Acompanhando as mamárias elementos arquitectónicos e detecção do câncer de mama com Ressonância Magnética Tensor Difusão de imagens

O objetivo geral do experimento a seguir é rastrear a microestrutura da mama para detectar o câncer de mama usando um método de imagem totalmente não invasivo e seguro. Isso é conseguido tirando imagens de ressonância magnética de ambas as mamas e medindo em todo o tecido fibroglandular da mama. O tensor de difusão de água para revelar as características microestruturais e celulares normais e patológicas da mama.

Como segunda etapa, os conjuntos de dados de imagem do tensor de difusão são processados usando um modelo de tensor simétrico para calcular os coeficientes de difusão direcional e os índices de anisotropia pixel a pixel. Em seguida, mapas paramétricos vetoriais e codificados por cores dos coeficientes de difusão direcional. Seu coeficiente de difusão aparente médio e os índices de anti-isotropia fracionária e máxima são produzidos para identificar os melhores parâmetros para detectar malignidade e examinar patologias.

Os resultados mostram que os parâmetros do tensor de difusão podem revelar as características arquitetônicas da mama e detectar o crescimento maligno, encontrando regiões mapeadas com valores reduzidos de coeficiente de difusão e valores reduzidos de anisotropia máxima em comparação com o tecido normal. O novo método de imagem por tensor de difusão mostrou uma precisão diagnóstica do câncer de mama equivalente ao método padrão de contraste dinâmico aprimorado de três pontos no tempo. A principal vantagem dessa técnica sobre os métodos de ressonância magnética existentes, como a ressonância magnética com contraste dinâmico, é que o DTI não requer injeções de um agente de contraste externo e, portanto, é completamente seguro e não invasivo.

É também um método relativamente rápido, e seu desempenho clínico não é afetado por alterações hormonais. Este método detecta o aumento da celularidade devido à proliferação de células cancerígenas e pode ajudar a responder a perguntas-chave na imagem da mama, incluindo detecção, diagnóstico e terapia, monitoramento do câncer de mama, bem como imagens de outros órgãos com componentes dáctil-glandulares, como a próstata e o rim. Geralmente, os indivíduos novos neste método terão dificuldades porque o DTI da mama requer a otimização do protocolo de varredura por meio do ajuste fino de todos os parâmetros experimentais, bem como software de processamento avançado dos conjuntos de dados brutos que produzem mapas paramétricos claros dos parâmetros do tensor de difusão Sentimos que tivemos a ideia para este método quando nos deparamos com o desenho do livro do sistema ductal da mama sobre a anatomia da mama de 1840 e o resistência recente do computador com reconstrução dimensional do sistema Mamm Reductor nos relatórios de Atkin, colegas de 2001 e going in moat de 2004.

A demonstração visual deste método é crítica, pois o uso e a implicação deste método são baseados em mapas paramétricos codificados por cores que permitem a avaliação do tecido mamário e a detecção do câncer. O procedimento será demonstrado pela Dra. Edna Fran, pela Dra. Mara Shapiro Feinberg, Dr. Noam Nisan, Sr. Dove Gogel e nossos dois excelentes técnicos de ressonância magnética, Sra. Fania Tao e Sr. Holster. O novo método de imagem por tensor de difusão da mama é avaliado em comparação com o método padrão atual de ressonância magnética da mama com contraste dinâmico e, portanto, começa com a inserção de um cateter intravenoso em cada braço da paciente para administrar o agente de contraste e, em seguida, posiciona a paciente para a varredura da mama.

A paciente deve estar deitada em decúbito ventral com ambas as mamas penduradas livremente nas aberturas bilaterais da bobina mamária. O paciente também deve descansar a cabeça e o pescoço em um travesseiro para maior conforto. Agora peça ao paciente que estenda os dois braços acima da cabeça e verifique o posicionamento da mama.

Novamente, certifique-se de que cada mama esteja posicionada centralmente, solta e o mais profundamente possível dentro da abertura da bobina. Agora, conecte a bomba de injeção automatizada ao cateter intravenoso, mova o paciente para o scanner e prossiga com a digitalização. Usando uma imagem piloto, localize ambas as mamas e determine o campo de visão seguido do número de cortes necessários e da espessura do corte necessário para cobrir completamente ambas as mamas com extensão para a axila e para a parede torácica.

Mantenha esses três parâmetros experimentais consistentes em todas as sequências de varredura. Em seguida, usando o computador de interface do scanner, localize uma região que inclua os seios e a axila para definir uma caixa de calço. Em seguida, aplique uma estratégia de calço iterativo para otimizar o campo magnético enquanto observa o sinal no espectro de prótons.

Ajuste o calço centralizando a frequência na ressonância da água e depois na ressonância da gordura. Ao separar os sinais de gordura e água, otimize a intensidade do sinal e a forma da frequência de irradiação deve ser centrada na frequência de ressonância da água. Para que isso funcione, aplique agora uma sequência de corte multis multis de spin turbo ponderada em T transversal 2D em alta resolução espacial sem saturação de gordura usando grappa com um fator de aceleração de dois.

Defina os parâmetros variáveis de acordo com a tabela um. Em seguida, execute o spin echo DTI com supressão de gordura. Usando a sequência de imagem planar de eco refocalizada duas vezes, novamente, aplique grpa com um fator de aceleração de dois.

Para o spin echo DTI use os seguintes parâmetros, os mais críticos são destacados em roxo. Eles incluem o tempo de eco te, a resolução espacial, o número de direções do gradiente de difusão e os valores B dos gradientes. Agora aplique uma sequência de mapeamento de campo para corrigir distorções geométricas na imagem da echo planer.

Obtenha imagens diferenciais de fase conforme descrito por desert e balaban, certifique-se de que a sequência de imagens inclua imagens de eco gradiente transversal 2D com dois tempos de eco de fase diferentes e certifique-se de que a fase e a direção de codificação sejam as mesmas da sequência DTI. A Tabela um lista os valores a serem usados para esta sequência de imagem também. O próximo passo é aplicar um protocolo de contraste dinâmico aprimorado usando uma sequência de eco gradiente rápido 3D sem supressão de gordura e com parâmetros otimizados de acordo com o método de três pontos no tempo.

Novamente, consulte a tabela um para obter os valores dos parâmetros. 15 segundos antes do final da segunda aquisição da imagem pré-contraste. Injete com o injetor automático controlado por computador, o agente de contraste a dois mililitros por segundo.

Siga esta injeção com injeção automática de 20 mililitros de solução salina como uma descarga administrada na mesma velocidade. Agora continue gravando sete conjuntos de dados 3D sequenciais em sete pontos de tempo fixos após a injeção. Em seguida, crie uma sequência de corte multis turbo spin eco com supressão de gordura 2D transversal de dois pesos usando detalhes experimentais semelhantes aos usados para imagens ponderadas de T dois.

O tempo total de exame é de 30,5 minutos, com a duração da sequência DTI sendo de seis minutos, comece a processar as imagens transferindo primeiro todo o conjunto de dados para uma estação de trabalho remota ou computador pessoal. Em seguida, abra os dados com programas dedicados à análise da difusão mamária, imagem tensorial e D-C-E-M-R-I. Aqui, um pacote de software caseiro é usado com todas as etapas para o processamento de imagens DTI.

Primeiro, avalie o nível de ruído fora da mama e o tecido remanescente em três ou quatro regiões de interesse. Cada um com cerca de 100 pixels. Encontre o nível máximo de ruído para os pixels acima do nível de ruído.

Use as 30 direções de gradiente para calcular os seis coeficientes de difusão do tensor simétrico D em todas as 60 fatias. Use a equação de Staal Tanner e um programa de ajuste de regressão não linear. Em seguida, diagonalize o tensor de difusão simétrico em cada pixel usando a análise de componentes principais.

Este processo produz três vetores iGen por pixel, que definem a direção da difusão nos três AEs ortogonais de uma forma elipsóide. Esses valores coincidem com o quadro de difusão do tecido e os valores de difusão correspondentes que determinam os coeficientes de difusão direcional. Em seguida, para cada pixel, calcule o coeficiente de difusão aparente, que é a média dos três valores de egen.

Em seguida, calcule o índice anti-isotropia absoluto máximo, que é a diferença nos valores de egen de Lambda um e Lambda três. Agora determine o índice anti-isotropia fracionário. Para cada pixel.

Os valores variam de zero indicando difusão isotrópica a um indicando difusão livre em uma direção. Com todos esses cálculos realizados, use as habilidades gráficas do software para fazer um mapa vetorial do vetor V principal ou do primeiro vetor próprio. Crie também um mapa com três cores mostrando as principais direções de V um e sobreponha-as em uma imagem ponderada T dois da mesma fatia de volta no software DTI construir imagens de tensor de difusão, mapas paramétricos que exibem os valores de todos os parâmetros do tensor de difusão para cada pixel em cada fatia.

Em seguida, sobreponha esses valores na imagem ponderada T dois da mesma fatia. O método foi testado e demonstrou um voluntário jovem e saudável. A fração relativamente alta de tecido fibroglandular pode ser vista claramente na imagem ponderada em T dois como áreas cinzentas.

As áreas brilhantes são gordas. A direção do coeficiente de difusão principal Lambda um mostra uma grande fração de pixels apontando para o mamilo. Como esperado, os valores dos coeficientes do tensor de difusão diminuíram de Lambda um para Lambda dois para Lambda três.

O uso desses três coeficientes de difusão permitiu o cálculo da difusividade média, A DC, a antiatropia fracionada e a antiatropia máxima, com as quais a antiatropia fracionada foi altamente congruente. 68 pacientes com neoplasias malignas da mama foram examinadas usando o protocolo DTI. Os mapas paramétricos do maior coeficiente de difusão, Lambda um e da anisotropia máxima Lambda um menos Lambda três, mostraram-se significativamente menores no tecido canceroso em comparação com o tecido mamário normal e os mais eficazes para a detecção do câncer de mama.

Nesses pacientes, as regiões de baixos valores de Lambda um e Lambda um menos Lambda três indicando podem ser paralelas às regiões que foram identificadas como câncer com ressonância magnética aprimorada por contraste dinâmico visualizada pelo código de cores do método de três pontos de tempo, o segundo par de Lambda um e Lambda um menos Lambda três imagens mostra um câncer em um paciente que posteriormente foi submetido a tratamento quimioterápico neoadjuvante. Após quimioterapia neoadjuvante bem-sucedida antes da cirurgia, o DTI foi capaz de caracterizar a resposta do tecido. Ocorreu um aumento significativo nos coeficientes de difusão, refletindo a presença de tecido conjuntivo reparador substituindo as células cancerígenas. Uma vez dominado o sequenciamento e o processamento de imagens dos conjuntos de dados de imagem do tensor de difusão, podem ser realizados em minutos, produzindo mapas paramétricos de difusão em todo o tecido mamário, o que permite a detecção de malignidade com alta sensibilidade.

Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de otimizar o scanner de ressonância magnética, homogeneidade de campo e aderir ao protocolo DTI e às especificações de processamento de imagem. Após este procedimento, outros métodos de ressonância magnética, como o realce dinâmico de contraste, podem ser realizados para verificar os resultados do DTI e aumentar a precisão do diagnóstico do câncer de mama após seu desenvolvimento. Essa técnica pode abrir caminho para pesquisadores explorarem aspectos de desenvolvimento e regulação hormonal do tecido mamário normal e caracterizarem alterações precoces na mama que levam ao desenvolvimento de malignidade.

Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como adaptar e implementar ao seu scanner avançado de ressonância magnética, as ferramentas de aquisição e processamento de imagem que descrevemos, bem como avaliar mapas paramétricos tenais difusos da mama e identificar malignidade da mama.