapid preparation, sterilization of the material and the possibility of evaluating quality parameters of the images by incorporating the inserts.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Física Médica) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Hydrogels; Hidrogeles; Polyvinyl alcohol; Alcohol polivinilico; [Contrast, Contraste; Mammography; Mamografía; Compression force; Fuerza de compresión] |
| Referencias: | Al final de cada capítulo. |
| Materias: | Medicina > Diagnóstico por imagen y medicina nuclear Medicina |
| Código ID: | 671 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 09 Aug 2018 09:59 |
| Última Modificación: | 09 Aug 2018 09:59 |
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