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Generalized subtraction methods in digital mammography
No full textDigital mammography can greatly facilitate new applications, with the potential of further improving early diagnosis of breast cancer. Indeed, early manifestations of breast cancer are often very subtle and are displayed on the variable pattern of normal anatomy that may either obscure or simulate disease. This is particularly important in dense breasts, because of the complexity of overlying fibroglandular structures. The requirement of improved lesion conspicuity has brought to the application of a number of subtraction methods such as the tomographic technique to exploit depth-dependent information or the digital angiography where subtraction in the temporal domain is applied in conjuction with administration of contrast medium. Since there are various parameters that might be used for subtraction, such techniques have to be intended in generalized form. Generalized subtraction methods in mammography are here presented and compared
Physical principles and applications of digital breast tomosyinthesis
No full textThe lack of conspicuity is the ultimate limitation to breast cancer detection. This is particularly important in dense breasts where the overlying fibroglandular structures may either obscure or simulate disease. Advanced applications of digital mammography aim to increase lesion conspicuity by reducing the contribution of the so-called structure noise. Digital Breast Tomosynthesis (DBT) is one of the most promising among such advanced applications. Its main advantages are the improvement of the conspicuity of structures, the possibility of depth localisation, and the smaller dynamic range required for each reconstructed slice.
I will review the physical principles of DBT with a focus on the commercially available systems and their different technical characteristics
Evaluation of the quality of radiological systems using objective measurements
No full textThe assessment of physical image quality in diagnostic radiology is a well established discipline. It has evolved over several decades and is based on the measurement of three fundamental parameters: contrast, spatial resolution and noise. Image transfer theory has been successfully applied to determine signal and noise transfer characteristics to a known input. Metrics of image and system quality includes modulation transfer function (MTF), noise-equivalent number of quanta (NEQ), and detective quantum efficiency (DQE) among others. Furthermore, to facilitate a comparison of detector systems and to obtain an overall view of their performance, quality indices have been also introduced. Pertinent physical quantities will be critically reviewed and discussed in the framework of the digital technology.
Finally, it is important to bear in mind that extrapolation from objective measures of image quality to performance in the clinical situation is always problematical due to the complexity of the diagnostic task. A complete evaluation of imaging system performance requires a psychophysical approach in order to take the observer's behaviour into account
Conventional Radiology
No full textThe sensitivity of X-ray film to direct X-ray exposure is low. To avoid large patient doses it is therefore desirable to use a more efficient imaging detector. This is accomplished by converting the X-ray image into light by means of a scintillating screen, also called X-ray intensifying screen, and then recording visible photons on film. The screen absorbs a large fraction of the incident X-rays and also provides signal amplification. The imaging properties of screen-film systems are reviewed in this chapter. Since the
understanding of the physics of diagnostic radiology has evolved in parallel with the development of screen-film detectors this chapter also serves to introduce the fundamental physical parameters which define the quality of a radiographic image
Digital Image Processing
No full textL’elaborazione dell’immagine mammografica è iniziata molto prima dell’era digitale, ovvero una ventina di anni fa, quando l’acronimo CAD (Computer-Aided Detection) ha cominciato a circolare nella letteratura scientifica. La disponibilità di scanner dedicati per la digitalizzazione del film mammografico ha, infatti, aperto la strada all’applicazione più interessante e sofisticata della manipolazione dell’immagine e giustamente a questo argomento è dedicato un capitolo a parte.
Per Digital Image Processing (DIP) in mammografia digitale s’intende, invece, la fase di elaborazione che dall’acquisizione dell’immagine porta alla sua visualizzazione sulla workstation di refertazione. Proprio per questo motivo, ad ogni esposizione corrispondono due immagini digitali: le cosiddette immagini raw e processed. Questo dualismo è proprio della radiologia digitale: acquisizione e visualizzazione sono processi separati e, quindi, ottimizzabili in modo indipendente l’uno dall’altro. Acquisire un’immagine significa registrare l’informazione radiografica nel modo più fedele possibile, per ottimizzare la rivelabilità dei minimi segni di patologia; visualizzare un’immagine significa fornire al radiologo le migliori condizioni per interpretare il radiogramma. Alla fase DIP viene quindi affidato l’arduo compito di incrementare, se possibile, l’accuratezza diagnostica, ovvero di colmare il gap tra rivelabilità e visibilità di un dettaglio radiografico che troppo spesso, forse, è stato indicato come limite fondamentale della mammografia film-schermo
Tecnologia al selenio amorfo
No full textLa tecnologia al selenio amorfo (a-Se) è una vecchia conoscenza della mammografia poiché negli anni Settanta-Ottanta, il substrato utilizzato nella xeromammografia per creare l’immagine latente era costituito dal selenio amorfo.
La tecnica della xeroradiografia è stata poi abbandonata, principalmente per il complesso sistema di lettura dell’immagine che prevedeva l’uso di un toner; la
recente possibilità di una lettura elettronica del segnale radiografico ha permesso il ritorno in grande stile di questo materiale.
Il selenio amorfo è un materiale fotoconduttore, ovvero, in seguito all’interazione con i raggi X, si crea un elevato numero di coppie di ioni che possono essere raccolti sulle facce opposte della piastra di selenio applicando un opportuno campo elettrico. La capacità di guidare le cariche elettriche lungo la direzione dell’interazione ed evitare i ben noti effetti di defocalizzazione, comuni a tutti i
sistemi di rivelazione indiretta dei raggi X, rappresenta il punto di forza di questa tecnologia ed è stata largamente utilizzata anche a fini commerciali per dimostrare la superiorità del fotoconduttore su tutti gli altri sistemi che richiedono la conversione dei raggi X in fotoni luminosi. In realtà, per ottenere prestazioni elevate in termini di risoluzione spaziale, bisogna applicare un campo elettrico
molto intenso e ciò ha causato al costruttore non pochi problemi di stabilità e rumore elettronico. È bene ricordare subito che la qualità fisica dell’immagine radiografica dipende da tre parametri fra loro interdipendenti: contrasto, risoluzione spaziale e rumore. Ciò significa che la rivelabilità di lesioni di piccole dimensioni o a basso contrasto dipende anche dal livello di esposizione (e quindi dalla dose al paziente) e dalle caratteristiche di rumore del rivelatore stesso
Development of a plethysmography system for its use on the International Space Station
No full textDrain Brain (Space Dreams) is a project approved by the Italian Space Agency (ASI) and aims to develop a payload to be used by the European Space Agency (ESA) astronaut of Italian nationality Samantha Cristoforetti, during her mission on the International Space Station (ISS). Since the gravitational gradient is the major component to face when considering the physiology of venous return, there is a growing interest in understanding the mechanisms ensuring the heart filling in the absence of gravity for astronauts who perform long-term space missions.
Our aim is to characterize the venous return by means of a novel application of strain-gauge plethysmography. Strain-gauge plethysmography is a non-invasive technique that measures variations in electrical parameters associated with changes in blood volume, recorded through a sensor encircling any cylindrical segment of the body. In our experiment aboard the ISS, the measurement of venous blood flow will be carried out by measuring the variation of the circumference of neck, calf of the leg, and forearm under different respiratory conditions via a three-channel plethysmography system. Basal spirometry will be used to change such respiratory conditions and some physical exercises will be also performed during the experimental session. Concerning spirometry, we will make use of the Pulmonary Function System (PFS), which is already available on the ISS.
The plethysmography system uses a capacitive sensor for which the capacitance increases when stretched. The sensor will be electrically connected to a portable electronic unit (PEU) to record changes of blood volume over time (volume-time curves will be used to assess the physiology of venous return of the subject). The PEU is in a vented container and will be worn by a crew member during the experiment by means of a non removable Nomex® belt to be fixed around astronaut’s waist. Signal conditioning, data acquisition and storage is performed by a custom electronic board that has been developed by the University of Ferrara and the INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), Italy. The PEU contains non-rechargeable Li-ion batteries to provide power supply to the instrument. Because of its easy portability, small footprint, and non-invasiveness, the proposed device is an ideal tool for use aboard the International Space Station
Comment on "Full breast digital mammography with an amorphous silicon-based flat panel detector: Physical characteristics of a clinical prototype"
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Mammografia a doppia energia
No full textGrazie alla capacità di modificare il contrasto in fase di visualizzazione dell’immagine e di rendere (virtualmente) trascurabile il rumore dovuto al sistema di acquisizione, la tecnologia digitale ha la potenzialità di fornire immagini mammografiche di qualità migliore. Quanto questo miglioramento della qualità fisica possa tradursi in un aumento di sensibilità e/o specificità dell’esame mammografico è ovviamente oggetto di numerosi studi e, allo stato attuale, la mammografia digitale offre un’accuratezza diagnostica simile alla tecnica tradizionale. Se da un punto di vista fisico per rivelare un dettaglio di interesse è necessario che il contrasto radiografico sia superiore al “contrasto” del rumore, da un punto di vista clinico la complessità della struttura anatomica del seno rappresenta il limite principale al riconoscimento della eventuale patologia. Questo problema è particolarmente serio nei seni densi dove il tessuto fibroghiandolare circostante può mascherare o addirittura simulare la lesione. Per aumentare la conspicuity della lesione (termine anglosassone che definisce la capacità di riconoscere un dettaglio d’interesse all’interno della struttura anatomica circostante) è necessario quindi ricorrere a tecniche di esaltazione del contrasto, rimuovendo parzialmente o totalmente il “rumore strutturale”, cioè il contrasto del tessuto circostante la lesione, oppure aumentando il contrasto della lesione, ad esempio utilizzando un mezzo di contrasto
Breast Imaging
No full textAbstract Mammography is still the main breast imaging modality for early detection of breast cancer. This chapter reviews the various stages of the imaging chain and explain the specific requirements to optimize image quality and patient dose in mammography. Besides, the aim of this chapter is to provide the reader with the latest information on the so-called advanced applications of digital mammography, such as x-ray tomosynthesis, breast CT, and dual-energy mammography
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