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.

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.

Introdução: Receptores hormonais modulam a resposta dos tecidos ao estímulo humoral. Evidências epidemiológicas mostram que as variações dos genes que regulam a biossíntese e metabolização dos receptores estrogênicos (RE) causam alterações no efeito dos estrógenos no tecido mamário, podendo explicar as variações individuais da densidade mamográfica. A alta densidade mamográfica é um fator de risco importante para o câncer de mama.Objetivo: Avaliar a associação das características clínicas e dos polimorfismos do gene do REalfa (XBal, Pvull e (GT)n) com a densidade mamográfica em mulheres após a menopausa. Casuística e métodos: Avaliaram-se prospectivamente 463 mulheres após a menopausa, sendo que 308 mulheres com mamas densas e 155 com mamas não densas, segundo os critérios do ACR-BIRADS (2003) por avaliação objetiva computadorizada, com idade de 45 a 60 anos, não usuárias de terapia hormonal nos últimos 12 meses e sem antecedentes pessoais de câncer de mama. Amostras de sangue periférico foram obtidas para extração de DNA e análise dos polimorfismos presente no íntron 1 e região promotora (Xbal, Pvull e (GT)n) do gene do RE?. Resutados: Dos fatores considerados de risco para o câncer de mama, houve associação com a densidade mamográfica: idade (p=0,005); medida da cintura abdominal (p=0,001); número de gravidezes (p=0,007); idade ao ter o 1º filho (p=0,035); antecedentes familiares (p=0,035); tempo decorrido deste a data da última menstruação (p=0,007) e índice de massa corpórea (p=0,022). Foi verificada diferença significante entre os grupos de mama densa e não densa para distribuição do genótipo do polimorfismo Pvull (p=0,024). Xbal (p=0,362) e, para o polimorfismo de repetição (GT)n (p=0,151) a associação não foi significante. Conclusão: Apenas o polimorfismo Pvull e os fatores clínicos: idade, cintura abdominal, número de gravidezes, idade ao ter o primeiro filho, antecedentes familiares de câncer de mama, tempo decorrido desde a data da última menstruação e o índice de massa corpórea mostraram-se associados com a densidade mamográfica após a menopausa / Introduction: The hormone receptors modulate the tissue response to hormonal stimulation. Epidemiological evidences show that the variations in genes that regulate the biosynthesis and metabolism of estrogen receptors (ER) cause changes in the effect of estrogen in breast tissue, which may explain individual variations of the mammographic density. High mammographic density is an important risk factor for the breast cancer. Objective: Evaluating the association of clinical characteristics and polymorphisms of the gene ERalfa [XbaI, PvuII and (GT)n] and mammographic density in postmenopausal women. Methods: It was prospectively evaluated 463 postmenopausal women - 308 women with high mammographic density (HMD) and 155 controls (to 50% density or less), according to the criteria of the ACR - BIRADS (2003 ) computed objective assessment , aged 45 to 60 , nonusers of hormone therapy in the past 12 months and with no personal history of breast cancer. Peripheral blood samples were obtained for DNA extraction and analysis of this polymorphism in intron 1 and promoter [XbaI, PvuII and (GT) n)] of the ERalfa gene region. Results: Among the risk factors for breast cancer there was an association with mammographic density: age (p = 0.005), waist circumference (p = 0.001), number of pregnancies (p = 0.007), age of first birth ( p = 0.035 ), family history (p = 0.035), time after menopause (p = 0.007 ) and body mass index (p = 0.022). Significant difference was observed between the groups of HMD and control only for the distribution of the polymorphism PvuII (p = 0.024 ). XbaI (p = 0.362 ) and for repeat polymorphism (GT) n (p = 0.151) the association was not significant. Conclusion: Only the PvuII polymorphism and clinical factors: age, waist circumference, number of pregnancies, age of first birth, family history of breast cancer, time after menopause and body mass index proved to be associated with high mammographic density after menopause

O método mais eficaz para detecção de carcinoma mamário ductal in situ é a mamografia, que apesar de apresentar alta sensibilidade, possui baixa especificidade e não demonstra todos os casos deste tipo de lesão. Assim sendo, pesquisadores têm desenvolvido modalidades por imagem adjuntas à mamografia, das quais a mais promissora talvez seja a ressonância magnética mamária de alta resolução. Neste estudo investigou-se a capacidade da ressonância magnética, realizada em aparelho de 1,5 Tesla, com gradientes de alto desempenho, uso de bobina de superfície dedicada para mama e agente paramagnético por via endovenosa, em demonstrar focos de carcinoma ductal in situ em sua forma pura. Realizou-se análise retrospectiva em 24 pacientes que apresentaram este diagnóstico histológico e haviam sido submetidas à mamografia e à ressonância magnética. Evidenciou-se baixa reprodutibilidade entre os achados mamográficos e os da ressonância magnética mamaria, com discordância em 13 dos 24 casos (54%). Mesmo assim, concluiu-se que a ressonância magnética mamária foi valiosa, pois apesar de ter sido negativa em 5 dos 16 casos mamograficamente detectados (20,83%) revelou 8 focos de carcinoma ductal in situ não vistos à mamografia (33,33%), contribuindo de modo decisivo para o planejamento terapêutico destas pacientes. / Mammography is the most effective method to detect ductal carcinoma in situ of the breast. However, despite its high sensitivity, its specificity is low and some foci of ductal carcinoma in situ may not be detected by it. This fact has encouraged researchers to develop imaging methods adjunctive to mammography of which high resolution magnetic resonance imaging is perhaps the most promising. The purpose of this study is to investigate the ability of magnetic resonance imaging, performed in a 1.5 Tesla system with high performance gradients, the use of breast dedicated surface coil and intravenous paramagnetic agent to demonstrate foci of pure ductal carcinoma in situ. Retrospective analysis was performed to the examinations of 24 patients with this pathologic diagnosis that have been subjected to both mammography and breast magnetic resonance imaging. This study revealed that the concordance rates between mammography and magnetic resonance imaging provided low reprodutibility, being discordant in 13 of the 24 cases (54%). However, we concluded that breast magnetic resonance imaging was valuable because, despite of not depicting 5 of 16 mammographically detected cases (20,83%), it was able to detect 8 foci of ductal carcinoma in situ exclusively (33,33%), contributing to the therapeutic planning for these patients.

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.

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.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O processo de avaliação da qualidade de imagens radiográficas em geral, e de mamografia em especial, pode ser muito mais preciso, prático e rápido com o auxílio de ferramentas de análise computacional. A proposta deste trabalho é o desenvolvimento de uma metodologia computacional para automatizar o processo de avaliação da qualidade das imagens mamográficas por meio de técnicas de processamento digital de imagens (PDI), utilizando um ambiente de processamento de imagens já existente (ImageJ). Com a aplicação de técnicas de PDI foi possível determinar características geométricas e radiométricas das imagens avaliadas. Os parâmetros avaliados incluem resolução espacial, detalhes de alto contraste, limiar de baixo contraste, detalhes lineares de baixo contraste, massas tumorais, índice de contraste e densidade óptica de fundo. Os resultados obtidos por esta metodologia foram comparados com os resultados apresentados nas avaliações visuais realizadas pela Vigilância Sanitária de Minas Gerais. Por meio desta comparação foi possível demonstrar que esta metodologia automatizada apresenta-se como uma promissora alternativa para redução ou supressão da subjetividade existente na metodologia de avaliação visual, atualmente em uso. / The process of evaluating the quality of radiographic images in general, and mammography in particular, can be much more accurate, practical and fast with the help of computer analysis tools. The purpose of this study is to develop a computational methodology to automate the process of assessing the quality of mammography images through techniques of digital imaging processing (PDI), using an existing image processing environment (ImageJ). With the application of PDI techniques was possible to extract geometric and radiometric characteristics of the images evaluated. The evaluated parameters include spatial resolution, high-contrast detail, low contrast threshold, linear detail of low contrast, tumor masses, contrast ratio and background optical density. The results obtained by this method were compared with the results presented in the visual evaluations performed by the Health Surveillance of Minas Gerais. Through this comparison was possible to demonstrate that the automated methodology is presented as a promising alternative for the reduction or elimination of existing subjectivity in the visual assessment methodology currently in use.

Esse trabalho apresenta uma nova proposta do algoritmo de médias não-locais (NLM - Non-Local Means) para a filtragem do ruído quântico de imagens mamográficas digitais adquiridas com dose de radiação reduzida. A redução nas doses de radiação tem como objetivo principal minimizar os riscos de indução ao câncer de mama causado pela exposição do paciente à radiação ionizante no momento do exame. No entanto, a qualidade da imagem mamográfica diminui com a redução da dose de radiação e o ruído predominante nesse caso é o ruído quântico, que segue a distribuição de Poisson e é dependente do sinal. Como o algoritmo NLM foi originalmente desenvolvido para filtragem de ruído Gaussiano independente do sinal, a proposta desse trabalho foi de adaptar o algoritmo NLM original de modo que ele se tornasse mais adequado para filtragem do ruído encontrado nas imagens mamográficas digitais. Nessa nova abordagem, chamada de Variance Map Non-local Means (VM-NLM), a filtragem do ruído quântico é realizada no próprio domínio da imagem, levando-se em conta a variância do ruído em cada pixel da imagem, já que o ruído é dependente do sinal. Com isso, elimina-se a necessidade de realizar uma estimativa precisa dos parâmetros do ruído para o uso de uma transformada de estabilização de variância (como a transformada generalizada de Anscombe), antes do processo de filtragem. Essa estimativa normalmente requer medidas preliminares no equipamento mamográfico, cujo acesso nem sempre é viável na prática. A proposta foi avaliada em três bancos de imagens mamográficas adquiridas com diferentes doses de radiação. As avaliações de desempenho foram realizadas comparando objetivamente a qualidade das imagens mamográficas obtidas com a dose padrão de radiação com as adquiridas com doses reduzidas, após a filtragem do ruído. Os resultados obtidos com o algoritmo proposto mostraram que ele produz imagens mamográficas mais nítidas e com melhor preservação de bordas e pequenos detalhes do que o algoritmo NLM original. / This work presents a new proposal from the non-local means algorithm (NLM - Non-Local Means) for filtering the quantum noise of digital mammography images acquired with reduced radiation dose. The reduction in radiation doses aims to minimize the risk of inducing breast cancer caused by patient exposure to ionizing radiation during the examination. However, the mammographic image quality decreases with the reduction of the radiation dose and the predominant noise in this case is the quantum noise, which follows the Poisson distribution and it is dependent of the signal. As the NLM algorithm was originally developed for filtering additive Gaussian noise, the purpose of this study was to adapt the original NLM algorithm so that it becomes more suitable for filtering the noise found in digital mammographic images. In this new approach, called Variance Map Non-local Means (VM-NLM), the filtering of the quantum noise is performed in the image domain, considering the noise variance in each pixel of the image, since the noise depends on the pixel value. Thus, it eliminates the need for an accurate estimate of the noise parameters for the use of a variance stabilization transform (such as generalized Anscombe Transformation) before the filtering process. This estimate typically requires preliminary measurements in the mammographic equipment, which is not always viable in clinical practice. The proposal was evaluated in three databases of mammographic images acquired with different radiation doses. Performance evaluations were conducted comparing objectively the quality of mammographic images acquired with standard radiation dose and with reduced doses, after filtering the noise. The results obtained with the proposed algorithm showed that it produces sharper mammographic images with better preservation of edges and small details than the original NLM algorithm.

Esse trabalho apresenta uma nova proposta do algoritmo de médias não-locais (NLM - Non-Local Means) para a filtragem do ruído quântico de imagens mamográficas digitais adquiridas com dose de radiação reduzida. A redução nas doses de radiação tem como objetivo principal minimizar os riscos de indução ao câncer de mama causado pela exposição do paciente à radiação ionizante no momento do exame. No entanto, a qualidade da imagem mamográfica diminui com a redução da dose de radiação e o ruído predominante nesse caso é o ruído quântico, que segue a distribuição de Poisson e é dependente do sinal. Como o algoritmo NLM foi originalmente desenvolvido para filtragem de ruído Gaussiano independente do sinal, a proposta desse trabalho foi de adaptar o algoritmo NLM original de modo que ele se tornasse mais adequado para filtragem do ruído encontrado nas imagens mamográficas digitais. Nessa nova abordagem, chamada de Variance Map Non-local Means (VM-NLM), a filtragem do ruído quântico é realizada no próprio domínio da imagem, levando-se em conta a variância do ruído em cada pixel da imagem, já que o ruído é dependente do sinal. Com isso, elimina-se a necessidade de realizar uma estimativa precisa dos parâmetros do ruído para o uso de uma transformada de estabilização de variância (como a transformada generalizada de Anscombe), antes do processo de filtragem. Essa estimativa normalmente requer medidas preliminares no equipamento mamográfico, cujo acesso nem sempre é viável na prática. A proposta foi avaliada em três bancos de imagens mamográficas adquiridas com diferentes doses de radiação. As avaliações de desempenho foram realizadas comparando objetivamente a qualidade das imagens mamográficas obtidas com a dose padrão de radiação com as adquiridas com doses reduzidas, após a filtragem do ruído. Os resultados obtidos com o algoritmo proposto mostraram que ele produz imagens mamográficas mais nítidas e com melhor preservação de bordas e pequenos detalhes do que o algoritmo NLM original. / This work presents a new proposal from the non-local means algorithm (NLM - Non-Local Means) for filtering the quantum noise of digital mammography images acquired with reduced radiation dose. The reduction in radiation doses aims to minimize the risk of inducing breast cancer caused by patient exposure to ionizing radiation during the examination. However, the mammographic image quality decreases with the reduction of the radiation dose and the predominant noise in this case is the quantum noise, which follows the Poisson distribution and it is dependent of the signal. As the NLM algorithm was originally developed for filtering additive Gaussian noise, the purpose of this study was to adapt the original NLM algorithm so that it becomes more suitable for filtering the noise found in digital mammographic images. In this new approach, called Variance Map Non-local Means (VM-NLM), the filtering of the quantum noise is performed in the image domain, considering the noise variance in each pixel of the image, since the noise depends on the pixel value. Thus, it eliminates the need for an accurate estimate of the noise parameters for the use of a variance stabilization transform (such as generalized Anscombe Transformation) before the filtering process. This estimate typically requires preliminary measurements in the mammographic equipment, which is not always viable in clinical practice. The proposal was evaluated in three databases of mammographic images acquired with different radiation doses. Performance evaluations were conducted comparing objectively the quality of mammographic images acquired with standard radiation dose and with reduced doses, after filtering the noise. The results obtained with the proposed algorithm showed that it produces sharper mammographic images with better preservation of edges and small details than the original NLM algorithm.

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.