En la detección temprana de cáncer de mama, los hospitales de México generalmente usan los mastógrafos digitales, de la misma forma como se usaban los equipos analógicos anteriores. Ante ello, en el Instituto de Física (IF) de la UNAM se desarrollan nuevas técnicas que permitan “obtener el máximo provecho” de la inversión en tecnología avanzada.
Durante una década, María Ester Brandan y sus alumnos tesistas de maestría han diseñado y evaluado técnicas novedosas en mamografía digital, que no implican recursos adicionales. Al equipo que se usa para trabajo rutinario de mamografía le “sacan jugo”.
Estas tareas se basan en operaciones matemáticas aplicadas a las mamografías digitales que, dijo Brandan, son también imágenes de rayos X pero, a diferencia de las convencionales obtenidas en película radiográfica, son archivos de números.
El proyecto actual de Brandan es de resta o sustracción de imágenes y se desarrolla en colaboración con Yolanda Villaseñor, del Instituto Nacional de Cancerología (INCan).
En realidad, precisó, el desarrollo ha sido “una cadena de proyectos”. Tres tesistas han participado en la resta de imágenes mamográficas con la utilización de un medio de contraste basado en yodo.
En primer lugar, Verónica Ramírez hizo su tesis de maestría en Física Médica sobre resta de imágenes con energía dual, que busca visualizar microcalcificaciones mamarias. “Ahí empezó nuestra historia”, que Brandan contó al participar en los seminarios de Física Médica 2012, con el tema Técnicas novedosas en mamografía digital.
Ramírez, ingeniera física del Tec de Monterrey, hizo un estudio de factibilidad. Con el Senographe 2000D (mastógrafo digital recientemente donado por el INCan al Instituto de Física) restó pares de imágenes adquiridas con rayos X de energía diferente, para “sólo quedarnos con los calcios”.
Adaptó un formalismo matemático con el que obtuvo predicciones. Construyó un maniquí donde depositó calcificaciones de una mastectomía. Obtuvo dos imágenes (una con voltaje alto y otra con bajo); optimizó sus cálculos e hizo la resta respectiva.
La “cruda realidad” fue que se podía restar, pero el contraste de la calcificación era demasiado bajo con relación al ruido residual en el fondo de la imagen, y sólo se podría reducir si se aumentara la intensidad de los rayos X, pero eso significaría “más dosis para el paciente”.
Entonces, la siguiente pregunta fue ¿cómo aumentar el contraste en zonas de interés y, a la vez, eliminar de la imagen la estructura de la mama? De ahí, la idea de restar imágenes con el uso de un medio de contraste (con yodo).
En la siguiente etapa, participó Bianey Palma, quien con un maniquí específico para observar objetos cilíndricos (en simulación de vasculatura) que contenían una solución yodada, confirmó predicciones sobre contraste y ruido.
Luego, siguió Iván M. Rosado que mejoró la formulación; hizo predicciones más detalladas y diseñó un protocolo clínico que se presentó al Instituto Nacional de Cancerología. Actualmente, Juan Pablo Cruz Bastida se dio a la tarea de resolver algunos problemas del procesamiento que encontró Iván.
Brandan y sus tesistas experimentan con diversas modalidades de resta. Una “se basa sólo en la diferencia temporal entre las dos imágenes” (una adquirida antes de inyectar medio de contraste y la otra, después, al restar, sólo queda el yodo).
En otra, se aplicó “el formalismo de energía dual”: se toman dos imágenes al momento en que el yodo ya circula en mama y cambia la energía de los rayos X entre una y otra. La resta se diseña para enfatizar la visualización de la sustancia, lograda al eliminar el fondo estructurado.
Con Iván Rosado, Brandan mezcló las dos. Técnica temporal y de energía dual, “con resultados excelentes, que se confirmaron en los maniquíes”. Se publicaron dos artículos en Medical Physics.
“Hemos propuesto la técnica dual temporal porque ofrece el mejor contraste comparado con el ruido”, aseguró Brandan en la sala Ángel Dacal, del Instituto de Física. “En el tema de resta de imágenes mamográficas clínicas con la utilización de contraste, no hay más de cinco grupos que lo hacen en el mundo”: en Alemania, Francia, Estados Unidos, Canadá y nosotros.
Ahora, llega el momento de la verdad. Trabajan con la llamada técnica digital enfatizada con medio de contraste. Están en la tercera etapa. Las imágenes se toman en equipos digitales del INCan. En el protocolo, hay 20 pacientes con lesiones sospechosas. Aplican tres maneras de restar: la temporal, con cambio de energía, y “nuestra propuesta, la combinación”.
La hipótesis en que se basan estas técnicas es que al administrar un medio de contraste la sustancia circula en la sangre. Si hay una lesión maligna, la sustancia también va a ir por la nueva red sanguínea que propicia el proceso tumoral (angiogénesis), va a desbordar los nuevos vasos (aún inmaduros) e inundar la zona, de modo que al tomar la imagen con rayos X, se visualizará una región blanca.
Para Brandan, “el análisis matemático nos hizo ver desde el principio que no se obtenía el mismo contraste con la resta temporal y la combinada, aunque las predicciones eran iguales”. El estudiante Rosado postuló que el problema estaba asociado con el fondo estructurado, que influía en el resultado.
El siguiente paso lo dio Juan Pablo Cruz Bastida con una resta matricial, que permitió resolver el conflicto interno. Llegamos a un proceso “cuantitativamente sólido”.
Al aplicar la resta matricial a imágenes tomadas en un maniquí que simula la estructura de la mama, se observa que los resultados con la técnica combinada son iguales a los de la temporal.
¿Cuál es mejor? ¿Una o doble energía? Ésa es la pregunta que motivó la tesis de Cruz Bastida. Sin embargo, Brandan piensa que, una vez lograda la coincidencia numérica, ambas “son opciones favorables, y la elección de una u otra dependerá de las circunstancias. Y esa es una decisión médica”.
El formalismo actual promete; resuelve las inconsistencias. Permite, afirmó Brandan, “asociar curvas de captación de yodo con malignidad y benignidad”. Sin embargo, “nuestra experta (Yolanda Villaseñor) quisiera que el método le ofreciera un valor numérico como resultado, y aún no hemos resuelto el asunto de cómo cuantificar la captación” de yodo.
“Somos –dijo finalmente– el único grupo que trabaja en la parte cuantitativa. Los demás están más interesados en mejorar la percepción visual del radiólogo. Después de todo el esfuerzo que conlleva esta técnica, quedarse con una impresión subjetiva, sería no apreciar el valor de la información que está en los núme
El objetivo es explotar al máximo las características propias de los equipos digitales en este terreno. Son resultado de una década de investigación de María Ester Brandan y tesistas de maestría, en colaboración con el INCan.
31 de Agosto del 2012
En la detección temprana de cáncer de mama, los hospitales de México generalmente usan los mastógrafos digitales, de la misma forma como se usaban los equipos analógicos anteriores. Ante ello, en el Instituto de Física (IF) de la UNAM se desarrollan nuevas técnicas que permitan “obtener el máximo provecho” de la inversión en tecnología avanzada.
Durante una década, María Ester Brandan y sus alumnos tesistas de maestría han diseñado y evaluado técnicas novedosas en mamografía digital, que no implican recursos adicionales. Al equipo que se usa para trabajo rutinario de mamografía le “sacan jugo”.
Estas tareas se basan en operaciones matemáticas aplicadas a las mamografías digitales que, dijo Brandan, son también imágenes de rayos X pero, a diferencia de las convencionales obtenidas en película radiográfica, son archivos de números.
El proyecto actual de Brandan es de resta o sustracción de imágenes y se desarrolla en colaboración con Yolanda Villaseñor, del Instituto Nacional de Cancerología (INCan).
En realidad, precisó, el desarrollo ha sido “una cadena de proyectos”. Tres tesistas han participado en la resta de imágenes mamográficas con la utilización de un medio de contraste basado en yodo.
En primer lugar, Verónica Ramírez hizo su tesis de maestría en Física Médica sobre resta de imágenes con energía dual, que busca visualizar microcalcificaciones mamarias. “Ahí empezó nuestra historia”, que Brandan contó al participar en los seminarios de Física Médica 2012, con el tema Técnicas novedosas en mamografía digital.
Ramírez, ingeniera física del Tec de Monterrey, hizo un estudio de factibilidad. Con el Senographe 2000D (mastógrafo digital recientemente donado por el INCan al Instituto de Física) restó pares de imágenes adquiridas con rayos X de energía diferente, para “sólo quedarnos con los calcios”.
Adaptó un formalismo matemático con el que obtuvo predicciones. Construyó un maniquí donde depositó calcificaciones de una mastectomía. Obtuvo dos imágenes (una con voltaje alto y otra con bajo); optimizó sus cálculos e hizo la resta respectiva.
La “cruda realidad” fue que se podía restar, pero el contraste de la calcificación era demasiado bajo con relación al ruido residual en el fondo de la imagen, y sólo se podría reducir si se aumentara la intensidad de los rayos X, pero eso significaría “más dosis para el paciente”.
Entonces, la siguiente pregunta fue ¿cómo aumentar el contraste en zonas de interés y, a la vez, eliminar de la imagen la estructura de la mama? De ahí, la idea de restar imágenes con el uso de un medio de contraste (con yodo).
En la siguiente etapa, participó Bianey Palma, quien con un maniquí específico para observar objetos cilíndricos (en simulación de vasculatura) que contenían una solución yodada, confirmó predicciones sobre contraste y ruido.
Luego, siguió Iván M. Rosado que mejoró la formulación; hizo predicciones más detalladas y diseñó un protocolo clínico que se presentó al Instituto Nacional de Cancerología. Actualmente, Juan Pablo Cruz Bastida se dio a la tarea de resolver algunos problemas del procesamiento que encontró Iván.
Brandan y sus tesistas experimentan con diversas modalidades de resta. Una “se basa sólo en la diferencia temporal entre las dos imágenes” (una adquirida antes de inyectar medio de contraste y la otra, después, al restar, sólo queda el yodo).
En otra, se aplicó “el formalismo de energía dual”: se toman dos imágenes al momento en que el yodo ya circula en mama y cambia la energía de los rayos X entre una y otra. La resta se diseña para enfatizar la visualización de la sustancia, lograda al eliminar el fondo estructurado.
Con Iván Rosado, Brandan mezcló las dos. Técnica temporal y de energía dual, “con resultados excelentes, que se confirmaron en los maniquíes”. Se publicaron dos artículos en Medical Physics.
“Hemos propuesto la técnica dual temporal porque ofrece el mejor contraste comparado con el ruido”, aseguró Brandan en la sala Ángel Dacal, del Instituto de Física. “En el tema de resta de imágenes mamográficas clínicas con la utilización de contraste, no hay más de cinco grupos que lo hacen en el mundo”: en Alemania, Francia, Estados Unidos, Canadá y nosotros.
Ahora, llega el momento de la verdad. Trabajan con la llamada técnica digital enfatizada con medio de contraste. Están en la tercera etapa. Las imágenes se toman en equipos digitales del INCan. En el protocolo, hay 20 pacientes con lesiones sospechosas. Aplican tres maneras de restar: la temporal, con cambio de energía, y “nuestra propuesta, la combinación”.
La hipótesis en que se basan estas técnicas es que al administrar un medio de contraste la sustancia circula en la sangre. Si hay una lesión maligna, la sustancia también va a ir por la nueva red sanguínea que propicia el proceso tumoral (angiogénesis), va a desbordar los nuevos vasos (aún inmaduros) e inundar la zona, de modo que al tomar la imagen con rayos X, se visualizará una región blanca.
Para Brandan, “el análisis matemático nos hizo ver desde el principio que no se obtenía el mismo contraste con la resta temporal y la combinada, aunque las predicciones eran iguales”. El estudiante Rosado postuló que el problema estaba asociado con el fondo estructurado, que influía en el resultado.
El siguiente paso lo dio Juan Pablo Cruz Bastida con una resta matricial, que permitió resolver el conflicto interno. Llegamos a un proceso “cuantitativamente sólido”.
Al aplicar la resta matricial a imágenes tomadas en un maniquí que simula la estructura de la mama, se observa que los resultados con la técnica combinada son iguales a los de la temporal.
¿Cuál es mejor? ¿Una o doble energía? Ésa es la pregunta que motivó la tesis de Cruz Bastida. Sin embargo, Brandan piensa que, una vez lograda la coincidencia numérica, ambas “son opciones favorables, y la elección de una u otra dependerá de las circunstancias. Y esa es una decisión médica”.
El formalismo actual promete; resuelve las inconsistencias. Permite, afirmó Brandan, “asociar curvas de captación de yodo con malignidad y benignidad”. Sin embargo, “nuestra experta (Yolanda Villaseñor) quisiera que el método le ofreciera un valor numérico como resultado, y aún no hemos resuelto el asunto de cómo cuantificar la captación” de yodo.
“Somos –dijo finalmente– el único grupo que trabaja en la parte cuantitativa. Los demás están más interesados en mejorar la percepción visual del radiólogo. Después de todo el esfuerzo que conlleva esta técnica, quedarse con una impresión subjetiva, sería no apreciar el valor de la información que está en los números”.
Boletín UNAM-DGCS-536
Ciudad Universitaria.
Un grupo de investigadores del Laboratorio de Análisis de Imágenes y Visualización del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET) de la UNAM, coordinado por Jorge Alberto Márquez, estudia mediante algoritmos complejos las propiedades y forma de los suelos a fin de hacer simulaciones y obtener su flujo numérico, es decir, cómo se comportarían diversos líquidos y variaría su circulación en suelos.
