Dissertação

{en_GB=Finite element modelling of the breast using multi-modal imaging data} {} EVALUATED

{pt=O cancro da mama é um dos tipos mais comuns de cancro entre as mulheres. A ressonância magnética (RM) e tomossínteses são duas modalidades de imagem muito utilizadas para o diagnóstico precoce de doenças mamárias. A combinação destas duas modalidades pode ajudar o diagnóstico e tratamento. No entanto, a sua combinação é uma tarefa desafiante devido às diferentes dimensionalidades das imagens e posições do paciente durante a sua aquisição. Uma abordagem possível seria a utilização de modelos biomecânicos de elementos finitos (EF) que simulem deformações produzidas pela compressão efetuada na tomossíntese. Desta forma, o objetivo deste estudo passa pelo desenvolvimento de um modelo biomecânico da mama para determinar a influência que diferentes parâmetros de modelação podem ter nos resultados das simulações, afetando possivelmente os resultados da fusão das imagens. Para além disso, este estudo pode servir como um guia para diferentes aplicações: registo de imagem, fusão de informação multi-modal e planeamento de cirugia mamária. Modelos biomecânicos da mama foram desenvolvidos para três pacientes a partir de imagens de RM. Após a segmentação, os modelos de EF foram gerados e submetidos a grandes deformações para simular a tomossíntese. Diferentes aspetos da modulação foram variados, com foco nas estruturas internas da mama: tecido fibroglandular e tumor. As simulações de EF revelaram a importância das diferentes quantidades de tecido fibroglandular, bem como a importância da presença do tumor e a sua localização. Mais desenvolvimentos vão ser necessários para melhorar a precisão dos resultados e os métodos usados para a validação dos modelos., en=Breast cancer is the most common cancer among women. Breast MRI (Magnetic Ressonance Imaging) and tomosynthesis are two image modalities widely used for the early detection and diagnosis of breast diseases. The combination of these two imaging modalities can aid this diagnosis and help improve the treatment. However, the combination of these methods is a challenging task due to different dimensionalities of the produced images and different patient positioning. A possible approach is the utilization of biomechanical FE (Finite Elements) models that simulate, in a physically realistic way, the deformations produced by the tomosynthesis compression. Therefore, the aim of this study is to develop patient-specific FE biomechanical models of the breast to determine how different modelling aspects can influence the simulation outcomes and ultimately affect the results of the fusion of these techniques. Furthermore, this study can serve as a guideline in different clinical applications: breast imaging registration, multimodality data fusion and breast surgery planning. Three patient-specific biomechanical models of the breast were created from MRI images. After segmentation, FE models were generated and submitted to large tissue deformation, to simulate the tomosynthesis compression. Different modelling aspects were varied and analysed, with special focus on internal structures of the breast: fibroglandular tissue and tumor. The FE simulations have shown the importance of the different amounts of fibroglandular tissue inside the breast, along with the presence of tumor and its location. Further developments are needed to improve the accuracy of the results as well as methods to validate the models built.}
{pt=Cancro da Mama, Imagiologia Mamária, Ressonância Magnética, Tomossíntese, Elementos Finitos., en=Breast Cancer, Breast imaging, MRI, Tomosynthesis, Finite Elements.}

Novembro 21, 2019, 10:0

Orientação

ORIENTADOR

Paulo Rui Alves Fernandes

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado

ORIENTADOR

Nuno Miguel de Pinto Lobo e Matela

Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa

Doutor