Objectifs : L’objectif a été de d’optimiser les protocoles d’acquisition des examens d’angiomammographie double-énergie, d’étudier la faisabilité de l’angiotomosynthèse pour la détection et la caractérisation des tumeurs mammaires, et d’étudier la faisabilité des biopsies stéréotaxiques sous guidage de l’angiomammographie. Méthodes : Une étude d’optimisation des paramètres d’acquisition de l’angiomammographie a été réalisée dans 4 situations cliniques pour lesquelles la qualité diagnostique requise des images de basse énergie et la dose totale délivrée à la patiente ne sont pas identiques. L’optimisation des paramètres d'exposition (anode/filtre, kVp, mAs) des images de basse énergie (BE) et haute énergie (HE) a été réalisée à partir d’une modélisation théorique de la chaîne d’acquisition. Une validation a été effectuée par mesures expérimentales sur des images de fantôme d’inserts d’iode. Nous avons ensuite étudié la technique d’angiotomosynthèse mammaire basée sur une approche double-énergie. Un nouveau fantôme anthropomorphique numérique du sein et de ses lésions, basé sur l’utilisation de primitives géométriques complexes et d’une technique de maillage surfacique, a été amélioré et utilisé pour évaluer les performances de l’angiomammographie optimisée, puis de l’angiotomosynthèse en comparaison à l’angiomammographie. Enfin, nous avons proposé un scénario pour la réalisation d’un examen de stéréotaxie avec injection d’un agent de contraste iodé et étudié la faisabilité de recombinaison d’image de haute et de basse énergie acquises à des temps différents de l’injection.Résultats et conclusion : Les optima des paramètres d’exposition trouvés par simulation avec les valeurs de SDNRpixel et SDNR2pixel /Dosetotale qui en résultent, ont été confirmés expérimentalement. Les valeurs de SDNR par pixel dans les images recombinées sont augmentées pour toutes les indications cliniques en comparaison à celle obtenues avec SenoBright ® (produit commercial de référence). L'impact sur la qualité de l’image de BE, évalué par des expérimentations sur fantôme CDMAM, a montré que les paramètres optimisés fournissent une détection similaire ou acceptable par rapport à la mammographie standard, à l’exception de l'indication de dépistage lorsque l’on considère les objets de très petits diamètres.L’étude de lecture humaine d’images simulées d’un fantôme anthropomorphique du sein incluant le rehaussement glandulaire physiologique et différents modèle tumoraux n’a pas montré d’augmentation significative de sensibilité de détection des acquisition 3D d’angiotomosynthèse comparativement aux acquisitions 2D d’angiomammographie. Les deux paramètres qui influençaient le plus la sensibilité était la concentration en iode des tumeurs et la densité du sein. L’angiomammographie était par ailleurs significativement plus spécifique que l’angiotomosynthèse. Une perspective d’amélioration pour l’angiotomosynthèse pourrait donc être l’utilisation d’algorithmes de reconstruction 3D spécifiques de cette modalité qui minimiseraient le bruit de reconstruction. Le scénario proposé pour la réalisation de biopsies sous guidage de l’angiomammographie, a mis en évidence deux contraintes techniques que sont l’échauffement du tube à rayons X et le surcroit de dose dû à la répétition des paires d’acquisitions en haute et basse énergies. Une des solutions envisagées a été de limiter le nombre d’acquisitions de BE. Notre étude a montré que la recombinaison d’une image HE avec une image BE acquise antérieurement modifiait le SDNR des lésions simulées comparativement à une recombinaison appariée d’images BE et HE acquises au même temps de l’injection. Ces modifications dépendaient du temps du pic de rehaussement maximal et du washout de la lésion. / Objectives: The purpose was to optimize the exposure parameters of CESM examinations, to assess the feasibility of contrast-enhanced DBT (CE-DBT) for the detection and the characterization of breast tumors, and to assess CESM-guided stereotactic biopsies. Methods: At first, we optimized the CESM exposure parameters in four different clinical applications for which different levels of average glandular dose and different low energy image quality are required. The optimization of exposure parameters (anode/filter, kVp, mAs) for low energy (LE) and high energy (HE) images at different levels of average glandular dose and different ratios between LE and total doses has been conducted using a simulator of the x-ray mammographic image chain. An experimental validation was then performed through phantom experiments. Secondly, we assessed the potential of CE-DBT based on a dual-energy approach. A new mesh-based anthropomorphic breast phantom was improved and used to evaluate the performance of CESM and then to compare CESM and CE-DBT. Finally, we evaluated the technical feasibility of CESM-guided biopsy. After identifying some technical constraints, we assessed the performance of the recombination of LE and HE images acquired at different times after injection, using simulated images of a geometric phantom with uniform texture, and simulated images of an anthropomorphic textured phantom with and without motion artifacts.Results and conclusion : For the four different clinical indications, optima found by simulation, with resulting SDNRpixel and SDNR2pixel/Dosetotal, were confirmed through real acquisition of images on phantoms. Our results indicate that the SDNR per pixel in recombined CESM images increased in all of the four clinical indications compared to recombined images obtained using SenoBright ® (commercial product used as reference). This result suggests the possibility to detect more subtle contrast enhancements and to decrease the number of false negatives found in clinical CESM examinations. The impact of a new dose allocation between LE and HE exposures was also evaluated on LE image quality. Results from CDMAM phantom experiments indicate that optimized parameters provide similar or acceptable detection compared to standard mammography, except for screening indication when considering the very small diameter objects.The human observer study on anthropomorphic phantom images, taking into account tumor and breast parenchyma enhancement, revealed that detection and characterization sensitivity of iodine-enhanced lesions are not statistically different between 2D CESM and 3D CE-DBT. The most influencing parameters for the detectability and the lesion size assessment were the lesion iodine concentration and the breast density. CESM was significantly more specific than CE-DBT. One of the assumptions to explain this result is the presence of higher noise in CE-DBT than in CESM images. A future improvement for CE-DBT could therefore be the design of a specific reconstruction algorithm minimizing reconstructed noise.With respect to CESM-guided biopsy the proposed scenario pointed out two major constraints, one related to the thermal load of the x-ray tube, the second related to the increased dose due to the repetition of LE and HE images. One proposed solution was to limit the number of LE exposures, requiring the possibility to recombined LE and HE images acquired at different injection time points. Our study showed that the recombination of a HE image with a LE image acquired earlier leads to SDNR changes compared to paired recombination. These changes are function of the enhancement time to peak and the washout of the lesion, and had a limited impact on the lesion detectability.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2015PA112019 |
| Date | 07 January 2015 |
| Creators | Dromain, Clarisse |
| Contributors | Paris 11, Müller, Serge |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text, Image, StillImage |
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