Mamografi görüntüleri kullanılarak glandülerite/yağ oranlarının belirlenmesi ve epoksi esaslı meme dokusu eşdeğer fantomun X-ışın spektroskopisi ile karakterizasyonu
Determination of the glandularity/adipose ratio by using mammographic images and X-ray spectroscopic characterization of breast tissue equivalent phantom based on epoxy
Yazar: GİZEM YEĞİN
Danışman: PROF. DR. HALUK YÜCEL ; YRD. DOÇ. DR. ÖZLEM BİRGÜL
Ankara Üniversitesi / Nükleer Bilimler Enstitüsü / Medikal Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine

Özet:
Meme kanseri, kadınlarda kanser ölümünün en yaygın türüdür. Bir kadının meme dokusu adipose (yağ) ve glandüler dokudan oluşur. Ancak kadınlarda yağ ve glandüler dokunun oranları yaş, ırk, kilo vb. faktörlere bağlı olarak kişiden kişiye farklılık göstermektedir. Meme kanseri riski memedeki glandüler doku miktarı (yoğunluğu) ile ilişkilidir. Dolayısıyla kantitatif risk değerlendirmesinde, glandüler/adipose oranının gerçekçi bir algoritma ile değerlendirilerek kullanılması önemlidir. 
Bu çalışmanın amacı, kadınlarda sağlıklı meme dokusunun (G / A) oranını Türk nüfusu için belirlemek ve kadın yaş grupları için meme yoğunlukları hakkında bilgi sağlamaktadır. Mamografi sistemlerinin testleri için doku eşdeğeri homojen fantomlar, yukarıda bahsedilen % G/A oranlarını taklit eden epoksi esaslı materyaller kullanılarak üretilmiştir.
Bu araştırmada, sağlıklı kadınların yaşları 30 ile 84 arasında seçilmiş ve bunlar dört grupta incelenmiştir: 30-39, 40-49, 50-59 ve 60 yaş üstü. %G/A oranları, dijital mamografi sistemlerinden alınan görüntülerin değerlendirilmesinden tespit edilmiştir. Sağlıklı kadın meme dokusundaki %G/A oranlarını belirlemek için 2000 görüntü değerlendirilmiştir. Görüntülerin değerlendirilmesi için, bu çalışmada önerilen bir algoritmaya uygun MATLAB® arayüz modülü geliştirilmiştir.  Her bir görüntüde glandüler alan ve toplam meme alanını belirlemek için, gri seviyelerin histogramı incelenerek bir eşik değeri ayarlanmıştır. Meme dokusundaki %G/A oranı toplam meme alanı ve glandüler alan içindeki piksel sayısı kullanılarak belirlenmiştir. %G/A oranları ilk grup olan 30-39 yaş grubu için %36/64, 40-49 yaş grubu için %31/69, 50-59 yaş grubu için %24/76 ve 60 yaş üstü grup için %17/83 olarak belirlenmiştir.
Daha sonra bu belirlenen %G/A oranı temel alınarak epoksi esaslı doku eşdeğeri mamografi fantomu geliştirilerek CdTe ve SDD dedektörlü x-ışın spektroskopisi yöntemi ile karakterizasyonu yapılmıştır. Epoksi esaslı olarak geliştirilen fantomlar kullanılarak glandüler doz hesapları da yapılmıştır. Yüzey giriş hava kerma (K) değerinden Glandüler doza (D) geçiş için gerekli olan katsayılar, %G/A oranları için Monte Carlo simülasyonuyla hesaplanmıştır.
Türk popülasyonu için meme dokusunda %G/A oranı, ilk kez mamografi görüntüleri kullanılarak belirlenmiştir ve istatistiksel değerlendirmeler yaş gruplarına göre yapılmıştır.
Bu tez çalışması Tübitak'ın 1003 öncelikli Alanlar Ar-Ge projeleri Destekleme programı altında 115S108 kodlu ve " Mamografi sistemlerinin kalibrasyon kontrollerinde kullanılması amacıyla doku eşdeğeri fantom geliştirilmesi ve x-ışın spektroskopisi ile karakterizasyonu" başlıklı projesi kapsamında Tübitak tarafından desteklenmiştir.

Abstract:
Breast cancer is the most common type of cancer death in women. Normally the breast tissue is generally composed of adipose (fat) and glandular tissue. However, the ratio of glandular/adipose (G/A) ratio varies in women with some parameters such as age, weight and race. The risk of breast cancer is related to breast density.  Therefore, in order to assess quantitative cancer risk, it is important to know the G/A ratio together with a realistic evaluation algorithm.
The motivation of this study is to determine the (G/A) ratio of healthy breast tissue in women for Turkish population and provide an information about breast densities for women age groups for Turkey. For the tests of mammography systems, tissue equivalent homogenous phantoms were produced using epoxy based materials mimicking for the %G/A ratios mentioned above. 
In this survey, the ages of the healthy women were chosen between 30 and 84 years. They were grouped into four ranges:  30-39, 40-49, 50-59 and over 60 years. The G/A ratios were determined from images taken from digital mammography systems. 2000 images were evaluated to determine the G/A ratios. To achieve this, an algorithm is implemented in MATLAB interface module developed within this study.
For identifying glandular area and total breast area in each image, a threshold value was set by observing the histogram of grey levels. The number of pixels in the total breast area and glandular area was used to calculate the G/A ratio for each breast. The G/A% ratios were found to be 36/64% for the first group of 30-39 years, 31/69% for the second group of 40-49 years, 24/76% for the third group of 50-59 years and 17/83% for the fourth group of over 60 years. Homogenous phantoms are produced for each age group. Then these phantoms were characterized by use of x-ray spectroscopy technique having CdTe and SDD detectors. 
Glandular dose calculations were also made using epoxy based phantoms.  Entrance surface air kerma (K) to the Glandular Dose (D) conversion coefficients were estimated for each G/A ratios by using Monte Carlo simulation technique. The %G/A ratio in breast tissue for Turkish population was first time determined using mammograms and statistical evaluations were made according to age groups.
This thesis was fully supported and funded by Scientific and Technologic Research Council of Turkey (TÜBİTAK) in the frame of the project titled as "Development of a tissue equivalent phantom used for quality control tests of mammography systems and its characterization by using x-ray spectroscopy."