Submitted by mariana andreazzi (mariana.andreazzi@gmail.com) on 2018-04-17T11:25:04Z No. of bitstreams: 1 Dissertação M.A.pdf: 1982076 bytes, checksum: ed75a1f8ed32ce6807b4f69ef83cf56b (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-04-18T18:22:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 andreazzi_m_me_ilha.pdf: 4488184 bytes, checksum: 3ae904bc1d08784b0b43e8a989b69419 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-18T18:22:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 andreazzi_m_me_ilha.pdf: 4488184 bytes, checksum: 3ae904bc1d08784b0b43e8a989b69419 (MD5) Previous issue date: 2018-02-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Foi implementado um instrumento com a finalidade de medir a intensidade (taxa de fluência de energia) de fótons na faixa de mamografia (22 a 33 kVp) e a tensão do tubo de um mamógrafo. O instrumento é constituído por uma câmara com sensor piroelétrico de metaniobato de chumbo (PbNb2¬O¬¬6) e seu circuito de condicionamento de sinais. Utilizou-se poliácido lático para confeccionar a câmara piroelétrica em uma impressora 3D. O circuito de condicionamento de sinais é um conversor corrente-tensão de alta sensibilidade. A intensidade da radiação foi determinada a partir da taxa de exposição medida com uma câmara de ionização. Uma simulação do espectro de emissão do molibdênio, na faixa de 22 a 33 kVp, foi realizada com o sensor piroelétrico e o software DTSA-II, e comparada com a o feita com um sensor de Si(Li), comumente empregado. Os resultados obtidos mostram que a resposta do instrumento implementado é linear com a tensão do tubo de raios-X e com a intensidade da radiação, e que o espectro de emissão do molibdênio pode ser determinado com o instrumento piroelétrico. / An instrument to measure the intensity (energy fluence rate) of photons in the mammography range (22 to 33 kVp) and the tube voltage of a mammograph. The instrument consists of a chamber with a pyroelectric sensor of lead methaniobate (PbNb2O6) and its signal conditioning circuit. Polyacid was used to make the pyroelectric chamber in a 3D printer. The signal conditioning circuit is a high sensitivity current-voltage converter. The intensity of the radiation was determined from the exposure rate measured with an ionization chamber. A simulation of the emission spectrum for molybdenum, in the range of 22 to 33 kVp, was performed with the pyroelectric sensor and the DTSA-II software, and compared to that simulated using the commonly used Si (Li) sensor. The results show that the response of the implemented instrument is linear with the X-ray tube voltage and the intensity of the radiation, and that the emission spectrum of molybdenum can be determined with a pyroelectric instrument.

Materiais radiologicamente equivalentes ao tecido humano (Tissue Equivalent Material - TEM) têm a finalidade de evitar exposição injustificável à radiação de pacientes e são amplamente utilizados no controle de qualidade de equipamentos de diagnóstico por imagem. Esses materiais devem ser caracterizados para que se possa confiar em sua semelhança, em termos de suas propriedades de interação com a matéria, aos tecidos que substituem. Uma das maneiras de caracterizar os materiais é verificando se o espectro transmitido através deles se assemelha ao transmitido através do tecido que substituem. O método Monte Carlo (MC) é uma ferramenta útil no processo de caracterização dos TEM pois pode evitar o processo custoso de realizar experimentos de transmissão de raios-X. Esse trabalho investigou a aplicabilidade do método MC à caracterização de TEM de tecido mamário (bTEM) utilizados no controle de qualidade de equipamentos de mamografia. Para verificar a aplicabilidade do método MC, uma série de resultados de simulações foi comparada a resultados experimentais. Espectros de raios X transmitidos foram comparados diretamente através da média de seus resíduos reduzidos (Mean Weighted Squared Residuals - MWSR). Comparações foram feitas através de grandezas derivadas dos espectros. Essas grandezas foram: as camadas semi-redutoras (primeira e segunda), a energia média e a energia efetiva. Foi realizada uma discussão acerca da eficiência de cada uma dessas comparações, através da estimativa do poder de cada teste de hipótese. Os experimentos de transmissão de radiação foram realizados em duas instalações, no Laboratório de Dosimetria das Radiações e Física Medida da Universidade de São Paulo, onde foi utilizado um tubo de raios X com anodo de tungstênio adaptado para qualidades de feixe utilizadas em aplicações mamográficas, e no Centro de Desenvolvimento de Tecnologia Nuclear da Comissão Nacional de Energia Nuclear, equipado com um mamógrafo clínico com anodos de tungstênio e molibdênio. Diversas condições experimentais foram variadas para assegurar a robustez das conclusões, tais como as combinações anodo/filtro, os materiais constituintes dos bTEM, suas glandularidades, espessuras e as tensões de pico. Os espectros sem nenhuma atenuação (0 mm) também foram medidos e utilizados nas comparações. Os espectros foram medidos com um detector comercial de CdTe. Dosímetros termoluminescentes foram utilizados para estimar a dose depositada em diversas regiões do bTEM, e esses resultados foram também comparados às simulações. Além da estimativa do nível de exatidão alcançado pelo código de MC nas referidas condições, também se concluiu que o teste de hipótese do MWSR teve o maior poder estatístico, de 0,996. O MWSR foi o teste que demonstrou a compatibilidade dos espectros medidos o maior número de vezes. Esse teste aceitou 48% dos pares de espectros contra 40% de aceitação do teste da primeira camada semi-redutora, que foi o segundo teste com maior aceitação. / man radiologically tissue equivalent materials (TEM) have the purpose of avoiding unjustifiable irradiation of patients; they are largely used in the quality control of image diagnostic equipment. These materials must be characterized so that their similarity to the tissues they simulate can be relied upon, regarding their properties of interaction with radiation. One way of characterizing the materials is by checking the resemblance between their transmitted spectrum to the one of tissue they simulate. The Monte Carlo (MC) method is a useful tool in the TEM characterization process, since it may avoid the realization of costly experiments of transmitted X-ray spectrometry. MC may even dismiss preliminary experiments. This work investigated the applicability of the MC method to the characterization of breast tissue TEM (bTEM) used in the quality control of mammography equipment. To evaluate the applicability of the MC method, a series of simulation results was compared to experimental data. Transmitted spectra were directly compared through their mean weighted squared residues (MWSR), and by the comparisons of spectra derived quantities, as it is commonly done in the literature. These quantities were: the half value layers (first and second), the mean energy and the effective energy. A discussion about the efficiency of each one of these comparisons was made by estimating the statistical power of each hypothesis test. The radiation transmission experiments were carried out in two facilities: at the Laboratory of Radiation Dosimetry and Medical Physics of the University of São Paulo, where a tungsten anode X-ray tube adapted to mammographic applications was used. The rest of the experiments was done at the Nuclear Technology Development Center of the National Commission of Nuclear Energy, equipped with a clinical mammographic equipment with anodes composed by tungsten and molybdenum. Several experimental conditions were varied to ensure the robustness of the conclusions, such as the anode/filter combination, the bTEM constituent materials, their glandularities, thicknesses and peak voltages. Spectra with no attenuation (0 mm) were also measured and used in the comparisons. The spectral measurements were done with a commercial CdTe detector. Thermo-luminescent dosimeters were used to estimate the dose deposited at several regions inside the bTEM, and these results were also compared to simulations. In addition to estimating the level of accuracy achieved by the MC code in the mentioned conditions, it was also concluded that the highest statistical power was scored by the MWSR and it was of 0.996. The MWSR was also the test which attested this compatibility of the measured spectra the most. It accepted 48% of the spectra pair against 40% acceptance of the first half value layer test, which was the second test with most acceptance.

Neste trabalho, foram desenvolvidos modelos semianalíticos para estudar os parâmetros de qualidade da imagem (contraste objeto, SC, e razão contraste-ruído, CNR) e a dose glandular normalizada (DgN ) em mamografia convencional e digital. As características de 161 amostras de tecidos mamários (coeficiente de atenuação linear e densidade) e os espectros de raios X mamográficos foram determinados experimentalmente, visando construir uma base de dados consistente destas grandezas para serem utilizadas nos modelos. Os coeficientes de atenuação linear foram determinados utilizando um feixe de raios X polienergético e um detector de Si(Li), e as densidades foram medidas utilizando o método da pesagem hidrostática. Os espectros de raios X de um equipamento industrial, que simula as qualidades de radiação de mamografia, foram medidos utilizando detectores de Si(Li), CdTe e SDD. A resposta de cada detector foi determinada por simulação Monte Carlo (MC). Os modelos semianalíticos desenvolvidos neste trabalho permitem calcular a deposição de energia na mama e no receptor de imagem, e foram utilizados para estudar o SC, a CNR e a DgN, para diferentes tipos de mama (espessura e glandularidade) e características do espectro incidente (combinação ânodo/filtro, potencial do tubo e camada semirredutora), bem como permitem avaliar a figura de mérito (FOM) em mamografia convencional e digital. Os resultados de coeficiente de atenuação e densidade para os diferentes grupos de tecidos mamários, mostram que os tecidos normais fibroglandulares e neoplásicos possuem características similares, enquanto tecidos normais adiposos apresentam menores valores destas grandezas. Os espectros medidos com cada detector, e devidamente corrigidos por suas respostas, mostram que os três tipos de detectores podem ser usados para determinar espectros mamográficos. Com base nos resultados de SC e CNR, foram estimados limites de detecção de nódulos em mamografia convencional e digital, que se mostraram similares entre si. Os resultados de SC, CNR e DgN obtidos também destacam a importância da escolha do modelo da mama e da base de dados de coeficiente de atenuação e espectros de raios X utilizados, uma vez que estes são responsáveis por uma grande variação nas grandezas estudadas. Além disso, os resultados de FOM mostram que, para mamas finas, a combinação Mo/Mo, tradicionalmente utilizada, apresenta o melhor desempenho, enquanto as combinações W/Rh e W/Ag são as mais indicadas para mamas espessas. Para mamas de espessuras médias, a melhor combinação depende da técnica utilizada (convencional ou digital). Finalmente, verificou-se que os modelos semianalíticos desenvolvidos permitem a obtenção de resultados de forma prática e rápida, com valores similares aos obtidos por simulação MC. Desta forma, estes modelos permitirão estudos futuros a respeito da otimização da mamografia, para outros tipos de mama e condições de irradiação. / In this work, semianalytical models were developed to study the image quality parameters (subject contrast, SC, and contrast-to-noise ratio, CNR) and the normalized average glandular dose (DgN) in conventional and digital mammography. The characteristics of 161 breast tissue samples (linear attenuation coefficient and density), and the mammographic x-ray spectra were determined experimentally, aiming to establish a consistent experimental database of these quantities to be used in the models. The linear attenuation coefficients were determined using a polyenergetic x-ray beam and a Si(Li) detector, and the densities were measured using the buoyancy method. The x-ray spectra from an industrial equipment, which reproduces the mammographic qualities, were measured using Si(Li), CdTe and SDD detectors. The responses of the detectors were determined using Monte Carlo (MC) simulation. The semianalytical models developed in this work allow computing the energy deposited in the breast and in the image receptor, and they were employed to study the SC, CNR and DgN, for different types of breast (thickness and glandularity) and incident x-ray spectra (anode/filter combination, tube potential and half-value layer). These models also allow evaluating the figure of merit (FOM) for conventional and digital mammography. The results of attenuation coefficient and density for the tissues analyzed show similar characteristics for the normal fibroglandular and neoplasic breast tissues, while the adipose tissue presents lower values of these quantities. From the x-ray spectra obtained using each detector, and corrected by their respective responses, it is observed that the three types of detectors can be used to determine mammographic spectra. Detection limits for nodules were estimated from the results of SC and CNR, and they were similar for both cases. The results of SC, CNR and DgN also show the importance of the choice of the breast model, and of the database of attenuation coefficient of breast tissues and x-ray spectra, since they largely influence the studied quantities. Besides, the results for FOM show that, for thin breasts, the Mo/Mo spectrum exhibits the better performance, while the W/Rh and W/Ag spectra are recommended for thicker breasts. For average thickness breasts, the more indicated spectra depend on the employed technique (conventional or digital). Finally, it was verified that the semianalytical models developed in this work provided results in a fast and simple way, with a good agreement with those obtained by using MC simulation. Therefore, these models allow further studies, regarding optimization of mammography, for other breast characteristics and irradiation parameters.

Neste trabalho, avaliou-se a quantidade de informação diagnóstica contida na distribuição da radiação espalhada em mamografia, através de simulações Monte Carlo (MC). Para isto, este trabalho consistiu de dois objetivos: o primeiro diz respeito ao desenvolvimento de um código MC para o transporte de fótons em radiodiagnóstico, com ênfase em mamografia. O segundo diz respeito ao estudo da distribuição da radiação espalhada pela mama, e seu potencial diagnóstico. O modelo geométrico adotado nas simulações consistiu de uma mama comprimida semi-infinita, com um nódulo esférico inserido, simulando um nódulo maligno. Um receptor plano ideal foi posicionado abaixo da mama, a uma distância h. A distribuição angular da radiação espalhada pela mama, e sua distribuição espacial sobre o receptor, foram obtidas para um feixe estreito incidindo perpendicularmente sobre a superfície da mama. Estas distribuições foram utilizadas para calcular valores de contraste (CS) e razão contraste-ruído (CNRS) dos fótons espalhados, comparando as distribuições provenientes de regiões da mama sem e com o nódulo. Valores de CS e CNRS foram estudados para diferentes energias do feixe incidente, tamanho e posição do nódulo, e espessura e composição da mama. A influência de feixes polienergéticos nos valores de CS e CNRS também foi investigada. Para a distribuição espacial da radiação espalhada, valores de CS e CNRS também foram estudados como função da distância do receptor à mama. Os resultados mostram que a distribuição da radiação espalhada apresenta picos de espalhamento, que são produzidos pelos fótons elasticamente espalhados, e estão relacionados com a composição da mama. As distribuições angulares de CS e CNRS mostraram que valores máximos destas distribuições ocorrem próximos ao primeiro pico de espalhamento. Valores de CS maiores que o contrate primário foram obtidos em todas situações analisadas, embora o CNRS tenha se mostrado consideravelmente mais baixo que o CNR primário. As distribuições espaciais de CS e CNRS no receptor indicam que o uso de um receptor plano não reduz os valores de CS, comparados com os obtidos para a distribuição angular, embora o CNRS decresça a medida que h aumenta. Imagens planares, obtidas utilizando o feixe espalhado, mostram que, além de fornecer valores de contraste maiores que o contraste primário, a técnica permite realçar um determinado tipo de tecido na imagem, a partir da seleção de um determinado valor de momentum transferido x. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que a radiação espalhada contém informação diagnóstica a respeito da presença de um nódulo na mama. Estudos futuros a respeito da otimização das condições de irradiação da mama e detecção da radiação espalhada devem ser realizados, a fim de se aumentar os valores de CNRS, sem comprometer os valores de CS. / In this work, the potential of forward x-ray scattering for contrast enhancement of malignant nodules in mammography was studied through MC simulations. This work consisted of two objectives: the ¯rst one refers to the development of a Monte Carlo (MC) code for simulation of photon transport in radiodiagnostic, focusing on mammography. The second objective refers to the study of the distribution of scattered photons by the breast, and its diagnostic potential. The geometric model adopted in the simulations consisted of a semi-in¯nite compressed breast, with a spherical nodule inserted within it, simulating a nodule. A planar ideal receptor was positioned under the breast, at a distance h from it. The angular distribution of scattered photons exiting the breast, and its spatial distribution on the receptor, were obtained for a pencil beam impinging normally on the breast surface. These distributions were used to compute values of scatter contrast (CS) and contrast-to-noise ratio (CNRS), by comparing the signal from regions of the breast without and with the nodule. Values of CS and CNRS were studied for di®erent beam energies, nodule size and position, and breast thickness and composition. In°uence of polienergetic spectra on CS and CNRS were also investigated. For the spatial distribution of scattered photons on the receptor, values of CS and CNRS were also studied as a function of the distance of the receptor to the breast. Results show that the distributions of scattered photons present scattering peaks, which are yielded by the elastic scattered photons, and are related to the breast composition. The angular distributions of CS and CNRS showed that maximum values occur close to the adipose scattering peak. Values of CS greater than primary contrast were obtained in all situations analyzed, although the CNRS was considerably lower than primary CNR. The spatial distributions of CS and CNRS indicate that the use of a planar receptor does not reduce the values of CS, compared with those from the angular distribution, although the CNRS decreases as h increases. Planar images, obtained for the scattered beam, showed that, in addiction to contrast enhancement, this technique allows the accentuation of a given tissue in image, by selecting a given value of transfer momentum x. The results obtained in this work indicate that scattered radiation contains diagnostic information about the presence of a nodule within the breast. Further studies, regarding optimization of conditions of breast irradiation and radiation detection, should be performed, in order to increase values of CNRS, without reducing values of CS.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-07-17T12:40:29Z No. of bitstreams: 2 Tese - Danielle Cristina Netto Rodrigues - 2017.pdf: 2854056 bytes, checksum: 1d47591c90483bd701be7a42cf7771f1 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-07-17T13:54:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Danielle Cristina Netto Rodrigues - 2017.pdf: 2854056 bytes, checksum: 1d47591c90483bd701be7a42cf7771f1 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-17T13:54:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Danielle Cristina Netto Rodrigues - 2017.pdf: 2854056 bytes, checksum: 1d47591c90483bd701be7a42cf7771f1 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-08-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / INTRODUCTION: In Brazil, access to mammography is performed by the Unified Health System (SUS) or by the Supplementary Health System, or by direct contracting of the individual with the health service. The SUS is the official system of government and came to meet constitutional law, which establishes that health is a right of all citizens and a duty of the State. OBJECTIVE: To evaluate the contribution of SUS to the mammographic screening of Brazil, in its macro-regions, Federal Units (UF) and Federal District (DF). METHOD: An ecological study where the information about breast cancer screening was analyzed through the mammograms performed, as well as the amount of equipment available for SUS in Brazil, in its macro regions, in the UF and DF, from 2008 to 2016 The study considered as target population, mammograms performed in women between the ages of 40 and 49 and between 50 and 69 years. Data on the production of exams were taken from the Outpatient Information System of the Department of Informatics of SUS (SIA / DATASUS), about the target population were extracted from the DATASUS Demographic and Socioeconomic Information System of Health and the Brazilian Institute of Geography and Statistics (IBGE), and on the equipment available for SUS, from the National Registry of Health Establishments (CNES). Based on this information, we evaluated the contribution of SUS to mammography screening in 2013, the temporal evolution of mammographic coverage during the period from 2008 to 2016, and the geographic evaluation of mammography access. RESULTS: The estimated mammographic coverage in the screening performed by SUS in Brazil in 2013 was 24.8%. The prevalence of mammograms ranged from 12.0% in the northern macroregion to 31.3% in the Southern Region. When stratified by UF, the lowest coverage was in Pará (7.5%) and the highest coverage was in Santa Catarina (35.7%). In Brazil, from 2008 to 2016, about 19 million mammograms were performed by the SUS in the female populationaged 50 to 69 years, costing approximately R$ 844 million. The Annual Percent Changes (APC) estimate allowed us to infer that mammographic coverage in Brazil increased in the period from 2008 to 2012 and stabilized in the following years. The Northeast macroregion was the only one that presented increased coverage throughout the studied period, while the South was the one that initially presented increase, with subsequent reduction. The North, Southeast and Midwest macro-regions showed increase, followed by a stabilization. Of the 26 UF, 31% (eight) showed a significant increase in mammographic screening coverage over the study period, 19% (five) presented APC stabilization, 46% (twelve) had an initial increase, and after that period, 92% (Eleven) stabilized and 0.8% (one) there was a reduction in coverage. Ceará presented initial stabilization, followed by an increase. The DF showed stabilization for an initial period and reduction after this period. In 2016, in Brazil, there were 4,628 mammographs. Of these, 4,492 (97%) were in use and 2,113 (47%) were available to perform tests for SUS. When considering the number of Mammograms (NM) necessary according to the indication of exams, it would be necessary for mammography screening in Brazil 2,068 devices. Regarding the production of examinations, the mammography network would be able to carry out 14,279,654 examinations and 4,073,079 were performed, equivalent to 29% of the total production capacity in the country in 2016. With regard to the maximum distance of 60km for It was verified that small areas of Brazil did not meet this indicator. CONCLUSION: The contribution of SUS to mammographic screening in Brazil is low and unequal, however, an increase has been occurring in recent years. The Brazilian population's access to mammographic screening is associated with insufficient production of mammographic network exams available for the SUS. / Introdução: No Brasil, o acesso à mamografia é realizado pelo Sistema Único de Saúde (SUS) ou pelo Sistema de Saúde Suplementar, ou ainda, mediante contratação direta do indivíduo com o serviço de saúde. O SUS é o sistema oficial do governo e veio para atender o direito constitucional, o qual estabelece que a saúde seja um direito de todos os cidadãos e um dever do Estado. Objetivo: Avaliar a contribuição do SUS no rastreamento mamográfico do Brasil, em suas macrorregiões, Unidades da Federação (UF) e Distrito Federal (DF). Método:Estudo ecológico onde foram analisadas as informações referentes ao rastreamento do câncer de mama por meio das mamografias realizadas, bem como a quantidade de equipamentos disponíveis para o SUS no Brasil, em suas macrorregiões, nas UF e DF, no período de 2008 a 2016. O estudo considerou como população alvo, mamografias realizadasem mulheres na faixa etária de 40 a 49 anos e de 50 a 69 anos. Os dados sobre a produção de exames foram retirados do Sistema de Informações Ambulatorial do Departamento de Informática do SUS (SIA/DATASUS), sobre a população alvo foram extraídos do Sistema de Informações Demográficas e Socioeconômicas de Saúde do DATASUS e do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), e sobre os equipamentos disponíveis para o SUS, do Cadastro Nacional de Estabelecimentos de Saúde (CNES). Mediante essas informações, foram avaliadas: a contribuição do SUS no rastreamento mamográfico em 2013, a evolução temporal da cobertura mamográfica ao longo do período de 2008 a 2016 e a avaliação geográfica do acesso à mamografia. Resultados:A estimativa da cobertura mamográfica no rastreamento realizado pelo SUS no Brasil, em 2013, foi de 24,8%. A cobertura mamográfica variou de 12,0% na macrorregião Norte a 31,3% na Região Sul. Ao estratificar por UF, a menor cobertura foi no Pará (7,5%) e a maior cobertura foi em Santa Catarina (35,7%). No Brasil, no período de 2008 a 2016, foram realizadas pelo SUS cerca de 19 milhões de mamografias na população feminina de 50 a 69 anos, com custo aproximado de R$ 844 milhões. A estimativa da Mudança Percentual Anual (MPA) permitiu inferir que a cobertura mamográfica no Brasil, aumentou no período de 2008 a 2012 e estabilizou nos anos seguintes. A macrorregião Nordeste foi a única que apresentou aumento da cobertura em todo o período estudado, enquanto a Sul foi a que inicialmente apresentou aumento, com posterior redução. As macrorregiões Norte, Sudeste e Centro Oeste apresentaram aumento, seguido por uma estabilização. Das 26 UF, 31% (oito) mostraram aumento significativo da cobertura do rastreamento mamográfico ao longo do período estudado, 19% (cinco) apresentaram estabilização da MPA, 46% (doze) apresentaram aumento inicial, sendo que após esse período, 92% (onze) estabilizaram e 0,8% (uma) houve redução da cobertura. Ceará apresentou estabilização inicial, seguida por um aumento. O DF apresentou estabilização por um período inicial e redução após esse período. Em 2016, no Brasil, existiam 4.628 mamógrafos. Desses, 4.492 (97%) estavam em uso e 2.113 (47%) estavam disponíveis para realizar exames para o SUS. Ao considerar o Número de Mamografias (NM) necessárias de acordo com a indicação de exames, seriam necessários, para o rastreamento mamográfico no Brasil, 2.068 equipamentos. Sobre a produção de exames, a rede de mamógrafos teria condições para realizar 14.279.654 exames e foram realizados 4.073.079, o que equivale a 29% da capacidade total de produção no país, em 2016. Com relação à distância máxima de 60 km para se ter acesso ao exame, verificou-se que pequenas áreas do Brasil não atendiam a este indicador. CONCLUSÃO: A contribuição do SUS para o rastreamento mamográfico no Brasil é baixa e desigual, entretanto, vem ocorrendo um incremento ao longo dos últimos anos. O acesso da população brasileira ao rastreamento mamográfico está associado à insuficiência na produção de exames da rede de mamógrafos disponíveis para o SUS.

O presente trabalho consiste na investigação das características da imagem mamográfica digitalizada para definir automaticamente parâmetros de processamento em um esquema de diagnóstico auxiliado por computador (CAD) para mamografia, com o objetivo de se obter o melhor desempenho possível. Além disso, com base na aplicação dos resultados dessa primeira investigação, propõe-se também uma técnica de redução dos índices de falso-positivo em esquemas CAD visando à redução do número de biópsias desnecessárias. Para a definição automática dos parâmetros de processamento nas técnicas de detecção de microcalcificações e nódulos, foram extraídas algumas características das imagens, como desvio padrão, terceiro momento e o limiar de binarização. Utilizando o método de automatização proposto, observou-se um aumento de 20% no desempenho do esquema CAD (Az da curva ROC) em relação ao método não automatizado com parâmetro fixo. Para que fosse possível o processamento da imagem mamográfica inteira pelo esquema CAD e as técnicas desenvolvidas, foi desenvolvida também uma técnica para seleção automática de regiões de interesses, que recorta partes relevantes da mama para a segmentação. O índice de falsos positivos foi tratado por técnica específica desenvolvida com base na comparação das duas incidências típicas do exame mamográfico que, juntamente com a avaliação automática da imagem no pré-processamento para detecção de microcalcificações produziu uma redução significativa de 86% daquela taxa em relação ao procedimento de parâmetro fixo. / This present work consists on the investigation of mammographic image characteristics for automatic determination of image processing parameters for a mammography computer aided diagnosis scheme (CAD) in order to get optimal performance. Additionally, using the results obtained on this first investigation, it was also developed a new technique for the reduction of false-positive rates on CAD projects, which can result on the reduction of the number of unnecessary biopsies. For the automatic definition of the image processing parameters for the techniques of detection of microcalcifications and nodules, some image characteristics had been extracted, as standard deviation, third momentum and the thresholding value. Using the proposed automatization method it was reported an increase of 20% in the CAD performance (evaluated determining the ROC curve) in comparison to the non-automatic method (fixed parameter). Besides, for CAD schemes it is necessary to process the entire mammographic image. Thus, it was also developed a technique for automatic selection of regions of interests in the mammogram, which extracts better regions from breast image for further segmentation. False-positives rates was treated by a specific technique based on the comparison of the two typical incidences of mammographic examination that together with the automatic parameter determination method for microcalcification detection produced a significant reduction of 86% of that rate in relation to the procedure that uses fixed parameter.

Para melhorar a visualização das pequenas estruturas anatômicas importantes para o diagnóstico do câncer de mama e otimizar o processamento das mamografias pelos sistemas computadorizados de auxílio ao diagnóstico (CAD), foi desenvolvido um dispositivo, baseado na tecnologia slit, que melhora a aquisição dos mamogramas. Este dispositivo reduz a radiação espalhada e o tamanho do foco e foi projetado a partir de um modelo computacional. O modelo adotado permite quantificar o valor desses parâmetros para qualquer sistema radiológico, qualquer espessura de tecidos moles radiografada e qualquer tensão aplicada ao tubo de raios-X. O dispositivo foi implementado e testado, quantificando as melhorias obtidas. As imagens geradas foram comparadas com as fornecidas pelos sistemas mamográficos convencionais. O modelo serviu para estudar também a interferência do espalhamento sobre o desempenho dos algoritmos usados nos sistemas de diagnóstico auxiliado por computador (CAD). / In order to improve the visualization of the small and important anatomical structures for breast cancer diagnosis and to optimize the image processing of mammograms by the computer aided diagnosis systems (CAD), a device that comes from slit technology was developed to improve the acquisition of mammograms. This device reduces the amount of scattered radiation and the focus size and it can be projected from a computational model. This model allows quantifying the value of those parameters, scattered radiation and the focus size, for any radiological system, any X-rayed soft tissue thickness and any tension applied to the X-ray tube. The device was implemented and tested quantifying the obtained improvements. The generated images were compared to the supplied for conventional mammography systems. The model was also good for studying interference on the algorithms used in the computer aided diagnosis systems (CAD).

O presente trabalho consiste na elaboração de uma metodologia envolvendo técnicas computacionais para proporcionar informações provenientes de avaliação de qualidade de equipamentos mamográficos. A investigação conduzida levou em conta, além da necessária determinação de parâmetros operacionais - como tensão de pico (kVp), corrente de tubo, ponto focal, dose, tempo de exposição, camada semi-redutora -, a influência das características do digitalizador usado no processo de digitalização das imagens a ser avaliadas pelo esquema computacional, seja esse um sistema de aquisição digital direta ou indireta. Dessa forma, foi elaborado um protocolo de pré-processamento da imagem para compensar os efeitos do digitalizador antes da avaliação dos parâmetros de qualidade através dela. Simultaneamente ao desenvolvimento dos softwares necessários ao esquema, foi projetado e desenvolvido um simulador radiográfico para servir como instrumento para obtenção tanto das imagens a ser processadas pelo modelo computacional, como dos dados referentes aos parâmetros operacionais. O sistema foi desenvolvido tomando um mamógrafo calibrado e um instrumento de precisão como referências e testado em outros equipamentos mamográficos em operação em clínicas e hospitais. Os resultados foram consistentes com as análises comparativas utilizando as referências, o que podem fazer do sistema uma ferramenta útil na avaliação de qualidade em mamografia. / The present work consists on developing a computational methodology to provide information regarding to mammographic equipment quality evaluation. This investigation have taken into account, beyond the required operational parameters, such as kVp, electrical current, focal point, dose, exposition time, half-value layer, the influence of the film digitizer utilized for digitization process on the images to be evaluated by the computational scheme, either this a system of direct or indirect digital acquisition. Like so, it was elaborated an image pre-processing protocol to compensate the digitization effect on digital image, before the evaluation of quality control parameters through itself. Simultaneously to the development of the necessary software to the system, a radiographic phantom was developed to be used for achievement of either the images to be processed by the computational model, as operational parameters data. The system was developed taking calibrated mammographic equipment and a precise measurement instrument as references, besides, it was tested in other mammographic equipment in operation on clinics and hospitals. Results had shown consistent with the comparative analyses using those references, which can turn this system a useful tool for evaluation of mammography quality.

Neste projeto foi desenvolvido um método computacional para verificação da melhor combinação tela intensificadora - filme para exames mamográficos através do estudo de suas características sensitométricas. O software, desenvolvido em ambiente Delphi para windows, apresenta na tela do microcomputador a imagem a ser obtida para cada tipo de combinação tela intensificadora - filme, utilizando imagens de \"Phantoms\" e de mamas reais. Em razão da ampla quantidade de fatores que influenciam a imagem mamográfica final, tais como magnificação, característica dos filmes e telas intensificadoras e condições da processadora, o método proposto pode proporcionar uma ampla avaliação da qualidade dos sistemas de imagem mamográfica de uma forma simples, rápida e automática, através de procedimentos de simulação computacional. A simulação investigou a influência que um determinado sistema de registro exerce sobre a qualidade da imagem, possibilitando conhecer previamente a imagem final a ser obtida com diferentes equipamentos e sistemas de registro. Dentre os sistemas investigados, três filmes (Kodak Min R 2000, Fuji UM MA-HC e Fuji ADM) e duas telas intensificadoras (Kodak Min R 2000 e Fuji AD Mammo Fine), aquele que apresentou melhores resultados, com melhor qualidade de imagens e menor exposição à paciente foi o de tela Min R 2000 com filme Min R 2000 da Kodak. / The present research has as main objective the development of a computational method for verification of the best combination screen-film for mammographic examinations through the study of its sensitometric characteristics. The software interface was developed in Delphi for windows and display the image to be gotten for each type of combination screen-film, using images of Phantoms and real breasts. Because several factors influence the final mammographic image, such as magnification, characteristic of the films and screens and conditions of the processing, the method can provide an ample evaluation of the quality of the systems of mammographic image of a simple, fast and automatic form, through procedures of computational simulation. The simulation investigates the influence of a register system on the quality of the image, making it possible to know the final image previously to be gotten with different equipment and register systems. Three films (Kodak Min R 2000, Fuji UM MA-HC and Fuji ADM) and two screens (Kodak Min R 2000 and Fuji AD Mammo Fine) was avaliable and the screen Min R 2000 with film Min R 2000 was the best result with less exposure.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-01T12:22:19Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Filipe_Cordeiro.pdf: 19608976 bytes, checksum: a0ff2fa1256af4323f10bfcbb3df974d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-01T12:22:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Filipe_Cordeiro.pdf: 19608976 bytes, checksum: a0ff2fa1256af4323f10bfcbb3df974d (MD5) Previous issue date: 2015-12-16 / De acordo com a Organização Mundial de Saúde, o câncer de mama é a forma mais comum de câncer entre as mulheres no mundo todo, sendo um dos tipos de câncer mais fatal. Estudos mostram que o diagnóstico precoce pode contribuir para a redução da taxa de mortalidade e aumentar as opções de tratamento. Apesar da existência de várias técnicas de obtenção de imagens no auxílio ao diagnóstico de câncer de mama, a mamografia digital é ainda a tecnologia mais eficaz e utilizada para esse fim. Consequentemente, a segmentação de imagens de mamografia é uma tarefa fundamental para auxiliar o diagnóstico, levando em consideração a forma da lesão mamária e suas bordas. No entanto, a segmentação de imagens de mamografia é uma tarefa complexa, uma vez que ela é muito dependente dos tipos de tecido mamário e da lesão. O algoritmo GrowCut é um método de segmentação de propósito geral baseado em autômatos celulares, capaz de realizar uma segmentação precisa através da seleção adequada de pontos internos e externos à região de interesse. Neste trabalho é apresentado um novo algoritmo semi-supervisionado baseado na modificação do algoritmo GrowCut para realizar segmentação de imagens de mamografia de forma semi-automática. No método proposto é utilizada uma função de pertinência fuzzy Gaussiana para modificar a regra de evolução do algoritmo GrowCut original, visando estimar as probabilidades de um pixel pertencer ao objeto ou fundo da imagem. Esse modelo permite uma maior flexibilidade na inicialização das sementes quando comparado à trabalhos no estado da arte, pois a marcação realizada pelo especialista é utilizada extraindo-se informação do conjunto de sementes, e não informações do posicionamento individual, como o presente no GrowCut clássico. Foi também desenvolvido uma etapa de geração automática de sementes, onde apenas pontos internos da região de interesse são selecionados, através do uso do método de otimização Evolução Diferencial. Além disso, foi desenvolvido um método de ajuste de parâmetros adaptativo, que a partir da extração de características da imagem ajusta os melhores parâmetros para o algoritmo. A abordagem desenvolvida é comparada qualitativamente e quantitativamente com técnicas de segmentação do estado da arte BEMD, BMCS, WAGA, Abordagem Topográfica e MCW, usando métricas relacionadas à forma das regiões segmentadas. As análises são avaliadas utilizando regiões de interesse da base IRMA, totalizando 1.165 mamogramas. Resultados mostram que o algoritmo proposto obteve melhores resultados, considerando similaridade com imagem ouro, para as métricas utilizadas. Para validar a proposta , foi construído um classificador de imagem usando o Perceptron Multicamadas clássico. Resultados mostraram que a técnica proposta obteve taxa de classificação de 94,77%, evidenciado a viabilidade do método proposto. / According to the World Health Organization, breast cancer is the most common cancer in women worldwide, becoming one of the most fatal types of cancer. Several studies show that the early diagnosis technologies can contribute to reduce the mortality rates and improve treatment options. Despite the existence of several imaging techniques to aid at the diagnosis of breast cancer, digital mammography is still the most used and effective imaging technology. Consequently, mammographic image segmentation is a fundamental task to support image diagnosis, considering shape analysis of mammary lesions and their borders. However, mammogram image segmentation is a hard task, once it is highly dependent on the types of mammary tissues. The GrowCut algorithm is a general-purpose segmentation method based on cellular automata, able to perform accurate segmentation through the adequate selection of internal and external points of the region of interest. Herein this work we present a new semi-supervised segmentation algorithm based on the modification of the GrowCut algorithm to perform semi-automatic mammographic image segmentation. In our proposal, we used a fuzzy Gaussian membership function to modify the evolution rule of the original GrowCut algorithm, in order to estimate the probabilities of a pixel being object or background. This model allows flexibility in the seeds initialization when compared to state of the art techniques, because the annotation executed by the specialist is used through the extraction of information of set os seeds, in opposite to the individual seeds information present in classical GrowCut .An automatic seed generation step was developed, where only the seeds internal to the region of interest are selected, using the Differential Evolution algorithm. Furthermore, we developed an adaptive parameter tuning method, which from the image characteristics it find the best parameters to the algorithm. The proposed approach was qualitatively and quantitatively compared with other state-of-the-art segmentation techniques BEMD, BMCS, WAGA, Topographic Approach and MCW, using metrics related to the shape of segmented regions. The analysis are evaluated using regions of interest from IRMA database, totaling 1.165 mammograms. Results show that the proposed algorithm achieved better results, considering similarity with ground truth, for the used metrics. In order to validate our proposal we built an image classifier using a classical Multilayer Perceptron. This analysis employed 1.165 mammograms from IRMA breast cancer database Results show that the proposed technique could achieve a classification rate of 94.77%, evidencing the feasibility of our approach.