A proposta deste trabalho foi analisar diferentes metodologias de treinamento de uma rede neural convolucional profunda (CNN) para a detecção de distorção arquitetural mamária (DA) em imagens de mamografia digital. A DA é uma contração sutil do tecido mamário que pode representar o sinal mais precoce de um câncer de mama em formação. Os sistemas computacionais de auxílio ao diagnóstico (CAD) existentes ainda apresentam desempenho insatisfatório para a detecção da DA. Sistemas baseados em CNN têm atraído a atenção da comunidade científica, inclusive na área médica para a otimização dos sistemas CAD. No entanto, as CNNs necessitam de um grande volume de dados para serem treinadas adequadamente, o que é particularmente difícil na área médica. Dessa forma, foi realizada neste trabalho, uma comparação de diferentes abordagens de treinamento para uma arquitetura CNN avaliando-se o efeito de técnicas de geração de novas amostras (data augmentation) sobre o desempenho da rede. Para isso, foram utilizadas 240 mamografias digitais clínicas. Uma das redes (CNN-SW) foi treinada com recortes extraídos por varredura em janela sobre a área interna da mama (aprox. 21600 em média) e a outra rede (CNN-SW+) contou com o mesmo conjunto ampliado por data augmentation (aprox. 345000 em média). Para avaliar o método, foi utilizada validação cruzada por k-fold, gerando-se em rodízio, 10 modelos de cada rede. Os testes analisaram todas as ROIs extraídas da mama, sendo testados 14 mamogramas por fold, e obtendo-se uma diferença estatisticamente significativa entre os resultados (AUC de 0,81 para a CNN-SW e 0,83 para a CNN-SW+). Mapas de calor ilustraram as predições da rede, permitindo uma análise visual e quantitativa do comportamento de ambos os modelos. / The purpose of this work was to analyze different training methodologies of a deep convolutional neural network (CNN) to detect breast architectural distortion (AD) in digital mammography images. AD is a subtle contraction of the breast tissue that may represent the earliest sign of a breast cancer in formation. Current Computer-Aided Detection (CAD) systems still have an unsatisfactory performance on AD detection. CNN-based systems have attracted the attention of the scientific community, including in the medical field for CAD optimization. However, CNNs require a large amount of data to be properly trained, which is particularly difficult in the medical field. Thus, in this work, different training approaches for a CNN architecture are compared evaluating the effect of data augmentation techniques on the data set. For this, 240 clinical digital mammography were used. One of the networks (CNN-SW) was trained with regions of interest (ROI) extracted by a sliding window over the inner breast area (approx 21600 on average) and the other network (CNN-SW+) had the same set enlarged by data augmentation (about 345000 on average). To evaluate the method, k-fold cross-validation was used, generating 10 instances of each model. The tests looked at all the ROIs extracted from the breast (14 mammograms per fold), and results showed a statistically significant difference between both networks (AUC of 0.81 for CNN-SW and 0.83 for CNN-SW+). Heat maps illustrated the predictions of the networks, allowing a visual and quantitative analysis of the behavior of both models.

The first aim of the research was to determine the applicability of certain variables from the Health Belief Model (HBM), the Theory of Reasoned Action (TRA), the risk dimensions from the Psychometric Paradigm, the Common-Sense Model of Illness Representations and the Locus of Control to Italian women’s beliefs and behaviours in relation to screening mammography. These models have predominantly been derived and evaluated with English-speaking persons. The study used quantitative and qualitative methods to enable explanation of research-driven and participant-driven issues. The second aim was to include Italian women in health behaviour research and to contrast the Italian sample with the Anglo-Australian sample to determine if differences exist in relation to their beliefs. In Australia many studies in health behaviour research do not include women whose first language is not English. The third aim was to evaluate the Anti-Cancer Council of Victoria’s (ACCV) Community Language Program (CLP) by: (a) identifying the strengths and weaknesses of the program as seen by the participants; and (b) assessing the impact of the program on women’s knowledge and beliefs about breast cancer, early detection of breast cancer, self-reported and intended breast screening behaviours. The CLP is an information service that uses women’s first language to convey information to women whose first language is not English. The CLP was designed to increase knowledge about breast and cervical cancer. The research used a pre-test-intervention-post-test design with 174 Italian-born and 138 Anglo-Australian women aged 40 years and over. Interviews for the Italian sample were conducted in Italian. The intervention was an information session that related to breast health and screening mammography. Demographic variables were collected in the Pre-Test only. Qualitative open-ended questions that related specifically to the information session were collected in the Post-Test phase of the study. Direct logistic regression was used with the participants’ beliefs and behaviours to identify the relevant variables for language (Italian speaking and English-speaking), attendance to an information session, mammography screening and breast self-examination (BSE) behaviour. Pre- and Post-Test comparisons were conducted using chi-square tests for the non-parametric data and paired sample t-tests for the parametric data. Differences were found between the Italian and Anglo-Australian women in relation to their beliefs about breast cancer screening. The Italian women were: (1) more likely to state that medical experts understood the causes of breast cancer; (2) more likely to feel that they had less control over their personal risk of getting breast cancer; (3) more likely to be upset and frightened by thinking about breast cancer; (4) less likely to perceive breast cancer as serious; (4) more likely to only do what their doctor told them to do; and (5) less likely to agree that there were times when a person has cancer and they don’t know it. A pattern emerged for the Italian and Anglo-Australian women from the logistic regression analyses. The Italian women were much more likely to comply with medical authority and advice. The Anglo-Australian women were more likely to feel that they had some control over their health. Specifically, the risk variable ‘dread’ was more applicable to the Italian women’s behaviour and internal locus of control variable was more relevant to the Anglo-Australian women. The qualitative responses also differed for the two samples. The Italian women’s comments were more general, less specific, and more limited than that of the Anglo-Australian women. The Italian women talked about learning how to do BSE whereas the Anglo-Australian women said that attending the session had reminded them to do BSE more regularly. The key findings and contributions of the present research were numerous. The focus on one cultural group ensured comprehensive analyses, as did the inclusion of an adequate sample size to enable the use of multivariate statistics. Separating the Italian and Anglo-Australian samples in the analyses provided theoretical implications that would have been overlooked if the two groups were combined. The use of both qualitative and quantitative data capitalised on the strengths of both techniques. The inclusion of an Anglo-Australian group highlighted key theoretical findings, differences between the two groups and unique contributions made by both samples during the collection of the qualitative data. The use of a pre-test-intervention-post-test design emphasised the reticence of the Italian sample to participate and talk about breast cancer and confirmed and validated the consistency of the responses across the two interviews for both samples. The inclusion of non-cued responses allowed the researcher to identify the key salient issues relevant to the two groups. The limitations of the present research were the lack of many women who were not screening and reliance on self-report responses, although few differences were observed between the Pre- and Post-Test comparisons. The theoretical contribution of the HBM and the TRA variables was minimal in relation to screening mammography or attendance at the CLP. The applicability of these health behaviour theories may be less relevant for women today as they clearly knew the benefits of and the seriousness of breast cancer screening. The present research identified the applicability of the risk variables to the Italian women and the relevance of the locus of control variables to the Anglo-Australian women. Thus, clear cultural differences occurred between the two groups. The inclusion of the illness representations was advantageous as the responses highlighted ideas and personal theories salient to the women not identified by the HBM. The use of the illness representations and the qualitative responses further confirmed the relevance of the risk variables to the Italian women and the locus of control variables to the Anglo-Australian women. Attendance at the CLP did not influence the women to attend for mammography screening. Behavioural changes did not occur between the Pre- and Post-Test interviews. Small incremental changes as defined by the TTM and the stages of change may have occurred. Key practical implications for the CLP were identified. Improving the recruitment methods to gain a higher proportion of women who do not screen is imperative for the CLP promoters. The majority of the Italian and Anglo-Australian women who attended the information sessions were women who screen. The fact that Italian women do not like talking or thinking about cancer presents a challenge to promoters of the CLP. The key theoretical finding that Italian women dread breast cancer but comply with their doctor provides clear strategies to improve attendance at mammography screening. In addition, the inclusion of lay health advisors may be one way of increasing attendance to the CLP by including Italian women already attending screening and likely to have attended a CLP session. The present research identified the key finding that improving Anglo-Australian attendance at an information session is related to debunking the myth surrounding familial risk of breast cancer and encouraging the Anglo-Australian women to take more control of their health. Improving attendance for Italian women is related to reducing the fear and dread of breast cancer and building on the compliance pattern with medical authority. Therefore, providing an information session in the target language is insufficient to attract non-screeners to the session and then to screen for breast cancer. Suggestions for future research in relation to screening mammography were to include variables from more than one theory or model, namely the risk, locus of control and illness representations. The inclusion of non-cued responses to identify salient beliefs is advantageous. In addition, it is imperative to describe the profile of the cultural sample in detail, include detailed descriptions of the translation process and be aware of the tendency of Italian women to acquiesce with medical authority.

Diss. (sammanfattning) Linköping : Linköpings universitet, 2008. / Härtill 6 uppsatser. Includes bibliographical references.

Στις αρχές της δεκαετίας του 80 μια νέα εποχή ξεκινά για την Μαστογραφία και τον καρκίνο του Μαστού, με τη χρήση της τεχνικής "χαμηλής δόσης Μαστογραφίας", τη σωστή ενημέρωση των γυναικών για την πρόληψη του καρκίνου του μαστού και την εφαρμογή του πληθυσμιακού ελέγχου σε ασυμπτωματικές γυναίκες, με συνέπεια να αυξήσουν τον αριθμό των μη-ψηλαφητών και μη ψηλαφητών καρκίνων μαστού που διαγιγνώσκονται σε πρώιμα στάδια (0, Ι, ΙΙ, ΙΙΙΑ κλπ) με καλλίτερη πρόγνωση και θεραπεία. Προηγούμενες κλινικές μελέτες προσπάθησαν να συσχετίσουν τα ακτινολογικά με τα ιστολογικά χαρακτηριστικά του καρκίνου του μαστού αλλά δεν κατάφεραν να αναδείξουν σημαντικές διαφορές όσον αφορά τα ιστολογικά και βιολογικά χαρακτηριστικά μεταξύ των συμπωματικών και των μαστογραφικά εντοπιζόμενων μη ψηλαφητών καρκινωμάτων του μαστού . Επιπλέον, αρκετοί ερευνητές φαίνεται να καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι τα καλά προγνωστικά χαρακτηριστικά των καρκινωμάτων του μαστού που αναδεικνύονται με την προληπτική μαστογραφία σχετίζονται άμεσα ή έμμεσα με την επίδραση βιολογικών παραγόντων. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η ανάδειξη των δεικτών που σχετίζονται με την μαστογραφική απεικόνιση της κακοήθων ογκόμορφων αλλοιώσεων ψηλαφητών και μη και της επιθετικότητας της νόσου. Μελετήθηκαν συνολικά πεντακόσιες εβδομήντα τέσσερεις ογκόμορφες αλλοιώσεις ψηλαφητές ή μη του μαστού σε πεντακόσιες εβδομήντα ασθενείς που εντοπίστηκαν κατά τη διάρκεια του μαστογραφικού ελέγχου στο εργαστήριο μας κατά την περίοδο 1994- 2004. Όλοι οι ασθενείς υποβλήθηκαν σε βιοψία δια λεπτής βελόνης (FNA) ή κατευθυνόμενη από με μαστογραφία χειρουργική βιοψία. Η ιστολογική εξέταση ανέδειξε 410/574 (71,4%) κακοήθεις ογκόμορφες αλλοιώσεις και 164/574 (28,5%) καλοήθεις. Ανοσοϊστοχημεία πραγματοποιήθηκε σε τομές παραφίνης σε 390 από τις 410 κακοήθεις αλλοιώσεις χρησιμοποιώντας μία ποικιλία μονοκλωνικών και πολυκλωνικών αντισωμάτων ενάντια στις εξής πρωτεϊνες: ER, PR, p53, HER-2,Ki 67 και KATH D. Οι κακοήθεις ογκόμορφες αλλοιώσεις ταξινομήθηκα από την Μαστογραφική τους απεικόνιση (σύμφωνα Breast Imaging Reporting and Dada System BI RADS) σε τρείς κατηγορίες : στην κατηγορία Β (οι αστεροειδείς κακοήθεις ογκόμορφες αλλοιώσεις) ήταν το (44,8%), στην κατηγορία Α (οι άτονες με ασαφή ή εν μέρει ασαφή όρια) το 36% και στην κατηγορία Γ (σκιάσεις και αποτιτανώσεις) που ήταν 18,2% όλων των κακοήθων ογκόμορφων αλλοιώσεων. Η ανάλυση των αποτελεσμάτων μεταξύ της μαστογραφικής απεικόνισης των κακοήθων ογκόμορφων αλλοιώσεων και των ιστολογικών και βιολογικών χαρακτηριστικών των ανέδειξε : Σημαντική συσχέτιση της μαστογραφικής απεικόνισης με το μέγεθος των ογκόμορφων αλλοιώσεων (p=0.01<0.05). Σημαντική συσχέτιση με το βαθμό διαφοροποιήσεως της κακοήθειας (p=0.005<0.05). Σημαντική συσχέτιση με την έκφραση των πρωτεϊνών p53 (p=0.015) και Ki -67( p=0.02). Δεν παρατηρήθηκε σημαντική συσχέτιση της απεικόνισης των ογκόμορφων αλλοιώσεων με την ηλικία των ασθενών (p=0.08>0.05), με την ανίχνευση πυρηνικής θετικότητας για τους οιστρογονικούς (ER) και τους προγεστερονικούς(PR) υποδοχείς (p =0.4>0.05) καθώς και με τις πρωτεΐνες HER-2. και KATH D. Επίσης παρατηρήθηκε οριακή συσχέτιση στην απεικόνιση των κακοήθων ογκόμορφων αλλοιώσεων και των λεμφαδένων. Συμπερασματικά βρήκαμε ότι η κατηγορία Β με τις αστεροειδείς ογκόμορφες αλλοιώσεις είχε ευνοϊκότερη επίδραση από τ η κατηγορία Α με τις άτονες με ασαφή ή εν μέρει ασαφή όρια και με τις ογκομορφές αλλοιώσεις και αποτιτανώσεις (κατηγορία Γ). Οι άτονες με ασαφή ή με εν μέρει ασαφή όρια κακοήθεις ογκόμορφες αλλοιώσεις(κατηγορία Α) σχετίζονται με χαμηλής διαφοροποίηση κακοήθεια (grade 3) με υπερέκφραση του p53 και Ki -67 και με αρνητικούς υποδοχείς (PR και ER). Οι όγκοι αυτοί είναι μεγάλοι όγκοι με ίδια πολλές φορές μαστογραφική απεικόνιση με εκείνη των καλοηθών ογκόμορφων αλλοιώσεων. / At the beginning of 80 a new era for the Mammography and the breast cancer started with the use of the technique "low dose Mammography", with the correct information of women for the prevention of the breast cancer and the application of mass screening in asymptomatic women, with the result to increase the number of palpable and no- palpable breast cancers diagnosed in early stages (0,I,II,IIIA etr) with better prognosis and therapy. Previous clinical studies have attempted to correlate the radiological with the histological characteristics of breast cancer but did not succeed to show significant differences as for us the histological and biological characteristics among the symptomatic and the mammographically localized non- palpable breast cancers. Furthermore, many investigators see to conclude that the best prognostic characteristics of breast cancers that are identified with the preventive mammography are directly or indirectly related by the effect of biological factors. The aim of the present study is to mark out indicators that are related with the mammographic appearance of malignant palpable and no- palpable lesions and the aggressiveness of disease. In total five hundred seventy four palpable and no- palpable breast lesions have been studied in five hundred seventy patients that were localized during the mammographic screening in our department, between 1994 to 2004. All the patients were subjered to line needle biopsy (FNA) or mammographically guided open surgical biopsy. Histological examination showed 410/574 (71.4%) malignant lesions and 164/574 (28.5%) benign lesions. Immunohistochemistry was performed in paraffin sections in 390 of 410 malignant lesions using a variety of monoclonal and polyclonal antibodies against the following proteins ER,PR, P53, HER-2, Ki67and KATH D. The malignant lesions were classified from their mammographic appearance (according to Breast Imaging Reporting and Dada System BI RADS) in three categories: category A (lesions with poorly defined or partially poorly defined margins)were 36%, category B (speculated malignant lesions) were 44.8% and category C (lesions wih calcifications) were 18.2% of all malignant lesions. The analysis of our results between the mammographic appearance of the malignant lesions and their histological and biological characteristic showed the following: 1) Significant correlation existed between the mammographic appearance and the size of the lesions (p=0.01<0.05). 2) Significant correlation existed with the degree of differentiaton of malignancy (p=0.005<0.05). 3) Significant correlation existed with over expression of proteins P53 (p=0.015). and Ki- 67 (p=0.02). No significant correlation was observed between the appearance of lesins with the age of the patients (p=0.08>0.05), with the detection of nuclear positivity of the estrogens (ER) and progesterone (PR) receptors (p=0.4>0.05) and also with the proteins HER-2 and KATH D. Furthermore a bode line correlation was observed between the appearance of the malignant lesions and lymph notes. In summary, it was found that the category B patients with the speculated lesions had a more favorable effect than category A with the poorly defined or partially poorly defined limits, and the category C lesions with calcifications. The poorly defined or partially poorly defined limits malignant lesions (category A) are related with low grade malignancy (grade 3, with over expression of P53 and Ki-67 and with negative receptors (PR and ER). These are large size lesions and are difficulty diagnosed from benign lesions.

In the framework of this thesis, a simulation model, based on Monte Carlo techniques, was developed for the study of breast imaging using Synchrotron Radiation (SR). The basic core of the model was developed in previous dissertations of our Department for conventional mammography. The existing model was expanded to include SR physical and geometrical characteristics and test the potential of SR for further optimization in breast imaging. The SR model was validated against experimental data from SYRMEP beamline of the Elettra Synchrotron Light Facility. The alterations of the new model comparing to the one for conventional mammography mostly concerned the geometry used (source-to-slit distance 22m), the narrow gaussian almost monoenergetic beam, and the scanning of the region of interest by a uniform movement of the phantom and the detector. Besides the generation of an image, the model was enriched with dose parameters (incident air kerma, backscatter radiation, entrance surface air kerma-Ke), in order to evaluate SR for both image quality and dose. The validation showed excellent results for 16-28 keV, for both image quality (subject contrast-SC) and dose (incident air kerma and corresponding number of photons) indices. In the case of SC, Pearson's correlation R was calculated 0.996, while in the case of dose validation, R was equal to 1. Regarding the backscatter, the validation was based on published data and the deviation did not exceed 2% for 20 keV. The performance of SR was then evaluated with mathematical phantoms designed to simulate difficult imaging tasks; the first experiment concerned a 4cm-thick phantom made of adipose tissue with embedded spheres of PMMA, glandular tissue and water of increasing diameter; the second one concerned a step wedge of 0-75% glandularity in a 5cm-thick background of adipose tissue and small calcifications in each step. The first experiment was used to compare SR energies (16-25 keV) to conventional mammographic spectra (Mo/Mo, Mo/Rh, Rh/Rh, W/Mo, W/Rh, W/Nb and W/Pd at 28 kVp) in terms of SC and CNR (Contrast-to-Noise Ratio). The results demonstrate that there is an energy range where CNR maximized (18-21 keV). The image quality indices are highly affected by the size and composition of the lesion, with PMMA showing a slightly degraded CNR compared to the same size glandular tissue inhomogeneity. SR energies between 18-21 keV demonstrate improved imaging performance compared to conventional spectra. For the second experiment, a Figure of Merit (FOM=CNR^2/Ke), was used as an index of the overall perfomance. The energy on the detector was kept constant at 7μGy for SR energies 19-25 keV (for 20 keV, the corresponding Ke was 1.5mGy). The results showed that the best performance (highest FOM), is observed in higher energies. However, taking into consideration the contrast-detail visibility, the best performance was observed at 21-22 keV. Synchrotron Radiation seems promising for breast imaging, since it shows better performance in cases where conventional mammography faces limitations. However, further exhaustive performance studies, in terms of resolution and dose, are necessary in order to consider it as a reliable alternative for mammographic applications. / Στα πλαίσια της διατριβής αυτής, αναπτύχθηκε ένα μοντέλο προσομοίωσης με βάση τις τεχνικές Monte Carlo για την υπολογιστική μελέτη της εφαρμογής της Ακτινοβολίας Συγχρότρου (ΑΣ) στην απεικόνιση μαστού. Μια βάση για το σχεδιασμό του μοντέλου είχε διαμορφωθεί στο Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής για κλασική μαστογραφία. Το νέο μοντέλο σχεδιάστηκε και πιστοποιήθηκε ως προς την ακρίβεια των αποτελεσμάτων του, με βάση πειραματικές μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν με τη δέσμη SYRMEP του Elettra Synchrotron Light Facility στην Τεργέστη. Οι διαφορές του μοντέλου για ΑΣ σε σχέση με το προηγούμενο που είχε αναπτυχθεί για κλασική μαστογραφία παρατηρήθηκαν κυρίως στη διάταξη (απόσταση πηγής-σχισμής 22m), στη στενή gaussian μορφή της σχεδόν μονοενεργειακής δέσμης, αλλά και στην σάρωση της περιοχής ενδιαφέροντος από τη δέσμη, που πραγματοποιείται στην πράξη με την ομοιόμορφη κίνηση του συστήματος ομοίωμα-ανιχνευτής. Εκτός από τη δημιουργία εικόνας, στο μοντέλο προστέθηκαν και παράμετροι για τον υπολογισμό δοσιμετρικών στοιχείων (προσπίπτον kerma στην επιφάνεια του ομοιώματος, οπισθοσκεδαζόμενη ακτινοβολία, kerma εισόδου στην επιφάνεια του μαστού-Ke), για τη συνολική εκτίμηση της απόδοσης της ΑΣ στην απεικόνιση μαστού. Η πιστοποίηση του μοντέλου ως προς την ακρίβεια των παραγόμενων αποτελεσμάτων είχε εξαιρετικά αποτελέσματα, τόσο για την ποιότητα εικόνας (αντίθεση υποκειμένου-subject contrast), όσο και για τη δόση (προσπίπτον kerma και αντίστοιχος αριθμός φωτονίων). Ο συντελεστής συσχέτισης του Pearson, R, μεταξύ των δεικτών ποιότητας πειραματικής και προσομοιωμένης εικόνας, βρέθηκε 0.996, ενώ στην περίπτωση της επαλήθευσης της δόσης, ο συντελεστής R άγγιξε το 1. Για την οπισθοσκεδαζόμενη ακτινοβολία, η επαλήθευση πραγματοποιήθηκε με βάση βιβλιογραφικά στοιχεία και τα αποτελέσματα έδωσαν απόκλιση μικρότερη του 2% για 20 keV. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκαν πειράματα προσομοίωσης για την αξιολόγηση της ΑΣ με χρήση μαθηματικών ομοιωμάτων; στο πρώτο πείραμα σχεδιάστηκε ομοίωμα πάχους 4cm από λιπώδη ιστό με σφαιρικές ανομοιογένειες τριών διαφορετικών διαμέτρων και τριών διαφορετικών πυκνοτήτων (PMMA, αδενώδης ιστός και νερό); το δεύτερο πείραμα αφορά σε ομοίωμα αδενώδους ιστού αυξανόμενου πάχους (step wedge) 0-75% glandularity μέσα σε λιπώδη ιστό πάχους 5cm και με ενσωματωμένες αποτιτάνωσεις σε κάθε βήμα. Στο πρώτο πείραμα, συγκρίθηκαν ενέργειες ΑΣ (16-25 keV) με τα συνήθη μαστογραφικά φάσματα (Mo/Mo, Mo/Rh, Rh/Rh, W/Mo, W/Rh, W/Nb and W/Pd) στα 28 kVp ως προς το Subject Contrast (SC) και το Contrast-to-Noise Ratio (CNR). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι υπάρχει ένα εύρος ενεργειών (18-21 keV) όπου το CNR γίνεται βέλτιστο. Οι δείκτες ποιότητας εικόνας εξαρτώνται σημαντικά από το μέγεθος και τη σύνθεση της ανομοιογένειας με το PMMA να εμφανίζει ελαφρώς υποβαθμισμένο CNR σε σχέση με το αντίστοιχο μέγεθος ανομοιογένειας από αδενώδη ιστό. Οι ενέργειες ΑΣ στο εύρος 18-21 keV παρουσίασαν καλύτερη απόδοση από τα συμβατικά φάσματα. Για το δεύτερο πείραμα, χρησιμοποιήθηκε ένας δείκτης συνολικής απόδοσης (Figure of Merit - FOM=CNR^2/Ke). Για εύρος ενεργειών 19-25 keV, διατηρήθηκε σταθερή η ενέργεια στον ανιχνευτή (7 μGy), που αντιστοιχεί σε Ke=1.5mGy για 20 keV. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι την καλύτερη απόδοση (υψηλότερο FOM) παρουσίασαν οι υψηλότερες ενέργειες ΑΣ. Λαμβάνοντας όμως υπόψη και την ανιχνευσιμότητα των αποτιτανώσεων, η καλύτερη απόδοση παρατηρήθηκε στα 21-22 keV. Η Ακτινοβολία Συγχρότρου φαίνεται εξαιρετικά υποσχόμενη στην απεικόνιση μαστού, καθώς έχει καλύτερη απόδοση σε περιπτώσεις όπου η συμβατική μαστογραφία παρουσιάζει περιορισμούς. Εντούτοις, πρέπει να υποβληθεί σε περισσότερες μελέτες απόδοσης, ώστε να θεωρηθεί ως αξιόπιστη εναλλακτική για τις μαστογραφικές εφαρμογές.

Breast cancer is the prime factor of women mortality in the developed countries. During the recent years however, many techniques in breast imaging have been developed and applied, with X-ray mammography been perhaps the most widely used of cancer diagnostic tests. Nevertheless, X-ray mammography although still remains the frontline diagnostic technique in the fight against breast cancer and has been a contributing factor in the steady decline in deaths from breast cancer, it has certain drawbacks which range from false-positive results to missed lesions and the risk of carcinogenesis. Mammography, whether conventional or digital, has been thoroughly documented as missing between 25% and 40% of breast cancers, with a higher miss rate among women with dense breasts, which constitute 40% of the female population. Because the mammogram is a projected image of superimposed breast structures, it is generally more difficult to detect cancer in a breast with a dense (i.e. lighter in appearance on a mammogram) pattern. As a result, mammography appears low sensitivity (ranging from 24.5% to 37%), especially in women with dense breasts. This is due to the fact that it only images anatomic detail and provides no functional information which is essential for early and accurate diagnosis of breast cancer and can be expected to significantly reduce the number of unnecessary biopsies. The special properties of light could help optical imaging "see" what other diagnostic methods, including conventional x-ray mammography, may miss. One of the newest techniques on the scene is CT laser mammography (CTLM), a computed tomographic laser light-based scanner for the breast, which is able to detect greater blood flow that is a sign of cancer, with a radiation free energy source. The Computed Tomography Laser Mammography (CTLM®) system uses laser to image the breast in a non-invasive procedure. Unlike x-ray mammography, CTLM images blood hemoglobin and the process of neoangiogenesis or new vessel formation which is often associated with breast cancer. The CTLM functions somewhat like a conventional CT scanner in that an energy source, a near-infrared (NIR) laser, scans the breast; a computer reconstructs cross-sectional images based on measured optical data. The measured optical values are directly related to the optical effective transport coefficient of the breast tissue. Like CT, the images may be viewed as single slices or as 3D volumes. The Computed Tomography Laser Mammography method is a rather new breast imaging technique, yet studies from diagnostic centers all over the world present it as a promising tool in the imaging of the breast either alone or as an adjunctive to conventional mammography. When applying laser light to biological tissue, the occurrence of a variety of interaction mechanisms is multiple. This diversity is due to specific tissue characteristics as well as laser parameters. Laser radiations induce biological damage in tissues via photochemical, photothermal, and photomechanical interactions. During the CTLM technique of the NIR laser irradiation of the breast tissue, thermal effects take place, which were studied in this thesis with the aid of a Monte Carlo simulation code, the MCSLTT (Monte Carlo Simulation of Light Transport in Tissue) code. With the assistance of the MCSLTT code the simulation of the photon propagation inside the breast tissue and the skin was performed and graphics (appearing the temperature rise (°C) as a function of the depth that the laser light penetrates inside the tissue) and results that concerned the parameters under investigation (the total heat, the maximum photon depth when using different input powers and different medium thicknesses) were extracted. The combination of those results, led to the extraction of useful information and to the quantification of the thermal effects induced on skin and breast tissue and to the quantification of the influence of several parameters on breast’s temperature, when being irradiated with laser beams. Photochemical interactions, photoablation, plasma-induced ablation and photodisruption could as well be examined with the development of a new Monte Carlo simulation code, giving interesting results about the interaction mechanisms observed during the CTLM’ s laser beam irradiation of the breast tissue as an aspect of future work. / Ο καρκίνος του μαστού αποτελεί τον πρωταρχικό παράγοντα θνησιμότητας των γυναικών στις ανεπτυγμένες χώρες. Κατά την διάρκεια των τελευταίων χρόνων, εντούτοις, αρκετές τεχνικές στην απεικόνιση του μαστού έχουν αναπτυχθεί και εφαρμοστεί, με την μαστογραφία ακτινών Χ να αποτελεί ίσως την πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη από τις διαγνωστικές μεθόδους καρκίνου. Παρόλο που η μαστογραφία ακτινών Χ ακόμη παραμένει η κύρια διαγνωστική τεχνική στην μάχη κατά του καρκίνου του μαστού και αποτελεί έναν συνεισφέρων παράγοντα στην σταδιακή μείωση των θανάτων από καρκίνο του μαστού, παρουσιάζει συγκεκριμένα μειονεκτήματα τα οποία ποικίλλουν από ψευδή-θετικά αποτελέσματα έως χαμένες αλλοιώσεις καθώς και το ρίσκο της καρκινογένεσης. Έχει εκτενώς τεκμηριωθεί ότι η μαστογραφία, συμβατική ή ψηφιακή, “χάνει” το 25% - 40% των καρκίνων του μαστού, με το ποσοστό να αυξάνει μεταξύ γυναικών με πυκνούς μαστούς οι οποίες και αποτελούν το 40% του γυναικείου πληθυσμού. Εφόσον η μαστογραφία αποτελεί μια προβολική απεικόνιση υπερτιθέμενων δομών μαστού είναι γενικότερα δυσκολότερο να ανιχνευτεί καρκίνος σε έναν μαστό με πυκνή μορφή. Σαν αποτέλεσμα η μαστογραφία παρουσιάζει χαμηλή ευαισθησία (κυμαίνεται από 24.5% έως 37%) ειδικά σε γυναίκες με πυκνούς μαστούς. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι απεικονίζει μόνο ανατομική λεπτομέρεια και δεν παρέχει λειτουργική πληροφορία που είναι απαραίτητη για την πρώιμη και ακριβή διάγνωση του καρκίνου του μαστού και αναμένεται να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μη απαραίτητων βιοψιών. Οι ειδικές ιδιότητες του φωτός μπορούν να βοηθήσουν την οπτική απεικόνιση να “δει” αυτά που οι άλλες διαγνωστικές μέθοδοι, συμπεριλαμβανομένης και της συμβατικής μαστογραφίας ακτινών Χ, μπορεί να χάσουν. Μία από τις νεότερες τεχνικές στο προσκήνιο, είναι η μαστογραφία laser με μεθόδους υπολογιστικής τομογραφίας (CTLM), ένας υπολογιστικός, τομογραφικός, βασιζόμενος σε ακτινοβολία laser ανιχνευτής για τον μαστό, που μπορεί να ανιχνεύει μεγαλύτερη ροή αίματος (η οποία αποτελεί ένδειξη καρκίνου), χρησιμοποιώντας μία μη ιοντίζουσα πηγή ενέργειας. Το σύστημα CTLM χρησιμοποιεί laser για να απεικονίσει τον μαστό σε μία μη διηθητική διαδικασία. Αντίθετα με την μαστογραφία ακτινών Χ, το σύστημα CTLM απεικονίζει την αιμογλοβίνη του αίματος και την διαδικασία της νέο-αγγειογέννεσης ή του σχηματισμού νέων αγγείων που συχνά σχετίζεται με τον καρκίνο του μαστού. Το CTLM λειτουργεί σαν ένας συμβατικός ανιχνευτής υπολογιστικής τομογραφίας εφόσον η πηγή ενέργειας, ένα laser που εκπέμπει στο εγγύς υπέρυθρο ανιχνεύει τον μαστό και ένας υπολογιστής αναδομεί εικόνες από εγκάρσιες τομές που βασίζονται σε μετρήσιμα οπτικά δεδομένα. Οι μετρήσιμες οπτικές τιμές σχετίζονται απευθείας με τον οπτικό δραστικό συντελεστή μεταφοράς του μαστού. Όπως στην υπολογιστική τομογραφία, οι εικόνες μπορούν να απεικονιστούν σαν ατομικές τομές ή ως τρισδιάστατοι όγκοι. Η μαστογραφία laser με μεθόδους υπολογιστικής τομογραφίας (CTLM) είναι μια σχετικά νέα τεχνική απεικόνισης του μαστού, παρόλα αυτά μελέτες διαγνωστικών κέντρων από όλο τον κόσμο την παρουσιάζουν ως μία πολλά υποσχόμενη μέθοδο στην απεικόνιση του μαστού είτε μόνη της είτε βοηθητικά στην συμβατική μαστογραφία. Κατά την εφαρμογή ακτινοβολίας η μαστογραφία laser με μεθόδους υπολογιστικής τομογραφίας laser σε βιολογικό ιστό, η εμφάνιση διαφόρων μηχανισμών αλληλεπίδρασης είναι πολλαπλή. Η ποικιλία αυτή οφείλεται στα ειδικά χαρακτηριστικά του ιστού καθώς και στις παραμέτρους του laser. Η ακτινοβολία laser προκαλεί βιολογική καταστροφή σε ιστούς μέσω φωτοχημικών, φωτοθερμικών και φωτομηχανικών αλληλεπιδράσεων. Κατά την διάρκεια της NIR laser ακτινοβολίας του μαστού της τεχνικής CTLM, θερμικά φαινόμενα λαμβάνουν χώρα, τα οποία μελετήθηκαν σε αυτή την διπλωματική εργασία με την βοήθεια ενός Monte Carlo κώδικα προσομοίωσης, του κώδικα MCSLTT (Monte Carlo Simulation of Light Transport in Tissue). Με την βοήθεια του συγκεκριμένου κώδικα πραγματοποιήθηκε η προσομοίωση της διάδοσης των φωτονίων εντός του ιστού και του δέρματος του μαστού και ελήφθησαν γραφικές που παρουσίαζαν την αύξηση της θερμοκρασίας (°C) ως συνάρτηση του βάθους που η ακτινοβολία laser φτάνει εντός του ιστού και αποτελέσματα που αφορούσαν τις παραμέτρους υπό διερεύνηση (συνολική θερμότητα, μέγιστο βάθος φωτονίων με χρήση διαφορετικών ισχύων εισόδου και διαφορετικών παχών μέσου). Ο συνδυασμός αυτών των αποτελεσμάτων οδήγηση σε χρήσιμες πληροφορίες και στην ποσοτικοποίηση των θερμικών φαινομένων στο δέρμα και στον ιστό του μαστού καθώς και στην ποσοτικοποίηση της επίδρασης αρκετών παραμέτρων στην θερμοκρασία του μαστού όταν αυτός ακτινοβολείται από δέσμες laser. Οι φωτοχημικές αλληλεπιδράσεις, η φωτοαποκόλληση, η αποκόλληση επαγόμενη από πλάσμα και η φωτοδιάσπαση θα μπορούσαν να μελετηθούν σε μία μελλοντική εργασία με την ανάπτυξη ενός νέου Monte Carlo κώδικα προσομοίωσης, οδηγώντας στην εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τους μηχανισμούς αλληλεπίδρασης κατά την διάρκεια της CTLM μεθόδου ακτινοβόλησης του μαστού.

Magnification mammography is a special technique used in cases where breast complaints are noticed by a woman or when an abnormality is found in a screening mammogram. The carcinogenic risk in mammography is related to the dose deposited in the glandular tissue of the breast rather than the adipose, and Average Glandular Dose (AGD) is the quantity taken into consideration during a mammographic exam. Direct measurement of the AGD is not feasible during clinical practice and thus, the incident air Kinetic Energy Released per unit of MAss (KERMA) on the breast surface is used to estimate the glandular dose, with the help of proper conversion factors. Additional conversion factors adapted for magnification and tube voltage are calculated, using Monte Carlo simulation. The effect of magnification factor, tube voltage and various anode/filter material combinations on AGD, ESD and PDD is also studied. Results demonstrate that, for fixed glandularity, the estimation of AGD utilizing conversion factors depends on magnification factor, anode/filter combination and tube voltage applied. AGD was found to increase mainly with filter material’s kabsorption edge, filter’s Al thickness, anode material’s k-emission edge and tube voltage. Rh/Nb, W/Zr, W/Nb, W/Mo and Mo/Nb are combinations resulting in lower AGD and higher ESD, compared to the Mo/Mo one. / -

No description available.

Diss. (sammanfattning) Linköping : Linköpings universitet, 2008. / Härtill 6 uppsatser.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2003. / Härtill 5 uppsatser.