Mamograma y procesamiento de imágenes

Mamograma y procesamiento de imágenes

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Introducción
Las técnicas de producción de imágenes digitales están en camino de sustituir a las técnicas análogas convencionales para el diagnóstico mamográfico. Los sistemas de mamografía digital más utilizados actualmente son los sistemas de placa de acumulación de fósforo (CR) y detector CCD de campo reducido. Una de las ventajas del sistema digital es su capacidad para procesar imágenes. Se han efectuado muchos estudios para investigar la aplicación de las técnicas de procesamiento de imágenes digitales en este campo [1,6,10,12].

Los estudios de Schultz-Wendtland y colaboradores [1] y Higashida y colaboradores [2], muestran que la capacidad para detectar detalles en un mamógrafo digital con la técnica CR es casi igual que con un sistema convencional de película cuando se aplica el post-procesamiento y, mediante el uso de un modelo fantasma, que la técnica CCD lleva a mejores resultados que la película convencional.

E. Pisano y colaboradores comprobaron que hay una mejora estadísticamente significativa en el funcionamiento para la detección de masas cuando se aplica el valor apropiado de ventana [3]. Se han comparado también en su grupo varios algoritmos de procesamiento de imágenes para mamografía digital. Sus conclusiones fueron que los diferentes métodos de procesamiento pueden ser útiles para diferentes tareas [4, 5].

El grupo de C. Evertz [6] investigó las oportunidades de copia magnética para proyección de mamografías, en lugar de la película análoga, con una estación de observación producida por su compañía. Encontraron que el desempeño de los radiólogos con la lectura de la copia magnética, es decir, la detección de anormalidades potenciales y la evaluación de la posible malignidad , es por lo menos tan bueno como en la lectura basada en película. Además, la velocidad de lectura en la copia magnética es comparable con la de la película análoga.[1]

El presente estudio se llevó a cabo mediante recolección de mamogramas clínicos con diferentes tipos de hallazgos benignos o malignos, tanto con la técnica análoga convencional como con la técnica CR. La intención de este estudio fue la de comparar un prototipo de sistema DIGISCAN M con la técnica CR versus la técnica tradicional de película, y determinar específicamente un marco de parámetros de procesamiento de imágenes que pueda ser utilizado tanto para diagnóstico de copia magnética o impresa para el lanzamiento comercial del sistema DIGISCAN M, para que los radiólogos puedan usar las imágenes digitales para diagnóstico sin manipularlas.

Materiales y Métodos
Materiales
En el departamento de mamografía del hospital Danderyd de Suecia, se seleccionó un total de 23 pacientes con diferentes tipos de hallazgos benignos o malignos. Para cada paciente se tomaron imágenes de un seno en dos proyecciones con las técnicas análoga y CR. Se obtuvo Consentimiento Informado de todas las pacientes. Además, el estudio había sido aprobado por el comité de protección de Rayos X del hospital.

Métodos
El sistema utilizado en este estudio fue un prototipo DIGISCAN M. Este sistema consiste de un dispositivo de toma de imágenes (Siemens MAMMOMAT 3000, con el cual pueden usarse tanto casete de película como casetes de imágenes CR), un lector de imágenes (Fujifilm, FCR5000MA), una estación de adquisición de imágenes y una impresora láser (FM-DPL). El tamaño de la placa (casete Fuji IP) es de 18 x 24 y de 24 x 30 cm, para senos pequeños y grandes, respectivamente. Los detalles del casete Fuji IP, del lector Fuji y de la impresora Fuji se han consignado en documentos separados [7, 8]. La exposición a la radiación utilizada para los casetes de película y CR fue la misma. Después de la exposición la placa de imagen CR se insertó en el lector para el proceso de digitalización de imágenes. Todas las placas de imágenes se leyeron con un tamaño de pixel de 0.05 x 0.05 mm. La imagen digitalizada se transfirió entonces a la estación de adquisición. Cada imagen digital se procesó con un componente de procesamiento de imágenes FCR [9] con tres diferentes parámetros fijados.

El componente de procesamiento de imágenes FCR incluye dos componentes. Uno es el filtro de frecuencia espacial multi-objetivo y el otro es el procesamiento de graduación. La finalidad del filtro de frecuencia espacial es aumentar la información marginal que habitualmente indica los límites de características importantes. Así, mejoran la agudeza y visibilidad de los bordes de la masa de la lesión contra el fondo de grasa en el mamograma.

El procesamiento de gradación se usa para mejorar el contraste y el brillo en la región de interés de la imagen y trazar los datos de la imagen en pixeles hasta la densidad óptica de salida. Ambas partes del proceso son controladas por varios parámetros. Tres de ellos son de especial interés: el grado de aumento de frecuencia, el patrón de conversión de densidad y el valor en pixeles para el índice de compresión y rotación de la curva de gradación. Esos parámetros pueden ajustarse para lograr una imagen con el contraste, brillo y agudeza marginal deseados. En el presente estudio, se seleccionaron tres fijaciones de parámetros de procesamiento, cada uno para modificar un parámetro ( Fig. 1), para comparar la calidad de la imagen de la mamografía digital con imágenes análogas y determinar la fijación óptima de parámetros para la tarea diagnóstica.

Se imprimió cada imagen digital procesada en la película (Fuji Medical DRY Imaging film 150DI-AL) con una impresora laser (FM-DP L). La imagen procesada se envió también a una estación de trabajo (MagicView 1000, Siemens AG, Medical Solutions, Erlangen, Alemania). Un total de 6 radiólogos, todos con amplia experiencia en diagnósticos por mamografía, compararon entonces tres diferentes copias impresas y tres en medio magnético con la imagen análoga correspondiente.

Para la lectura de las copias impresas, todas las imágenes impresas y la película análoga original fueron expuestas en un negatoscopio estándar para mamografía, en un cuarto oscuro. Si era necesario, los radiólogos podían acercarse más y utilizar una lupa estándar para mamografía para observar la imagen.

Para la lectura en copia magnética, se expusieron todas las imágenes digitales procesadas en la estación de trabajo que estaba localizada en el mismo cuarto oscuro en que se observaron las anteriores. La película análoga correspondiente se expuso en un negatoscopio que se encontraba al lado del monitor. El equipo de pantalla fue de 2000 x 2500 pixeles y el valor de ventana fue el mismo para todas las imágenes digitales procesadas (centro: 543, ancho:973). Los radiólogos pudieron usar un programa incorporado producido por el MagicView 1000 para amplificar la imagen.

Para cada imagen digital, se pidió a los radiólogos que anotaran sus opiniones con relación al valor diagnóstico mediante una escala de cinco puntos (-2 = inferior, -1 =peor, 0 = igual a la imagen análoga, 1 = mejor, 2 = definitivamente mejor).

Análisis Estadístico
Para la lectura, tanto de la copia impresa como de la magnética, se analizaron los datos estadísticamente para evaluar la preferencia por la imagen análoga o la digital. Esto se hizo de acuerdo con un modelo lineal generalizado con distribución multinomial y logit link con medidas repetidas dentro de la imagen y con el radiólogo y la proyección como factores. Esto fue seguido por un modelo logístico generalizado simplificado para evaluar las preferencias por imágenes digitales o análogas.

El nivel de significancia se estableció a 0.05 y el coeficiente de confiabilidad en 0.95.

Resultados
Las figuras 2 y 3 muestran una distribución de frecuencia del valor del diagnóstico en tres diferentes parámetros fijados para lectura de copia impresa y magnética. Puede observarse que la mayoría de las imágenes digitales tienen por lo menos los mismos resultados, o aún mejores que la película análoga original.

Para todos los parámetros fijados se demuestra una diferencia sistemática de estimación entre los médicos, mientras que no se indica diferencia entre las vistas proyectadas, es decir, CC, MLO (Tabla 1 para copia impresa y Tabla 2 para copia magnética). Debido a un resultado heterogéneo con respecto a la opinión de los médicos, el modelo estadístico fue reordenado para que fuera un modelo binominal para evaluar la preferencia por la película análoga o la imagen digital. La hipótesis nula fue que habría la misma preferencia por la película análoga y por la imagen digital.

La Tabla 3 muestra los resultados del análisis de la evaluación de preferencia por la película análoga o las imágenes digitales para la lectura de la copia impresa. El análisis estadístico muestra que las preferencias por las imágenes digitales versus la película análoga son significativas para los montajes del primero y el segundo parámetros (Tabla 3: p=0.047, p=0.005). Se indica una diferencia en preferencia entre las imágenes digitales y análogas para la tercera fijación de parámetro ( Tabla 3: p=0.089), pero esto no podría demostrarse estadísticamente.

La Tabla 4 muestra los resultados del análisis de preferencia por digital o análogo para la lectura magnética. No hay diferencias significativas entre las imágenes digital y análoga para los parámetros fijados 2 y 3 (Tabla 4: p=0.171 y 0.722). Sin embargo, hay una diferencia significativa en la preferencia por la imagen análoga para el primer parámetro (Tabla 4: p=0.030).

Discusión
El análisis estadístico muestra que hay una variación significativa entre las opiniones de los radiólogos (Tablas 1,2). Es digno de atención el hecho de que los radiólogos que están acostumbrados a leer imágenes digitales para diagnósticos dan opiniones más positivas que los que siguen trabajando con película análoga. Como consecuencia, se recomienda enfáticamente un entrenamiento sobre la manera de leer imágenes digitales.

El análisis estadístico (Tabla 3) para la lectura de la copia impresa muestra que hay una preferencia por las imágenes digitales a la película análoga con dos parámetros fijados seleccionados. Esto indica que los mamogramas digitales impresos eran por lo menos tan buenos como la película análoga. Sin embargo, dicha preferencia no existe para la lectura de copias magnéticas (Tabla 4). Esto puede ser porque los radiólogos están acostumbrados a usar un negatoscopio en vez de un monitor. Esto probablemente explica también que la copia impresa sea preferida a la copia magnética. Otra razón podrían ser los valores de ventana utilizados en la lectura de la copia magnética. Para la copia impresa, los valores de ventana utilizados fueron diferentes para diferentes imágenes, con el fin de obtener el mejor contraste, mientras que en la lectura de la copia magnética se utilizó un valor promedio para el centro y el ancho de la lectura de la copia impresa para simplificar el procedimiento. El estudio de E. Pisano y colaboradores ha mostrado que la observación por ventana representa un papel importante en el desempeño para la detección de masas [3]. Por lo tanto, asumimos que la calidad de la lectura magnética mejorará si se usa un valor de ventana apropiado. Se sugiere también aplicar la autoobservación por ventana, es decir, la selección automática de un valor adecuado basado en el histograma individual de valor de pixel único de la paciente, en la mamografía digital.

Una tercera razón para que las copias impresas muestren mejores resultados que las copias magnéticas en este estudio podría ser que la película y el monitor tienen resoluciones diferentes. El menor tamaño de pixel de la película utilizada en este estudio fue de 50 m . Los pixeles más grandes hacen que la imagen aparezca más ruidosa.

Debe anotarse que para el primer parámetro fijado, se encuentra una preferencia significativa por la imagen digital con respecto a la análoga, para las copias impresas (Tabla 3), en tanto que se encuentra una preferencia significativa por la película análoga para las copias magnéticas (Tabla 4). Esto indica que deben usarse diferentes parámetros de fijación para copias impresas y magnéticas para obtener un diagnóstico óptimo.

Durante el estudio, algunos radiólogos indicaron que podrían fijarse diferentes parámetros de imagen para diferentes tipos de lesiones. Se llegó a la misma conclusión en otros estudios [5]. Se sugiere que se efectúe un estudio para la exploración de una relación entre los parámetros fijados de procesamiento FCR y diferentes tipos de tumores, para mejorar la capacidad de detectar lesiones.

Conclusión
Este estudio comparativo con pacientes femeninas que presentan diferentes cuadros clínicos muestra que la calidad de imagen de los mamogramas digitales con tecnología CR es igual o superior a la de películas análogas para el diagnóstico computational, siempre que se empleen los ajustes apropiados de los parámetros que influyen en el algoritmo para la mejora de la imagen.

Reconocimiento
Los autores agradecen al Dr. Andrew Frost por la revisión del lenguaje y a la Sra. Annika Altersbrg por su ayuda en el trabajo administrativo.

Los Drs. W Qian y U. Brodin hacen parte de Sistemas de Rayos X para Salud Femenina y Móviles de Siemens-Elema AB Solna, Suecia. El Dr. Sjöstrom es del Departamento de Mamografía del Hospital Danderyd,, Danderyd, Suecia, El Dr H. Fenger-Krog pertenece a la Institución de Estadísticas Médicas del Instituto Karolinska, , Estocolmo, Suecia. La dirección para correspondencia es: Women´s Health Centre, Siemens-Elema AB, siRöntgenvägen 2, 17195 Solna, Sweden. E-mail: wen.qian@siemens.com. La presente versión en español se imprime con autorización de Electromedica (2003;71(1):2-7) publicada por Siemens Medical Systems. Ó 2003, Siemens medical Systems.www.med.siemens.com y www.med.siemens.com/medroot/news/electro/index.htm.

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