This Thesis describes the research work performed in the scope of a doctoral research program
and presents its conclusions and contributions. The research activities were carried on in the
industry with Siemens S.A. Healthcare Sector, in integration with a research team.
Siemens S.A. Healthcare Sector is one of the world biggest suppliers of products, services and
complete solutions in the medical sector. The company offers a wide selection of diagnostic
and therapeutic equipment and information systems. Siemens products for medical imaging and
in vivo diagnostics include: ultrasound, computer tomography, mammography, digital breast tomosynthesis,
magnetic resonance, equipment to angiography and coronary angiography, nuclear
imaging, and many others.
Siemens has a vast experience in Healthcare and at the beginning of this project it was strategically
interested in solutions to improve the detection of Breast Cancer, to increase its competitiveness
in the sector.
The company owns several patents related with self-similarity analysis, which formed the background
of this Thesis. Furthermore, Siemens intended to explore commercially the computer-
aided automatic detection and diagnosis eld for portfolio integration. Therefore, with the
high knowledge acquired by University of Beira Interior in this area together with this Thesis,
will allow Siemens to apply the most recent scienti c progress in the detection of the breast
cancer, and it is foreseeable that together we can develop a new technology with high potential.
The project resulted in the submission of two invention disclosures for evaluation in Siemens
A.G., two articles published in peer-reviewed journals indexed in ISI Science Citation Index,
two other articles submitted in peer-reviewed journals, and several international conference
papers. This work on computer-aided-diagnosis in breast led to innovative software and novel
processes of research and development, for which the project received the Siemens Innovation
Award in 2012.
It was very rewarding to carry on such technological and innovative project in a socially sensitive
area as Breast Cancer.No cancro da mama a deteção precoce e o diagnóstico correto são de extrema importância na
prescrição terapêutica e caz e e ciente, que potencie o aumento da taxa de sobrevivência à
doença. A teoria multifractal foi inicialmente introduzida no contexto da análise de sinal e a
sua utilidade foi demonstrada na descrição de comportamentos siológicos de bio-sinais e até
na deteção e predição de patologias. Nesta Tese, três métodos multifractais foram estendidos
para imagens bi-dimensionais (2D) e comparados na deteção de microcalci cações em mamogramas.
Um destes métodos foi também adaptado para a classi cação de massas da mama, em
cortes transversais 2D obtidos por ressonância magnética (RM) de mama, em grupos de massas
provavelmente benignas e com suspeição de malignidade. Um novo método de análise multifractal
usando a lacunaridade tri-dimensional (3D) foi proposto para classi cação de massas da
mama em imagens volumétricas 3D de RM de mama. A análise multifractal revelou diferenças
na complexidade subjacente às localizações das microcalci cações em relação aos tecidos normais,
permitindo uma boa exatidão da sua deteção em mamogramas. Adicionalmente, foram
extraídas por análise multifractal características dos tecidos que permitiram identi car os casos
tipicamente recomendados para biópsia em imagens 2D de RM de mama. A análise multifractal
3D foi e caz na classi cação de lesões mamárias benignas e malignas em imagens 3D de RM de
mama. Este método foi mais exato para esta classi cação do que o método 2D ou o método
padrão de análise de contraste cinético tumoral. Em conclusão, a análise multifractal fornece
informação útil para deteção auxiliada por computador em mamogra a e diagnóstico auxiliado
por computador em imagens 2D e 3D de RM de mama, tendo o potencial de complementar a
interpretação dos radiologistas