PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN

Proyecto de tesis – Maestría en Ciencias (Física Médica)

Estudiante

Iván Miguel Rosado Méndez

Directores de la Tesis

Dra. María Ester Brandan Siqués Dr. Luis Benítez Bribiesca

Miembros de Comité Tutoral

Dra. Isabel Gamboa de Buen

Dra. Yolanda Villaseñor Navarro (asesor profesional)

Colaboradores (CMN Siglo XXI, IMSS)

Dra. Patricia Sánchez Dr. Emilio Castellanos Dra. Dolores Utrera

Título: Mamografía digital con medio de contraste y su relación con la angiogénesis

Objetivo: Buscar correlaciones entre parámetros de la dinámica de la concentración de un medio de

contraste basado en yodo obtenidos por substracción de imágenes de estudios mamográfícos digital e

indicadores de la densidad de microvasculatura sanguínea medida a través del análisis

inmunohistoquímico de muestras quirúrgicas del tumor.

Metas:

• Aplicación clínica de una técnica previamente optimizada de substracción de imágenes digitales

de mamografía con la aplicación de una medio de contraste.

• Construcción de la curva de realce seguida de la determinación de parámetros cuantitativos y

cualitativos del comportamiento dinámico de la concentración del medio de contraste.

• Determinación de la densidad intratumoral de microvasos (DIM) a través del análisis

inmunohistoquímico (IHQ) utilizando un marcador previamente seleccionado.

• Análisis de correlaciones entre:

o Comportamiento dinámico del medio de contraste e histopatología del tumor

o Parámetros cuantitativos de la dinámica de concentración del medio de contraste y la

DIM.

Antecedentes: En los tumores la densidad de microvasos sanguíneos es mayor que en los tejidos

normales adyacentes; esta característica de los tumores puede proveer un método para detectar cánceres

en etapa temprana a través del uso de un medio de contraste (MC) que, a través del flujo sanguíneo,

llegue al tumor. [1]. Por otra parte, el desarrollo de la mamografía digital ha permitido la aplicación de

técnicas de procesamiento digital de imágenes para obtener información adicional a la que se puede

obtener en imágenes obtenidas por mamografía convencional [2].

La mamografía digital con medio de contraste (contrast-enhanced digital mammography,

CEDM), es una técnica relativamente nueva que se basa en la utilización de un equipo de mamografía

digital de campo completo y la inyección de un medio de contraste para resaltar el contraste en tejidos de

interés [2]. El medio de contraste ideal es el yodo, ya que en el intervalo de energías disponibles en un

tubo de mamografía, este elemento provee la atenuación diferencial más alta debido a su borde K a 33.2

keV [3].

Existen dos métodos para la aplicación de la técnica CEDM: el método de substracción temporal

y el método de substracción por energía dual. La primera técnica consiste en obtener una imagen máscara

antes de la administración del MC y varias imágenes posteriores a la inyección del MC. Una vez

obtenidas las imágenes, se substrae la imagen máscara de las imágenes post-inyección., reduciendo así el

ruido estructural en la imagen debido a la anatomía de la mama [3]. La segunda técnica consiste en

obtener dos imágenes con rayos X de alta y baja energía respectivamente antes de la inyección del MC, y

restarlas; después de la inyección del MC se obtienen otras dos imágenes a alta y baja energía y se restan

[4].

El proyecto de tesis de Bianey Palma, estudiante de la Maestría de Física Médica de la UNAM,

que establece el preámbulo para el presente proyecto, se ha centrado en la optimización de parámetros

radiológicos (kVp, mAs, combinación ánodo/filtro) para aplicación de la técnica de CEDM en un equipo

Senographe DS del Instituto Nacional de Cancerología (INCan). Se implementó una modificación del

formalismo analítico desarrollado por Lemacks [5] para modelar la absorción de rayos X en la mama así

como la detección por un receptor digital de imagen. Se desarrolló un código en Matlab para realizar el

análisis de razón contraste a ruido con el fin de evaluar tres técnicas de substracción de imágenes:

substracción de imágenes obtenidas a diferentes energías con medio de contraste, substracción de

imágenes obtenidas a diferentes energías con medio de contraste únicamente en una imagen, y

substracción de imágenes a la misma energía obtenidas antes y después de la administración del medio de

contraste. Los resultados del modelo analítico están siendo actualmente comprobados experimentalmente

con un maniquí de propósito específico. Los parámetros y la técnica que resulten óptimos serán aplicados

en este proyecto.

En 2006, Dromain y su grupo presentaron un trabajo cuyo propósito fue la determinación de la

efectividad de la técnica de CEDM en la detección de carcinoma mamario y la correlación de los

hallazgos dinámicos de realce con la cuantificación de microvasos a través de análisis histopatológico. Se

utilizó el método de substracción temporal, con energías en el intervalo de 45 a 49 kVp con

combinaciones Mo/Rh con filtro añadido de cobre de 0.3 mm; se obtuvieron series de imágenes formadas

por una imagen máscara y 6 imágenes (30, 90, 150, 240 y 330 s) después de la inyección del MC. En lo

que respecta al IHQ, se analizaron los especimenes quirúrgicos de cada tumor. Se utilizó la técnica de

inmunoperoxidasa con un marcador anti-CD34 en cortes grandes que incluían todo el tumor. En este

estudio se encontró una buena correlación entre el tamaño del tumor medido a través de la técnica de

CEDM y el determinado por el análisis IHQ, con un coeficiente de correlación de 95%. Además, se

observó realce en el 80% de los tumores analizados. Sin embargo, se observó una correlación muy pobre

del área bajo la curva, el valor del realce a 90 s y el pico de realce con los parámetros histopatológicos.

[2]

Se ha encontrado que el anti-CD34, anticuerpo conocido como “panendotelial”, marca de manera

muy pobre los vasos de dimensiones micrométricas debido a la expresión pobre del antígeno

correspondiente, además de marcar preferentemente la vasculatura preexistente. Por otro lado, los

marcadores de “endotelio activo” presentan una gran afinidad por la neovascularización en el tumor, por

lo que permiten distinguir cuantitativamente entre los nuevos vasos sanguíneos en el tumor y los vasos

preexistentes; los marcadores anti-CD105 pertenecen a este grupo de marcadores. [6,7]

Hipótesis:

La falta de correlación entre variables dinámicas obtenidas de la curva de cinética de realce a través de la

técnica de CEDM y los valores de los indicadores de densidad de microvasos obtenidos a través del

análisis IHQ puede deberse a la utilización de un marcador panendotelial, que marca con mayor

intensidad el endotelio vascular preexistente de gran tamaño que no experimenta angiogénesis. Al

utilizar el método y los parámetros de la técnica de CEDM propiamente optimizados para la obtención de

las variables dinámicas, y un marcador de endotelio activo, como el mAb anti-CD105 E9, para determinar

la densidad de microvasos, se encontrará una correlación consistente y positiva entre dichas variables.

Método:

Calibraciones:

1. Evaluación de las técnicas disponibles para realizar el análisis IHQ (conteo Chalkley, métodos

computacionales) en el Centro Médico Nacional Siglo XXI.

2. Estandarización de la técnica de CEDM en una unidad Senographe del INCan.

3. Calibración del valor del pixel en la imagen restada utilizando un maniquí de material

equivalente a tejido mamario con pozos con diferentes concentraciones de yodo.

Aplicación de la técnica de substracción optimizada:

1. Determinación de la población: pacientes de INCan con lesiones sospechosas, clasificados como

BI-RADS 4 o 5 y programados para cirugía.

2. Aplicación del medio de contraste basado en yodo.

3. Adquisición de una serie temporal de imágenes: una antes y varias después de la inyección del

medio de contraste.

Análisis de las imágenes:

1. Construcción de las curvas de realce a partir de las imágenes restadas logarítmicamente.

Análisis IHQ:

1. Aplicación de IHQ a secciones fijadas de muestras quirúrgicas de los tumores extraídos y

determinación de la DIM

Análisis estadístico:

1. Búsqueda de correlaciones entre parámetros de la dinámica de concentración del medio de

contraste y la DIM utilizando las pruebas de Pearson y Spearman.

2007 2008

Calendarización

Ago

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Sept

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Nov

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Dic

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May

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Juni

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Julio

Ago

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1 2 Calibraciones

3

1 2

Aplicaciones de la técnica de substracción optimizada 3 Análisis de las imágenes 1 Análisis IHQ 1 Análisis Estadístico 1 Interpretación de resultados 1 Escritura de tesis 1

Referencias:

[1] Niklason, L. et al. Digital breast imaging: tomosynthesis and digital subtraction mammography.

Breast Disease (1998), 10: 151-164

[2] Dromain, C. et al. Evaluation of tumor angiogenesis of breast carcinoma using CE dig.

mammography. AJR. 2006, p. W528

[3] Skarpathiotakis, M. et al. Development of contrast digital mammography. Med. Phys. 2002, p. 2419

[4] Lewin, J. L. et al., Dual-energy contrast enhanced-digital subtraction mammography, Radiology 2003,

p. 261

[5] Lemack, M. R. et al., A dual-energy subtraction technique for �Ca imaging in dig. mammography,

Med. Phys. 2002, p. 1739

[6] Hasan J. et al. Intra-tumoral microvessel density in human solid tumors. Brit. J. of Cancer. 2002, p.

1566

[7] Duff, S. et al. CD105 is important for angiogenesis: evidence and potential applications. The FASEB

Journal. 2003, p. 984.

Dra. María Ester Brandan Siqués Investigador Titular C Instituto de Física, UNAM brandan@fisica.unam.mx

Dr. Luis Benítez Bribiesca CMN Siglo XXI luisbenbri@mexis.com

Iván Miguel Rosado Méndez Estudiante (cuenta: 507009951) Maestría en Física Médica ivanmrm@fisica.unam.mx