Tomosintesi mammografica Aspetti tecnici e di assicurazione di qualità

Transcript

1 Aspetti tecnici e di assicurazione di qualità Sede: Ospedale Ramazzini Carpi Ausl Modena Edizioni: ottobre ottobre novembre 2017

2 Ø Superare uno dei limiti principali della Mammografia 2D: quello della sovrapposizione delle strutture; DBT (Digital Breast Tomosynthesis) vs FFDM (Full Field Digital Mammography) (voxel vs pixel) per ottenere una RIDUZIONE del RUMORE ANATOMICO. Ø Migliorare la VISIBILITA di una lesione.

3 Ø Componenti che permettono la rotazione del Tubo Radiogeno; Ø Sistema di Compressione reso indipendente rispetto al Gantry durante la rotazione; Ø Utilizzo di spettri di radiazione (Anodo/Filtro e kv) ottimizzati; Ø Sistema di Registrazione delle immagini (detettore più elettronica di lettura) più veloce ed efficiente (riduzione del rumore) rispetto a quello utilizzato per la sola mammografia digitale 2D;

4 La sorgente radiogena ruota attorno ad un punto in prossimità/posizionato sul detettore (l angolo di rotazione è limitato): acquisizione di più proiezioni a diverse angolazioni a bassissima dose (la dose complessiva deve essere comparabile a quella di 2 proiezioni CC+MLO della tecnica FFDM). Il detettore deve avere un elettronica di lettura molto veloce e caratteristiche migliorative rispetto ad un detettore per FFDM. Le singole proiezioni acquisite devono avere una qualità dell immagine accettabile: utilizzo di spettri a raggi X ottimizzati e implementazione di pre-processing sulle immagini proiettate (sorgente RX in movimento). Sono necessari algoritmi per ricostruire le immagini lungo l asse Z (volume 3D), con tempi di esecuzione compatibili con la pratica clinica/screening, che non creino artefatti significativi.

5 Movimentazione: Step and Shoot vs Continua La sorgente stazionaria (step and shoot) rispetto a quella in movimento permette di ottenere una migliore risoluzione complessiva, ma può presentare problemi legati alle eventuali vibrazioni dovute ai continui arresti e ripartenze del tubo radiogeno, inoltre possono aumentare i tempi di acquisizione. 4 sistemi su 6 implementano una movimentazione continua. Angolo di Rotazione: Intervallo L aumento del range angolare produce una acquisizione piu completa ma: Studi hanno dimostrato che un elevato angolo di incidenza obliquo comporta una riduzione significativa della MFT (Modulation Transfer Function) alle alte frequenze sia per i detettori Flat-Panel a conversione diretta che indiretta Altri studi hanno evidenziato che c è una diminuzione dell efficienza del detettore (DQE) ad ampi angoli di incidenza. L aumento dell angolo di rotazione può comportare artefatti sull imagine risostruita dovuti alla incompleta inclusione del seno nel campo di vista

6 DBT: Principi di funzionamento Acquisizione di N proiezioni 2D RAW da (-φ a + φ ) Correzione immagini RAW: FlatField + Gain + BadPixel + PreProcessing (deblurring) Algoritmo di ricostruzione Immagini Planari (Filter Back Projection, Iterativo) (Volume 3D) Post-Processing

7 Movimentazione: Step and Shoot vs Continua La sorgente stazionaria (step and shoot) rispetto a quella in movimento permette di ottenere una migliore risoluzione complessiva, ma può presentare problemi legati alle eventuali vibrazioni dovute ai continui arresti e ripartenze del tubo radiogeno, inoltre possono aumentare i tempi di acquisizione. 4 sistemi su 6 implementano una movimentazione continua. Angolo di Rotazione: Intervallo L aumento del range angolare produce una acquisizione piu completa ma: Studi hanno dimostrato che un elevato angolo di incidenza obliquo comporta una riduzione significativa della MFT (Modulation Transfer Function) alle alte frequenze sia per i detettori Flat-Panel a conversione diretta che indiretta Altri studi hanno evidenziato che c è una diminuzione dell efficienza del detettore (DQE) ad ampi angoli di incidenza. L aumento dell angolo di rotazione può comportare artefatti sull imagine risostruita dovuti alla incompleta inclusione del seno nel campo di vista

8 DBT: Proiezioni 2D RAW da (-φ a + φ ) X-ray tube X-ray tube at 0 at -φ +φ X-ray tube at +φ -φ A B From Digital Mammography-Springer 2010

9 DBT: Correzione e Pre-processing delle Proiezioni 2D RAW Correzione immagini 2D RAW Flat-Field Gain Bad-Pixel Pre-Processing (deblurring con filtri)

10 DBT: Ricostruzione immagini 3D Problematiche di Ricostruzione delle immagini 3D Algoritmo di Ricostruzione Immagini Planari (Volume 3D) (Filter Back Projection, Iterativo) Spessore Slice ricostruita* Voxel Anisotropo Post-Processing: Algoritmi riduzione effetto radiazione diffusa Algoritmi per correzione artefatti *generalmente 1mm equispaziate a 1mm, ma alcuni costruttori scelgono spessori inferiori e distanze inferiori a 1mm

11 DBT: Ricostruzione Immagini 3D A Z2 B Z1 +φ -φ -φ 0 +φ Z1 Z2 Algoritmo Shift And Add (SAA)

12 DBT: Ricostruzione immagini 3D - Artefatto lungo l asse Z From MedPhys.40Jan Le strutture ad elevata densità (tipo microcalcificazioni, inserti metallici) appaiono ripetute sui piani adiacenti a quello in cui sono realmente. GISMa Settembre Torino

13 DBT: Ricostruzione immagini 3D - Artefatto da troncamento II TIPO Aree chiare II TIPO Aree chiare I TIPO Righe chiare From Med-Phys.40-Jan I TIPO Righe chiare

14 Esempi di Sistemi Tomosintesi

15 HOLOGIC: FFDM + DBT

16 HOLOGIC: FFDM + DBT

17 Risoluzione Nyquist nel piano: 7.14 lp/mm Risoluzion e Nyquist nel piano: 5 lp/mm

18 Modalità funzionamento Tomosintesi Hologic Automatica COMBO (stessa compressione 2D+3D): Doppia esposizione : FFDM + DBT (Volume 3D ricostruito in modalità CT/BTO/SCO) Automatica COMBO HD: in acquisizione uguale a COMBO ma viene generata anche la 2D sintetica (C-View) Automatica TOMO: Singola esposizione: DBT (Volume 3D ricostruito in modalità CT/BTO/SCO) Automatica TOMO HD: in acquisizione uguale a TOMO ma viene generata anche la 2D sintetica (CView)

19 Studio dosimetrico su 1208 donne arruolate nel TRIAL TRENTO (STORM2) screenate in modalità COMBO: 4,780 FFDM e 4,798 DBT immagini (EurRadiol August 2017)

20 Studio dosimetrico su donne TRIAL TRENTO (STORM2) (EurRadiol August 2017): Results Statistically significant differences were found between FFDM and DBT MGDs for all views (CC: MGD FFDM=1.366 mgy, MG DDBT=1.858 mgy; p<0.0001; 36% higher for CC DBT vs FFDM MLO: MGDFFDM=1.374 mgy, MGDDBT=1.877 mgy; p<0.0001; 37% higher for MLO DBT vs FFDM)

21 HOLOGIC Dimensions: 2D sintetica (C-View)

24

27 I risultati scientifici riguardanti i benefici della tomosintesi mammaria in comparazione od in aggiunta alla mammografia digitale sono generalmente coerenti nelle loro conclusioni. Tali benefici includono : Mammografia di Screening Migliorato riconoscimento delle lesioni Ridotto il tasso di richiamo Mammografia Diagnostica Migliorata classificazione di casi di cancro o normali Mammelle Dense Migliorata performance rispetto alla mammografia digitale nelle mammelle dense Rilevamento delle Lesioni Migliorata visualizzazione delle lesioni e dei loro bordi Rilevamento delle Micro-Calcificazioni I dati relativi alla validità della tomosintesi nel rilevamento o nella classificazione delle micro calcificazioni sono preliminari, con un gruppo di ricercatori che conclude che sono maggiormente visibili in 3D piuttosto che in 2D, ed un altro gruppo che l aggiunta della 3D ad un esame 2D non ha migliorato (ma non ha nemmeno degradato) le performance per i casi di calcificazioni.

28 Digital breast tomosynthesis (DBT): recommendations from the Italian College of Breast Radiologists (ICBR) by the Italian Society of Medical Radiology (SIRM) and the Italian Group for Mammography Screening (GISMa) (Radiol med, April 2017) CONCLUSIONS (First part): Evidence available for DBT allows to recommend its usage for all cases of symptomatic women and women needing work-up of screen detected suspicious findings (considering both spontaneous and organized screening). In these settings, when available, sdm/dbt protocols should be preferred for symptomatic women. Breast cancer screening using the current mammography technology has been demonstrated to be effective in reducing mortality from the disease. From this perspective, completing the shift from analog film-screen mammography and computed radiography systems, that are still in use, to direct digital mammography systems ranks first in the order of priorities. A generalized adoption of DBT as a first-level screening tool should wait for a specific evidence, in particular for a statistically significant and clinically relevant reduction in interval cancer rate (hopefully associated with a reduction in advanced cancer rates). When this evidence will be available, both asymptomatic women at average and intermediate risk (including those with a previous breast cancer history) will be allowed to be screened with DBT on a routine basis. Accurate data collection will be necessary for many years in order to assess the overall impact of DBT technology in terms of mortality reduction and other efficacy/effectiveness indicators. For high-risk women, when a mammogram is indicated, a sdm/dbt protocol should be preferred.

29 Digital breast tomosynthesis (DBT): recommendations from the Italian College of Breast Radiologists (ICBR) by the Italian Society of Medical Radiology (SIRM) and the Italian Group for Mammography Screening (GISMa) (Radiol med, April 2017) CONCLUSIONS (Second part): The already existing evidence, which has been built with a non-negligible contribution of Italian breast radiologists, plays in favor of DBT. A trend for making DBT the mammography of the next future can be outlined. However, even in the United States, where FDA approved the use of some DBT devices in some cases for screening, the use of DBT is still quite limited. A recent survey among the members of the Society of Breast Imaging reported that of 670 responders, only 200 (30%) use DBT although 62% of non-users have planned to equip themselves with DBT. Studies and researches are still needed for a deeper evaluation of DBT, a relevant innovation in breast imaging. In particular, the risk of an increased overdiagnosis and also several organizational issues (including increased reading time) suggest to wait for a more conclusive evidence before adopting DBT in population-based screening, a position shared with other experts and medical or health authority bodies worldwide

30

31

32

33 Aspetti tecnici e di assicurazione di qualità Grazie per l attenzione!