Time domain image reconstruction methods for transmission ultrasound computed tomography

Abstract

Breast cancer (BC) is the leading cause of cancer-related death for women in Europe, and the second one after lung cancer in the US [World Cancer Report, 2008]. Early detection is very important for the survival rate of BC, because the smaller the local extension of the neoplasia, the better the output of the surgical treatments employed. Besides, early detection increases the possibility of preserving the breast and decreases the probability of needing more invasive treatments [Secretaría de Salud, 2007, Alteri et al., 2011]. Mammography is currently the standard procedure employed for breast screening programs around the world. Nevertheless, its efficiency has been questioned lately because: (i) it generates many abnormal findings not related to cancer, (ii) it requires irradiating the patient and (iii) it has low specificity with dense breasts [Santen and Mansel, 2005]. Consequently, complementary techniques to mammography are being proposed to improve the detection and characterization of BC. Among these techniques, is the Ultrasound Computed Tomography (USCT), in reflection mode (which provides qualitative maps with the concentration of scatterers in the tissue), and transmission mode (which provides quantitative maps of the sound speed (SS) and the acoustic attenuation (AA) of the tissues). The images provided by the transmission modality have been proposed for BC detection as they can improve the detectability of malignancies in the breast [Mast, 2000, Duric et al., 2009]...El cáncer de mama (CM) es el cáncer más mortal entre las mujeres europeas, y el segundo más común en Estados Unidos [World Cancer Report, 2008]. La detección temprana es un factor que condiciona en gran medida la tasa de supervivencia a esta enfermedad, ya que a menor tamaño de la neoplasia detectada, mejores resultados pueden esperarse para los tratamientos quirúrgicos que se realicen. Además, la detección temprana aumenta la posibilidad de conservar la mama después de la cirugía y disminuye la necesidad de emplear otros tratamientos más invasivos[Secretaría de Salud, 2007, Alteri et al., 2011]. La mamografía es actualmente el procedimiento estándar que se emplea para el cribado del CM. Sin embargo, en los últimas años su eficiencia está siendo muy cuestionada por varios factores: (i) alta tasa de falsos positivos, (ii) requiere la irradiación del paciente y (iii) baja especificidad en mamas densas 2. Debido a lo anterior, para mejorar la detección y caracterización del CM se han propuesto varias técnicas complementarias. Entre ellas está la tomografía ultrasónica (TU), que es una técnica en desarrollo que presenta dos modalidades principales: la reflexión (proporciona mapas cualitativos de la concentración de dispersores en el tejido) y la transmisión (proporciona mapas cuantitativos de la velocidad y atenuación del sonido en el tejido). Los mapas del modo transmisión han sido propuestos como una eficiente alternativa, libre de radiación, para la detección del CM, ya que proporcionan alto contraste y especificidad [Mast, 2000, Duric et al., 2009]...