Seguimiento de las mamarias características de la arquitectura y la detección de cáncer de mama con resonancia magnética con tensor de difusión de imágenes

El objetivo general del siguiente experimento es rastrear la microestructura de la mama para detectar el cáncer de mama utilizando un método de imagen completamente no invasivo y seguro. Esto se logra tomando imágenes de resonancia magnética de ambas mamas y midiendo en todo el tejido fibroglandular de la mama. El tensor de difusión de agua para revelar las características microestructurales y celulares normales y patológicas de la mama.

Como segundo paso, los conjuntos de datos de imágenes de tensor de difusión se procesan utilizando un modelo de tensor simétrico para calcular los coeficientes de difusión direccional y los índices de anisotropía píxel por píxel. A continuación, mapas vectoriales y paramétricos codificados por colores de los coeficientes de difusión direccional. Se elaboran el coeficiente de difusión aparente medio y los índices de antiisotropía fraccional y máxima para identificar los mejores parámetros para la detección de neoplasias malignas y el examen de la patología.

Los resultados muestran que los parámetros del tensor de difusión pueden revelar las características arquitectónicas de la mama y detectar el crecimiento maligno mediante la búsqueda de regiones del mapa con valores de coeficiente de difusión reducidos y valores de anisotropía máxima reducidos en comparación con el tejido normal. El nuevo método de imagen con tensor de difusión mostró una precisión diagnóstica del cáncer de mama equivalente al método estándar de tres puntos de tiempo mejorado con contraste dinámico. La principal ventaja de esta técnica sobre los métodos de resonancia magnética existentes, como la resonancia magnética con contraste dinámico, es que la DTI no requiere inyecciones de un agente de contraste externo y, por lo tanto, es completamente segura y no invasiva.

También es un método relativamente rápido y su rendimiento clínico no se ve afectado por los cambios hormonales. Este método detecta el aumento de la celularidad debido a la proliferación de células cancerosas y puede ayudar a responder preguntas clave en las imágenes de mama, incluida la detección, el diagnóstico y la terapia, el seguimiento del cáncer de mama, así como las imágenes de otros órganos con componentes glandulares dáctilos, como la próstata y el riñón. En general, las personas nuevas en este método tendrán dificultades porque la DTI de mama requiere la optimización del protocolo de escaneo a través del ajuste fino de todos los parámetros experimentales, así como un software de procesamiento avanzado de los conjuntos de datos sin procesar que producen mapas paramétricos claros de los parámetros del tensor de difusión. resistencia reciente de la computadora con la reconstrucción dimensional del sistema Mamm Reductor en los informes de Atkin, colegas de 2001 y yendo en foso de 2004.

La demostración visual de este método es fundamental, ya que el uso y la implicación de este método se basan en mapas paramétricos codificados por colores que permiten la evaluación del tejido mamario y la detección del cáncer. El procedimiento será demostrado por la Dra. Edna Fran, la Dra. Mara Shapiro Feinberg, el Dr. Noam Nisan, el Sr. Dove Gogel y nuestros dos excelentes técnicos de resonancia magnética, la Sra. Fania Tao y el Sr. Holster. El nuevo método de imágenes con tensor de difusión mamaria se evalúa en comparación con el método estándar estándar de resonancia magnética de mama mejorada con contraste dinámico actual y, por lo tanto, comienza con la inserción de un catéter intravenoso en cada brazo de la paciente para administrar el agente de contraste y luego coloca a la paciente para la exploración mamaria.

La paciente debe estar acostada en posición prona con ambos senos colgando libremente en las aberturas bilaterales del espiral mamario. El paciente también debe descansar la cabeza y el cuello sobre una almohada para mayor comodidad. Ahora haga que la paciente extienda ambos brazos por encima de la cabeza y verifique la posición de los senos.

Nuevamente, asegúrese de que cada seno esté en posición central, colgando suelto y lo más profundamente posible dentro de la abertura de la bobina. Ahora, conecte la bomba de inyección automática al catéter intravenoso, mueva al paciente al escáner y proceda con la exploración. Usando una imagen piloto, localice ambos senos y determine el campo de visión seguido por el número de cortes necesarios y el grosor del corte necesario para cubrir completamente ambos senos con extensión hacia la axila y hasta la pared torácica.

Mantenga estos tres parámetros experimentales consistentes en todas las secuencias de escaneo. A continuación, utilizando la computadora de interfaz del escáner, ubique una región que incluya ambos senos y la axila para definir una caja de calza. A continuación, aplique una estrategia de calce iterativa para optimizar el campo magnético mientras se observa la señal en el espectro de protones.

Ajuste la calce centrando la frecuencia en la resonancia del agua y luego en la resonancia de la grasa. Al separar las señales de grasa y agua, optimizar la intensidad de la señal y dar forma a la frecuencia de irradiación debe centrarse en la frecuencia de resonancia del agua. Para que esto funcione, ahora aplique una secuencia de cortes 2D transversal T de dos turbo spin echo multis ponderados a alta resolución espacial sin saturación de grasa usando grappa con un factor de aceleración de dos.

Establezca los parámetros de la variable de acuerdo con la tabla uno. A continuación, realice el DTI de eco de espín suprimido con grasa. Utilizando la secuencia de imágenes planas de eco reenfocada dos veces, de nuevo, aplique grpa con un factor de aceleración de dos.

Para el DTI de eco de espín, use los siguientes parámetros, los más críticos se resaltan en púrpura. Incluyen el tiempo de eco te, la resolución espacial, el número de direcciones de gradiente de difusión y los valores B de los gradientes. Ahora aplique una secuencia de mapeo de campo para corregir las distorsiones geométricas en las imágenes de Echo Planer.

Obtenga imágenes diferenciales de fase como las descritas por desert y balaban, asegúrese de que la secuencia de imágenes incluya imágenes de eco de gradiente transversal 2D con dos tiempos de eco de fase diferentes y asegúrese de que la fase y la dirección de codificación sean las mismas que en la secuencia DTI. En la Tabla uno se enumeran también los valores que se deben utilizar para esta secuencia de imágenes. El siguiente paso es aplicar un protocolo mejorado de contraste dinámico utilizando una secuencia de eco de gradiente rápido en 3D sin supresión de grasa y con parámetros optimizados según el método de tres puntos de tiempo.

De nuevo, consulte la tabla uno para conocer los valores de los parámetros. 15 segundos antes del final de la segunda adquisición de imagen de precontraste. Inyecte con el inyector automático controlado desde computador (PC), el agente de contraste a dos mililitros por segundo.

A continuación, se administra una inyección automática de 20 mililitros de solución salina a modo de descarga a la misma velocidad. Ahora continúe grabando siete conjuntos de datos 3D secuenciales en siete puntos de tiempo fijos después de la inyección. A continuación, cree una secuencia de cortes 2D transversal T two weighted fat suppressed turbo spin multis utilizando detalles experimentales similares a los utilizados para las imágenes ponderadas T two.

El tiempo total de examen es de 30,5 minutos y la duración de la secuencia DTI es de seis minutos, comience a procesar las imágenes transfiriendo primero todo el conjunto de datos a una estación de trabajo remota o a una computadora personal. A continuación, abra los datos con programas dedicados a analizar la difusión de la mama, las imágenes tensoriales y D-C-E-M-R-I. Aquí se pone en uso un paquete de software casero con todos los pasos para el procesamiento de imágenes DTI.

Primero, evalúe el nivel de ruido fuera de la mama y el tejido restante en tres o cuatro regiones de interés. Cada uno alrededor de 100 píxeles. Encuentre el nivel de ruido máximo para los píxeles por encima del nivel de ruido.

Utilice las 30 direcciones de gradiente para calcular los seis coeficientes de difusión del tensor simétrico D en las 60 rebanadas. Utilice la ecuación de Staal Tanner y un programa de ajuste de regresión no lineal. A continuación, diagonalice el tensor de difusión simétrico en cada píxel utilizando el análisis de componentes principales.

Este proceso produce tres vectores iGen por píxel, que definen la dirección de difusión en los tres AE ortogonales de forma elipsoide. Estos valores coinciden con el marco de difusión del tejido y los correspondientes valores de eigen de difusión que determinan los coeficientes de difusión direccional. A continuación, para cada píxel, calcule el coeficiente de difusión aparente, que es el promedio de los tres valores de egen.

A continuación, calcule el índice de antiisotropía absoluto máximo, que es la diferencia entre los valores de egen de Lambda uno y Lambda tres. Ahora determine el índice fraccional de antiisotropía. Para cada píxel.

Los valores van desde cero, que indica difusión isotrópica, hasta uno, que indica difusión libre en una dirección. Con todos estos cálculos realizados, utilice las capacidades gráficas del software para hacer un mapa vectorial del vector primo o primer eigen V. También cree un mapa con tres colores que muestren las direcciones principales de V uno y superpóngalos en una imagen ponderada T dos del mismo corte en la construcción de imágenes de tensor de difusión del software DTI, mapas paramétricos que muestran los valores de todos los parámetros del tensor de difusión para cada píxel en cada corte.

A continuación, superponga esos valores en la imagen ponderada T two del mismo sector. El método fue probado y demostrado por un joven voluntario sano. La fracción relativamente alta de tejido fibroglandular se puede ver claramente en la imagen ponderada T dos como áreas grises.

Las áreas brillantes son grasas. La dirección del coeficiente de difusión primario Lambda one muestra una gran fracción de píxeles que apuntan hacia el pezón. Como se esperaba, los valores de los coeficientes del tensor de difusión disminuyeron de Lambda uno a Lambda dos y a Lambda tres.

El uso de estos tres coeficientes de difusión permitió calcular la difusividad media, A DC, la antiatropía fraccional y la antiatropía máxima, a las que la antiatropía fraccional fue altamente congruente. Se exploraron 68 pacientes con neoplasias malignas de mama mediante el protocolo DTI. Se encontró que los mapas paramétricos del coeficiente de difusión más alto, Lambda uno y de anisotropía máxima Lambda uno menos Lambda tres eran significativamente más bajos en el tejido canceroso en comparación con el tejido mamario normal y los más efectivos para la detección del cáncer de mama.

En estos pacientes, las regiones de valores bajos de Lambda uno y Lambda uno menos Lambda tres indicativas pueden ser paralelas a las regiones que se identificaron como cáncer con resonancia magnética mejorada con contraste dinámico visualizado por el código de colores del método de tres puntos de tiempo, el segundo par de imágenes de Lambda uno y Lambda uno menos Lambda tres muestra un cáncer en un paciente que posteriormente se sometió a un tratamiento de quimioterapia neoadyuvante. Después de una quimioterapia neoadyuvante exitosa antes de la cirugía, el DTI pudo caracterizar la respuesta del tejido. Se ha producido un aumento significativo en los coeficientes de difusión, lo que refleja la presencia de tejido conectivo reparador que reemplaza a las células cancerosas. Una vez dominado el procesamiento de secuenciación e imágenes del tensor de difusión, los conjuntos de datos de imágenes se pueden realizar en minutos, lo que produce mapas paramétricos de difusión en todo el tejido mamario, lo que permite la detección de neoplasias malignas con una alta sensibilidad.

Al intentar este procedimiento, es importante recordar optimizar el escáner de resonancia magnética, la homogeneidad del campo y cumplir con el protocolo DTI y las especificaciones de procesamiento de imágenes. Después de este procedimiento, se pueden realizar otros métodos de resonancia magnética, como la mejora dinámica del contraste, para verificar los resultados de DTI y aumentar la precisión del diagnóstico de cáncer de mama después de su desarrollo. Esta técnica puede allanar el camino para que los investigadores exploren los aspectos del desarrollo y la regulación hormonal del tejido mamario normal y caractericen los cambios tempranos en la mama que conducen al desarrollo de neoplasias malignas.

Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo adaptarse e implementar en su escáner de resonancia magnética avanzado, las herramientas de adquisición y procesamiento de imágenes que hemos descrito, así como para evaluar los mapas paramétricos tenales difusos de mama e identificar la malignidad de mama.