propuesta preliminar jorge cristancho

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Maestra en Ingeniera ElectrnicaUniversidad del Norte

1. Ficha Tesis

2. Formulacin del Problema

3. Objetivos

4. Alcances y Limitaciones

5. Metodologa

6. Planeacin del Proyecto

Titulode la Tesis de Maestra

Estimacin de Parmetros de Elasticidad en laAorta a partir del Anlisis de Imgenes deResonancia Magntica

Autor Jorge Humberto Cristancho Cuervo

Director de Tesis Juan Pablo Tello Portillo

Asesor Alberto Cadena, MD.

Grupo de Investigacin Bioingeniera BioUNing

Lnea de Investigacin Procesamiento de Imgenes Mdicas

SublneadeInvestigacin Procesamiento de seales biomdicas

DEFINICIONES PREVIAS: el corazn

Fuente imagen:http://www.texasheartinstitute.org/HIC/Anatomy_Esp/images/fig1_crosslg_sp.jpg

Ciclo cardiaco: secuencia de eventos

relacionados con la contraccin y

relajacin de las cuatro cavidades

cardiacas (aurculas y ventrculos), el

cierre y apertura de las vlvulas y la

produccin de ruidos a ellas asociados, en

el corazn.

DEFINICIONES PREVIAS: Ciclo cardiaco

Distole: relajacin de las cavidades del corazn, para recibir sangreSstole: contraccin de una de las cavidades del corazn, para expulsar sangre

Vlvulas pulmonar y artica cerradas

Vlvulas pulmonar y artica abiertas

Vlvulas mitral y tricspide abiertas

Vlvulas mitral y tricspide abiertas

Vlvulas mitral y tricspide cerradas

Imagen adaptada de http://2.bp.blogspot.com/_999DSZRDfqg/StSC4MKbkBI/AAAAAAAAAWY/6Lf5adpbglQ/s400/SISTOLE-DIASTOLE.jpg

Vlvulas pulmonar y artica cerradas

DEFINICIONES PREVIAS


P1: es la presin sistlica

P0: es la presin diastlica

Su diferencia (P1 P0) da la Presin de Pulso (PP)

Elcambiodepresin

arterialsepropaga

graciasalaelasticidadde

lasarterias,quese

expandenanteel

aumentodelapresin,y

secontraencuandosta

disminuye.Adaptado de: K. Bogdnov. Fsica al alcance de todos. El mdico visita al bilogo. Editorial MIR, Mosc, 1989. Pgina 98.


Traducido de:Laurent S, Cockcroft J, Van Bortel L, Boutouyrie P, Giannattasio C, Hayoz D, Pannier B, Vlachopoulos C, WilkinsonI, StruijkerBoudier H; European Network for Noninvasive Investigation of Large Arteries. Expert consensusdocument on arterial stiffness: methodological issues and clinical applications. European Heart Journal 27 (21),25882605, 2006.

Cambioenelreadeseccin

transversalenunaarteria

9 Ocurrebsicamenteenelespaciointernodelamisma

9 Elreamxima(max A)sedaenelsstole

9 Elreamnima(minA)sedaeneldistole

ANTECEDENTES: Enfermedades Cardiovasculares (ECV)

La Organizacin Mundial de la Salud (OMS) afirma:

9 son responsables de un tercio de las muertes en elmundo, y son un factor preponderante y creciente en

la tasa de morbilidad mundial

9 son la principal causa de muerte por EnfermedadesNo Transmisibles a nivel mundial, especialmente en

pases de ingresos bajos y medianos.

ANTECEDENTES: Presin arterial alta o hipertensin9 Definicin dada por la OMS:

o Presin arterial diastlica > 90 mm Hgo Presin arterial sistlica > 140 mm Hg

9 Es el mayor factor de riesgo que contribuye con la aparicin de lasECV.

9 Disminuyendo algunas conductas consideradas de riesgo(tabaquismo, dieta no balanceada, sedentarismo, alcoholismo) se

logra disminuir el riesgo de hipertensin

ANTECEDENTES: ECV en Colombia

0

50

100

150

200

250

EnfermedadesCardiovasculares Cncer EnfermedadesRespiratorias Otrascausas

TasadeMuertesporENTenadultos30 70aos2008

ANTECEDENTES: ECV en Colombia9 Porcentaje poblacin masculina y femenina mayor de 25 aos con

presin arterial alta en 2008Tasademortalidadporenfermedadeshipertensivasen2010:13.97porcada100.000habitantes.

Fuentes: Organizacin Mundial de la Salud, Estadsticas sanitarias mundiales 2012., Organizacin Mundial de la Salud, Ginebra, Suiza, 2012.Repblica de Colombia - Ministerio de Salud y Proteccin Social, Indicadores Bsicos en Salud, Imprenta Nacional de Colombia, Bogot D. C., 2013.

ANTECEDENTES: ECV en el Atlntico

De acuerdo con un estudio realizado por el DANE en 2009:

Subregin Tasa de mortalidad (por cada 100 000 habitantes)

Zona metropolitana de Barranquilla (Soledad, Malambo, Puerto Colombia, Galapa, Barranquilla)

59.6

Repeln, Manat, Candelaria, Campo de la Cruz, Sun y Santa Luca 24.8

Palmar de Varela, Ponedera, Sabanagrandey Santo Toms 81.5

Juan de Acosta, Tubar, Pioj y Usiacur 34.5

Baranoa, Luruaco, Polonuevo y Sabanalarga N/D

Principalcausade

mortalidadno

violentaenel

departamento

Fuente:Gobernacin de Atlntico, Anlisis de Situacin deSalud, 2012, 2012. [En lnea].Disponibleen:http://www.minsalud.gov.co/plandecenal/mapa/AnalisisdeSituacionSaludAtlantico2012.pdf

ANTECEDENTES: Aumento de presin sistlica en lasarterias

Adaptado de:

http://www.colombiaaprende.edu.co/ht

ml/mediateca/1607/articles-

58952_archivo.gif

ANTECEDENTES: Disminucin de elasticidad de la aorta(medida en mL / mm Hg)

Tomado de:

Mohammad W. Mohiuddin , Ryan J.

Rihani , Glen A. Laine , Christopher M.

Quick.

Increasing pulse wave velocity in a

realistic cardiovascular model does not

increase pulse pressure with age.

American Journal of Physiology - Heart

and Circulatory PhysiologyPublished 1

July 2012 Vol. 303 no. H116-H125

ANTECEDENTES: Medicin de la elasticidad en lasarterias

( )

AAA

PP

AAAPP

APPAA

PPV

PPAA

AAA

minminmaxlnln

minmaxmin

100min

minmax

minmax

100min

minmax

minmax

Pulsatilidad (%): cambio relativo en el rea interna deuna arteria durante el ciclo cardiaco

Compliance (mm^2 / mm Hg): Cambio absoluto en elrea interna de una arteria, dada una presin de pulso

Capacitancia (mm^3 / mm Hg): Cambio en el volumeninterno de una arteria asociado con una presin depulso

Distensibilidad oCapacidadElstica((%)/mmHg):cambiorelativoenelreainternadeunaarteria,dadaunapresindepulso

Mdulo Elstico o de Peterson (mm Hg): Cambio depresin que conduce a un aumento relativo del rea dela luz

ndice de rigidez (sin unidades): Pendiente de lafuncin entre la presin y la distensin arterial

Fuente: Sanz J, Kariisa

M, D

ellegrottaglieS, Prat-G

onzlez S, Garcia

MJ,

Fuster V, R

ajagopalanS. Evaluation of pulm

onary artery stiffness in pulmonary

hypertension with cardiac magnetic resonance.. JA

CC

Cardiovasc

Imaging.

2009 Mar;2(3):286-95.

ANTECEDENTES: Medicin de la elasticidad en lasarterias (imagen)

Ultrasonido Resonancia Magntica Arteriografa

ANTECEDENTES: Medicin de la elasticidad en lasarterias (presin)

Esfigmomanmetro TonmetroAneroide SphygmoCor

ANTECEDENTES: Lugares de estudio de elasticidad en laaorta

Estados Unidos Europa Asia

Australia

ANTECEDENTES: Estudio de elasticidad en la aorta enColombia

R. Ramrez Vlez, A. Garca Snchez, C. J.Martnez Betancourt, C. A. Parra Galeano, J. G.Ortega, C. A. Lpez Albn y R. A. Agredo Ziga,Efectos de dos mtodos de termoterapia sobrela respuesta vascular aguda y parmetroshemodinmicos en un grupo de sujetos sanos(resumen), Radiologa, vol. 54, n 6, pp. 513519, 2012.

R. Ramrez Vlez, M. D. P. Espinosa, C. A. LpezAlbn y Z. R. A. Agredo, Efectos de la terapiacraneosacral sobre la respuesta vascular aguda yparmetros hemodinmicos en sujetos sanos,Revista CES Movimiento y Salud, vol. 1, n 1, pp.210, 2013.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Pregunta1:Culessonlosparmetrosaobtenerdelasimgenesparacalcularlacapacidadelsticaarterialyelndicederigidezarterial enlaaorta?

Geometra

Parmetros Forma

Toma de Imagen

Ubicacin Corte


Pregunta2:Qu tcnicas de procesamiento de imgenes sonapropiadas para identificar la regin de inters en laaorta?

Segmentacin automtica de

corte de la aorta

Contornos Activos Crecimiento de RegionesUmbralizacin

adaptativaContornos activos con funciones de energa escalable

Otro Mtodo (si es necesario)


Pregunta3:Qu variabilidad tienen los parmetros de capacidadelstica arterial y de ndice de rigidez arterial enpacientes hipertensos de la regin Caribe colombiana?

Toma de muestras en 20 pacientes

Procesamiento de imgenes y clculo de

ndices

Observacin de tendencia de

disminucin elasticidad

Validacin con tonmetro de distensibilidad

JUSTIFICACINImpacto cientfico - tecnolgico

Desarrollo Herramienta

Software

Estimacin automtica Regin

de Inters (ROI)

Clculo de ndices de elasticidad en

la aorta

Verificacin disminucin de

ndices

Comparacin con trabajos previos

Validacin mediante tonmetro

JUSTIFICACIN Impacto productivo - competitivo

Potenciacin de capacidades

reas

Bioingeniera

Procesamiento de seales

Biomdicas

Procesamiento de Imgenes

Entidades

Fundacin Universidad del

Norte

Facultad de Ingenieras

Departamento de Ing. Elctrica y

Electrnica

Grupos de Investigacin

Continuidad de presentacin de

proyectos

Departamento de Ing. Elctrica y

Electrnica

Estudiantes

Docentes

Fortalecimiento de cooperacin

interdisciplinaria

Ciencias Mdicas

Clnica de la Costa

Ingeniera

Fundacin Universidad del

Norte

JUSTIFICACIN

Impacto en la sociedad

Obtencin ndices de elasticidad en

la aorta

Datos de referencia para

desarrollo

Medicamentos

Procedimientos

Parmetros de toma de decisin

Impacto en la salud de pacientes

hipertensos

Colombia

Regin Caribe

Atlntico

GENERAL

Geometra

Parmetros Forma

Toma de Imagen

Ubicacin Corte

ESPECFICOS

9 Identificar y determinar los parmetros ms relevantes parala estimacin de la elasticidad de la aorta mediante una

secuencia de imgenes.

Segmentacin automtica de

corte de la aorta

Contornos Activos Crecimiento de RegionesUmbralizacin

adaptativaContornos activos con funciones de energa escalable

Otro Mtodo (si es necesario)

ESPECFICOS

9 Determinar las tcnicas de procesamiento de imgenes tilesy necesarias para el anlisis de imgenes de resonancia

magntica de la aorta.



ndices

ESPECFICOS

9 Obtener la estimacin de dos parmetros de elasticidad en laaorta mediante la toma de imgenes de resonancia

magntica en pacientes con enfermedad arterial

hipertensiva.



ndices

Observacin de tendencia de disminucin elasticidad

Validacin de distensibilidad con

tonmetro

ESPECFICOS

9 Validar los resultados obtenidos con mtodos usadoscomnmente en el clculo de rigidez arterial.

ALCANCESAlcances

Seleccin de muestras pacientes

hipertensos

20 Muestras en Clnica de la Costa

Establecimiento

Parmetros de anlisis

Tcnicas y Estrategias

Segmentacin Automtica

Desarrollo herramienta

Software

Procesamiento de Secuencia de

Imgenes

Clculo de ndices de elasticidad en la

aorta

Validacin datos Herramienta

Software

TensiometraDiferencial

(Tonmetro)

Comparacin tendencia

disminucin

LIMITACIONESLimitaciones

Sin diseo Hardware

Muestras en pacientes adultos

Exclusiones

Falla cardiaca etapa terminal

Perturbaciones ritmo cardiaco

Malformaciones cardiacas

Insuficiencia vlvulas del

corazn

Toma de muestras

Estudiante y Director no las

toman

Toma no simultnea de presin e

imgenes

Herramienta Software

No trabaja en tiempo real

No obtiene presin arterial a partir de

imgenes

Sin recomendaciones en tratamiento de pacientes

Seleccin de Variables y ProcedimientosParmetros geomtricos

Parmetros de la imagenUbicacinCorte

Recoleccin de Muestras

Seleccin de tcnicas de procesamiento de imgenesSeleccin de tcnicas

Aplicacin de mtricas para tcnicas seleccionadas

Desarrollo de herramienta SoftwareFiltrado, Mejora de contraste

SegmentacinSeleccin de Regin de Inters (ROI)

Clculo de ndices

Pruebas y experimentos

Anlisis de resultados, Ajustes y Validacin

ACTIVIDADES SECUENCIALES

ACTIVIDADES TRANSVERSALES

Actividades Transversales

Proyecto

Revisin Bibliogrfica y del Estado del

Arte

SeguimientoDocumentacin

Actividad / Mes 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Revisin Bibliogrfica y Estado del arte

Seleccin de Variables y Procedimientos

Recoleccin de Muestras

Seleccin de tcnicas de procesamiento de imgenes

Desarrollo de herramienta Software

Pruebas y experimentos

Anlisis de resultados, Ajustes y Validacin

Seguimiento

Documentacin

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