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jhcristancho@uninorte.edu.co
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
DEFINICIONES PREVIAS
DEFINICIONES PREVIAS
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.
DEFINICIONES PREVIAS
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
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
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)
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
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.
Toma de muestras en 20 pacientes
Procesamiento de imgenes y clculo de
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.
Toma de muestras en 20 pacientes
Procesamiento de imgenes y clculo de
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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