Pesquisa testa sistema de diagnóstico automático que detecta diferenças entre mamografias para prevenir tumores
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Pesquisa testa sistema de diagnóstico automático que detecta diferenças entre mamografias para prevenir tumores
Título original da pesquisa
Medição de assimetria em imagens mamográficas
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Fonte(s) Financiadora(s)
Resumo
O estudo descreve o método computacional, capaz de medir a assimetria de pares de mamogramas (esquerdo e direito de uma mesma paciente) e de classificá-los como normais ou assimétricos.
Tipo
Projeto de pesquisa
O que é a pesquisa?
O câncer de mama é a principal causa de morte por tumores na população feminina com idade entre 35 e 54 anos.
Infelizmente ainda não se dispõe de prevenção com eficácia comprovada e o melhor que se pode fazer é a detecção precoce através da mamografia (exames radiográficos das mamas) de alta resolução.
De acordo com o Colégio Brasileiro de Radiologia, a mamografia para rastreamento do câncer de mama deve ser realizada a cada 2 anos em mulheres assintomáticas com idade entre 40 e 49 anos e anualmente para mulheres acima de 50 anos.
Esquemas computadorizados, chamados CAD (“Computer Aided Diagnosis”), baseados em processamento e análise de imagens digitais têm sido propostos para auxiliar o radiologista no diagnóstico precoce do câncer de mama.
Já existem sistemas cuja eficácia foi comprovada por exaustivos testes. Mas no Brasil esta ainda é uma realidade incipiente, pois o alto custo destes sistemas, geralmente vendidos acoplados a outros equipamentos, torna inviável sua aplicação maciça, principalmente levando em conta as condições de saúde pública no país.
Os CADs utilizam técnicas de processamento digital desenvolvidas para aumentar a qualidade das imagens dos mamogramas, realçar aspectos e torná-las mais visíveis aos radiologistas, a fim de que possam identificar sinais significativos e interpretá-los.
Além da detecção de estruturas de interesse, um ponto importante na análise mamográfica é a existência de assimetrias entre as mamas direita e esquerda.
O interesse da análise de assimetrias entre mamogramas está na possibilidade de detectar modificações globais entre os mamogramas (densidades assimétricas, distorções, diferenças de tamanhos, etc.). Esta detecção é uma análise necessária além da detecção de sinais primários de tumores (como nódulos ou microcalcificações).
Cabe ressaltar que não existe relação direta entre assimetrias de mamas e presença de câncer, ou seja, pode-se registrar assimetrias na análise de um par de mamogramas, o que não significa necessariamente a existência de alguma anomalia.
Entretanto, a presença de um tumor quase sempre implica diferenças entre os mamogramas. Assim, a assimetria é um sinal que pede uma atenção especial do médico.
Nessa perspectiva, o desenvolvimento de um esquema de processamento de imagens que avalie, através de técnicas específicas, as possíveis assimetrias entre mamas, pode enriquecer a quantidade e qualidade das informações, para um classificador automático produzir uma análise mais substantiva e precisa quanto ao grau de suspeita de um caso em particular.
Por isso, pesquisadores do Laboratório de Análise e Digitalização de Imagens (LADI) da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, visam neste estudo descrever um método computacional, capaz de medir a assimetria de pares de mamogramas (esquerdo e direito de uma mesma paciente) e de classificá-los como normais ou assimétricos. Este método visa constituir parte do processamento necessário para um esquema digital de auxílio ao diagnóstico em mamografia.
Infelizmente ainda não se dispõe de prevenção com eficácia comprovada e o melhor que se pode fazer é a detecção precoce através da mamografia (exames radiográficos das mamas) de alta resolução.
De acordo com o Colégio Brasileiro de Radiologia, a mamografia para rastreamento do câncer de mama deve ser realizada a cada 2 anos em mulheres assintomáticas com idade entre 40 e 49 anos e anualmente para mulheres acima de 50 anos.
Esquemas computadorizados, chamados CAD (“Computer Aided Diagnosis”), baseados em processamento e análise de imagens digitais têm sido propostos para auxiliar o radiologista no diagnóstico precoce do câncer de mama.
Já existem sistemas cuja eficácia foi comprovada por exaustivos testes. Mas no Brasil esta ainda é uma realidade incipiente, pois o alto custo destes sistemas, geralmente vendidos acoplados a outros equipamentos, torna inviável sua aplicação maciça, principalmente levando em conta as condições de saúde pública no país.
Os CADs utilizam técnicas de processamento digital desenvolvidas para aumentar a qualidade das imagens dos mamogramas, realçar aspectos e torná-las mais visíveis aos radiologistas, a fim de que possam identificar sinais significativos e interpretá-los.
Além da detecção de estruturas de interesse, um ponto importante na análise mamográfica é a existência de assimetrias entre as mamas direita e esquerda.
O interesse da análise de assimetrias entre mamogramas está na possibilidade de detectar modificações globais entre os mamogramas (densidades assimétricas, distorções, diferenças de tamanhos, etc.). Esta detecção é uma análise necessária além da detecção de sinais primários de tumores (como nódulos ou microcalcificações).
Cabe ressaltar que não existe relação direta entre assimetrias de mamas e presença de câncer, ou seja, pode-se registrar assimetrias na análise de um par de mamogramas, o que não significa necessariamente a existência de alguma anomalia.
Entretanto, a presença de um tumor quase sempre implica diferenças entre os mamogramas. Assim, a assimetria é um sinal que pede uma atenção especial do médico.
Nessa perspectiva, o desenvolvimento de um esquema de processamento de imagens que avalie, através de técnicas específicas, as possíveis assimetrias entre mamas, pode enriquecer a quantidade e qualidade das informações, para um classificador automático produzir uma análise mais substantiva e precisa quanto ao grau de suspeita de um caso em particular.
Por isso, pesquisadores do Laboratório de Análise e Digitalização de Imagens (LADI) da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, visam neste estudo descrever um método computacional, capaz de medir a assimetria de pares de mamogramas (esquerdo e direito de uma mesma paciente) e de classificá-los como normais ou assimétricos. Este método visa constituir parte do processamento necessário para um esquema digital de auxílio ao diagnóstico em mamografia.
Como é feita a pesquisa?
Para desenvolver os programas para medição de assimetria, inicialmente foram estudadas as características das imagens mamográficas para definir os procedimentos necessários. Então, várias técnicas foram implementadas numa linguagem de computador apta a processar e comparar imagens.
A digitalização de imagens foi realizada com um equipamento digitalizador a laser, capaz de transformar os diferentes graus de escurecimento dos mamogramas em até cerca de 4000 níveis de cinza na imagem digital.
Após essa digitalização das imagens, a fase de alinhamento dos mamogramas consiste em uma técnica de manipulação automatizada, envolvendo operações de segmentação, rotação e translação.
Inicialmente é realizada a rotação, processada na imagem da mama esquerda. O procedimento de alinhamento começa com um método para eliminar o fundo deixando visível apenas a área correspondente à mama.
A partir daí, é executado o alinhamento, no qual pontos de referência são estabelecidos entre as imagens das mamas direita e esquerda.
Esses pontos são determinados digitalmente, em termos de pixel (um pixel é um ponto de imagem de vídeo), com grande precisão, sendo assinalados em tabelas e colunas matemáticas.
Uma vez detectados os pontos de referência, é feito um procedimento de translação, que resulta no alinhamento do centro da imagem da mama com o centro da imagem mamográfica total, que seria a imagem antes de ter o fundo eliminado.
A técnica de diferenciação das imagens determina a diferença, em porcentagens, da mama direita e esquerda, indicando possíveis anomalias, ao diagnosticar as mamas como normais ou assimétricas.
O estudo considera imagens de mamas consideradas simétricas, segundo o laudo médico (todos os pares de mamas têm um pouco de diferença, o que é considerado normal) e imagens de mamas assimétricas, que mostram grandes diferenças da mama direita em relação à esquerda.
A digitalização de imagens foi realizada com um equipamento digitalizador a laser, capaz de transformar os diferentes graus de escurecimento dos mamogramas em até cerca de 4000 níveis de cinza na imagem digital.
Após essa digitalização das imagens, a fase de alinhamento dos mamogramas consiste em uma técnica de manipulação automatizada, envolvendo operações de segmentação, rotação e translação.
Inicialmente é realizada a rotação, processada na imagem da mama esquerda. O procedimento de alinhamento começa com um método para eliminar o fundo deixando visível apenas a área correspondente à mama.
A partir daí, é executado o alinhamento, no qual pontos de referência são estabelecidos entre as imagens das mamas direita e esquerda.
Esses pontos são determinados digitalmente, em termos de pixel (um pixel é um ponto de imagem de vídeo), com grande precisão, sendo assinalados em tabelas e colunas matemáticas.
Uma vez detectados os pontos de referência, é feito um procedimento de translação, que resulta no alinhamento do centro da imagem da mama com o centro da imagem mamográfica total, que seria a imagem antes de ter o fundo eliminado.
A técnica de diferenciação das imagens determina a diferença, em porcentagens, da mama direita e esquerda, indicando possíveis anomalias, ao diagnosticar as mamas como normais ou assimétricas.
O estudo considera imagens de mamas consideradas simétricas, segundo o laudo médico (todos os pares de mamas têm um pouco de diferença, o que é considerado normal) e imagens de mamas assimétricas, que mostram grandes diferenças da mama direita em relação à esquerda.
Qual a importância da pesquisa?
Os métodos propostos foram aplicados a 243 pares de imagens de mamogramas, dos quais 102 tinham sido considerados assimétricos e 141 tinham sido considerados simétricos, segundo laudos médicos.
No procedimento de análise foi calculada uma média de corte de 12%. Ou seja, foram consideradas simétricas imagens com percentual de diferença abaixo desse valor, enquanto para valores iguais ou acima deste percentual, o programa do sistema indicou assimetria.
Uma taxa de classificação correta de 91% em relação aos laudos médicos foi alcançada. Pode-se verificar que, abaixo de 12% de assimetria, os laudos dos mamogramas feitos pelos radiologistas especializados também classificam as mamas como normais, considerando as diferenças em geral como pequenos desvios da simetria perfeita.
Esses graus menores de diferença são chamados de assimetria flutuante, e podem ocorrer por tensões ambientais ou fisiológicas na mama, como presença de estrogênio ou testosterona (hormônios), ou até mesmo mau posicionamento do filme radiográfico.
Já acima do percentual de 12% de diferença pode-se falar em assimetria, em geral indicando a necessidade de um estudo mais detalhado do caso.
A partir dos testes e resultados oferecidos nesta técnica de processamento computadorizado, foi possível observar que o método adotado tem a vantagem de eliminar rapidamente uma grande quantidade de informações desnecessárias à análise.
Também estabeleceu-se nesse trabalho a análise de densidade interna das mamas, que consiste em dividir a imagem em blocos de tamanho pré-definido e verificar a densidade através da medida de graus da cor cinza, comparando os blocos correspondentes nas imagens direita e esquerda.
Este passo é importante porque pode indicar densidades diferentes internamente às mamas, o que também pode ser indício de formação de anomalia em uma delas.
Nos testes realizados para esse procedimento, foram avaliados 86 pares de mamogramas, todos contendo uma densidade assimétrica, segundo laudo médico. Foram considerados blocos de 50 x 50 pontos (aproximadamente 7,0 x 7,0 milímetros), utilizando-se diferentes taxas de variação do nível de cinza.
Com um limite de corte de 4% na variação entre os blocos correspondentes para o mamograma direito e esquerdo, todos os casos foram detectados. Esse índice caiu para 97% de acerto quando utilizado um corte de 6%, o que ainda é um resultado bastante promissor.
Diagnósticos automáticos computadorizados da assimetria podem ser proveitosos na identificação de anomalias e, dessa maneira, oferecer uma importante ajuda ao radiologista, com mais informações para o diagnóstico final.
É importante assinalar que todos os resultados do programa desenvolvido foram analisados e depois comparados com o laudo médico de cada mamograma, e que novos testes estão em curso, para aprimorar a técnica.
No procedimento de análise foi calculada uma média de corte de 12%. Ou seja, foram consideradas simétricas imagens com percentual de diferença abaixo desse valor, enquanto para valores iguais ou acima deste percentual, o programa do sistema indicou assimetria.
Uma taxa de classificação correta de 91% em relação aos laudos médicos foi alcançada. Pode-se verificar que, abaixo de 12% de assimetria, os laudos dos mamogramas feitos pelos radiologistas especializados também classificam as mamas como normais, considerando as diferenças em geral como pequenos desvios da simetria perfeita.
Esses graus menores de diferença são chamados de assimetria flutuante, e podem ocorrer por tensões ambientais ou fisiológicas na mama, como presença de estrogênio ou testosterona (hormônios), ou até mesmo mau posicionamento do filme radiográfico.
Já acima do percentual de 12% de diferença pode-se falar em assimetria, em geral indicando a necessidade de um estudo mais detalhado do caso.
A partir dos testes e resultados oferecidos nesta técnica de processamento computadorizado, foi possível observar que o método adotado tem a vantagem de eliminar rapidamente uma grande quantidade de informações desnecessárias à análise.
Também estabeleceu-se nesse trabalho a análise de densidade interna das mamas, que consiste em dividir a imagem em blocos de tamanho pré-definido e verificar a densidade através da medida de graus da cor cinza, comparando os blocos correspondentes nas imagens direita e esquerda.
Este passo é importante porque pode indicar densidades diferentes internamente às mamas, o que também pode ser indício de formação de anomalia em uma delas.
Nos testes realizados para esse procedimento, foram avaliados 86 pares de mamogramas, todos contendo uma densidade assimétrica, segundo laudo médico. Foram considerados blocos de 50 x 50 pontos (aproximadamente 7,0 x 7,0 milímetros), utilizando-se diferentes taxas de variação do nível de cinza.
Com um limite de corte de 4% na variação entre os blocos correspondentes para o mamograma direito e esquerdo, todos os casos foram detectados. Esse índice caiu para 97% de acerto quando utilizado um corte de 6%, o que ainda é um resultado bastante promissor.
Diagnósticos automáticos computadorizados da assimetria podem ser proveitosos na identificação de anomalias e, dessa maneira, oferecer uma importante ajuda ao radiologista, com mais informações para o diagnóstico final.
É importante assinalar que todos os resultados do programa desenvolvido foram analisados e depois comparados com o laudo médico de cada mamograma, e que novos testes estão em curso, para aprimorar a técnica.
Área do Conhecimento
Ciências da Saúde
Palavras-chave – Entre 3 a 5 palavras
Portuguesa
Saúde
Portuguesa
Humanos
ODS
ODS 3: Saúde e Bem-Estar
ODS 9: Indústria, Inovação e Infraestrutura
Referência da Pesquisa Original
Disponível em: https://canalciencia.ibict.br/ciencia-em-sintese1/ciencias-da-saude/117-pesquisa-testa-sistema-de-diagnostico-automatico-que-detecta-diferencas-entre-mamografias-para-prevenir-tumores . Acesso 16 jun 2022
Data da publicação do texto de divulgação
December 4, 2003