Medição de Assimetria em imagens mamográficas - Unorp

Medição de Assimetria
em imagens mamográficas
3
1 Katia Cristina SILVA
2
Homero SCHIABEL
Fátima de Lourdes dos Santos NUNES
1
Laboratório de Análise e Digitalização de Imagens (LADI). Escola de Engenharia de São Carlos
(EESC-USP), Brasil, 13566-590.
2
Laboratório de Análise e Digitalização de Imagens (LADI). Escola de Engenharia de São Carlos
(EESC-USP), Brasil, 13566-590.
3Faculdade de Informática de Marília. Fundação de Ensino Eurípedes Soares da Rocha, Brasil,
17525-901.
RESUMO: Neste trabalho foram implementadas técnicas para a detecção de assimetrias
entre mamogramas. A assimetria ocorre quando as mamas direita e esquerda são
desiguais em sua forma e volume. Sua análise consiste na comparação bilateral de
regiões correspondentes entre os mamogramas de uma mesma projeção (crânio-caudal
ou mediolateral). O esquema de medição computadorizada apresentado neste
trabalho envolve: digitalização de mamogramas; alinhamento de mamogramas e
subtração das imagens. O resultado deste trabalho mostra quanto e onde a imagem
direita é maior do que esquerda e vice-versa, classificando-as como normais ou
assimétricas.
PALAVRAS-CHAVE: assimetria de mama, mamografia, câncer, carcinoma, diagnóstico.
ABSTRACT: In this work
were implemented
techniques for the
detection of
asymmetries in female
breast. The asymmetry
occurs when one of the
breasts are different in
form or volume. Your
analysis consists in a
bilateral comparison
b e t w e e n
mammographies of the
same projection. The
measurement system
presented in this work
i n v o l v e s :
mammography’s
digitalization,
alignment, and
subtraction of images.
The results of this work
show when and where
the right image is bigger
than the left image,
calling then normal or
asymmetrical.
KEY WORDS: breast
assimetry, cancer,
carcinoma, diagnostic,
mammography.

SILVA, Kátia Cristina; SCHIABEL, Homero; NUNES, Fátima de Lourdes dos Santos. Medição de Assimetria em imagens mamográficas.
Revista UNORP, v. 4 (2): 29-37, julho 2003.
INTRODUÇÃO
O carcinoma de mama é a principal causa de morte por câncer 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 de alta resolução (VIEIRA, 1998).
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 CAD (“Computer Aided Diagnosis”) têm sido propostos para
auxiliar o radiologista no diagnóstico precoce do câncer de mama.
O objetivo desses sistemas computacionais é elaborar análises
computadorizadas de imagens médicas.
Atualmente já existem alguns sistemas comercialmente disponíveis, cuja
eficácia foi comprovada por exaustivos testes (ROEHRIG, 1998), entretanto,
no Brasil, esta ainda é uma realidade incipiente, pois o alto custo de tais sistemas,
geralmente vendidos acoplados a equipamentos médicos, torna inviável a sua
aplicação, principalmente se levarmos em conta as condições de saúde pública
no país.
Os CADs realizam técnicas de processamento de imagem que são
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 significantes e quantificá-los.
Além da detecção de estruturas de interesse, um ponto relevante na
análise mamográfica é a existência de assimetrias entre as mamas direita e
esquerda.
A razão por considerar a análise de assimetrias entre mamogramas não
está no fato de que essa possa alcançar resultados superiores (no tocante à
sensibilidade e especificidade) aos métodos convencionais de análise que buscam
detectar sinais primários específicos (como microcalcificação e nódulos), mas
visa principalmente detectar modificações globais entre os mamogramas
(densidades assimétricas, distorção, diferenças de tamanhos, etc.), as quais
não são analisadas pelos outros métodos.
Cabe ressaltar que não existe uma relação entre assimetrias de

SILVA, Kátia Cristina; SCHIABEL, Homero; NUNES, Fátima de Lourdes dos Santos. Medição de Assimetria em imagens mamográficas.
Revista UNORP, v. 4 (2): 29-37, julho 2003.
mamogramas e a presença do câncer de mama, ou seja, um par de mamogramas
pode apresentar assimetrias e mesmo assim não apresentar anomalias.
Entretanto, a presença de um tumor quase sempre implica na diferença entre
os mamogramas. Assim, a assimetria é um sinal que requer uma atenção especial
ao caso do paciente.
A finalidade deste trabalho é desenvolver métodos computacionais
capazes de medir a assimetria dos pares de mamogramas (esquerdo e direito
de uma mesma paciente) e poder classificá-los como normais ou assimétricos.
METODOLOGIA
Para desenvolver os programas para medição de assimetria, inicialmente
foram estudadas as características das imagens mamográficas para definir os
procedimentos mamográficos e outros necessários. Então, várias técnicas foram
implementadas por meio da linguagem Borland Delphi 6.0. O diagrama,,
apresentado na Figura 1, mostra as fases que compõem o método proposto.
Em seguida, cada passo será detalhado.
A digitalização de imagens foi realizada com um equipamento digitalizador
de imagens (“scanner” Lumiscan 50) que fornece 12 bits de resolução de
contraste. Exemplo de mamogramas originais digitalizados é apresentado na
Figura 2 (imagens gravadas no formato TIFF (ESCARPINATI, 2002) ).

SILVA, Kátia Cristina; SCHIABEL, Homero; NUNES, Fátima de Lourdes dos Santos. Medição de Assimetria em imagens mamográficas.
Revista UNORP, v. 4 (2): 29-37, julho 2003.
FIGURA 2- IMAGENS DIGITALIZADA COM 12 BITS DE RESOLUÇÃO
A fase de alinhamento dos mamogramas, após a digitalização das
imagens, consiste em uma técnica de manipulação automatizada da imagem,
envolvendo operações de segmentação, rotação e translação. Inicialmente, é
realizada a técnica de rotação, sendo processada na imagem da mama esquerda.
O procedimento de alinhamento começa com um método para extrair a área
correspondente à mama do fundo do mamograma (NUNES, 2001). A Figura 3
mostra a tela inicial do programa com as imagens mamográficas após a eliminação
do fundo. Após a eliminação do fundo da imagem, é executado o procedimento
de alinhamento, no qual pontos de referência são estabelecidos entre as imagens
das mamas direita e esquerda (LAU, 1991). Esses pontos são encontrados
analisando o primeiro ponto da borda da mama (C1), o último ponto (C2) e o
primeiro pixel diferente de zero encontrado, ao ler as colunas da esquerda para
direita (C3). Este último ponto corresponde ao primeiro pixel diferente da cor
preta (fundo da imagem), conforme mostra a Figura 4.
FIGURA 3- TELA INICIAL QUE MOSTRA O PRIMEIRO
PROCESSAMENTO DA IMAGEM (ELIMINAÇÃO DO FUNDO)

SILVA, Kátia Cristina; SCHIABEL, Homero; NUNES, Fátima de Lourdes dos Santos. Medição de Assimetria em imagens mamográficas.
Revista UNORP, v. 4 (2): 29-37, julho 2003.
FIGURA 4- IMAGENS MOSTRANDO OS PONTOS DE REFERÊNCIA
Uma vez detectados os pontos de referência, é feito um procedimento
de translação em que é calculado o número de linhas do início da imagem
mamográfica até o ponto C1 somado com número de linhas do ponto C2 até a
última linha do mamograma. O resultado é dividido por dois, alinhando, assim, o
centro da imagem da mama e deixando-a segmentada ao centro da imagem
mamográfica total. Em seguida, é realizado o alinhamento das colunas (posição
horizontal), no qual é analisado o ponto C3 das duas imagens e transladada a
imagem que tem o ponto C3 de coluna maior para a coluna menor referente a
outra imagem.
A técnica de diferenciação das imagens foi realizada para demonstrar a
diferença percentual entre a mama direita e a esquerda, indicando possíveis
anormalidades, considerando-as assim como mamas normais ou assimétricas.
Essas porcentagens foram calculadas analisando o pixel da imagem direita com
relação ao da esquerda. Se o pixel da imagem direita for zero e o pixel da
esquerda for diferente de zero, o pixel na imagem resultante é marcado com a
cor azul; se o pixel da imagem direita for diferente de zero e o pixel da esquerda
for zero, o pixel na imagem resultante é marcado pela cor vermelha; e se o
pixel da imagem direita e esquerda for diferente de zero, o pixel na imagem
resultante é marcada pela cor verde. Alguns resultados são ilustrados nas Figura
5 e 6. Na Figura 5, foram processadas imagens de mamas consideradas
simétricas, segundo o laudo médico, pois todos os pares de mamas possuem
normalmente um certo nível de diferença. Na Figura 6, foram processadas
imagens de mamas assimétricas mostrando uma grande diferença da mama
direita em relação à mama esquerda.

SILVA, Kátia Cristina; SCHIABEL, Homero; NUNES, Fátima de Lourdes dos Santos. Medição de Assimetria em imagens mamográficas.
Revista UNORP, v. 4 (2): 29-37, julho 2003.
FIGURA 5- IMAGENS DIREITA E ESQUERDA, ALINHADAS E PROCESSADAS.
HÁ UMA DIFERENÇA DE 3% DA MAMA DIREITA PARA A ESQUERDA
E 4% DA MAMA ESQUERDA PARA A DIREITA
FIGURA 6- IMAGENS DIREITA E ESQUERDA, ALINHADAS E PROCESSADAS.
HÁ UMA DIFERENÇA DE 27% DA MAMA DIREITA PARA A ESQUERDA (EM
AZUL) E 7% DA MAMA ESQUERDA PARA A DIREITA (EM VERMELHO)
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os métodos propostos foram aplicados a 47 pares de imagens de
mamogramas de projeção crânio-caudal, onde 18 casos são considerados
assimétricos e 29 casos são considerados simétricos segundo o laudo médico.
No procedimento de análise na comparação bilateral, foi realizado uma média
de corte de 12%, assim considerou-se que diferenças percentuais abaixo de

SILVA, Kátia Cristina; SCHIABEL, Homero; NUNES, Fátima de Lourdes dos Santos. Medição de Assimetria em imagens mamográficas.
Revista UNORP, v. 4 (2): 29-37, julho 2003.
12% estão relacionadas com mamas simétricas equanto que porcentagens iguais
ou superiores a este valor indicam mamas assimétricas. Uma taxa de
classificação correta de 83% foi alcançada.
Com base nos resultados indicados pelos radiologistas especializados para
cada par de mamograma, em relação aos resultados oferecidos nesta técnica
de processamento computadorizado, podemos constatar que mamas com menos
de 12% de assimetria são consideradas mamas normais nos laudos médicos,
geralmente medidas como pequenos desvios da simetria perfeita. Esses graus
menores de assimetria são chamados de assimetrias flutuantes (SCUTT, 1997),
e podem ocorrer devido a tensões ambientais ou fisiológicas, tais como radiação,
presença de estrogênio ou testosterona, ou até mesmo mau posicionamento do
filme radiográfico. Já, acima dos 12%, pode-se considerar a assimetria anormal,
sendo um indicativo da necessidade de uma investigação mais apurada.
A partir dos nossos testes, foi possível observar que a subtração bilateral
(YIN, 1991) tem a vantagem de eliminar rapidamente uma grande quantidade
de informações desnecessárias à análise.
Uma das dificuldades encontradas foi o alinhamento das imagens, ao
encontrar as marcações dos pontos de referências correspondentes da mama
direita em relação à mama esquerda, procurando a melhor maneira de
alinhamento para assim proceder a subtração dos pixels.
O próximo passo a ser implementado neste trabalho é a análise de
densidade das mamas, que consiste em dividir a imagem em blocos de tamanho
pré-definido e verificar a densidade através de medidas de níveis de cinza,
comparando os blocos correspondentes na imagem direita e esquerda (YIN,
1993). Este passo é relevante, porque pode indicar densidades diferentes em
ambas as mamas, o que também pode ser indício de formação de anomalias.
CONCLUSÕES
Análises computadorizadas de assimetria podem apresentar um modelo
proveitoso no processo de identificação de anomalias e, dessa maneira, um
resultado importante relacionado à ajuda ao radiologista disponibiliza informações
a mais para o seu diagnóstico.
Todos os resultados do programa foram analisados e depois comparados

SILVA, Kátia Cristina; SCHIABEL, Homero; NUNES, Fátima de Lourdes dos Santos. Medição de Assimetria em imagens mamográficas.
Revista UNORP, v. 4 (2): 29-37, julho 2003.
com o laudo médico descrito de cada mamograma. A técnica de análise de
comparação bilateral proposta foi capaz de segmentar com sucesso a maioria
das imagens analisadas da base de dados.
Os testes foram realizados em imagens crânio-caudal, sendo previstos
testes para imagens médio-lateral e mais casos de testes para verificar a eficácia
da técnica.
AGRADECIMENTOS
Ao Hospital das Clínicas de Ribeirão Preto, Santa Casa de São Carlos,
Hospital São Paulo, São Paulo, pelas imagens cedidas.
Bibliografia
VIEIRA, A. V. Centro de Medicina Nuclear da Guanabara. http://www.hps.com.br/
medicinanuclear/mamoalta.htm. (2000).
ROEHRIG, J. et al. (1998), “Clinical results with R2 imagechecker system”, Digital
Mammography, N. Karssemeijer et al., eds. Klawer Academic, Dordrecht, The
Netherlands, p. 395-400.
ESCARPINATI, M. C.. Investigação de Formatos e Compressão de imagens digitais
para processamento de imagens mamográficas de mamas densas. Tese de Mestrado,
Programa de Engenharia Elétrica, EESC / USP, São Carlos, 2002.
NUNES, F. L. S. Investigações em processamento de imagens mamográficas para auxílio
ao diagnóstico de mamas densas. Tese de Doutorado, Programa de Engenharia Elétrica,
EESC / USP, São Carlos, 2001.
LAU, T. K.; BISCHOF, W. F. Automated Detevtion of Breast Tumors Using the
Asymmetry Approach. Computers and Biomedical Research,v. 24,p.273-295, 1991.
SCUTT, D; MANNING, J. T.; WHITEHOUSE, G.H.;LEINSTER, S.J.; MASSEY, C.P. The
relationnship between breast asymmetry, breast size and the occurrence of breast cancer.

SILVA, Kátia Cristina; SCHIABEL, Homero; NUNES, Fátima de Lourdes dos Santos. Medição de Assimetria em imagens mamográficas.
Revista UNORP, v. 4 (2): 29-37, julho 2003.
The British of Radiology. v. 70,p.1017-1021, 1997.
YIN, F. F.; GIGER, M. L.; DOI, K.; METZ, C. E.; VYBORNY, C .J.; SCHMIDT, R. A.
Computerized detection of masses in digital mammograms: Analysis of bilateral
subtraction images. Medical Physics,v. 18,p. 955-963, 1991.
YIN, F. F.; GIGER, M. L.; DOI, K.; VYBORNY, C. J.; SCHMIDT, R .A. Comparison of
Bilateral-Subtraction and Single-Image Processing Techniques in the Computerized
Detection of Mammographic Masses. Invest Radiol.,v. 28, p. 473-481, 1993.