Nuevas técnicas diagnósticas de las enfermedades respiratorias : análisis de imagen

Abstract

In the present thesis 3 detailed studies were carried out that spring from 3 different diagnostic techniques that include bronoscopy, tuberculine bacillus infection diagnosis, and the control of oxygen therapy in chronic patients. All three studies were based on image analysis. In the first study we applied ultrasound techniques through broncoscopy (EBUS) and evaluated the images of 12 malignant ganglios and 11 benign mediastine ones in patients suspected as having pulmonary neoplastic disease. A previous process was applied to improve the quality of the image and enhance their features. Morfologic and texture parameters were anaylized such as texture of the ultrasounds and fractal dimensión that express the relation between the area and the perimeter of the structures that appear in the image, as well as characteristics of internal structure convolucionated of the hiliary and mediastine structures. The fractal dimensión was lower in the malignant ganglios compared to non-malignant ones (1.47(0.09), 1.53(0.10) mean (SD), respectively, Mann Whitney U test p<0.005)). In conclusion the fractal dimensión of ultrasound images of the mediastine ganglios obtained through endobronquial ultrasound differ depending on whether they are benign or malignant. In the second study a new method of evaluation was implemented of the tuberculine skin reaction with an Infrared camera. In this study 34 subjects participated that had been in contact with people infected with the bacillus. (46.8± 16.9 years), (12/22 men/women). The test reading was performed by the standard exploratory method and after taking an image of the puncture site on the forearm, using an Infrared Fluke Camara (320x240) situated 40 cm above the forearm. The IR image was processed using conventional image processing techniques (Canny edge detection, Hough transformer). From the previously segmented regions the following parameters are extracted: Maximum temperature , mean and mínimum in Cº, surface area and diameter of the area of segmented reaction. Results: 3 areas of segmentation were established: Area 1, called "papule", area 2 "eritema" and area 3 "background". The differences in temp between areas 1 and 2 in the group with positive IR reaction were significant with a mean temp. difference of 0.45 Cº ( T Test, p<0.05). The difference between the mean temp. of the central area of both groups was 1.11 Cº (T Test, p<0.05). The regression coefficient between the diameter measured by examination was R=0.65, R2=0.42, ( p<0.001), in all subjects with a positive PPD. We can conclude that the tuberculine injection produces an inflammatory reaction that can be easily readed with a IR application. The third study yielded data regarding the effects that applied oxygen therapy over a short period to time has on the psychomotor status of patients with chronic hypoxemia. Eight patients (7 men and 1 woman, mean age 69.5 (9.9) years (mean SD) affected by Hypoxemia (Pa O2 62.2(6.9) mmHg, participated. They performed drawings: a house and a clock. The tests were undertaken before and after inhaling O2 during 30 minutes. Results: The speed of drawing increased after inhaling O2 while making the house drawing (speed 27.6(5.5) mm/s basal, 30.9(7.1) mm/s with O2, mean(SD), p<0.025, Wilcoxon Test). The drawing time "down" decreased (i.e. For the house; "down time" 20.7 (6.6) s basal, 17.4 (6.3) s with O2 , p<0.017, Wilcoxon Test). The drawing time "down" or the fraction of time that the pencil is in contact while performing the drawing decreased. ((i.e. For the house: "time down" 20.7(6.6) s basal, 17.4(6.3) s con O2 , p<0.017, Wilcoxon Test). In conclusion, this study shows that in patients with chronic hypoxemia, the administration of O2 at a low concentration during a short period of time produces changes in psychomotor function that can be measured through the drawing analysis.

En esta tesis se han realizado tres estudios aplicando tres técnicas diagnósticas diferentes que incluyen broncoscopia, diagnóstico de la infección por el bacilo de la tuberculosis y el control de la oxigeno terapia en pacientes crónicos. Todos los estudios están basados en el análisis de imagen. En el primer estudio mediante la técnica de ultrasonografia a través de broncoscopio (EBUS) se evaluaron las imágenes de 12 ganglios mediastinitos malignos y 11 benignos en pacientes con sospecha de neoplasia pulmonar. Un procesamiento previo de la imagen fue aplicado para mejorar la cualidad de la misma. Se analizaron parámetros de textura y morfología así como la dimensión fractal que expresa la relación entre área y perímetro de las estructuras que aparecen en la imagen. La dimensión fractal fue más baja en los ganglios malignos comparados con los benignos (1.47(0.09), 1.53(0.10) (media(sd)) respectivamente. (Mann Whitney U test p<0.005). En conclusión la dimnensión fractal de las imágenes de ultrasonidos de los ganglios mediastinitos (EBUS) difieren dependiendo de si son o no malignos. En el segundo estudio se implemento un nuevo método de evaluación de la reacción dérmica a la tuberculina mediante una cámara de infrarrojos (IR). Participaron 34 sujetos que habían estado en contacto con pacientes infectados con el bacilo tuberculoso (46.8±16.9 años), (12/22 hombres/mujeres). La lectura fue realizada mediante exploración convencional y una cámara IR Fluke (320x240) situada a 40 cm del antebrazo en el lugar de punción. La imagen IR se proceso mediante detección Canny y la transformación de Hough). Resultados: Se describieron 3 áreas de segmentación, área 1 o pápula, área 2 o eritema y área 3 o background. Las diferencias de temperatura entre la 1 y 2 en el grupo IR positivo fue de 0.45 Cº (T test, p<0.05). La diferencia de Temp. Entre ambos grupos fue de 1.11 Cº (T test, p<0.05). El coeficiente de regresión entre ambos métodos fue de R=0.65, R20.42 (p<0.001) en los IR +. Concluimos que la inyección de tuberculina produce una reacción inflamatoria que puede ser medida por una cámara IR. En el tercer estudio se estudiaron los efectos de la oxigenoterapia a corto plazo sobre el estado psicomotor de los pacientes afectos de hipoxemia crónica. Participaron 8 pacientes afectos de hipoxemia (7/1 hombres/mujeres, edad 69.5(9.9) años (PaO2 62.2(6.9) mmHg). Desarrollaron dibujos (una casa y un reloj) antes y después de la inhlación de O2 durante 30 min. Resultados: La velocidad del trazado aumento con la casa((27.6(5.5) mm/s basal, 30.9(7.1) mm/s con O2 , p<0.025) Wilcoxon test). El tiempo abajo (contacto lapiz-tabla) disminuyo para la casa (20.7(6.6)s basal 17.4(6.3)s con O2, p<0.017, Wilcoxon test). En conclusión este estudio indica que en pacientes con hipoxemia crónica, la administración de O2 a bajas concentraciones durante un periodo corto de tiempo produce cambios en la función psicomotora que pueden ser medidos mediante el análisis del trazado de dibujos