Aparato y método para obtención de imágenes de mama por tomografía computarizada volumétrica con haz cónico.

Un dispositivo para producir una imagen de una mama de una paciente,

el dispositivo (200) comprende:

- un bastidor de pórtico;

- por lo menos un motor (212, 214, 216) para mover el bastidor de pórtico para formar una geometría de adquisición de datos en la que se toman datos de imágenes;

- una fuente de un haz de radiación (210) conectada al bastidor de pórtico para moverse con el bastidor de pórtico, la fuente (210) comprendiendo un filtro de compensación de haz para compensar el haz de acuerdo con un grosor no uniforme de la mama;

- un detector digital (208) bidimensional (2D) conectado al bastidor de pórtico para moverse con el bastidor (206) de pórtico, estando el detector digital 2D (208) dispuesto en un recorrido del haz de radiación; y

- una mesa (202) en la que la paciente puede descansar mientras se toman los datos de imágenes, la mesa (202) configurada para soportar a la paciente de tal manera que la mama se dispone entre la fuente (210) de radiación de haz cónico y el detector digital 2D (208), la mesa (202) teniendo un agujero (204) a través del cual la mama puede extenderse, y la mesa comprendiendo un cuenco (232) rodeando el agujero (204), una porción exterior al menos parcialmente rodeando el cuenco (232), una porción intermedia entre la porción exterior y el cuenco (232), estando la porción intermedia deprimida en relación con la porción exterior, y estando el cuenco (232) deprimido en relación con la porción intermedia de tal manera que la totalidad de la mama que se extiende a través del agujero (204) está en el recorrido del haz de radiación;

- en donde por lo menos un motor (212, 214, 216) está configurado para mover el bastidor de pórtico de modo que el detector digital 2D (208) pueda hacer un escáner volumétrico de la mama, - en donde el cuenco (232) tiene una superficie inferior;

- la porción exterior tiene una superficie inferior; y

- la superficie exterior del cuenco está por debajo de la superficie inferior de la porción exterior y en donde:

- el haz de radiación tiene una extensión superior; y

- la extensión superior del haz de radiación coincide sustancialmente con la superficie inferior del cuenco en el agüero (204).

Aparato y método para obtención de imágenes de mama por tomografía computarizada volumétrica con haz cónico Antecedentes de la Invención Campo de la Invención La presente invención está relacionada con el uso de tomografía computarizada volumétrica por haz cónico (CBVCT, cone beam volume computed tomography) en obtención de imágenes de mama y en particular con mejoras en la misma, que mejoran el uso de radiación desde la fuente de radiación, los datos que produce el detector, o los dos. En toda la presente descripción, se entenderá que las referencias a la obtención de imágenes de mama (mamografía) son ilustrativas en lugar de limitativas, ya que la invención es ampliamente aplicable a la obtención de imágenes de mama en general.

Descripción de la técnica relacionada El cáncer de mama representa un problema significativo de la salud. Cada año se diagnostican más de 180.000 nuevos casos, y casi 45.000 mujeres mueren por la enfermedad en los Estados Unidos.

El objetivo clínico de obtención de imágenes de mama es detectar masas de tumor cuando son tan pequeñas como sea posible, preferiblemente de menos de 10 mm de diámetro. Se tienen informes de que las mujeres con carcinoma invasivo de mama de 1-10 mm detectado por mamografía tienen una tasa de supervivencia del 93% a 16 años.

La mamografía convencional analógica (screen film) es la herramienta más efectiva disponible actualmente para la detección temprana del cáncer de mama. Sin embargo, la mamografía tiene una sensibilidad relativamente baja para detectar pequeños cánceres de mama (por debajo de varios milímetros) . La especificidad y el valor predictivo positivo de la mamografía se quedan limitados debido a una superposición en la apariencia de las lesiones benignas y las malignas. La limitada sensibilidad y especificidad de la mamografía en la detección de cáncer de mama se debe a su pobre detectabilidad de contraste, que es común para todos los tipos de técnicas de obtención de imágenes de proyección (la obtención de imágenes de proyección sólo puede tener hasta un 10% de detectabilidad de contraste) . La sensibilidad con la que la mamografía convencional puede identificar los tumores malignos en la fase preclínica se verá afectada en gran medida por la naturaleza del parénquima circundante de mama. La detección de calcificaciones se verá influenciada en menor medida por el tejido circundante. La percepción de masas de mama sin calcificación asociada, que representa la mayoría de los tumores en las pacientes con carcinomas detectados, se ve influenciada en gran medida por el patrón parénquimal mamográfico. De este modo, la mamografía convencional a menudo no es capaz de detectar directamente tumores de unos milímetros debido a una baja resolución de contraste. La mamografía convencional requiere una resolución ultra-alta (50 -100 mm/pixel) para obtener imágenes de micro-calcificaciones para compensar su pobre resolución de contraste. La mamografía no consigue demostrar inicialmente el 30%35% de los cánceres. Además, no todos los cánceres de mama detectados con mamografía se encontrarán lo suficientemente pronto como para ser curados. A lo más, parece que la mamografía convencional puede reducir la mortalidad hasta un 50%. Esto es una importante ganancia, pero hay un considerable espacio para la mejora en la detección temprana de cáncer de mama.

La especificidad relativamente baja de la mamografía tiene como resultado la biopsia para casos indeterminados a pesar de las desventajas de mayor coste y el estrés que impone en las pacientes. Existe la necesidad de una caracterización más precisa de las lesiones de mama con el fin de reducir la tasa de biopsias y la tasa de falsos positivos de las biopsias.

Hay varias características radiológicas o biológicas de los carcinomas de mama de las que se pueden obtener imágenes. Primero, el carcinoma tiene diferentes coeficientes de atenuación lineal de rayos X que los tejidos circundantes, como se muestra en la figura 1. Segundo, el carcinoma tiene una tasa de crecimiento volumétrico substancialmente mayor en comparación con un tumor benigno que carece de crecimiento. Tercero, el carcinoma tiene unos patrones distinguibles de los de un tumor benigno. Cuarto, los tumores benignos muestran diferente aumento de contraste después de una inyección intravenosa de contraste. Quinto, la presencia de neovascularidad puede indicar cáncer. La mamografía convencional se basa principalmente en la primera característica y utiliza parcialmente la tercera característica para la detección de cáncer de mama. Dado que la mamografía es una técnica estática bidimensional de obtención de imágenes, no puede proporcionar información con respecto a las características 2, 4 o 5.

Actualmente, la evaluación radiológica de cáncer de mama es importante no sólo para la detección temprana de una enfermedad, sino también para la estadificación y la monitorización de la respuesta al tratamiento. Hasta ahora, la mamografía convencional analógica ha demostrado ser la herramienta actualmente disponible más rentable para la detección temprana de cáncer de mama. Sin embargo, la

especificidad y el valor predictivo positivo de la mamografía se quedan limitados, debido a una superposición en las apariencias de las lesiones benignas y malignas y a la pobre detectabilidad del contraste, que es común para todas las técnicas de obtención de imágenes de proyección. La obtención de imágenes de proyección puede tener sólo hasta un 10% de detectabilidad de contraste. Por lo tanto, a menudo se necesita una biopsia para casos indeterminados a pesar de las desventajas de mayor coste y el estrés que impone en las pacientes. Por lo tanto, existe la necesidad de una caracterización más precisa de las lesiones de mama con el fin de reducir la tasa de biopsias.

En la última década, la IRM de mama ha obtenido un papel a la hora de clarificar los casos indeterminados después de una mamografía y/o ultrasonidos, especialmente después de cirugía de mama y para detectar cánceres multifocales de mama. Sin embargo, la integración de RM en la práctica clínica rutinaria ha sido dificultada por varias limitaciones, incluido el mucho tiempo de escaneo y el alto coste de los exámenes con RM. Adicionalmente, muchas pacientes no pueden soportar una RM a causa de contraindicaciones de RM (p. ej., clips de aneurisma, marcapasos) o claustrofobia grave.

La caracterización de lesiones de mama en RM se ha basado en gran medida en las tasas diferenciales de aumento entre las lesiones benignas y las malignas. La constante compensación entre la resolución espacial y la temporal en la RM ha dificultado la consecución de la resolución espacial necesaria para una mejor detección y caracterización de lesiones.

La tomografía computarizada (TC) por haz en ventilador normal, incluida TC espiral, se ha evaluado como una herramienta potencial para la caracterización de lesiones de mama. La mayoría de los trabajos anteriores se han basado en la técnica tradicional o helicoidal que utiliza todo el cuerpo del escáner. Esa técnica sufre, sin embargo, de varias desventajas incluida la significativamente mayor exposición a radiación debido al hecho de que la TC estándar no puede utilizarse para concentrarse sólo en la mama, de modo que la mayoría de rayos-x se malgastan en el escaneo de todo el cuerpo. Eso lleva a una resolución espacial relativamente baja en un plano (típicamente 1, 0 lp/mm) , una resolución de plano cruzado incluso menor (menor o igual a 0, 5 lp/mm en la dirección perpendicular a los cortes) , y tiempos prolongados de escaneo volumétrico, dado que la TC espiral escanea corte por corte todo el volumen y el escáner de toda la mama tarda 120 segundos. Todavía tarda 15 - 30 segundos en la última TC espiral multi-anillo para 1 mm/corte y una cobertura de 12 cm.

El ultrasonido tiene una pobre resolución a la hora de caracterizar márgenes de lesiones e identificar micro-calcificaciones. El ultrasonido también es muy dependiente del operario.

Además, para una mamografía convencional, la compresión es esencial para mejorar la detectabilidad de bajo contraste. Sin embargo, las pacientes se sienten incómodas aunque la compresión no sea perjudicial para ellas.

La solicitud de patente relacionada citada antes enseña el uso de tomografía computarizada volumétrica por haz cónico (BCVTC) para la obtención de imágenes de mama, llamada técnica de obtención de imágenes de mama con TC volumétrica por haz cónico (CBVTCBI) . La paciente yace en una mesa con un agujero de mama a través del cual se extiende la mama de la que se van a obtener imágenes. Un bastidor de pórtico hace rotar una fuente de radiación y un detector... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo para producir una imagen de una mama de una paciente, el dispositivo (200) comprende:

- un bastidor de pórtico; -por lo menos un motor (212, 214, 216) para mover el bastidor de pórtico para formar una geometría de adquisición de datos en la que se toman datos de imágenes; -una fuente de un haz de radiación (210) conectada al bastidor de pórtico para moverse con el bastidor de pórtico, la fuente (210) comprendiendo un filtro de compensación de haz para compensar el haz de acuerdo con un grosor no uniforme de la mama; -un detector digital (208) bidimensional (2D) conectado al bastidor de pórtico para moverse con el bastidor (206) de pórtico, estando el detector digital 2D (208) dispuesto en un recorrido del haz de radiación; y -una mesa (202) en la que la paciente puede descansar mientras se toman los datos de imágenes, la mesa (202) configurada para soportar a la paciente de tal manera que la mama se dispone entre la fuente (210) de radiación de haz cónico y el detector digital 2D (208) , la mesa (202) teniendo un agujero (204) a través del cual la mama puede extenderse, y la mesa comprendiendo un cuenco (232) rodeando el agujero (204) , una porción exterior al menos parcialmente rodeando el cuenco (232) , una porción intermedia entre la porción exterior y el cuenco (232) , estando la porción intermedia deprimida en relación con la porción exterior, y estando el cuenco (232) deprimido en relación con la porción intermedia de tal manera que la totalidad de la mama que se extiende a través del agujero (204) está en el recorrido del haz de radiación; -en donde por lo menos un motor (212, 214, 216) está configurado para mover el bastidor de pórtico de modo que el detector digital 2D (208) pueda hacer un escáner volumétrico de la mama, -en donde el cuenco (232) tiene una superficie inferior; -la porción exterior tiene una superficie inferior; y -la superficie exterior del cuenco está por debajo de la superficie inferior de la porción exterior y en donde: -el haz de radiación tiene una extensión superior; y -la extensión superior del haz de radiación coincide sustancialmente con la superficie inferior del cuenco en el agüero (204) .

2. El dispositivo de la reivindicación 1, en donde:

la fuente (210) tiene la más alta ubicación; y la más alta ubicación de la fuente (210) es más alta que la superficie inferior del cuenco en el agujero (204) .

3. El dispositivo de la reivindicación 2, en el que la más alta ubicación de la fuente (210) es más baja que la superficie inferior de la porción exterior de la mesa.

4. El dispositivo de la reivindicación 2, en el que la más alta ubicación de la fuente es más alta que la superficie inferior de la porción exterior de la mesa (202) .

5. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el filtro de compensación de haz tiene, para cada corte transversal, un grosor que es una función de (dmax - d) , donde d es un diámetro de la mama (B) en cada una de dichos cortes transversales y dmax es el diámetro máximo de la mama.

6. El dispositivo de la reivindicación 3, en donde la función es una función lineal.

7. El dispositivo de la reivindicación 1, en donde la fuente (210) comprende además un filtro de espectro para producir una distribución espectral en el haz.

8. Un método para producir una imagen de una mama de una paciente con un dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, el método comprende:

(a) disponer la mama en el recorrido del haz de radiación entre la fuente (210) y el detector (208) de tal manera que la totalidad de la mama se disponga en el recorrido del haz;

(b) utilizar la fuente (210) y el detector (208) para obtener un escáner volumétrico de la mama, el escáner volumétrico tiene como resultado datos de imagen; y

(c) formar la imagen a partir de los datos de imagen.